Mất điện, mất dữ liệu và ngừng sản xuất—đây là những cơn ác mộng khiến các doanh nghiệp thức trắng đêm. Việc lựa chọn hệ thống Nguồn điện liên tục (UPS) phù hợp giống như việc trang bị cho các hoạt động quan trọng một lá chắn không thể xuyên thủng trước các sự cố về điện. Nhưng làm thế nào để các tổ chức đảm bảo lá chắn này vừa hiệu quả vừa phù hợp với nhu cầu của họ? Hướng dẫn kỹ thuật của Fuji Electric India phân tích các cân nhắc chính để lựa chọn và cấu hình UPS, cung cấp lộ trình cho cơ sở hạ tầng điện có khả năng phục hồi.
Trước khi chọn UPS, việc xác định các yêu cầu vận hành là tối quan trọng. Các ứng dụng UPS bao gồm nhiều lĩnh vực quan trọng khác nhau, bao gồm chiếu sáng, nguồn điện khởi động, giao thông vận tải, hệ thống tiện ích cơ khí, HVAC, xử lý dữ liệu, viễn thông, hỗ trợ sự sống và mạch tín hiệu. Một số cơ sở có thể yêu cầu UPS phục vụ nhiều mục đích cùng một lúc. Các yếu tố chính cần đánh giá bao gồm:
- Thời gian trễ có thể chấp nhận được: Khoảng thời gian tối đa có thể chấp nhận được giữa sự cố mất điện chính và kích hoạt UPS.
- Thời lượng sao lưu: Thời gian chạy tối thiểu cần thiết cho nguồn điện khẩn cấp hoặc dự phòng.
- Mức độ quan trọng của tải: Tầm quan trọng của các tải mà UPS phải hỗ trợ.
Những yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn loại và dung lượng UPS.
Nguồn điện một pha phổ biến trong gia đình và các doanh nghiệp nhỏ, đủ cho chiếu sáng, quạt, điều hòa không khí hạn chế, máy tính và động cơ dưới 5 mã lực. Tuy nhiên, động cơ một pha tiêu thụ dòng khởi động cao hơn đáng kể so với các loại ba pha tương đương, khiến nguồn điện ba pha hiệu quả hơn cho các ứng dụng công nghiệp.
Nguồn điện ba pha chiếm ưu thế trong các doanh nghiệp lớn, trung tâm dữ liệu và sản xuất trên toàn cầu. Mặc dù việc nâng cấp lên ba pha liên quan đến chi phí cao hơn, nhưng nó cho phép đi dây an toàn hơn, tiết kiệm hơn. Ở Ấn Độ, kết nối ba pha là tiêu chuẩn cho các tải vượt quá 5–7 kW. Việc lựa chọn UPS (một pha hoặc ba pha) phụ thuộc vào:
- Các loại tải được kết nối.
- Phân phối điện trong tòa nhà từ thiết bị đóng cắt đến các phòng được bảo vệ.
Nguồn điện ba pha bao gồm ba mạch một pha với sự khác biệt pha 120 độ, cung cấp công suất cao hơn. Hệ thống UPS có ba cấu hình pha tiềm năng:
- Đầu vào ba pha/Đầu ra ba pha (3/3): Dành cho tải ba pha.
- Đầu vào ba pha/Đầu ra một pha (3/1): Dành cho tải một pha.
- Đầu vào một pha/Đầu ra một pha (1/1): Dành cho các ứng dụng quy mô nhỏ như ATM hoặc máy tính để bàn.
Bảo vệ nguồn tập trung bằng cách sử dụng các hệ thống UPS ba pha lớn giúp đơn giản hóa việc lập kế hoạch liên tục, trong khi các phương pháp phân tán sử dụng nhiều bộ UPS nhỏ hơn để bảo vệ cục bộ.
Việc xác định dung lượng UPS bao gồm:
- Nhu cầu tải: Lập bảng các tải được kết nối, bao gồm cả hệ số công suất (đo hoặc ước tính).
- Cấu hình UPS: Chọn dự phòng (ví dụ: N+1 cho các tải quan trọng).
- Lựa chọn dung lượng: Chia tổng tải cho N để có được dung lượng UPS riêng lẻ.
Đối với tải động, các yếu tố như dòng điện tăng vọt, dòng điện quá trình đỉnh và trình tự vận hành phải được xem xét.
Pin cung cấp nguồn DC trong khi mất điện và rất quan trọng đối với chức năng của UPS. Pin Axit-Chì được điều chỉnh bằng van (VRLA) phổ biến do hoạt động không cần bảo trì. Những cân nhắc chính:
- Tuổi thọ thiết kế so với Tuổi thọ thực tế: Bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, chu kỳ sạc và độ sâu xả.
- Tác động của nhiệt độ: Dung lượng giảm xuống dưới 25°C; tuổi thọ giảm một nửa cho mỗi 8°C trên 25°C.
- Tần suất/Độ sâu xả: Các chu kỳ nông thường xuyên làm giảm tuổi thọ ít hơn so với các chu kỳ sâu.
Dung lượng pin phải tính đến:
- Đặc tính tải (liên tục, không liên tục, tức thời).
- Biên độ thiết kế (bộ đệm 10–15%).
- Các yếu tố lão hóa (hệ số nhân 1,25 đối với axit-chì).
- Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ.
Cáp: Tiết diện phụ thuộc vào độ tăng nhiệt độ cho phép và sụt áp. Dây dẫn trung tính trong hệ thống ba pha có thể yêu cầu tiết diện gấp đôi pha.
Bảo vệ mạch: Cầu dao tự động vỏ đúc (MCCB) bảo vệ chống quá tải và ngắn mạch. Quy tắc phối hợp:
- Các thiết bị thượng nguồn phải chịu được dòng sự cố cao hơn các thiết bị hạ nguồn.
- Bảo vệ pin yêu cầu MCCB với cài đặt ngắt từ tính dưới 70% dòng ngắn mạch của pin.
Việc lựa chọn cáp và thiết bị bảo vệ phù hợp đảm bảo độ tin cậy và an toàn của hệ thống trong khi xảy ra lỗi.