Scelta della configurazione dell'ups

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1 Scelta della configurazione dell'ups Sommario Tipi di configurazioni possibili... 2 Tabella di selezione e serie corrispondenti... 6 Schema n UPS singolo Schema n Ridondanza attiva con due unità UPS in parallelo integrate Schema n Ridondanza attiva con unità UPS in parallelo integrate e bypass di manutenzione esterno Schema n Ridondanza isolata con due unità UPS Schema n Ridondanza attiva con unità UPS in parallelo e armadio con commutatore statico (SSC) centralizzato Schema n Ridondanza attiva con unità UPS in parallelo e isolamento totale, singola barra collettrice Schema n Ridondanza attiva con unità UPS in parallelo e isolamento totale, doppia barra collettrice Schema n Ridondanza attiva con unità UPS in parallelo, doppio SSC e isolamento totale, singola barra collettrice Schema n Ridondanza attiva con unità UPS in parallelo, doppio SSC e isolamento totale, doppia barra collettrice Schema n Ridondanza isolata con N+1 unità UPS Schema n Distribuzione ridondante con commutatore di trasferimento statico (STS) Schema n Distribuzione ridondante con commutatore di trasferimento statico (STS) e PDU Schneider Electric Edizione 09/2015 p. 1

2 Tipi di configurazioni possibili Schemi elettrici di base Alimentazione singola Il carico viene fornito da un singolo gruppo di UPS. Alimentazione multipla Il carico viene fornito da un più gruppi di UPS. Fig Schemi elettrici di base. Configurazioni UPS UPS singolo UPS a doppia conversione standard (vedere fig. 2.2). I singoli UPS possono essere utilizzati per realizzare configurazioni ridondanti come indicato negli schemi 4 e 11. UPS singolo, vedere Cap. 1 pag 9 e Cap. 4 pag 14 "Componenti UPS e funzionamento". Schemi elettrici standard: N. 1 N. 4 N. 11 Fig. 2.2.UPS singolo a doppia conversione. UPS in parallelo Scopo del collegamento in parallelo Il collegamento in parallelo di più unità UPS identiche consente di: aumentare la potenza nominale; stabilire una ridondanza che accresce l'mtbf e la disponibilità; rendere l'impianto scalabile. È possibile collegare in parallelo due tipi di unità UPS Galaxy: unità UPS in parallelo integrate: ciascuna unità UPS include un bypass automatico e un bypass di manutenzione manuale (fig. 2.2). Il bypass manuale può essere in comune con l'intero sistema e ubicato in un armadio esterno (ad esempio, fig. 2.3). unità UPS in parallelo con armadio con commutatore statico (SSC) centralizzato (ad esempio, fig. 2.4). UPS modulare Gli UPS della serie Symmetra TM sono dei veri e propri sistemi in parallelo modulari. Essi sono infatti costituiti da moduli dedicati e ridondanti (alimentazione, intelligenza, batteria e bypass), tutti progettati per essere funzionali e scalabili in maniera semplice ed efficiente. Moduli di alimentazione a presa di corrente identici possono essere facilmente aggiunti in parallelo mano a mano che cresce la domanda o si necessita di più elevati livelli di disponibilità (ad esempio, fino a quattro moduli da 16 kw per Symmetra PX 48 con ridondanza N+1). I moduli sono sostituibili a caldo. Il design modulare con moduli di alimentazione a presa di corrente migliora l'affidabilità, in particolare la manutenibilità e la disponibilità, così come la possibilità di effettuare aggiornamenti all'impianto. Schneider Electric Edizione 09/2015 p. 2

