Наслідки використання ДБЖ Ми покращуємо вашу якість енергії та заощаджуємо гроші!

Ефекти та необхідність використання ДБЖ та генераторних наборів для безпеки харчових продуктів у споживачів

Втрати напруги можуть спричинити значну шкоду, коли через зменшення напруги та відносно велику тривалість відбувається знеструмлення контакторів або реле низької напруги, що призводить до короткочасних перебоїв.

Короткочасні відключення можуть виникнути внаслідок роботи AAR в мережах середньої та низької напруги та RAR у мережах високої напруги.

Перенапруги блискавки та дефекти ізоляції призводять до значної кількості короткочасних зазорів та перебоїв в електромережі, так що чутливі до цих порушень рецептори можуть завдати неприпустимих пошкоджень.

Сучасні рішення базуються на окремому постачанні критично важливих приймачів (чутливих до зазорів та короткочасних перебоїв) та тих, при яких можна прийняти відносно низький збиток.

Поділ на два типи приймачів повинен здійснюватися обережно, оскільки реалізація джерел безперебійної роботи передбачає значні витрати.

Критично важливі приймачі подаються від мережі за допомогою спеціального обладнання (ДБЖ - джерело безперебійного живлення), яке зберігає енергію та повертає її під час переривання. В основному використовується два типи такого обладнання:

з накопиченням хімічної енергії (електричні акумулятори);
з динамічним накопичувачем енергії (механічне кермо).

Обладнання ДБЖ, як правило, належить споживачеві та забезпечує джерело безперебійного живлення для критично важливих приймачів.

Однак реалізація джерела безперебійного живлення також може бути задумана як послуга, яку постачальник електроенергії може надати споживачеві, і в цьому випадку установки ДБЖ є власністю постачальника.

В даний час ДБЖ використовуються як резервні джерела для критичних завдань, час передачі яких повинен бути дуже коротким або нульовим. Статичні системи ДБЖ часто використовуються в діапазоні від 200VA до 50 kVA (однофазна) та від 10 kVA до 4000 kVA (трифазна) на додаток до забезпечення резервного джерела, у випадку відключення електроенергії, ДБЖ також використовуються для місцеве покращення якості електроенергії. ККД ДБЖ дуже хороший, втрати енергії становлять від 3% до 10% залежно від кількості використовуваних перетворювачів та типу акумулятора .

Приймачі користувачів з точки зору безперервності електроживлення поділяються на три категорії:

стандартні приймачі;
пільгові приймачі (приймачі, які приймають короткі перебої);
критичні приймачі (які потребують безперервності в електроживленні, які не приймають жодних перебоїв; до цієї категорії належать сервери, касові апарати, комп'ютери, відповідно різні технологічні процеси);

Модернізація та складність технологічних процесів вимагають безперервності постачання електроенергії, особливо завдяки критичним приймачам, так що споживачі електроенергії та особливо великі споживачі (відповідно до Стандарту ефективності для служби розподілу електроенергії) повинні забезпечувати безперервність в електромережі у випадку відключення електроенергії власними силами (ДБЖ, GrupElectrogen) .

На прохання користувача з дозволеною потужністю не менше 100 кВА, Оператор розподілу зобов'язаний відповідно до Стандарту продуктивності провести переговори про включення до договору розподілу спеціальних положень щодо безперервності електропостачання та технічної якості електроенергії.

Коли виникає переривання перед критичними споживачами (відповідно, трансформаторна станція, (рис. 1), автоматичний вимикач автоматично відключає джерело живлення від розподільного оператора, ДБЖ залишається в робочому стані, і в результаті автоматизації від зникнення напруги, запускає резервний блок (генераторну установку), який забезпечує безперервність живлення для всіх приймачів, що вимагає безперервності подачі живлення до повернення мережі.

У ситуації, коли через надлишок реактивної енергії в розподільній мережі напруга зростає більш ніж на 10% від номінальної величини (відповідно понад 450 В) і автоматика відключає основне джерело живлення від мережі, запускає генератор, який міг би працювати дуже довго . (рис. 1).

