NO-BREAK KS. Sistema UPS dinámico PRESENTACIÓN

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1 NO-BREAK KS Sistema UPS dinámico PRESENTACIÓN

2 Índice Capítulo 1 : Descripción del sistema No-Break KS...3 Capítulo 2 : Funcionamiento en presencia de la red...4 Capítulo 3 : Funcionamiento en el caso de una perturbación de la red...6 Capítulo 4 : Descripción de los sistemas No-Break KS del tipo KS-SB.8 Capítulo 5 : Resiliencia...10 Capítulo 6 : Instalaciones de tipo "single-redundante"...11 Capítulo 7 : Instalaciones paralelas...12 Capítulo 8 : Sistemas No-Break KS en media tensión...15 Capítulo 9 : Prestaciones...16 Capítulo 10 : Síntesis de las principales ventajas...18 KS5_COM\V:\KC5ES\UPS_Presentation_VTES doc Página 2/18

3 Capítulo 1 : Descripción del sistema No-Break KS Figura 1 Los elementos de base, indicados en la figura 1, son: 1. un motor diesel; 2. un embrague electromagnético sin anillos y sin escobillas; 3. una máquina eléctrica especial sin anillos y sin escobillas, llamada "estatoalternador", compuesta de : 1 máquina síncrona; 1 acumulador de energía cinética con excitadora única; 4. un armario de circuitos de potencia que contiene los aparatos motorizados de corte, así como una inductancia; 5. un armario de mando que contiene entre otras cosas un autómata programable con sus tarjetas electrónicas específicas, para asegurar el mando y la supervisión del sistema. KS5_COM\V:\KC5ES\UPS_Presentation_VTES doc Página 3/18

4 Capítulo 2 : Funcionamiento en presencia de la red I3 D3 DA D1 INDUCTANCIA D2 DB Figura 2a En "servicio normal" (en presencia de la red) los disyuntores del lado de la alimentación (D1) y del lado de la carga (D2) se encuentran cerrados, el by-pass automático (D3) se encuentra abierto y la red alimenta las cargas críticas vía el sistema No-Break KS. La máquina síncrona funciona como motor. El árbol del estatoalternador gira a 1500 r.p.m. mientras el acumulador de energía cinética se mantiene a la velocidad de 2950 r.p.m. Durante este "servicio normal", que suele representar más del 99,9% del tiempo, el sistema No-Break KS : 1. ELIMINA LAS MICRODESCONEXIONES El sistema elimina todas las microdesconexiones inferiores a 50 milisegundos, aún con una carga de 100%, sin necesidad de poner en marcha el motor diesel. 2. REGULA LA TENSIÓN DE LA Cuando la tensión de la red fluctúa, el sistema electrónico de regulación de la tensión actúa sobre la corriente de excitación de la máquina síncrona, por lo cual la tensión suministrada se mantiene dentro del 1% del valor preestablecido. Cualquier variación de la tensión de la red superior a 10% provoca la abertura del disyuntor del lado de la alimentación pone en marcha y el motor diesel. KS5_COM\V:\KC5ES\UPS_Presentation_VTES doc Página 4/18

5 3. MEJORA EL FACTOR DE POTENCIA La sobreexcitación del motor síncrono permite suministrar la potencia reactiva absorbida por la carga, con lo cual el factor de potencia medido en el punto de conexión con la red se encuentra cerca de la unidad. De esta manera, la máquina síncrona hace superflua una batería de condensadores conectada sobre las cargas críticas y evita los inconvenientes de dicha batería. 4. FILTRA LOS FENÓMENOS TRANSITORIOS El conjunto "inductancia - máquina síncrona" asegura una desconexión entre la red y la carga cuando se producen fenómenos transitorios rápidos o armónicos. Por un lado, la carga se protege con respecto a las perturbaciones de la tensión de la red (sobretensión debida a un relámpago o a maniobras, armónicas de tensión,...); de esta manera las cargas críticas se benefician de una alimentación de muy alta calidad, aún en el caso de una red muy perturbada. Por otro lado, las demandas de corriente (puesta en marcha de un motor, cortocircuito,...) y las corrientes armónicas debidas a la carga (en el caso de una carga no lineal) se filtran mediante el sistema No-Break KS ; de esta manera se reduce mucho la contaminación de la red por las cargas críticas. Todas estas funciones "Quality Power" se garantizan sin afectar un alto rendimiento en el funcionamiento del sistema, que es de 93% a 96,4% según el tipo de máquina. La razón es que la potencia activa absorbida por la carga no pasa por la máquina síncrona (que funciona simplemente como un motor sin carga). KS5_COM\V:\KC5ES\UPS_Presentation_VTES doc Página 5/18