3 Tipi di configurazioni possibili (Cont.) UPS in parallelo Galaxy UPS in parallelo integrati Questa configurazione consente di effettuare degli aggiornamenti, cominciando ad esempio da un'unità UPS in parallelo integrata dotata di un bypass automatico e un bypass di manutenzione manuale. Se si comincia con due unità o ci si espande a due o più unità, un bypass di manutenzione comune viene installato in un armadio esterno (vedere fig. 2.3). Schemi elettrici standard: N. 2 N. 3 Fig Impianto con tre unità UPS in parallelo integrate e bypass di manutenzione comune. Unità UPS in parallelo con armadio con commutatore statico (SSC) centralizzato. L'armadio con commutatore statico include un bypass automatico e un bypass di manutenzione che sono in comune per per diversi moduli privi di bypass (vedere fig. 2.4). È possibile avere due SSC ridondanti. Questa configurazione può essere aggiornata a seconda della classificazione nominale del commutatore statico e offre il massimo livello di affidabilità (SSC con unità UPS indipendenti). Schemi elettrici standard: N. 5 N. 6 N. 7 N. 8 N. 9 Fig Tre unità UPS in parallelo con armadio con commutatore statico (SSC) centralizzato. Schneider Electric Edizione 09/2015 p. 3

4 Tipi di configurazioni possibili (Cont.) Collegamento in parallelo con ridondanza Le configurazioni in parallelo di seguito presentate possono essere ridondanti o meno. Senza ridondanza Sono necessarie tutte le unità UPS per alimentare il carico. Il guasto di una singola unità comporta lo spegnimento di tutto il sistema. Con ridondanza attiva (N+1, N+2, ecc.) Sono necessarie solo N unità UPS per alimentare il carico, anche se sono installate N+1, N+2 o più unità. Ciò consente di assicurare l'alimentazione del carico anche nel caso in cui una (per la ridondanza N+1) o due (per la ridondanza N+2) unità UPS si guastino o necessitino di manutenzione. Ridondanza ottimale degli UPS non modulari Per i sistemi non modulari, le differenze relative alle lunghezze o alle coppie di serraggio dei cavi che collegano le varie unità possono causare problemi per quanto riguarda l'impedenza a monte e a valle di ciascun UPS. Per tale motivo l'mtbf massimo si ottiene per i sistemi ridondanti con solo due UPS (fig. 2.5). Per i sistemi UPS modulari, le interconnessioni tra i moduli costituiscono una parte integrante del sistema, eliminando così i problemi di installazione che possono far diminuire l'mtbf mano a mano che si aggiungono delle unità. Fig Per i sistemi UPS ridondanti non modulari, l'mtbf migliore si ottiene con due unità. Distribuzione ridondante con STS Tutti i carichi sono alimentati da più di una sorgente UPS (due unità UPS singole in figura 4.5). Ciascuna sorgente può essere costituita da più unità collegate in parallelo che forniscono una ridondanza attiva. L'utilizzo di un commutatore di trasferimento statico (STS) garantisce il trasferimento del carico tra le sorgenti nel caso di un guasto a valle (evitando qualsiasi rischio di propagazione del guasto) o di manutenzione. Le unità di distribuzione dell'alimentazione (PDU) possono essere utilizzate per completare questa configurazione di distribuzione, offrendo: gestione del carico; alimentazione multicanale dei carichi (con doppio collegamento); isolamento di parte dell'impianto per manutenzione o aggiornamento. Questo tipo di configurazione assicura un elevato livello di disponibilità e offre diverse possibilità di aggiornamento dell'impianto. Schneider Electric Edizione 09/2015 p. 4

5 Tipi di configurazioni possibili (Cont.) Schemi elettrici standard: N. 11 N. 12 Fig Distribuzione ridondante con STS. Schneider Electric Edizione 09/2015 p. 5

