Как выбрать трансформаторный агрегат бесперебойного питания

Как выбрать трансформаторный агрегат бесперебойного питания?

Этот гайд поможет понять, какие задачи электроснабжения может закрыть трансформаторный агрегат, и на какие параметры обратить внимание при его выборе.

Ниже рассмотрены основные требования к АБП для эксплуатации в объектах энергетики, нефтегазовой, атомной, добывающей, транспортной отраслей. Описанные характеристики соответствуют типовым исполнениям. При необходимости конструкция и параметры системы могут быть доработаны под требования конкретного проекта.

1. Гальваническая развязка

В агрегатах заложена низкочастотная гальваническая развязка. Возможные варианты:

• развязка нагрузки от сети и аккумуляторной батареи (по выходу) – базовое решение;
• развязка АБ от сети (по сетевому вводу) – опция, в зависимости от требований проекта;
• развязка нагрузки от сети при работе через байпас от резервного ввода (в байпасной линии) – опция, если требуется полностью изолировать потребителей от сети.

При расчете важно указать, в каких цепях нужна гальваническая развязка. Это влияет на габариты, массу и стоимость системы.

2. Перегрузочная способность

АБП СГЭП отличаются от модульных СГЭП высокой перегрузочной способностью. Она определяет как долго АБП может питать нагрузку выше номинальной мощности. 

Перегрузочная способность системы зависит от того, как запитана нагрузка: через инвертор или через байпас.

Работа через инвертор:

В стандартном исполнении система держит следующие значения:

Доступно исполнение с увеличенной перегрузочной способностью:

Работа через байпас:

Байпас обычно способен выдерживать более длительную перегрузку, чем инвертор. В стандартном исполнении допустимы следующие режимы:

Для байпаса также возможно исполнение с увеличенной перегрузочной способностью:

Эти значения позволяют системе пережить короткий пусковой процесс. Поэтому если перегрузка кратковременна и попадает в допустимую перегрузочную способность, то следует выбирать АБП по номинальной нагрузке.

Если же превышение выше допустимой перегрузочной способности, то номинальную мощность АБП следует увеличить, чтобы перегрузка закрывала потребности нагрузки.

3. Ток короткого замыкания

При коротком замыкании на выходе агрегат должен выдать ток, достаточный для срабатывания защитного аппарата поврежденного отходящего присоединения. Это необходимо для обеспечения селективности и сохранения электроснабжения остальных потребителей.

В стандартном исполнении агрегат обеспечивает ток до 200% номинального выходного тока в течение 0,12 секунды. Опционально возможно исполнение с увеличенным током до 300% в течение 0,12 секунды.

4. Работа с нелинейной и несимметричной нагрузкой

Нелинейные потребители потребляют несинусоидальный ток. Это может повышать гармонические искажения и увеличивать нагрузку на элементы системы. Агрегат устойчиво работает в таких сценариях:

Во-первых, максимальный крест-фактор нагрузки допустим 3:1 (можно согласовать его выше)

Во-вторых, коэффициент гармонических искажений выходного напряжения (THDv) составляет:

Если нагрузка чувствительна к качеству напряжения, возможно согласовать исполнение с уменьшенным уровнем гармонических искажений.

Для трёхфазной нагрузки также оценивают несимметрию фаз. Допускается максимальная несимметрия нагрузки до 100%, при этом коэффициент небаланса выходного напряжения составляет:

Если требования объекта строже стандартных значений, можно согласовать исполнение с уменьшенным коэффициентом небаланса.

5. Тип выпрямителя

В агрегате предусмотрены следующие варианты выпрямителя:

6. Работа в «мягкой» сети

На объектах с протяженными линиями, ограниченной мощностью или генераторным питанием напряжение внешней сети может отклоняться от номинала.

Стандартный диапазон отклонения входного напряжения АБП составляет ±15%, возможно исполнение с расширенным диапазоном ± 20%.

7. Питание постоянной и переменной нагрузки

Стандартный выход системы предназначен для питания переменной нагрузки.  АБП формирует на выходе переменное напряжение — трехфазное 3×380, 3×400 или 3×415 В либо однофазное 1×230 В. 

Если на объекте требуется питать одновременно оборудование переменного и постоянного тока, структуру системы необходимо определить на этапе проектирования. Возможны различные варианты:

Подключение постоянной нагрузки к аккумуляторной цепи допускается только в составе проектного решения: с учётом рабочего диапазона напряжения батареи, токов КЗ, защиты, селективности и других особенностей.

8. Автономия и аккумуляторы

Время автономной работы задается при проектировании и не имеет принципиального ограничения. Емкость батареи и количество аккумуляторных элементов подбираются под требуемое время автономии, мощность нагрузки и напряжение звена постоянного тока. Также предусмотрена возможность питания звена постоянного тока от внешней батареи.

АБП работает с любыми типами аккумуляторов. Наиболее распространены свинцово-кислотные батареи. Совместимость батареи с зарядным устройством и системой мониторинга подтверждают отдельно.

Стандартные звенья постоянного тока в АБП – 220 В, 400 В. Возможно исполнение с другим напряжением.

Аккумуляторы могут размещаться в отдельном аккумуляторном шкафу или на стеллажах.

В системе предусмотрены температурная компенсация заряда, программируемое ограничение зарядного тока и автоматический тест целостности аккумуляторной цепи. Также предусмотрена защита от глубокого разряда: при снижении напряжения батареи до минимальной уставки система переходит в аварийный режим, чтобы не допустить недопустимого разряда.

9. Резервирование и параллельная работа.

Одиночный АБП: агрегат рассчитан на номинальную мощность нагрузки. Один агрегат питает всю нагрузку с основного и резервного вводов.

Параллельная работа: несколько агрегатов работают на общую нагрузку для резервирования или увеличения общей мощности.

Для повышения отказоустойчивости и надежности применяется резервирование N+(кол-во резервируемых систем, шт.). Для АБП существуют:

Резервирование N+1: один дополнительный агрегат резервирует систему. Например, для нагрузки 320 кВт питание обеспечивается двумя агрегатами 160 кВА, третий агрегат 160 кВА предназначен для резерва на случай отключения одного из основных АБП.

Резервирование N+N (2N): два полностью независимых комплекта оборудования резервируют друг друга. Полное дублирование.

10. Конструкция

Помимо электрических характеристик, при выборе АБП необходимо учитывать конструктивные требования.

Цвет оболочки: любой, стандартно RAL 7035, цоколь RAL 9004;

Степень защиты: от IP21 до IP54;

Климатическое исполнение и категория размещения: стандартно УХЛ4;

Сейсмостойкость: от 6 до 9 баллов по шкале MSK-64.

Исполнение двери: в стандартном исполнении на двери установлена сенсорная панель оператора, с помощь которой осуществляется управление и мониторинг системы. Возможно размещение на двери дополнительных органов управления и индикации.

Вентиляция: принудительная. В АБП используется вертикальная (через крышу) и горизонтальная (через заднюю стенку) вентиляция. Возможно исполнение системы только с вертикальной вентиляцией.

Для работы в агрессивной среде покрываем платы, шины, разъемы дополнительным защитным покрытием.