Eaton Electric. Generelt om UPS ifea. Frode Andersen Eaton Eaton Corporation. All rights reserved.

Transkript

1 Eaton Electric Generelt om UPS ifea Frode Andersen Eaton 2012 Eaton Corporation. All rights reserved.

2 Generelt om UPS - Agenda Teknologier Effektivitet N-leder Strukturer Parallelle strukturer 2 2

3 Generelt om UPS - Teknologi UPS står for Uninterruptible Power System Fungerer som en del mellom tilførselen og sensitivt utstyr. UPSen sørger for kontinuerlig og høykvalitetspenning uavhengig av strømforsyningen En UPS består hovedsaklig av tre hoveddeler: Likeretter som lader batterier, batterier som muliggjør lagret energi for å dekke ønsket backuptid, vekselretter som konverterer energi til regulert og filtrert vekselspenning. 3 3

4 Generelt om UPS - Teknologi 9 strømproblemer 3 UPS teknologier 1. strømbrudd 2. underspenning 3. overspenning Serie 3 UPSer beskytter mot tre strømproblemer 4. langvarig underspenning 5. langvarig overspenning Serie 5 UPSer beskytter mot 5 strømproblemer 6. transienter 7. frekvensvariasjon 8. høyfrekvente forstyrrelser 9. overtoner Serie 9 UPSer Beskytter mot alle strømproblemer 4 4

5 Generelt om UPS - Teknologi Offline Line- Interactive Online 5 5

6 Generelt om UPS - Teknologi 6 pulse rectifier (28-30% THDi) 6 pulse with filter (8-15% THDi) 12 pulse rectifier (10-12% THDi) 12 pulse rectifier with filter ( 5-7% THDi) Active Font-end Rectifier (2-6% THDi) Booster Technology (8-12% THDi) Active filter (THM) (3-10% THDi) 6 6

7 Generelt om UPS - Teknologi EN :2008 Back feed protection: , 5.1.4: A UPS shall prevent hazardous voltage or hazardous energy from being present on the UPS input a.c. Terminals after interruption of the input a.c. Power , 5.4:..for fixed indstallation UPS, backfeed protection may be provided internally or externally to the UPS in the a.c. Input line. Krav om back-feed protection i by-pass line, back feed protection enten installert internt i UPS kabinettet eller i tavle som forsyner by-pass line til UPS. Når back-feed protection er installert i tavlen skal UPS leverandør spesifisere funksjon av back-feed protection (Vanligvis som kontaktor). I tilfelle automatisk backfeed er besørget eksternt fra UPS skal varseltekst settes opp for å varsle vedlikeholdspersonell om at kretsen mater UPS: ISOLATE UPS BEFORE WORKING ON THIS CIRCUIT 7 7

8 400V TN-S, 50Hz L1 L2 L3 N PE 400V TN-S, 50Hz L1 L2 L3 N PE :5 :6 :1 :2 -Q2 >I :5 :6 >I >I :1 >I :2 -Q1 :1 :2 -Q2 >I :5 :6 >I >I :1 >I :2 -Q1 Note Note :5 :6 :1 :2 -K Note Note PE N L3 L2 PE N L3 L2 Bypass input Rectifier input PE N L3 L2 PE N L3 L2 Bypass input Rectifier input :5 :6 :1 :2 -K3 :7 :8 :5 :6 :1 :2 :7 :8 :5 :6 :1 :2 -S2 -S2 :5 :6 :1 :2 :1 :2 -F2 -F2 -F1 -F1 :2 :1 :2 :1 :4 :3 :4 :3 :7 :8 :5 :6 :1 :2 -S3 :1 :2 -S3 -S1 -S1 :2 :1 :2 :1 :4 :3 :4 :3 :6 :5 :6 :5 :8 :7 :8 :7 PE N L3 L2 L1 PE N L3 L2 L1 Generelt om UPS - Teknologi EN B.2 UPS double conversion with by pass BACK FEED PROTECTION: :7 :8 :5 :6 :7 :8 L1 -X2 L1 -X1 L1 -X2 L1 -X1 :5 : Intern beskyttelse mot tilbakemating. :7 :8 :5 :6 Ekstern beskyttelse mot tilbakemating -X3 Output 400V TN-S -X3 Output 400V TN-S 8 8

9 400V TN-S, 50Hz L1 L2 L3 N PE :5 :6 :1 :2 -Q2 >I :5 :6 >I >I :1 >I :2 -Q1 Note Note PE N L3 L2 PE N L3 L2 Bypass input Rectifier input :7 :8 :5 :6 :1 :2 -S2 :1 :2 -F2 -F1 :2 :1 :4 :3 :1 :2 -S3 -S1 :2 :1 :4 :3 :6 :5 :8 :7 PE N L3 L2 L1 Generelt om UPS - Teknologi Normal drift 400V +/-20% Hz THD(i) 3...5% PF..0,99 :7 :8 Batteridrift ved strømbrudd eller brudd i tilførsel Statisk Bypass drift L1 -X1 L1 -X2 Manuell bypass drift :5 : V +/- 1% 50 Hz +/-1% VHD 1 5% :7 :8 :5 :6 Server Last: 0.7lag 0.9lead Ikke-lineær -X3 Output 400V TN-S 9 9

10 Generelt om UPS Teknologier Effektivitet N-leder Strukturer Parallelle strukturer 10 10

11 Generelt om UPS - Effektivitet Unødig energibruk belaster miljøet og øker driftskostnadene Bare 3 % av strømmen som går inn i et datasenter brukes til databehandling, og dette gir muligheter for effektivitetsforbedring (Kilde: IBM, 2009) Annet Prosessor Kull eller gass 100 enheter HVAC/ UPS 55% ITstrøm 45% 70% 30% 3 enheter (nyttig arbeid) Element Generering Nettet Datasenter Server Prosessor Serverlast Enheter Levert 65 Damp 35 Elektrisk (45 % DCiE, 2,2 PUE) ,1-4*** *Datakilde: U.S. Department of Energy, 18. mai 2007, ** Ikke inkludert ca. 5 enheter for levering av kull eller gass, * IBM, Kilde: CEMEP UPS 11

12 System effektivitet Generelt om UPS - Effektivitet Høy effektivitet kreves, ikke bare ved full last Redusert energiforbruk og carbonutslipp Mindre varmeavgivelse minsker kjølebehov 100% 90% Økonomimodus kan gi 99,3% effektivitet Dobbel konvergerende effektivitet av ledende UPS leverandører 80% Typisk bruksområde Endring med kun 1% forskjell i effektivitet: Ved 500 kw, spares det over 40,000 NOK av elektrisitetregningen hvert år 20% 40% 60% 80% 100% % last 12 12

13 Generelt om UPS - Effektivitet VMMS Prinsipp Eksempel med samme last, anvendt med forskjellige UPS konfigurasjoner UPS 1 UPS 2 UPS 3 0% 100% UPS / UPM %last UPM2 UPM3 Case 1 System uten UPS effektivitet optimalisering Case 3 System med modulær UPS og VMMS mulighet UPS 1 UPS 2 UPS 3 0% 100% UPM1 UPM2 UPM3 UPM1 UPM2 UPM3 UPM1 Case 2 System med noe multi-ups styring UPS 1 UPS 2 UPS 3 0% 100% UPS / UPM in idle mode System effektivitet automatisk optimalisert til last behov 13 13

14 Generelt om UPS - Effektivitet Nettutfall Økonomimodus til Online driftrespons bør være < 2-10 ms 14 14

15 Generelt om UPS Teknologier Effektivitet N-leder Strukturer Parallelle strukturer 15 15

16 Generelt om UPS N leder EN , pkt : Three-phase equipment.., the disconnect device shall be a four-pole device and shall disconnect all phase conductors and the neutral conductor... Kommentar: 1)Moderne UPS har ofte transformatorløs inverter output og er dermed avhengig av N-referanse fra inngang for å oppretteholde riktig spenningsnivå ut. 2)Utilsiktet all-polig utkobling av by-pass vern på UPS inngang under drift vil medføre høye spenninger mot jord og utstyrshavari

17 Generelt om UPS N leder EN , pkt. 4.4 og EN , pkt. 4.8 Power interfaces The neutral conductor...shall be insulated from the earth and body throughout the equipment.. In the case of the output neutral conductor being isolated from the input neutral conductor...the output neutral conductor shall be connected as required by local wiring rules

18 Generelt om UPS N leder Krav i.h.t. NEK400:2010, pkt : 400V TN-S 3x200A 100kVA 400V TN-S MAINS 3x160A 4x160A -S2 *) 4x160A -X2 By pass input..ups med utført nøytralleder nedstrøms og hvor nedstrøms forsyning ikke er galvanisk adskillt fra oppstrøms forsyning, skal nøytralleder nedstrøms være forankret direkte til installasjonens innkommende PEN-leder eller til det punktet hvor PEleder og N-leder er sammenkoblet.. 3x160A 3x160A *) *) Kun brudd i fasene N-leder ubrutt -K5 -X1Rectifier input -K1 -K3 UPS -X4 Battery 2 CB 1 400A >I 48V UVR PCS. VRLA 12V Battery Cabinet Nom. Voltage, 480V -X3 UPS Output UPS -S1 4x160A Veggmontert MBS LOAD 18 18

19 Generelt om UPS Teknologier Effektivitet N-leder Strukturer Parallelle strukturer 19 19

20 Generelt om UPS - Struktur <500kW 50% of Load UPS struktur Single 20 20

21 Generelt om UPS - Struktur <500kW 50% of Load UPS struktur N

22 Generelt om UPS - Struktur System A A kanal max 50% belastet <500kW <500kW A B 50% of Load UPS struktur 2N System B 22 22

23 Generelt om UPS - Struktur System A A kanal max 50% belastet <500kW <500kW A B UPS struktur 2(N+1) System B 23 23

24 Generelt om UPS Teknologier Effektivitet N-leder Strukturer Parallelle strukturer 24 24

25 Generelt om UPS Parallelle strukturer SBM System 3200A (2200kVA) static switch 4 pcs IOM modules i paralell Distribuert paralell System 4 stk 550kVA static switch i paralell 25 25

26 Generelt om UPS Parallelle strukturer EATON Powerware Hot Sync - Increasing Availability Nøyaktig balansert paralell UPS last deles med eller uten kommuniksjon Input Source Comms in use to transmit system level information between UPS modules Thanks to HotSync, parallel UPS communications is not critical for accurate load share thus eliminates single point of failure! Hot Sync Load Accurate output synchronization means balanced load share 26 26

27 Generelt om UPS Parallelle Strukturer 27 27

28 28 28