أنظمة إمداد الطاقة غير المنقطعة UPS

أنظمة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS)

تقدم شركة الحلول الأكيدة للمقاولات حلولًا متكاملة لأنظمة إمداد الطاقة غير المنقطعة Uninterruptible Power Supply (UPS) لتوفير استمرارية التغذية الكهربائية للأحمال الحرجة والحساسة في مراكز البيانات والمنشآت التجارية والصناعية والمرافق والبنية التحتية والمنشآت الحيوية.

يعمل نظام UPS كمصدر طاقة فوري للأحمال المتصلة عند حدوث انقطاع أو اضطراب في مصدر التغذية الرئيسي، باستخدام الطاقة المخزنة في البطاريات أو نظام تخزين الطاقة المرتبط به وفق تصميم النظام.

يساعد ذلك على المحافظة على تغذية الأحمال خلال الفترة المطلوبة إلى حين عودة المصدر الطبيعي أو تشغيل مصدر احتياطي آخر مثل مولد الديزل، أو تنفيذ الإيقاف المنظم للمعدات وفق فلسفة التشغيل المعتمدة.

يمكن أن يشمل نطاق أعمال شركة الحلول الأكيدة للمقاولات التنسيق الهندسي، والاعتمادات الفنية، والتوريد، والتركيب، وكابلات القوى والتحكم، والبطاريات، والتأريض، والتكامل مع الأنظمة الأخرى، والاختبارات، والتشغيل والتسليم النهائي وفق متطلبات المشروع.

Online Double-Conversion UPS

في التطبيقات الحرجة يمكن استخدام نظام Online Double-Conversion UPS عندما يكون هذا النوع مطلوبًا وفق تصميم المشروع وخصائص الأحمال.

في التشغيل الطبيعي يقوم المقوم Rectifier بتحويل مصدر التيار المتردد AC إلى تيار مستمر DC لتغذية ناقل التيار المستمر ودعم شحن البطاريات وفق تصميم النظام.

يقوم العاكس Inverter بتحويل التيار المستمر إلى خرج تيار متردد مناسب لتغذية الأحمال المتصلة ضمن خصائص التشغيل المحددة لنظام UPS.

عند فقدان مصدر التغذية الرئيسي، يستمر العاكس في تغذية الحمل من مصدر الطاقة المخزنة وفق سعة البطاريات وحالة النظام، دون الاعتماد على بدء تشغيل المولد لتوفير اللحظات الأولى من التغذية الاحتياطية.

المقوم والشاحن

يمثل المقوم والشاحن Rectifier / Charger جزءًا رئيسيًا من العديد من أنظمة Online UPS، حيث يوفر طاقة التيار المستمر المطلوبة للنظام ويقوم بإدارة عملية شحن البطاريات وفق تصميم الشركة المصنعة.

يتم اختيار النظام مع مراعاة خصائص مصدر التغذية، والأحمال، وسعة البطاريات، وزمن الاستقلالية، وطريقة الشحن، والظروف البيئية، ومتطلبات المشروع.

العاكس Inverter

يقوم العاكس Inverter بتوفير خرج التيار المتردد للأحمال من ناقل التيار المستمر DC Bus وفق الجهد والتردد وجودة الخرج المحددة للنظام.

يتم اختيار قدرة العاكس والنظام بالكامل بما يتناسب مع الأحمال الفعلية، وطبيعتها، والقدرة المطلوبة، ومتطلبات التوسع والتكرار Redundancy عند وجودها.

Static Bypass

يمكن أن يحتوي نظام UPS على مسار تحويل ثابت Static Bypass يسمح بتحويل الحمل إلى مصدر Bypass المتاح ضمن ظروف التشغيل المسموح بها للنظام.

يمكن استخدام Static Bypass في حالات محددة مثل بعض حالات الحمل الزائد أو أعطال العاكس أو ظروف تشغيل أخرى وفق تصميم وإعدادات النظام.

نجاح عملية التحويل يعتمد على حالة مصدر Bypass وحدود الجهد والتردد والمزامنة وخصائص النظام، ولذلك لا ينبغي اعتبار مسار Bypass مصدرًا احتياطيًا مستقلًا بحد ذاته.