6 Capítulo 3 : Funcionamiento en el caso de una perturbación de la red I3 D3 DA D1 INDUCTANCIA D2 DB Figura 2b En servicio normal (red presente) : El motor diesel está detenido (embrague abierto) El árbol del estatoalternador gira a 1500 r.p.m. El acumulador de energía cinética gira a 2950 r.p.m. KS5_COM\V:\KC5ES\UPS_Presentation_VTES doc Página 6/18

7 Cuando el sistema detecta una perturbación de la red, el disyuntor del lado de la red se abre. La máquina síncrona, que funcionaba como motor, pasa sin demora a funcionar como alternador mientras que el armario de mando modula el acoplamiento inductivo entre el árbol principal y el rotor-acumulador; de esta manera se asegura la alimentación de las cargas críticas sin perturbación importante de la tensión (menos de 5% en amplitud y menos de 1% en frecuencia). El motor eléctrico de arranque pone el motor diesel en marcha junto con la abertura del disyuntor del lado de la red. Aproximadamente un segundo más tarde, el embrague electromagnético se cierra progresivamente y se establece la conexión mecánica entre el motor diesel y el estatoalternador. El motor diesel asume rápidamente la carga y su velocidad se mantiene constante mediante el regulador electrónico de velocidad. De esta manera, dicho motor diesel entrega la potencia mecánica que corresponde a la potencia activa absorbida por la carga. A continuación, se lleva el acumulador de energía cinética progresivamente a su velocidad preestablecida. Cuando la tensión de la red vuelve a tener un valor aceptable y, en la medida que el acumulador de energía cinética ha alcanzado su velocidad preestablecida, el sistema vuelve al servicio normal. Luego el motor diesel sigue girando sin carga para enfriarse, antes de detenerse. GARANTÍA DE ARRANQUE DEL MOTOR DIESEL La experiencia acumulada en el terreno de los grupos electrógenos muestra que uno de los puntos débiles de esta tecnología es que no hay garantía de que el motor diesel se ponga en marcha mediante los órganos clásicos (fallo del motor de arranque, fallo de la batería, problemas de mantenimiento,...). El sistema No-Break KS aporta una solución original para este punto débil, mediante la introducción de una secuencia redundante de puesta en marcha. En caso en que el motor diesel no se ponga en marcha después de abrirse el disyuntor del lado de la red, el embrague se cierra de todas maneras y conecta mecánicamente el estatoalternador al motor diesel. El acumulador de energía cinética permite forzar la puesta en marcha del motor diesel. Esta secuencia de puesta en marcha puede ocurrir eventualmente y es aceptable tanto para el embrague como para el motor diesel. KS5_COM\V:\KC5ES\UPS_Presentation_VTES doc Página 7/18

8 Capítulo 4 : Descripción de los sistemas No-Break KS del tipo KS-SB Los sistemas No-Break KS están provistos de máquinas síncronas ampliamente sobredimensionadas, por lo cual es posible - mediante una adaptación del motor diesel y del embrague - atender también cargas esenciales luego de una breve interrupción. A priori, la carga esencial no debe superar la carga crítica. Este sistema (de tipo KS-SB) permite alimentar con una sola máquina por ejemplo un centro completo de computación (ordenadores, aire condicionado, iluminación, ascensores,...). Se ofrecen distintas configuraciones: Figura 3 : Figura 4 : Figura 5 : Sistema No-Break KS, tipo KS-SB2 Sistema No-Break KS, tipo KS-SB1 Sistema No-Break KS, tipo KS-SB0 I3 D3 DA D1 INDUCTANCIA D2 DB D6 C6 ESENCIALES C5 Figura 3 : Sistema NO-BREAK KS, tipo KS-SB2 KS5_COM\V:\KC5ES\UPS_Presentation_VTES doc Página 8/18

9 C5 ESENCIALES I3 C6 D3 DA D1 INDUCTANCIA D2 DB Figura 4 : Sistema NO-BREAK KS, tipo KS-SB1 D6 I3 D3 ESENCIALES DA D1 INDUCTANCIA D2 DB Figura 5 : Sistema NO-BREAK KS, tipo KS-SB0 KS5_COM\V:\KC5ES\UPS_Presentation_VTES doc Página 9/18