6 Tabella di selezione e serie corrispondenti Criteri di confronto Nella seguente tabella si confrontano gli schemi elettrici standard di questo capitolo, principalmente relativi agli UPS Galaxy in base ai criteri di seguito descritti. Disponibilità Un livello di disponibilità che soddisfa le esigenze dell'applicazione. Le cifre si basano su: un livello stimato di disponibilità dell'alimentazione di rete del 99,9% (media europea); un MTTR di dieci ore come da standard MIL-HDB-217-F livello 2 (standard militare USA) e IEEE. Manutenibilità Garantisce una semplice manutenzione dell'attrezzatura in condizioni di sicurezza per il personale e senza interruzioni di funzionamento. Possibilità di effettuare aggiornamenti È necessario che l'impianto possa essere aggiornato nel tempo, tenendo in considerazione sia la necessità di espanderlo gradualmente, sia i requisiti di funzionamento. Discriminazione e non propagazione dei guasti È necessario che i guasti possano essere circoscritti in piccole porzioni dell'impianto, consentendo di intervenire senza interromperne il funzionamento. Funzionamento e gestione dell'impianto Semplificazione delle operazioni offrendo i mezzi per prevenire gli eventi tramite sistemi di supervisione e gestione dell'impianto. Configurazioni a sorgente singola Numero schema Criteri di confronto elettrico standard Disponibilità MTBF Manutenibilità Possibilità di effettuare aggiornamenti 1. UPS singolo 99,99790% M1 = h * 4 unità UPS collegate in parallelo 2. 2 unità UPS in parallelo integrate 99,99947% fino a 4 x M1 ** 4 unità UPS collegate in parallelo Commento Riferimento per i calcoli 3. Unità in parallelo integrate e bypass di manutenzione esterno 99,99947% fino a 4 x M1 ** 4 unità UPS collegate in parallelo 4. Ridondanza isolata 99,99970% 6,8 x M1 ** Flessibile 5. SSC centralizzato 99,99968% 6,5 x M1 ** 6 unità UPS collegate in parallelo 6. Isolamento totale, singola barra collettrice 7. Isolamento totale, doppia barra collettrice 8. Isolamento totale, singola barra collettrice 9. Isolamento totale, doppia barra collettrice 99,99968% 6,5 x M1 *** 6 unità UPS collegate in parallelo 99,99968% 6,5 x M1 *** 6 unità UPS collegate in parallelo 99,99968% 6,5 x M1 **** 6 unità UPS collegate in parallelo 99,99968% 6,5 x M1 **** 6 unità UPS collegate in parallelo Configurazioni a più sorgenti Numero schema elettrico standard Criteri di confronto Disponibilità MTBF Manutenibilità Possibilità di effettuare aggiornamenti 99,99970% 7 x M1 ** Nessun limite 10. Ridondanza isolata 11. Con STS 99,99970% 7 x M1 **** Nessun limite alla potenza nominale 12. STS + PDU 99,99930% Livello di disponibilità massimo **** ottima *** buona ** sufficiente * scarsa **** Nessun limite alla potenza nominale Commento Nessuna propagazione dei guasti + gestione del carico Schneider Electric Edizione 09/2015 p. 6

7 Schema n. 1. UPS singolo Fig Unità UPS singola a doppia conversione. Questa rappresenta la soluzione base per gli impianti UPS. L'unità UPS a doppia conversione fornisce una tensione di elevata qualità, indipendentemente dal livello dei disturbi dell'alimentazione di rete. Disponibilità alimentazione per il carico 99,99790% e un MTBF di ore, rispetto a un MTBF dell'alimentazione di rete di 96 ore. Semplice grazie al bypass integrato per l'alimentazione del carico durante gli interventi. Aggiornamenti possibili In loco collegando in parallelo varie unità UPS identiche. Galaxy 3500, PW, 5000, 7000, Serie Symmetra PX e Symmetra MW Schneider Electric Edizione 09/2015 p. 7

8 Schema n. 2. Ridondanza attiva con due unità UPS in parallelo integrate Fig Ridondanza attiva con due unità UPS in parallelo integrate. Una soluzione semplice in cui le unità UPS condividono il carico. Disponibilità alimentazione per il carico 99,99947% e un MTBF fino a quattro volte maggiore rispetto a un UPS singolo. Durante la manutenzione su un'unità, il carico resta protetto dall'altra. Aggiornamenti possibili È possibile collegare in parallelo varie unità UPS identiche, dotate di bypass di manutenzione esterno. La funzione di bypass automatico è garantita dalla gestione dei commutatori statici. Monitoraggio centralizzato dei vari moduli. Possibilità di utilizzo esclusivamente con due unità identiche. Galaxy 3500, PW, 5000, 7000, Schneider Electric Edizione 09/2015 p. 8

