Pin dự phòng và nguồn điện liên tục: Cái nào phù hợp với dự án? 

Pin dự phòng lưu trữ năng lượng; nguồn cung cấp điện liên tục quản lý cách năng lượng đó và nguồn tiện ích đến phục vụ tải trọng tới hạn. Bản thân pin thường không cung cấp đầu ra AC được điều chỉnh, quản lý nguồn tự động, chỉnh lưu, đảo ngược, bỏ qua, cảnh báo hoặc hoạt động chất lượng điện được mong đợi từ một UPS hoàn chỉnh. Nếu một dự án chỉ cần năng lượng DC được lưu trữ cho một hệ thống đã được thiết kế sẵn thì bộ pin dự phòng có thể là hạng mục mua sắm phù hợp. Nếu yêu cầu là nguồn điện xoay chiều được điều hòa, liên tục cho máy chủ, bộ điều khiển, thông tin liên lạc hoặc thiết bị chính xác thì người mua thường cần một UPS hoàn chỉnh với hệ thống pin có kích thước chính xác.

Do đó, sự lựa chọn không phải là cuộc cạnh tranh giữa hai sản phẩm có thể hoán đổi cho nhau. Đó là một quyết định kiến ​​trúc. Người mua nên xác định tải, sự gián đoạn có thể chấp nhận được, thời gian chạy cần thiết, nguồn đầu vào, chất lượng đầu ra, chiến lược bỏ qua, giám sát, môi trường và bằng chứng chấp nhận trước khi so sánh giá thiết bị.

Hai lựa chọn giải quyết các phần khác nhau của vấn đề nguồn điện

Pin là nguồn năng lượng điện hóa. Thông số kỹ thuật mua sắm của nó có thể bao gồm hóa học, điện áp danh định, công suất, tốc độ phóng điện, bố trí thiết bị đầu cuối, điều kiện sử dụng, cơ sở tuổi thọ dự kiến ​​và lớp bảo vệ hoặc tủ mà nó sẽ hoạt động. Nó chỉ trở nên hữu ích khi các thiết bị khác điều khiển việc sạc và chuyển đổi hoặc phân phối đầu ra của nó ở dạng mà tải có thể sử dụng.

UPS là một hệ thống điện phối hợp. Trong cơ chế chuyển đổi kép trực tuyến, AC đầu vào được chuyển đổi thành DC và sau đó được tái cấu trúc thành AC được điều khiển cho tải. Hệ thống lưu trữ năng lượng kết nối với liên kết DC để việc mất hoặc hư hỏng nguồn đầu vào không cần tải để chờ máy phát riêng khởi động. Một đường vòng, điều khiển, bảo vệ và liên lạc hoàn thiện hệ thống chức năng.

Các dự án cần hành vi phối hợp này nên bắt đầu bằng Phạm vi cung cấp điện liên tục của UPS, sau đó so sánh cấu hình với sơ đồ một đường thực tế và trình tự vận hành. Thay vào đó, các dự án mua pin thay thế nên xác minh khả năng tương thích với bộ sạc đã lắp đặt, bus DC, phương pháp bảo vệ và quản lý pin.

Một so sánh thực tế bắt đầu với kết quả mong đợi

Bảng này cho biết lý do tại sao không thể so sánh trực tiếp giá pin thấp với báo giá của UPS. Một ưu đãi có thể chỉ bao gồm năng lượng dự trữ; cái còn lại có thể bao gồm đường dẫn hoàn chỉnh giúp tải luôn được cấp điện và nằm trong giới hạn điện của nó. So sánh công bằng trước tiên phải căn chỉnh ranh giới hệ thống.

Tải dữ liệu quyết định mức công suất của UPS

Việc lựa chọn UPS không thể giảm xuống bằng việc thêm công suất trên bảng tên thiết bị. RFQ phải xác định cả công suất thực tính bằng kilowatt và công suất biểu kiến ​​tính bằng kilovolt-ampe, cùng với hệ số công suất tải. UPS phải duy trì trong cả hai mức xếp hạng. Một tải có công suất thực 24 kW với hệ số công suất 0,8 tương ứng với 30 kVA; một nhà thầu chỉ nhìn thấy giá trị 24 kW có thể đề xuất một hệ thống có kích thước nhỏ hơn.