10 Capítulo 5 : Resiliencia La resiliencia tiene por objeto de crear dos juegos de barras del lado de la carga, de manera que un fallo en una de ellas sólo tiene un impacto limitado en la otra. La figura 6 muestra como se puede alcanzar este objetivo en el caso de un sistema No-Break KS. Obsérvase que la propiedad de resiliencia se puede explotar acertadamente mediante la utilización de inversores estáticos que permiten alimentar una carga crítica a partir de dos juegos de barras casi independientes. I3/1 I3/2 D1 D3 D2 DB2 DB1 Figura 6 KS5_COM\V:\KC5ES\UPS_Presentation_VTES doc Página 10/18

11 Capítulo 6 : Instalaciones de tipo "single-redundante" Los sistemas No-Break KS se pueden combinar para formar una instalación de tipo "single-redundante", como representado en la figura 7. En este tipo de instalaciones se puede utilizar el sistema No-Break KS redundante para ocupar sin demora el lugar de cualquier otro sistema. Como variante, se pueden conectar también cargas esenciales sobre cada una de las barras del lado de la carga. I3/1 D3/1 DC/1 DA/1 D1/1 D2/1 DB/1 DY/1 KS/1 I3/2 D3/2 DC/2 DA/2 D1/2 D2/2 DB/2 DY/2 I3/N KS/2 D3/N DC/N DA/N D1/N D2/N DB/N DY/N KS/N I3/R D3/R DE/R DA/R D1/R D2/R DB/R DY/R ESENCIALES KS/R Figura 7 KS5_COM\V:\KC5ES\UPS_Presentation_VTES doc Página 11/18

12 Capítulo 7 : Instalaciones paralelas 1. CONEXIÓN EN PARALELO DE VARIOS SISTEMAS No-Break KS Los sistemas No-Break KS y No-Break KS de tipo KS-SB se pueden instalar en paralelo (figuras 8a y 8b). Esta disposición permite una adaptación fácil de la instalación a la potencia de la carga, así como a la evolución de la misma. En los sistemas en paralelo, la potencia máxima disponible en la instalación es N veces la potencia nominal de cada uno de los sistemas, siendo N la cantidad de sistemas conectados en paralelo. I3 D3/1 DA/1 D1/1 D2/1 DB/1 KS/1 DA/2 D1/2 D3/2 DB/2 D2/2 KS/2 D3/N DA/N D1/N DB/N D2/N KS/N Figura 8a KS5_COM\V:\KC5ES\UPS_Presentation_VTES doc Página 12/18

13 I3 D3/1 DA/1 D1/1 D2/1 DB/1 KS/1 DA/2 D1/2 D3/2 DB/2 D2/2 KS/2 D3/N DA/N D1/N DB/N D2/N KS/N C6/N C5/N C6/1 C5/1 ESENCIALES C6/2 C5/2 Figura 8b KS5_COM\V:\KC5ES\UPS_Presentation_VTES doc Página 13/18

14 2. INSTALACIONES PARALELAS UNDANTES La propiedad de redundancia se obtiene mediante la instalación de uno o varios sistemas adicionales a los N sistemas estrictamente necesarios para alimentar las cargas. 3. INSTALACIONES PARALELAS (UNDANTES O NO) CON RESILIENCIA Es posible instalar en paralelo los sistemas No-Break KS con un juego de barras doble del lado de la carga (figura 9). I3 BY-PASS MANUAL D3/1 DA/1 D1/1 D2/1 DB2/1 DB1/1 D3/2 DA/2 D1/2 D2/2 DB2/2 DB1/2 D3/3 DA/3 D1/3 D2/3 DB2/3 DB1/3 CARGA CRÍTICA A CARGA CRÍTICA B Figura 9 KS5_COM\V:\KC5ES\UPS_Presentation_VTES doc Página 14/18

