ei_05_2003_s50-53.pdf

mgr in¿. Julian Wiatr

projekt

tandemu ups-agregat

mu agregat UPS. Opracowanie zawiera tylko niezbêdne ele-

menty opisu technicznego oraz obliczeñ, stanowi¹ce frag-

ment zasadniczego:

Dane techniczne agregatu:

S=150 kVA;

T d = 0,008 s;

U rG = 3x230/400 V;

I k = 3xI rG przez czas 10 s podczas zwarcia na zaciskach generatora;

h = 0,9;

x d = 4,5%;

cos j rG = 0,8.

W komplecie z agregatem dostarczany jest uk³ad SZR sieæ-agregat,

wyposa¿ony w styczniki o pr¹dzie znamionowym 250 A (I cs = 25 kA)

oraz w blokadê mechaniczn¹ uniemo¿liwiaj¹c¹ jednoczesne podanie na-

piêcia z sieci i generatora agregatu.

UPS:

U=3x230/400 V;

h =0,96;

S=80 kVA;

P wyj = 76 kW.

zosta³a pominiêta. Z agregatu nale¿y wyprowadziæ kabel YKY¿o 5x95,

który trzeba wprowadziæ do fabrycznego uk³adu SZR dostarczanego

wraz z agregatem.

SZR powinno siê zainstalowaæ w pomieszczeniu UPS-ów, do które-

go nale¿y z rozdzielnicy g³ównej niskiego napiêcia (RGnN) wprowadziæ

kabel YKY¿o 5 x 95.

1. UPS-y nale¿y zainstalowaæ w miejscu wskazanym na rysunku 1.

Zasilanie UPS-ów nale¿y wykonaæ zgodnie z rysunkiem 2. Prze-

wody zasilaj¹ce nale¿y uk³adaæ na drabinkach kablowych o sze-

rokoci 200 mm. Sposób mocowania drabinek nale¿y uzgodniæ

z inwestorem podczas prac instalacyjnych.

2. W szafie SZR nale¿y zainstalowaæ ochronnik przepiêciowy kl.II z uwa-

gi na brak ochrony od przepiêæ podczas zasilania z agregatu (ochron-

nik nale¿y zainstalowaæ w torze zasilania rezerwowego w prezento-

wanym opracowaniu pominiêto schemat SZR ze wzglêdu na wczeniej-

sz¹ publikacjê w elektro.info w 2002 r.).

3. Przewód komunikacyjny wspó³pracy obydwu jednostek UPS nale¿y

u³o¿yæ w kanale instalacyjnym wzd³u¿ trasy uzgodnionej z u¿yt-

kownikiem podczas prac instalacyjnych (przewodu komunikacyjnego

nie uk³adaæ wspólnie z przewodami zasilaj¹cymi).

opis techniczny

obliczenia techniczne

1. Sprawdzenie doboru tandemu ZSE-UPS:

Zasilanie obwodów napiêcia gwarantowanego nale¿y realizowaæ

w uk³adzie redundantnym z zachowaniem warunku n+1. W tym celu

nale¿y zainstalowaæ dwa urz¹dzenia UPS typu PW9340 -801 produk-

cji firmy Power Ware o mocy 80 kVA ka¿dy, do których zasilanie nale-

¿y doprowadziæ przez uk³ad SZR sieæ-agregat. Agregat typu GS 150

SEILENT o mocy150 kVA nale¿y zainstalowaæ na fundamencie wyko-

nanym zgodnie z projektem konstrukcyjnym posadowienia agregatu

(osobne opracowanie). Lokalizacja agregatu w niniejszym opracowaniu

P UPSwy · k j P B 76 · 0,9 20

P UPSwe = + = + = 102,22 kW

h · W W 0,95 · 0,9 0,9

W wspó³czynnik przewymiarowania agregatu uwzglêdniaj¹cy

pr¹dy odkszta³cone na wejciu zasilacza UPS (przyjête w projekcie

zasilacze posiadaj¹ wspó³czynnik odkszta³cenia nie wiêkszy ni¿ 10%

www.elektro.info.pl 5/2003

W artykule zostanie przedstawiony uproszczony projekt tande-

Rys.1 Plan instalacji UPS

w przypadku innych typów nale¿y ustaliæ jego wartoæ u producenta

lub dystrybutora).

P B = 0,25 P UPS wyj dodatkowa moc zasilacza zwi¹zana

z ³adowaniem baterii odniesiona do stanu, gdy baterie s¹ w pe³ni

na³adowane (do obliczeñ zosta³a przyjêta moc zapotrzebowana przez

odbiorniki).