Maintenance Bypass

يمكن توفير مفتاح تجاوز للصيانة Maintenance Bypass لتمكين عزل نظام UPS لأعمال الصيانة مع المحافظة على مسار تغذية مباشر للحمل عندما تسمح بنية النظام وإجراءات التشغيل بذلك.

يمكن أن يكون مفتاح التجاوز جزءًا من نظام UPS أو ضمن لوحة خارجية مستقلة حسب القدرة وتكوين النظام ومتطلبات المشروع.

يجب تنفيذ عمليات التحويل والعزل وفق تسلسل التشغيل المعتمد وتعليمات الشركة المصنعة لتجنب التشغيل غير الصحيح أو انقطاع التغذية غير المقصود.

تحديد قدرة UPS

يتم اختيار قدرة نظام UPS بناءً على الأحمال الحرجة الفعلية وليس فقط مجموع القدرات الاسمية للمعدات.

يتم التعبير عن قدرة النظام عادةً بوحدتي kVA و kW، ويجب التحقق من كلا التصنيفين عند مقارنة الحمل مع قدرة النظام المختار.

تشمل عوامل الاختيار القدرة الفعلية للحمل، ومعامل القدرة، وطبيعة الأحمال، وتيارات الاندفاع، والتوسع المستقبلي عند طلبه، ومتطلبات التكرار، والظروف البيئية، وفلسفة تشغيل المنشأة.

ينبغي كذلك مراجعة قدرة نظام UPS على التعامل مع خصائص الأحمال الإلكترونية وغير الخطية والمعدات الحساسة الموجودة بالمشروع.

أنظمة البطاريات

توفر البطاريات الطاقة المخزنة اللازمة لاستمرار تغذية الحمل خلال فترة فقدان المصدر الرئيسي أو خلال الفترة الانتقالية إلى مصدر احتياطي آخر.

يتم تحديد سعة نظام البطاريات وفق حمل UPS وزمن التشغيل المطلوب Runtime / Autonomy وجهد ناقل التيار المستمر وخصائص البطاريات ومتطلبات الشركة المصنعة.

كما يمكن أن تتأثر السعة المطلوبة بدرجة الحرارة، ومعدل التفريغ، وعمر البطارية، وهوامش التصميم، ومتطلبات الأداء في نهاية العمر التصميمي عندما تكون هذه المتطلبات محددة بالمشروع.

يمكن أن تشمل حلول البطاريات تقنيات مختلفة حسب النظام المختار ومتطلبات المشروع، ولا ينبغي افتراض نوع بطارية واحد لجميع تطبيقات UPS.

خزائن ورفوف البطاريات

يمكن تركيب البطاريات داخل خزائن Battery Cabinets أو على رفوف Battery Racks أو ضمن غرفة بطاريات مخصصة حسب قدرة النظام ونوع البطاريات ومتطلبات المشروع.

يتم تنسيق المساحات ومسافات الصيانة والتهوية والظروف الحرارية والحماية والتوصيلات وفق نوع البطارية وتعليمات الشركة المصنعة والمتطلبات المعتمدة.

زمن التشغيل الاحتياطي

زمن التشغيل UPS Runtime ليس قيمة ثابتة، بل يعتمد بصورة مباشرة على الحمل الفعلي وسعة البطاريات وحالتها ودرجة الحرارة وخصائص نظام التخزين.

يمكن تصميم النظام لتوفير زمن استقلالية محدد وفق متطلبات المشروع، سواء لتغطية الفترة اللازمة لبدء تشغيل المولد أو لتوفير وقت أطول حسب طبيعة الأحمال وفلسفة استمرارية الأعمال.

التكرار والاعتمادية

في التطبيقات التي تتطلب مستوى أعلى من استمرارية التغذية، يمكن تصميم أنظمة UPS بتكوينات تكرار مختلفة مثل N+1 أو أنظمة متوازية أخرى وفق متطلبات المشروع.

لا يعني وجود أكثر من وحدة UPS تلقائيًا تحقيق التكرار الكامل، حيث يجب دراسة القدرة المتاحة بعد فقدان إحدى الوحدات، ومسارات التغذية، والبطاريات، والـ Bypass ونقاط الفشل المشتركة.

الأنظمة المعيارية Modular UPS

يمكن استخدام أنظمة Modular UPS عندما تكون مناسبة للمشروع، حيث تسمح بنية النظام باستخدام وحدات قدرة متعددة ضمن هيكل أو نظام متكامل.