Відключення електроенергії надзвичайно поширене у великих споживачів, завдаючи серйозної шкоди користувачеві, порушуючи технологічний процес, що призводить до дуже високих витрат з точки зору виробничих потужностей та викинутих матеріалів.

Обов’язково потрібно надати користувачеві власні, технологічні та енергетичні рішення, включаючи джерело втручання, щоб уникнути небажаних подій у випадку відключення електроенергії. .

Нижче наведено детальну інформацію про експлуатацію та технічні властивості резервних джерел для лимонного навантаження, відповідно конкретного обладнання ДБЖ .

Будь-яке статичне ДБЖ складається з наступних основних функціональних частин:

випрямляч, який виконує роль перетворення альтернативної електричної енергії в постійну електричну енергію, необхідну для зарядки акумулятора та живлення інвертора;
набір акумуляторів (нерегулярних з кислотою в герметичній конструкції) для зберігання енергії;

інвертор (статичний перетворювач), здатний перетворювати постійну електроенергію у стабілізовану та відфільтровану альтернативну електроенергію, необхідну для живлення споживачів;
статичний байпасний перемикач для перемикання виходу ДБЖ з мережі на інвертор і навпаки.

Рис. 2 Структурні схеми критичного приймача:

а) електропостачання від електричної мережі; б) Блок живлення ДБЖ .

Відповідно до стандарту IEC/EN 62040-3, ДБЖ класифікуються за конструктивним типом (топологією) між категоріями:

Пасивні ДБЖ (пасивні - в режимі очікування);
Інтерактивний ДБЖ (лінія - інтерактивний);
ДБЖ з подвійним перетворенням .

Раніше пасивні ДБЖ називали "автономними" ДБЖ.

Назва цієї топології походить від того, що джерело напруги знаходиться в режимі очікування і забезпечує споживача акумулятором через інвертор лише у випадку падіння напруги в мережі. Ці типи ДБЖ мають переваги низької вартості та низьких робочих порушень. .

Основними недоліками є відсутність електричної ізоляції між мережею та споживачем, це не захищає споживачів від порушень електроживлення, не в змозі усунути коливання напруги та частоти (звідси альтернативна назва ДБЖ VFD - напруга, що залежить від напруги та частоти) та частотозалежний), а також те, що вони мають відносно довгий час перемикання (приблизно 4 мс), що іноді може впливати на більш чутливих споживачів.

Структурна схема такого пасивного ДБЖ у двох режимах роботи показана на малюнку 2.

Рис. 3 Блок-схеми інтерактивного ДБЖ типу VI

а) при живленні від електромережі; б) при перериванні основного електроживлення

Рис. 4 Структурні схеми роботи ДБЖ з подвійним перетворенням (VFI) - а) за наявності напруги мережі; б) за відсутності основного джерела живлення

Інтерактивні ДБЖ замість окремого випрямляча, інвертора, мережевого фільтра та модулів регулятора напруги містять один блок випрямляча/інвертора, який працює безперервно (до тих пір, поки є напруга мережі) і який підключений до паралельно навантаженню.

Блок випрямляча/інвертора також виконує роль зарядки акумулятора. Блок випрямляча/інвертора також оснащений схемами фільтрації шуму та регулювання вихідної напруги (звідси альтернативна назва ДБЖ, незалежного від напруги .VI - незалежний від напруги .

Рис. 5 Форми кривих напруги та струму, активні, реактивні та видимі значення потужності, коефіцієнт потужності та гармонійний спектр, визначені для ДБЖ 1400 кВА з комп'ютером (настільний) + ЕЛТ-монітор як навантаження.

Рис. 6 Форми кривих напруги та струму, активні, реактивні та видимі значення потужності, коефіцієнт потужності та гармонійний спектр, визначені для ДБЖ 30 кВА (продукт MGE UPS SYSTEMS), що обслуговує частину комп'ютерного обладнання в банку.