Tổng số ở trạng thái ổn định cũng không đầy đủ. Động cơ, máy nén, máy biến thế và một số nguồn điện có thể tiêu thụ dòng điện khởi động hoặc dòng điện khởi động. Tải điện tử phi tuyến có thể tạo ra hệ số đỉnh cao và dòng điện hài. Nguồn điện dự phòng có thể thay đổi bước tải khi mất một nguồn cấp. Do đó, sự tăng trưởng trong tương lai, sự đa dạng của tải và bước đáng tin cậy lớn nhất phải được nêu riêng thay vì ẩn trong một biên độ phần trăm.

Sự sắp xếp đầu ra cần thiết cũng quan trọng. Xác nhận cấu hình pha, điện áp danh định, tần số, nối đất, các yêu cầu về trung tính và phân phối hạ lưu. Không nên chọn UPS ba pha chỉ vì cơ sở có nguồn điện ba pha; sự sắp xếp phân bổ tải và bỏ qua xác định kiến ​​trúc đầu vào và đầu ra thích hợp.

Thời gian chạy là tính toán năng lượng với giới hạn vận hành thực

Riêng ampe giờ không xác định được thời gian dự phòng. Năng lượng của pin bắt đầu bằng điện áp nhân với công suất, nhưng thời gian chạy có thể sử dụng cũng phụ thuộc vào tốc độ xả, tuổi pin, nhiệt độ, điện áp cuối, hiệu suất biến tần, tổn hao bên trong, chính sách dự trữ và cấu hình tải. Công suất axit chì thường giảm khi tốc độ phóng điện tăng, trong khi hệ thống lithium vẫn phải tuân theo các giới hạn quản lý pin và khoảng thời gian sạc cho phép.

Người mua nên nêu rõ thời gian chạy cần thiết ở điều kiện tải và cuối xả xác định. Yêu cầu có thể đủ dài để tắt máy một cách có trật tự, để máy phát điện khởi động và ổn định hoặc để một quá trình tiếp tục thông qua một lần ngừng hoạt động cụ thể. Đây là những nhiệm vụ khác nhau. Yêu cầu tự chủ mười phút ở mức tải thiết kế đầy đủ không tương đương với yêu cầu ba mươi phút ở mức tải vận hành hiện tại.

Kích thước pin cũng phải tính đến tiêu chí cuối đời đã được dự án đồng ý. Nếu hệ thống vẫn phải cung cấp thời gian chạy cần thiết sau một khoảng thời gian xác định thì dung lượng pin ban đầu sẽ cần một mức thiết kế phù hợp. Khoản lợi nhuận đó phải được hiển thị trong tính toán thay vì được mô tả một cách mơ hồ là “dự phòng bổ sung”.

Tính liên tục và chất lượng điện xác định liệu UPS có cần thiết hay không

Một số tải có thể chịu được sự gián đoạn ngắn và chỉ cần một nguồn thay thế. Những người khác không thể chấp nhận được khoảng cách giữa lỗi tiện ích và tính sẵn có của máy phát điện. Bộ bảo vệ đột biến có thể hạn chế một số sự kiện nhất thời nhưng không thể cung cấp năng lượng khi mất điện. Máy phát điện dự phòng có thể hỗ trợ thời gian gián đoạn dài nhưng cần có thời gian để khởi động, đạt điện áp và tần số ổn định cũng như chấp nhận tải. UPS kết nối khoảng cách và có thể cách ly tải khỏi phạm vi nhiễu đầu vào rộng hơn, tùy theo cấu trúc liên kết và giới hạn được chỉ định của nó.