15 Capítulo 8 : Sistemas No-Break KS en media tensión En caso de una distribución en media tensión (que generalmente es necesaria cuando la potencia excede 5 MVA), los sistemas No-Break KS ofrecen una solución que resulta ventajosa desde el punto de vista técnico (figura 10). En este caso, la inductancia y los instrumentos de desconexión funcionan en media tensión. Por otra parte, el estatoalternador de baja tensión se conecta a la media tensión por intermedio de un transformador reversible. Una de las ventajas de esta solución es que se garantiza un alto nivel de rendimiento en servicio normal (y desde luego un bajo coste de explotación). TR3 D1/3 KS3 D2/3 D1/2 TR2 KS2 D2/2 TR1 D1/1 KS1 D2/1 D3I NTR TRA DSN DLA D3O DA By-Pass automático DB I1 I3I By-Pass manual I2 I3O Figura 10 KS5_COM\V:\KC5ES\UPS_Presentation_VTES doc Página 15/18

16 Capítulo 9 : Prestaciones ALIMENTACIÓN DE LAS ÚTILES CON UNA TENSIÓN Y UNA FRECUENCIA IDEALES 1. TENSIÓN 1.1. Regulación de la tensión de régimen establecida...± 1% 1.2. Variación de tensión inducida por variaciones repentinas de carga de 10 %...± 1% 50%...± 3% 100%...± 5% (La tensión se restablece dentro de ± 1% en menos de 1 secundo) 1.3. Variación transitoria de tensión cuando la red desaparece...± 5% la red vuelve...± 1% 1.4. Regulación de la tensión sobre carga desequilibrada en 25%...± 2% 2. ÁNGULO DE FASE Con carga equilibrada : 120 ± 0 Con desequilibrio de 25% : 120 ± 1 3. FRECUENCIA 3.1. Regulación de la frecuencia en el régimen establecido...± 0,2% 3.2. Variación de la frecuencia inducida por variaciones repentinas en la carga de 10%...± 0,5% 50%...± 1% 3.3. Variación transitoria de la frecuencia cuando la red desaparece y la carga se reasume en 100%...± 1% la red vuelve...± 0,2% KS5_COM\V:\KC5ES\UPS_Presentation_VTES doc Página 16/18

17 4. RENDIMIENTO En servicio normal : 93 à 96,4 % 5. SOBRE ACEPTABLES En servicio normal : En servicio producción : 10% durante 1 hora 25% durante 10 horas 1 50% durante 2 horas 1 10% durante 1 hora 6. CONTENIDO GLOBAL DE ARMÓNICOS Inferior a 2% sobre carga que no deforma 7. CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO Lado de la red : Lado de la carga : 8. DESPARASITAJE RADIO Según VDE nivel K 3 In 12 a 20 In 9. CERTIFICADO SEGÚN DIRECTIVA EMC 1 No incluye la gestión global de la potencia de una instalación KS5_COM\V:\KC5ES\UPS_Presentation_VTES doc Página 17/18

18 Capítulo 10 : Síntesis de las principales ventajas 1. Fiabilidad 2. Sistema monobloque 3. Sistema único, integralmente sin anillos y sin escobillas 4. Garantía absoluta de puesta en marcha del motor diesel mediante la utilización de la energía cinética del acumulador en caso de fallo en el sistema convencional de puesta en marcha. 5. Acumulación de energía cinética antes de volver al servicio normal, lo que permite remediar fallos sucesivos de la red. 6. Reemplazo de los rodamientos cada 10 años. 7. Vida útil del sistema No-Break KS de mínimo 20 años. 8. Una sola máquina para dos tipos de carga: críticas y esenciales. 9. Servicio de producción compatible con interrupciones de la red de larga duración. 10. Rendimiento de hasta 96,4 % con plena carga, con lo cual se reduce el coste de explotación al mínimo. 11. Espacio necesario reducido e instalación en un local que no requiere aire acondicionado o tratamiento antiácido. 12. Armario eléctrico que contiene principalmente componentes simples (solamente 8 tarjetas electrónicas específicas). 13. Filtrado de armónicos y aceptación de cargas que deforman. 14. Eliminación de las microdesconexiones en servicio normal. 15. Estabilización de la tensión en los terminales de la carga. 16. Inmunidad con respecto a las perturbaciones, del lado de la red así como del lado de la carga, como pueden ser: cortocircuitos sobretensiones por relámpago o por maniobras demandas de corriente. 17. Suministro automático de potencia reactiva, con lo cual se asegura un factor de potencia cercano a de la unidad en la instalación No-Break KS del lado de la red. 18. Un técnico sin calificación especial puede realizar la manipulación y el mantenimiento. KS5_COM\V:\KC5ES\UPS_Presentation_VTES doc Página 18/18