يمكن أن تدعم هذه البنية متطلبات التوسع أو التكرار حسب تصميم المنتج، إلا أن القدرة الفعلية والتكرار وعدد الوحدات المطلوبة يتم تحديدها وفق الحمل وفلسفة النظام.

توافق UPS مع المولدات

في الأنظمة التي يعمل فيها UPS مع مولدات الديزل، يجب تنسيق خصائص النظامين لضمان التشغيل ضمن الحدود المقبولة عند انتقال التغذية إلى المولد.

تشمل عوامل التنسيق قدرة المولد، واستجابة الجهد والتردد، وخصائص مدخل UPS، والحمل على المولد، وتسلسل إعادة الأحمال، وإعدادات قبول مصدر Bypass.

يجب تجنب افتراض أن أي مولد وأي UPS سيعملان معًا بصورة مثالية دون مراجعة فنية لخصائص المعدات والتصميم.

التوافقيات ومعامل القدرة

يتم تقييم خصائص دخل نظام UPS من حيث معامل القدرة والتشوه التوافقي للتيار THDi وغيرها من الخصائص التي يمكن أن تؤثر على مصدر التغذية والمولدات والمعدات المرتبطة.

تعتمد القيم الفعلية على تقنية UPS والحمل ونقطة التشغيل ومواصفات المنتج المختار، ولذلك يتم الاعتماد على البيانات الفنية المعتمدة عند إجراء التنسيق الكهربائي.

التوصيلات الكهربائية

يتم تنسيق مدخل وخرج نظام UPS مع لوحات التوزيع والقواطع والكابلات ومصدر Bypass ولوحات الأحمال الحرجة وفق التصميم الكهربائي المعتمد.

يتم اختيار مقاطع كابلات القوى مع مراعاة التيار وطريقة التركيب ودرجة الحرارة والتجميع وهبوط الجهد وقدرة تحمل تيار القصر وعوامل التصحيح ذات الصلة.

يتم كذلك تنسيق كابلات البطاريات ودوائر DC مع تيارات التشغيل وقصر الدائرة ومتطلبات الحماية وطول المسار وتعليمات الشركة المصنعة.

الحماية الكهربائية

يتم تنسيق أجهزة الحماية الموجودة قبل وبعد نظام UPS مع خصائص النظام وقدرات القصر ومسارات Bypass ومتطلبات الانتقائية والحماية.

يجب مراعاة أن تيار القصر المتاح من خرج العاكس يمكن أن يختلف عن تيار القصر المتاح عند تغذية الحمل من مصدر Bypass، ولذلك تتم مراجعة الحماية وفق أوضاع تشغيل النظام.

التأريض والربط

يتم ربط نظام UPS وخزائنه والبطاريات والمكونات المعدنية مع منظومة التأريض وفق التصميم الكهربائي المعتمد.

يعتمد ترتيب نقطة التعادل Neutral وعلاقتها بالتأريض على تكوين النظام ومصادر التغذية وترتيب Bypass والمحولات إن وجدت وفلسفة التأريض بالمشروع.

ظروف غرفة UPS

تتطلب معدات UPS والبطاريات ظروف تركيب مناسبة من حيث درجة الحرارة والتهوية ومسافات التشغيل والصيانة والوصول الآمن للمعدات.

تعتبر درجة الحرارة من العوامل المهمة التي يمكن أن تؤثر على أداء وعمر بعض أنواع البطاريات، ولذلك يتم تنسيق التكييف والتهوية وفق نوع النظام والبطاريات ومتطلبات الشركة المصنعة.

يتم أيضًا مراعاة أوزان المعدات والبطاريات وأحمال الأرضيات ومسارات إدخال واستبدال الوحدات والبطاريات ضمن التنسيق المعماري والإنشائي والميكانيكي.

المراقبة والاتصالات

توفر أنظمة UPS الحديثة وظائف مراقبة لحالة المدخل والخرج والبطاريات والـ Bypass والإنذارات وحالة تشغيل النظام وفق خصائص وحدة التحكم المختارة.

عند طلبه، يمكن ربط نظام UPS مع نظام إدارة المباني BMS أو نظام مراقبة الطاقة EPMS أو SCADA.

يمكن أن تشمل نقاط التكامل حالة UPS، وحالة البطارية، والإنذار العام، وحالة Bypass، والتحميل، والقياسات الكهربائية وغيرها من البيانات التي يدعمها النظام المختار.