9 Schema n. 3. Ridondanza attiva con unità UPS in parallelo integrate e bypass di manutenzione esterno Fig Ridondanza attiva con unità UPS in parallelo integrate e bypass di manutenzione esterno. Una soluzione aggiornabile in cui la potenza nominale può essere aumentata fino a 4000 kva*. Disponibilità 99,99947% e un MTBF fino a quattro volte maggiore rispetto a un UPS singolo. Durante la manutenzione su un'unità, il carico resta protetto dalle altre. Semplicità degli aggiornamenti È possibile collegare in parallelo varie unità UPS identiche per una soluzione a basso costo di piccole dimensioni. Le unità UPS condividono il carico. La funzione di bypass automatico è garantita dalla gestione dei commutatori statici. Monitoraggio centralizzato dei vari moduli. È necessario utilizzare moduli identici. Galaxy Numero massimo di unità collegabili in parallelo PW * potenza nominale per ridondanza N+1. Schneider Electric Edizione 09/2015 p. 9

10 Schema n. 4. Ridondanza isolata con due unità UPS Fig Ridondanza isolata con due unità UPS. Una soluzione estremamente flessibile in grado di combinare unità UPS eterogenee e distanti. Essa offre inoltre una maggiore autonomia e si integra perfettamente con la tecnologia implementata dagli UPS Galaxy di Schneider Electric, che forniscono un'ottima capacità di tenuta per le modifiche del gradino di carico. Disponibilità 99,99970% e un MTBF 6,8 volte maggiore rispetto a un UPS singolo. Durante la manutenzione su un'unità, il carico resta protetto. Per un carico singolo, le due unità UPS dispongono della stessa potenza nominale, ma in caso di un secondo carico (carico possibile) la potenza nominale dell'unità UPS di backup deve essere modificata di conseguenza. Nessun cavo di controllo tra le unità UPS. Galaxy 3500, PW, 5000, 7000, Schneider Electric Edizione 09/2015 p. 10

11 Schema n. 5. Ridondanza attiva con unità in parallelo e armadio con commutatore statico (SSC) centralizzato. Fig Ridondanza attiva con unità in parallelo e armadio con commutatore statico (SSC) centralizzato. La soluzione per impianti centralizzati fino a 4 MVA*. Ottima affidabilità grazie all'indipendenza delle unità e all'armadio con commutatore statico (SSC). Disponibilità 99,99968% e un MTBF fino a 6,5 volte maggiore rispetto a un UPS singolo. Durante la manutenzione su un'unità, il carico resta protetto dalle altre unità e dall'ssc. Durante la manutenzione sull'ssc, viene mantenuta la ridondanza delle unità UPS. Semplicità degli aggiornamenti Fino a otto unità UPS. Le unità UPS condividono il carico. Galaxy 7000, La serie Symmetra è progettata secondo questo tipo di schema con moduli di alimentazione su rack sostituibili a caldo. * potenza nominale per ridondanza N+1. Schneider Electric Edizione 09/2015 p. 11

12 Schema n. 6. Ridondanza attiva con unità UPS in parallelo e isolamento totale, singola barra collettrice Fig Ridondanza attiva con unità UPS in parallelo e isolamento totale, singola barra collettrice. Una soluzione in grado di evolversi e soddisfare esigenze fino a 4 MVA*. Ottima affidabilità e manutenibilità migliorata grazie all'indipendenza totale delle unità UPS e all'armadio con commutatore statico (SSC). Disponibilità 99,99968% e un MTBF fino a 6,5 volte maggiore rispetto a un UPS singolo. Durante la manutenzione su un'unità, il carico resta protetto dalle altre unità e dall'ssc. Durante la manutenzione sull'ssc, viene mantenuta la ridondanza delle unità UPS. Semplicità degli aggiornamenti Fino a otto unità UPS. Isolamento totale delle unità UPS o dell'ssc per la manutenzione. Le unità UPS possono essere testate utilizzando un carico di prova. Isolamento di ciascuna unità UPS e dell'ssc, eliminando così il punto debole dell'ssc. Galaxy 7000, * potenza nominale per ridondanza N+1. Schneider Electric Edizione 09/2015 p. 12