Đối với thiết bị nhạy cảm, người mua nên xác định sự thay đổi tần số và điện áp đầu ra cho phép, chất lượng dạng sóng, hành vi truyền tải và khả năng phục hồi sau các bước tải. Phương pháp thử nghiệm và hiệu suất hoàn chỉnh của UPS có thể phù hợp với tiêu chuẩn IEC 62040-3 hoặc tiêu chuẩn áp dụng theo hợp đồng khác. Các yêu cầu về an toàn, tương thích điện từ và lắp đặt cục bộ cần được xác nhận riêng; một tham chiếu hiệu suất không tự động bao gồm mọi nghĩa vụ của dự án.

Trong trường hợp điều kiện tiện ích kém hoặc máy phát điện là nguồn thứ cấp, RFQ phải bao gồm dải tần số và điện áp đầu vào dự kiến. Kích thước máy phát điện, quy định, sóng hài và hoạt động của bước tải có thể ảnh hưởng đến khả năng tương thích của UPS. “Tương thích với máy phát điện” sẽ dẫn đến việc đánh giá giao diện chứ không phải kết thúc việc đánh giá.

Chiến lược bỏ qua và bảo trì ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống

UPS có thể bảo vệ tải trong khi vẫn trở thành một hạn chế về bảo trì nếu kiến trúc bypass không rõ ràng. Mạch bypass tĩnh bên trong có thể truyền tải khi biến tần bị quá tải hoặc không khả dụng, nhưng nó không nhất thiết phải cách ly toàn bộ UPS để bảo trì an toàn. Một đường tránh bảo trì riêng biệt có thể cung cấp một đường dẫn dịch vụ, tuy nhiên các khóa liên động, quy trình vận hành và bảo vệ ngược dòng/hạ lưu của nó phải phù hợp với cài đặt.

Dự án nên xác định những sự cố hư hỏng hoặc bảo trì nào phải được chấp nhận. Một UPS duy nhất có đường bypass, hai khối song song hoặc đường dẫn A và B độc lập cung cấp các mức độ sẵn sàng khác nhau. Dây ắc quy, thiết bị bảo vệ và phân phối cũng có thể tạo ra các điểm hỏng hóc chung. Kiến trúc chính xác tuân theo kế hoạch bảo trì và hệ quả kinh doanh của tải chứ không phải nhãn dự phòng chung.

Áp dụng các thông số kỹ thuật của sản phẩm vào quá trình lắp đặt, không áp dụng riêng lẻ

Đối với các dự án yêu cầu tích hợp giá đỡ và đầu vào/đầu ra ba pha, UPS trực tuyến gắn trên giá 10–40 kVA là cấu hình phù hợp để đánh giá. Phạm vi được xuất bản của nó sử dụng chuyển đổi kép trực tuyến và dành cho các tải quan trọng. Thông tin sản phẩm cũng xác định model 10 kVA với đầu vào và đầu ra ba pha năm dây, tùy chọn danh nghĩa 380/400/415 V, hệ số công suất đầu ra 0,9 và hỗ trợ kết nối máy phát điện.

Những giá trị đó là điểm khởi đầu, không phải là phê duyệt dự án tự động. Người mua vẫn cần xác nhận mô hình định mức chính xác, tải kW và kVA, điện áp, thiết bị bảo vệ ngược dòng, kích thước cáp, nguồn rẽ nhánh, điện áp và quyền tự chủ của pin, độ sâu của giá đỡ, khả năng làm mát, khoảng trống dịch vụ, giao thức liên lạc và các yêu cầu về điện cục bộ. Các giao diện tùy chọn phải được xác định trong phần trích dẫn thay vì được giả định từ mô tả ở cấp độ chuỗi.

Điều kiện trang web cũng thay đổi quyết định. Nhiệt độ vận hành, độ cao, độ ẩm, bụi, thông gió và khả năng tiếp cận ảnh hưởng đến việc lắp đặt và dịch vụ. Nếu môi trường thực tế nằm ngoài các điều kiện đã công bố, nhà cung cấp phải nêu rõ các yêu cầu về giảm tải, vỏ bọc hoặc điều hòa trước khi xuất xưởng thiết bị.