الاعتمادات الفنية والمخططات

قبل التوريد، يمكن أن تشمل المستندات الفنية بيانات النظام، والقدرة kVA / kW، وكفاءة التشغيل، وخصائص المدخل والخرج، وبيانات البطاريات، وزمن التشغيل، والأبعاد والأوزان، ومتطلبات التهوية، وواجهات الاتصال والحماية.

يمكن أن تشمل مستندات التنسيق المخططات أحادية الخط Single Line Diagrams (SLD)، ومخططات الترتيب العام General Arrangement (GA)، ومخططات البطاريات، ومسارات الكابلات، ولوحات Bypass وجداول المعدات والكابلات.

اختبار القبول بالمصنع FAT

عند طلبه ضمن المشروع، يمكن تنفيذ اختبار القبول بالمصنع Factory Acceptance Test (FAT) للتحقق من تكوين نظام UPS ووظائفه وفق خطة الفحص والاختبار المعتمدة.

يمكن أن تشمل الاختبارات التحقق من المدخل والخرج، وتشغيل المقوم والعاكس، ووظائف Static Bypass، والإنذارات، والحماية، والواجهات، والتشغيل تحت الأحمال المحددة حسب متطلبات المشروع.

التركيب والفحوصات الأولية

بعد وصول المعدات إلى الموقع، يتم فحص حالة UPS والبطاريات والملحقات والتحقق من بيانات المعدات وعدم وجود أضرار ظاهرة قبل بدء أعمال التركيب.

تشمل أعمال التركيب تثبيت المعدات، وكابلات المدخل والخرج والـ Bypass، وكابلات البطاريات، والتأريض، وأسلاك التحكم والاتصالات والواجهات مع الأنظمة المرتبطة.

تشمل فحوصات ما قبل التشغيل التحقق من التوصيلات الكهربائية، وتسلسل الفازات عند انطباقه، والتأريض، والبطاريات، والقواطع، وإعدادات النظام، والإنذارات، ومسارات Bypass وفق إجراءات التشغيل المعتمدة.

الاختبارات الوظيفية والتشغيل

تشمل الاختبارات الوظيفية التحقق من التشغيل الطبيعي للنظام وانتقاله إلى البطاريات عند فقدان المصدر وعودة المصدر الطبيعي ووظائف الإنذار والحماية.

يتم كذلك اختبار Static Bypass و Maintenance Bypass وفق تكوين النظام وإجراءات التشغيل المعتمدة.

عند الحاجة، يتم إجراء اختبارات تحميل للتحقق من أداء النظام والبطاريات عند مستويات الأحمال المحددة وفق خطة التشغيل ومتطلبات المشروع.

يمكن إجراء اختبار زمن تشغيل البطاريات Battery Runtime Test عندما يكون مطلوبًا، مع تحديد الحمل وظروف الاختبار ومعايير القبول وفق المواصفات وإجراءات التشغيل المعتمدة.

عند طلبه، يمكن تنفيذ اختبار القبول بالموقع Site Acceptance Test (SAT) للتحقق من نظام UPS بعد التركيب وربطه مع مصادر التغذية والبطاريات والـ Bypass ولوحات الأحمال وأنظمة المراقبة.

المعايير ومتطلبات المشروع

يتم اختيار وتركيب واختبار أنظمة UPS وفق مواصفات المشروع المعتمدة ومتطلبات الشركة المصنعة والمعايير الفنية ذات الصلة بالنظام المختار.

بحسب نوع النظام ومتطلبات المشروع، يمكن أن تشمل المعايير ذات الصلة سلسلة IEC 62040 الخاصة بأنظمة إمداد الطاقة غير المنقطعة UPS، إلى جانب المتطلبات الأخرى المنطبقة على المشروع.

تقدم شركة الحلول الأكيدة للمقاولات نطاقًا متكاملًا لأنظمة إمداد الطاقة غير المنقطعة يشمل التنسيق الهندسي، والاعتمادات الفنية، والتوريد، والتركيب، والبطاريات، وكابلات القوى والتحكم، وأنظمة Bypass، والتأريض، والتكامل مع الأنظمة الأخرى، ودعم FAT / SAT عند الحاجة، والاختبارات والتشغيل والتسليم النهائي وفق نطاق المشروع.