Принцип роботи практично ідентичний принципу роботи пасивних ДБЖ, але забезпечує кращу якість живлення. Як правило, вони оснащені автоматичними регуляторами напруги (AVR) - автоматичним регулятором напруги, який контролює вхідну напругу. Коли він виходить з усталеного діапазону, контролер збільшує або зменшує вихідну напругу ДБЖ.

Якщо напруга живлення падає нижче рівня, прийнятого регулятором, джерело перемикає споживача на батареї, поки вхідна напруга не повернеться до прийнятого діапазону.

Ці типи ДБЖ мають переваги низької вартості, низького рівня порушень режиму очікування, того факту, що випрямляч/інвертор завжди підключений послідовно, постійно живлячи споживача, а також вищий ступінь втручання, ніж пасивні ДБЖ.

Основними недоліками цього типу ДБЖ є відсутність електричної ізоляції споживача від мережі, відсутність можливості усунути коливання вихідної частоти, низький захист від ударів напруги та низький ККД при нелінійних навантаженнях.

ДБЖ з подвійним перетворенням має інвертор, підключений послідовно, розміщений між мережею живлення та виходом, при цьому електричний струм, що подає навантаження, постійно проходить через нього.

При нормальній роботі навантаження подається за допомогою ланцюга випрямляч-інвертор, який виконує подвійне перетворення: змінна напруга - пряма напруга (t.a. - tcc.) і відповідно, пряма напруга - змінна напруга (t.c. - t.a.).

Коли напруга мережі виходить за встановлені параметри або зникає, ДБЖ переходить у режим накопиченої енергії, продовжуючи подавати живлення від акумулятора через інвертор. Робота в цьому режимі триває до тих пір, поки напруга мережі не матиме бажаних параметрів, після чого ДБЖ повернеться до нормального режиму роботи.

Як правило, з цією топологією він має статичний байпас (часто його також називають статичним перемикачем). Це дозволяє передавати навантаження без перерви на альтернативне джерело живлення (як правило, на весь блок живлення); передача виконується в таких ситуаціях, як вихід з ладу ДБЖ, перехідні явища в мережі, перевантаження або розряд акумулятора .

Структурна схема такого ДБЖ з подвійним перетворенням у двох робочих режимах, за наявності напруги мережі а) та б) за відсутності напруги мережі представлена на малюнку 4.

ДБЖ з подвійним перетворенням мають ряд важливих переваг:

навантаження постійно захищена інвертором;
є електричне відокремлення навантаження від мережі змінного струму, що забезпечує захист від таких збурень, як перенапруги, електричні збурення або удари;
працює при важливих варіаціях вхідної напруги та забезпечує хорошу стабілізацію вихідної напруги;
забезпечує дуже хорошу стабілізацію вихідної частоти та дає можливість використовувати ДБЖ як перетворювач частоти;
час перемикання дуже короткий (передача навантаження практично миттєва) .

Недоліком цих ДБЖ є висока вартість. ДБЖ з подвійним перетворенням застосовуються в більшості ситуацій, коли необхідно постачати чутливих споживачів або з більшою потужністю (понад 10 кВА).

ДБЖ (незалежно від їх типу або розміру) базують свою роботу на пристроях, які називаються загальною силовою електронікою. За відсутності адекватних заходів щодо пом’якшення наслідків цей тип обладнання є одним із найвідоміших джерел електромагнітного забруднення. .

На рисунках 5 і 6 наведено результати вимірювань, проведених на двох ДБЖ різної потужності, що свідчить про сильну деформацію струму та її дуже багатий вміст гармоніки .

В обох випадках спостерігається підвищене значення гармонік рангу 3 і рангу 5, на малюнку 5 гармоніка рангу 3 представляє 50% по відношенню до основної, а 5-та гармоніка представляє 35% по відношенню до основної.

Наслідки переривання напруги для споживача часто призводять до припинення виробничого процесу, процесу, який відновлюється пізніше через значний проміжок часу.

Будь-яке переривання на кілька секунд може застоювати технологічний процес споживачів від кількох хвилин до декількох годин, тому користувачеві електроенергії категорично необхідно мати засоби безпеки для постійного живлення критично важливих приймачів, а саме: ДБЖ, генератори.