P UPSwe 102,22

S G = = = 141,97 kVA<150 kVA

cos j · h 0,8 · 0,90

Nale¿y uznaæ, ¿e zainstalowany w systemie agregat o mocy S = 150

kVA pokryje zapotrzebowanie mocy.

2. Dobór kabla ³¹cz¹cego agregat z uk³adem SZR:

I B = 147,54 A £ I N = 160 A £ I Z

I 2 = k 2 · I B = 1,6 · 160 ³ I Z

1,6 · 160

I Z ³ ³ 176,55 A

1,45

Na tej podstawie nale¿y przyj¹æ kabel 4 x YKY 95 + LgY¿o 50, przy

za³o¿eniu, ¿e przewody bêd¹ uk³adane obok siebie w wi¹zce.

I dd = 0,72 · 264 = 190,08 A > I z = 176,55 A.

4. Sprawdzenie dobranego przewodu na warunki zwarciowe

a) zasilanie z sieci elektroenergetycznej:

S rG 150000

I B = = = 216,51 A

3 1/2 · U 1,73 · 400

I B = 215,51 A £ I N = 250 A £ I Z

I 2 = k 2 · I B = 1,45 · 250 ³ I Z

1,45 · 250

I Z ³ ³ 250 A

1,45

Z k3 = 0,091 W

c · U N 1 · 400

I k3 = = = 2537,80 A

3 1/2 · Z k3 1,73 · 0,091

S 95

t dop = (k · ) 2 = (115 · ) 2 > 5 s

I k3 2537,80

Kabel YKY¿o 5 x 95 u³o¿ony w ziemi spe³nia warunki d³ugotrwa³ej

obci¹¿alnoci pr¹dowej jego I z = 305 A.

3. Dobór przewodów zasilaj¹cych UPS:

S UPSwej 102,22

I B = = » 147,54 A

3 1/2 · U 1,73 · 400

Zatem przyjêty przekrój przewodów spe³nia warunek dopuszczalnej

obci¹¿alnoci zwarciowej.

b) zasilanie z agregatu:

U rG 2 0,16

X G = X d = 0,045 = 0,048 W

S G

0,15

5/2003 www.elektro.info.pl

Rys. 2 Schemat zasilania

Do obliczenia pr¹du zwarcia I k nale¿y przyj¹æ skorygowan¹

wartoæ impedancji generatora Z G = 0,15 X d = 0,0072 W wartoæ

tê wolno przyj¹æ tylko dla wyznaczenia pocz¹tkowego pr¹du

zwarciowego (dla wyznaczenia szybkoci znikania sk³adowej

nieokresowej nale¿y pos³ugiwaæ siê wartoci¹ R = 0,003 X d ).

c 1

K G = = = 0,97

1 + x d · sin j rG 1 + 0,045 · 0,6

Z G = K G (R G + X d ) 1/2 = 0,97 (0,0072 + 0,0480) 1/2 =0,047 W

c · U rG 1 · 400

I kG = = = 4913,62 A

3 1/2 · Z G 1,73 · 0,047

S 95

t dop = (k · ) 2 = (115 · ) 2 = 4,94 s

I k3

c = 1,64 zgodnie z zaleceniami prPN/E 05002 Urz¹dzenia

elektroenergetyczne. Obliczenia trójfazowe w sieciach trójfazowych

pr¹du przemiennego. Opartej na publikacji IEC nr 909 z 1998 roku.

i p = c · 2 1/2 · I kG = 1,64 · 1,41 · 4936,44 = 11415,024 A

Nale¿y uznaæ, ¿e przy takim pr¹dzie udarowym wszystkie dobrane

elementy zabezpieczeñ nie ulegn¹ uszkodzeniu.

5. Sprawdzenie samoczynnego wy³¹czenia podczas zwarcia w

projektowanym UPS:

a) zasilanie z sieci elektroenergetycznej:

Z k1 = 0,14 W impedancja obwodu zwarciowego na zaciskach wyjciowych

SZR,

Z 1 = 0,0038 W impedancja zwarciowa odcinka SZR UPS,

Z k1c = 0,14 +0,0038 = 0,1438 ca³kowita impedancja obwodu zwarciowego,

0,8 · U 0 184

I k1 = = = 1279,55 A > I w = 915,2 A dla t £ 5 s (obwody

Z k1c

Wy³¹czenie zasilania przy tym pr¹dzie nastêpuje w czasie t = 0,2 s

(czas wy³¹czenia zabezpieczenia g³ównego generatora), zatem nale¿y

sprawdziæ odpornoæ kabla na skutek cieplny (zgodnie z DTR agregatu

T d =0,008 s, a czas zwarcia T k przekracza wartoæ 10-krotnej sta³ej

czasowej, co powoduje, ¿e I th @ I kG ):

