Sähköaseman kriittiset Varavoimajärjestelmät ja Akustot

Transkriptio

1

2 Sähköaseman kriittiset Varavoimajärjestelmät ja Akustot Akuston valinta, DC ja AC varavoimajärjestelmän mitoitus ja arkkitehtuuri. TCO - Elinkaaren hallinta, modulaarisuus ja kunnonvalvonta. 1. Sähköaseman vaatimukset varavoimajärjestelmille 2. Akuston valinta 3. DC järjestelmän mitoitus ja arkkitehtuuri 4. Monijännitejärjestelmät,UPS vai Invertteri 5. Efore OPUS Power Systems Efore Oyj, Tuomo Räsänen Business Development Manager, DC Power Systems tuomo.rasanen@efore.com 2

3 1. Sähköaseman vaatimukset varavoimajärjestelmille

4 Sähköaseman elinkaari ja käyttöolosuhteet o o o o o Sähköaseman tyypillinen käyttöikä 50 vuotta Automaatiojärjestelmän käyttöikä vuotta Apusähköjärjestelmä: - käyttöikä vuotta - Osuus kustannuksista: pieni - Toiminnallinen merkitys: suuri Aseman varmennettu syöttö: - pääakusto 110VDC tai 220VDC - kommunikaatiojärjestelmät 48VDC - UPS:it tai invertterit 230VAC Teollinen ympäristö likaa ja pölyä puhaltimet riski

5 Apusähköjärjestelmän valinta Modulaarinen varaaja Akuston kaappiasennus Tyristorivaraaja (perinteinen) o o o o Aseman omistaja määrittelee elinkaaren, varakäyntivaatimukset & kuormituksen ja varmennuksen tason (arkkitehtuuri) Tärkein ja kallein komponentti yleensä akusto TCO Elinkaarikustannukset - Investointikustannukset - Uusinnat/modersnisoinnit elinkaaren aikana -> Akuston elinikä määrittää - käyttökustannukset hyötysuhde - Kunnossapitokustannukset ja kunnossapidon organisointi (modulaarisuus - perinteinen varaaja) - Etävalvontaja ja ennakoiva kunnossapito Järjestelmien uudistus- ja laajennustarpeet 50v elinkaaren aikana -> modulaarisuus Akkuhuone, OPzS Akkuhuone, OPzV

6 Varakäynti aika -> Akuston kapasiteetti: Sähköasemat tuntia Asemat, jonne vaikea päästä, esim. tuulipuisto merellä tuntia Akuston jälleenvaraus: Tyypillisesti noin 10 tuntia (max 24 h) DC-järjestelmän mitoitus: I rect = I loadavg + I batt Aging factor + reserve power N+1 redundanttisuus Kahdennettu tuplajärjestelmä (100% + 100%) Kuormajakelut ja maadoitukset Selektiivisyys akkusulake - kuormasulake, oikean varokkeen valinta (NH00, MCB, Diazed...) Kelluva, 2-napainen 110VDC, 220VDC Plus maadoitettu -48VDC telecom Tyypilliset vaatimukset ja järjestelmän mitoitus

7 Typical load profiles Telecom radio receiver & transmitter Power Generation & distribution Safety relays, switchgear, SCADA system etc. Amps Amps Backup time, h Backup time, h

8 Example of substatation 110VDC load profile

9 2. Akuston valinta

10 Kuormitustaulukot akuston kapasitteetti

11 Front terminal VRLA block, AGM lead-acid battery Features and Benefits Capacity range: 31Ah - 190Ah Front terminal connections for fast and easy installation and maintenance Suitable for 19, 23 and ETSI racking UL94 V-0 flame retardant case and lid High energy density Fast charge acceptance capability High reliability year design life at 20 o C

12 OPzV VRLA block, gel lead-acid battery Features and Benefits Front terminal 19, 23 and ETSI racks Gel Technology 20 years design life at 20 o C

13 OPzS open (vented) lead-acid battery

14 Ni-Cd batteries Ambient temperature -40 o C +70 o C >20 year service life time at + 25 o C Range approx 10Ah Ah

15 Lithium Batteries Coming new technology, not yet used in industrial DC systems Best capacity per weight Best power density Currently high cost compared to lead-acid

16 Efore ratkaisut akun eliniän maksimointiin o Lämpötilakompensointu akun lataus o Akuston varausvirran rajoitus, esim. C/10 o Akuston blokkien jännitevalvonta o o Historia data akuston lämpötilasta ja purkausten määrästä elinkaaren aikana -> eliniän diagnosointi Akuston testaus vakiona valvojassa: - manuaali testaus - periodinen (esim. 2 kertaa vuodessa) - luonnollinen, testataan aina kun sähkökatko - testaus NO/NC input signaalilla (etänä)