13 Schema n. 7. Ridondanza attiva con unità UPS in parallelo e isolamento totale, doppia barra collettrice Fig Ridondanza attiva con unità UPS in parallelo, doppio SSC e isolamento totale, doppia barra collettrice. Una soluzione in grado di evolversi e soddisfare esigenze fino a 4 MVA*. Ottima affidabilità e manutenibilità migliorata grazie all'indipendenza totale delle unità UPS, all'armadio con commutatore statico (SSC) e alle barre collettrici. Disponibilità 99,99968% e un MTBF fino a 6,5 volte maggiore rispetto a un UPS singolo. Durante la manutenzione sulle unità UPS e una barra collettrice, il carico resta protetto dalle altre unità e dall'ssc, collegati in parallelo alla seconda barra collettrice. Durante la manutenzione sull'ssc, viene mantenuta la ridondanza delle unità UPS. Semplicità degli aggiornamenti Fino a otto unità UPS. Trasferimento da una barra collettrice all'altra senza disturbi per il carico. Isolamento totale delle unità UPS o dell'ssc per la manutenzione. Isolamento di ciascuna unità UPS e dell'ssc, eliminando così il punto debole dell'ssc. Galaxy 7000, * potenza nominale per ridondanza N+1. Schneider Electric Edizione 09/2015 p. 13

14 Schema n. 8. Ridondanza attiva con unità UPS in parallelo, doppio SSC e isolamento totale, singola barra collettrice. Fig Ridondanza attiva con unità UPS in parallelo, doppio SSC e isolamento totale, singola barra collettrice. Una soluzione aggiornabile che offre una manutenibilità migliorata grazie alla ridondanza totale delle unità UPS e all'armadio con commutatore statico (SSC). Disponibilità 99,99968% e un MTBF fino a 6,5 volte maggiore rispetto a un UPS singolo. Durante la manutenzione sulle unità UPS e un SSC, il carico resta protetto dalle altre unità e dal secondo SSC. Durante la manutenzione su un SSC, viene mantenuta la ridondanza delle unità UPS. Semplicità degli aggiornamenti Fino a otto unità UPS. Solo un SSC è attivo, l'altro è in stand-by e il trasferimento delle unità UPS da uno all'altro avviene senza disturbi per il carico. Durante le operazioni sul bypass il carico viene diviso equamente tra i due SSC. Isolamento totale di ciascun SSC per la manutenzione. Il collegamento in parallelo delle unità UPS nell'armadio di uscita elimina il singolo punto debole di un SSC. La possibilità di installare gli SSC in due stanze diverse accresce la disponibilità del sistema in caso di incendio o altri problemi. Galaxy 7000, Schneider Electric Edizione 09/2015 p. 14

15 Schema n. 9. Ridondanza attiva con unità UPS in parallelo, doppio SSC e isolamento totale, doppia barra collettrice. Fig Ridondanza attiva con unità UPS in parallelo, doppio SSC e isolamento totale, doppia barra collettrice. Una soluzione per due carichi in evoluzione con esigenze diverse in termini di potenza nominale e ridondanza. Disponibilità 99,99968% e un MTBF fino a 6,5 volte maggiore rispetto a un UPS singolo. Durante la manutenzione su un'unità UPS e un SSC, il carico resta protetto dalle altre unità e dal secondo SSC. Durante la manutenzione su un SSC, viene mantenuta la ridondanza delle unità UPS. Semplicità degli aggiornamenti Fino a otto unità UPS. Durante il funzionamento di un carico solamente, solo un SSC è attivo, l'altro è in stand-by e il trasferimento delle unità UPS da uno all'altro avviene senza disturbi per il carico. Durante il funzionamento dei due diversi carichi, entrambi gli SSC sono attivi, ciascuno con il numero di unità UPS assegnategli. Il collegamento in parallelo delle unità UPS nell'armadio di uscita elimina il singolo punto debole di un SSC. La possibilità di installare gli SSC in due stanze diverse accresce la disponibilità del sistema in caso di incendio o altri problemi. Galaxy 7000, Schneider Electric Edizione 09/2015 p. 15