Bằng chứng chấp nhận phải tuân theo ranh giới hệ thống

Một đơn đặt hàng pin có thể yêu cầu hồ sơ sản xuất, nhận dạng, kiểm tra điện áp và điện trở, cơ sở kiểm tra công suất, phần cứng kết nối và bằng chứng đóng gói. Một đơn đặt hàng UPS hoàn chỉnh cần xác minh rộng hơn: hồ sơ model và cấu hình, kiểm tra trực quan và kích thước, hoạt động chức năng, số đọc đầu vào và đầu ra, kiểm tra cảnh báo và giao tiếp, hoạt động bỏ qua, hoạt động của chế độ pin và phạm vi kiểm tra tải đã thỏa thuận.

Không phải mọi dự án đều yêu cầu thử nghiệm đầy tải được chứng kiến, nhưng mọi dự án đều phải xác định những gì chứng minh sự phù hợp. Báo giá phải phân biệt các hoạt động kiểm tra định kỳ tại nhà máy, các thử nghiệm nghiệm thu tùy chọn tại nhà máy, vận hành thử tại hiện trường và các thử nghiệm do người khác thực hiện. Nó cũng nên nêu tên các tài liệu được cung cấp cùng với thiết bị: bản vẽ, sách hướng dẫn, hồ sơ kiểm tra, danh sách giao diện, lịch trình phụ tùng thay thế và các điều khoản bảo hành.

Câu hỏi thường gặp

Pin dự phòng có thể thay thế UPS không?

Chỉ khi cài đặt đã bao gồm sạc tương thích, chuyển đổi nguồn, chuyển mạch, bảo vệ và điều khiển. Chỉ riêng pin không cung cấp chức năng liên tục hoặc đầu ra AC được điều chỉnh của một UPS hoàn chỉnh.

UPS có giống như máy phát điện không?

Không. UPS cung cấp cho tải ngay lập tức từ năng lượng được lưu trữ và điều kiện nguồn điện theo thiết kế của nó. Máy phát điện tạo ra năng lượng để hoạt động lâu hơn nhưng cần khởi động và ổn định. Các hệ thống quan trọng thường phối hợp cả hai.

Nên chọn công suất UPS theo kW hay kVA?

Cả hai. Tải được kết nối phải nằm trong định mức công suất thực của UPS tính bằng kW và định mức công suất biểu kiến ​​tính bằng kVA. Hệ số công suất, các bước tải và khởi động cũng cần được xem xét lại.

Pin lớn hơn có làm tăng công suất định mức của UPS không?

Không. Dung lượng pin tương thích hơn có thể kéo dài thời gian chạy nhưng không làm tăng định mức kW hoặc kVA của biến tần. Khả năng sạc, điện áp DC và giới hạn pin được nhà cung cấp phê duyệt cũng phải được kiểm tra.

Chuẩn bị một RFQ tạo ra các ưu đãi có thể so sánh được

Gửi cho nhà thầu lịch tải, kW và kVA, hệ số công suất, dữ liệu khởi động, điều kiện đầu vào và đầu ra, thời gian chạy yêu cầu, chi tiết máy phát điện, khái niệm bỏ qua, mục tiêu dự phòng, môi trường, giao diện giám sát, số lượng, tài liệu, phạm vi thử nghiệm và địa điểm giao hàng. Yêu cầu mỗi nhà cung cấp trả lại model UPS chính xác, tính toán pin, thiết bị đóng cắt và phụ kiện đi kèm, tổn thất, thải nhiệt, bản vẽ, thời gian thực hiện, các điểm loại trừ và danh sách sai lệch theo từng dòng.

Khi những thông tin đầu vào này đã sẵn sàng, hãy gửi chúng qua mẫu yêu cầu đặc điểm kỹ thuật dự án. Phản hồi phải tách biệt phạm vi hoàn chỉnh của UPS khỏi pin, thông tin liên lạc tùy chọn, đường vòng bảo trì, lắp đặt và vận hành. Sự tách biệt đó biến cuộc thảo luận về pin dự phòng và UPS thành một kiến ​​trúc có thể kiểm tra được và báo giá có thể được so sánh theo các điều khoản ngang nhau.