17 Summary of battery parameters Parameter Front terminal AGM/VRLA OPzV OPzS Ni-Cd Nominal voltage/cell 2 V (12V block) 2 V 2 V 1.2 V Typical float charge voltage Typical boost charge voltage 2.27 V/cell 2.25 V/cell 2.23 V/cell 1.42 V/cell 2.4 V/cell 2.4 V/cell 2.4 V/cell V/cell Design life time year 20 year 20 year >20 year Maintenance needed no no water refill water refill Allowed Temp. range Low Low medium high Typical battery bank installation Typical application Cabinet, rack Rack, horizontal Open rack, vertical Telecom, power utility Power utility, telecom Power utility, oil&gas Open rack, vertical traction, power utility oil & gas Cost Lowest Highest

18 Battery information, example OPzS

19 3. DC järjestelmän mitoitus ja arkkitehtuuri

20 Tasasuuntaajien mitoitus 1. Valitaan akusto a) Kuormaprofiilien ja varakäyntiajan perusteella b) Kokemusperäinen 2. Vaadittu tasasuuntaajien kapasiteetti I rect = I loadavg + I batt (Fingrid S22623-E1 ) Nyrkkisääntö (10h): I rect = 0.2 x Akuston koko Ah C 10 Hetkelliset kuormituspiikit saadaan akusta. Ei tarvitse huomioida tasasuuntaajan mitoituksessa.

21 Arkkitehtuuri ja varmennuksen tasot 1. Varaaja + akusto (perinteinen tyristorivaraaja) 2. Kahdennettu varaaja + akusto (perinteinen tyristorivaraaja) 3. Modulaarinen n+1 redunttinen varaaja + akusto 4. Kahdennettu modulaarinen n+1 redunttinen varaaja + akusto OPUS WRS Seinälaturi

22 Kahdennettu varaaja + akusto, A + B systeemi Erillinen jakelupanelii, jota A ja B syöttää Tyristorivaraaja A Tyristorivaraaja B

23 Kahdennettu (A+B) modulaarinen n+1 redunttinen varaaja + akusto Omat jakelupaneelit A ja B puoliskoilla

24 Kahdennettu (A+B) modulaarinen n+1 redunttinen varaaja + akusto Erillinen jakelupanelii, jota A ja B syöttää

25 4. Monijännitejärjestelmät, UPS vai Invertteri

26 Monijännitejärjestelmät Invertterit ja DC/DC konvertterit osana modulaarista järjestelmää Web browser Controller VIDI+ Options: VIDI LVD, VIDI BM, VIDI SAM - Distribution - Load LVD DC Loads Grid 3-ph 400 VAC MRC Rectifiers 1-ph 230VAC VDC - Battery LVD - Monitoring Converters DC Loads Static Switch AC distribution AC Loads Battery EIM or DUAL Inverters EDC 750, EDC W & 500W DC/DC konvertterit OPUS modulaariset monijännitejärjestelmät EIM Invertterit 1000VA & 1200VA OPUS modulaariset monijännitejärjestelmät

27 Invertteri vai UPS? Milloin invertteri on järkevämpi kuin erillinen UPS? - Halutaan vain yksi luotettava akusto (esim. 110VDC) - Tarvitaan sekä DC- että AC- kuormia - Pitkät varakäyntiajat - Järjestelmän laajennettavuus ja modulaarisuus Milloin UPS on järkevämpi: - Suuret tehot (>30kVA) - Lyhyt varakäyntivaatimus kunnes aseman generaattori saadaan käyntiin - DC järjestelmässä ei ole kapasiteettiä inverttereille

28 Block diagram esimerkki Monijännitejärjetelmä 110VDC, 48VDC, 230VAC

29 5. Efore OPUS Power Systems

30

31 Reliability Always feature number one

32 MHE-tasasuuntaajat Lähtöjännite Tasasuuntaajat Hyötysuhde n. 97% 50% teholla, >96% 30%-70% teholla Max 64 yksikköä rinnan -> 128kW MTBF/ Telcordia SR-332 > o C Liitännät edestä suoraan johdoilla Tulojännite : Vac Käyttölämpötila: -40 o C o C (Tehon rajoitus 50 o C...70 o C) CAN-väylä, VIDI valvoja kw kw kw kw kw kw Hyötysuhde

33 System Controller Basic functionality Voltage and charging control User configurable alarms and settings Alarm and event logs Local user acces and remote access Extensive battery monitoring Battery current monitoring Charge current limitation Battery testing Discharge and temperature logs Graphical battery test information Battery deep discharge protection Battery temperature measurement (option) Battery block measurement (option) VIDI-BM block voltage measurement

34 Vakiotuotteet Chargers Wall cabinets 19 Rack Systems Cabinet Systems Electrical Options Modules for Systems

35 Järjestelmät asiakkaan vaatimusten mukaan Toimituskohtainen järjestelmäsuunnittelu

36 Tekninen tuki ja järjestelmäsuunnittelu Palvelut Konsultointi teknisissä määrittelyissä Toimitusprojektit Koulutus Asennus- ja käyttöönotto Tekninen tuki Huolto- ja varaosat Järjestelmien uusinta

37 Thank you for your interest!