16 Schema n. 10. Ridondanza isolata N+1. Fig Ridondanza isolata N+1. Soluzione che consente di combinare unità UPS eterogenee e distanti per proteggere vari carichi indipendenti. Disponibilità alimentazione per il carico Maggiore del 99,99970% e un MTBF fino a sette volte maggiore rispetto a un UPS singolo. Durante la manutenzione su un'unità UPS, il carico resta protetto. Tuttavia le unità UPS non sono totalmente isolate (intervento di manutenzione in condizioni di alimentazione attiva). Aggiornamenti possibili Nessun limite alla potenza nominale. Propagazione di cortocircuito Impossibile tra le sorgenti. Il potere di cortocircuito è inferiore rispetto a una configurazione con unità UPS in parallelo. (Isc, discriminazione, fattore di cresta, ecc.). Il dimensionamento dell'ups di backup deve tenere in considerazione il numero di unità UPS a valle, le relative potenze nominali e criticità, così come eventuali piani futuri per l'impianto (in genere l'ups di backup dispone di una configurazione in parallelo). Tutti i vantaggi della ridondanza isolata (schema n. 4). Galaxy 3500, 5000, Schneider Electric Edizione 09/2015 p. 16

17 Schema n. 11. Distribuzione ridondante con STS. Fig Distribuzione ridondante con unità STS. Schneider Electric Edizione 09/2015 p. 17

18 Schema n. 11. Distribuzione ridondante con STS (Cont.) La migliore soluzione in termini di disponibilità, funzionamento del sito e sicurezza. È l'unica soluzione che si occupa della distribuzione dell'alimentazione fino ai carichi. È particolarmente flessibile e consente di adattare in maniera semplice la ridondanza alle esigenze del carico. Disponibilità alimentazione per il carico Maggiore del 99,9999%, il massimo livello di disponibilità. La ridondanza della distribuzione totale e le operazioni di manutenzione in assenza di carico consentono di ottenere il massimo della sicurezza. Semplicità degli aggiornamenti Utilizzando singole unità UPS e senza alcun limite alla potenza nominale totale, l'aggiornamento è reso semplice dalla capacità di isolare parzialmente i sottogruppi di distribuzione. Propagazione guasti La segmentazione del carico e la tecnologia impiegata nelle unità Upsilon STS (trasferimento sorgente break-before-make senza alcuna interruzione per il carico) assicurano l'isolamento dei carichi da disturbi causati da altri carichi che presentano guasti. Semplicità di funzionamento Trasferimento sorgente automatico o manuale. Monitoraggio costante delle sorgenti (11 parametri e circuiti interni). Trasferimento sicuro delle sorgenti non sincronizzate. Il modulo di sincronizzazione assicura una perfetta sincronizzazione delle sorgenti in qualsiasi condizione (lunghe interruzioni, ecc.). Scelta della distribuzione del carico per le unità UPS. Le unità UPS possono essere eterogenee e distanti dal carico. Tutte e tre le serie trifase di Schneider Electric: Galaxy e Symmetra TM. Schneider Electric Edizione 09/2015 p. 18

19 Schema n. 12. Ridondanza attiva con UPS in parallelo e batteria comune PDU 1 PDU 2 PDU 3 Fig Distribuzione ridondante con unità STS e PDU. La ridondanza è integrata in ogni livello, inclusi i PDU, le unità Upsilon STS, le unità UPS Galaxy e i moduli di sincronizzazione. Stessi vantaggi dello schema n. 11, più: Capacità di migliorare l'affidabilità di un punto specifico dell'impianto. Quattro diversi canali di alimentazione a server con doppio collegamento. Tutte e tre le serie trifase di Schneider Electric: Galaxy e Symmetra TM. Schneider Electric Edizione 09/2015 p. 19