I th 2 · T k @ I 2 k · T k = 4936,44 2 · 0,20 = 4873688 A 2 · s

1 1

S ³ (I th 2 · T k /1) 1/2 = (4828732,3) 1/2 = 19,11 mm 2

k 115

t = T k = 0,2 s

Zatem przyjêty przekrój przewodów spe³nia warunek dopuszczalnej

obci¹¿alnoci zwarciowej (dotyczy to wszystkich przewodów

zasilaj¹cych UPSy oraz kabla wydawczego z agregatu, poniewa¿

posiadaj¹ one jednakowe przekroje, a warunki zwarciowe przy zasilaniu

z agregatu s¹ ostrzejsze ni¿ przy zasilaniu z sieci, co powoduje, ¿e dobór

przewodów zasilaj¹cych R1 wyprowadzonych z RGnN jest poprawny).

0,1438

rozdzielcze)

I w odczytany z katalogu bezpieczników POLAM Pu³tusk

Warunek spe³niony.

b) zasilanie z agregatu:

S G

3 1/2 · 400

W agregacie jest zainstalowany wy³¹cznik compactowy 250 A

z nastaw¹ zwarciow¹ k = 2, wskutek czego I w = 2 · 250 = 500 A.

Poniewa¿ T d posiada bardzo ma³¹ wartoæ i maleje wraz ze

wzrostem odleg³oci od agregatu, przy zwarciu w UPS pr¹d I k nie

jest w stanie wy³¹czyæ zasilania. Regulator pr¹du wzbudzenia

generatora zapewnia utrzymanie pr¹du zwarciowego o wartoci 3 I NG

= 649,53 A przez 10 s na jego zaciskach, co oznacza utrzymanie

reaktancji przejciowej generatora przez czas 10 s.

www.elektro.info.pl 5/2003

4913,62

150000

I NG = = = 216,51 A

3 1/2 U N

Zatem do wyznaczenia pr¹du zwarcia jednofazowego nale¿y przyj¹æ

wartoæ Z G = X d = 0,37 W .

Ca³kowita impedancja linii zasilaj¹cych wynosi 0,0115 W (L = 60

m).

Zatem Z k1 = 0,37 + 0,0115 = 0,3815 W na zaciskach UPS.

3. W przypadku ¿¹dania przez u¿ytkownika zwiêkszenia mocy róde³

zasilaj¹cych, nale¿y opracowaæ projekt modernizacji istniej¹cego

systemu zasilania gwarantowanego uwzglêdniaj¹cy wymianê kabli,

przewodów, SZR-u sieæ-agregat, agregatu na jednostkê o wiêkszej

mocy.

4. Po wykonaniu prac instalacyjnych nale¿y wykonaæ nastêpuj¹ce

pomiary:

a) rezystancji izolacji,

b) skutecznoci samoczynnego wy³¹czenia zasilania podczas zwaræ,

c) wartoci napiêæ wyjciowych,

d) ci¹g³oci po³¹czeñ wyrównawczych,

e) pomiary ZSE zgodnie z DTR,

f) pomiary UPS-ów zgodnie z DTR.

5. Po uruchomieniu systemu zasilania gwarantowanego nale¿y

przeprowadziæ próby funkcjonowania systemu zasilania i

przeprowadziæ procedury odbiorcze zgodnie z wymaganiami norm.

6. Opracowaæ i uzgodniæ w Zak³adzie Energetycznym instrukcjê

wspó³pracy ruchowej agregatu z sieci¹ energetyki zawodowej.

0,8 · U 0 184

I k1 = = = 482,31 A <

Z k1c

{

I w = 915,2 A dla t £ 5 s

bezpiecznik topikowy

w RUPS WT1gG160

I w = 500 A dla wy³.

g³ównego agregatu

Warunek samoczynnego wy³¹czenia nie jest wiêc zachowany.

W celu zachowania warunku samoczynnego wy³¹czenia podczas

zwaræ, które jest niemo¿liwe do uzyskania za pomoc¹ bezpieczników

topikowych, nale¿y zmniejszyæ nastawê pr¹du zwarciowego w

zabezpieczeniu g³ównym agregatu do wartoci k = 1,8 co spowoduje

otrzymanie I w = 450 A < I k1 = 482,31 A, a tym samym zachowanie

warunku samoczynnego wy³¹czenia podczas zwaræ w elementach

pomieszczenia UPS-ów podczas zasilania z agregatu. Wszystkie te uwagi

s¹ aktualne przy za³o¿eniu, ¿e zabezpieczenia poszczególnych

odbiorników zasilanych z UPS-ów s¹ zabezpieczone wy³¹cznikami

ró¿nicowopr¹dowymi (w przeciwnym przypadku mo¿e zostaæ nie

zachowany warunek samoczynnego wy³¹czenia w odleg³e od generatora

instalacji odbiorczej).

6. Sprawdzenie dobranego przekroju przewodu na spadek napiêcia

(odcinek: agregat UPS):

P · L · 100 102220 · 60 · 100

D U = = = 0,73% < 1 %

g · S · U 2

zestawienie wa¿niejszych materia³ów

55 · 95 · 4002

1. Agregat GS 150 kVA Seilent wraz SZR INS 250A produkcji firmy

DMO FRANCJA 1 kpl.

2. UPS PW9340-801 produkcji firmy Power Ware 2 szt.

3. Panel monitoringu agregatu 1 szt.

4. Panel monitoringu UPS 1 szt.

5. Kabel YKY¿o 5 x 95 80 m.

6. Kabel YKY95 200 m.

7. Przewód LgY¿o50 100 m.

8. Lampki kontrolne L191 9 szt.

9. Wy³¹cznik instalacyjny S193B6 3 szt.

10. Wy³¹cznik awaryjny zgodny z DTR UPS i agregatu 2 szt.

11. Przewód LgY¿o 25100 m.

12. Przewody instalacyjne: YDY¿o 4x1,5 5 m; YDY¿o 3x1,5

100 m; OPD 25 1200 m.

13. Nie przewodz¹ca obudowa o wymiarach 55x95 firmy Hager 2 szt.

14. Przewód LiYCY 2x1,5 10 m.

15. Roz³¹cznik bezpiecznikowy NH1 6 szt.

16. Kabel sterowniczy YKSY 10 x 0,6 200 m.

17. Pozosta³e materia³y wg. potrzeb.

Zaprezentowany projekt posiada wiele uproszczeñ i ma na celu

przybli¿enie problemów projektowania tandemu UPS agregat. Przy

projektowaniu uk³adu zasilania gwarantowanego wystêpuj¹ dwa

ród³a zasilania, tj. sieæ energetyczna oraz agregat pr¹dotwórczy, co

powoduje koniecznoæ prowadzenia niezale¿nych obliczeñ zasilania

odbiorników dla ka¿dego z tych róde³ osobno. Podczas projektowania

nale¿y pamiêtaæ, ¿e aparaty elektryczne dobiera siê na najgorsze

warunki zasilania. W przypadku, gdy agregat nie rezerwuje mocy

(uk³ady ze zrzutem czêci obci¹¿enia przy z³¹czonej rezerwie)

obci¹¿alnoæ pr¹dow¹ uk³adu SZR sieæ-agregat nale¿y dobieraæ na

warunki zasilania z sieci, a obci¹¿alnoæ zwarciow¹ na warunki

zwarciowe tego ród³a, które powoduje przep³yw wiêkszego pr¹du

I k oraz i p = I cs

Warunek spe³niony.

7. Sprawdzenie doboru przewodów zasilaj¹cych RSK:

Zgodnie z uwagami zawartymi w opisie technicznym zak³ada siê

moc na wyjciu RW równ¹ mocy pojedynczego zasilacza UPS oraz

zabezpieczenie WLZ bezpiecznikami WTN00gG125 A (jest to

uzasadnione ze wzglêdu na przyjêty uk³ad redundantny)

80000

I B = = 115,47 A

Ö 3 · 400

I B = 115,47 A £ I N = 125 A £ I Z

I 2 = k 2 · I B = 1,6 · 125 ³ I Z

1,6 · 125

I Z ³ ³ 137,93 A

1,45

Przewód 3 (OPd 5 x 25) spe³nia warunki d³ugotrwa³ej

obci¹¿alnoci.

I dd = 0,72 · 3 · 96 = 207,36 A > I z = 137,93 i jednoczenie

konsumuje to warunek przewymiarowania przewodu neutralnego ze

wzglêdu na wy¿sze harmoniczne (114,47 · 1,7 = 194,60 A < 207,36

A).

uwagi koñcowe

1. Dodatkowa ochrona przeciwpora¿eniowa samoczynne wy³¹czenie

w uk³adzie TN-S.

2. Ochronê przepiêciow¹ uzupe³niæ ochronnikiem kl. II zainstalowanym

w torze zasilania z agregatu uk³adu SZR (ochrona obwodów wej. UPS;

LSK chroniona przez ochronnik kl. II w RSK).

³ I k . I cw

³ i p . q

5/2003 www.elektro.info.pl

0.381

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: