Gruppi di Continuità (UPS)

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1 Gruppi di Cntinuità (UPS) Generalità Il grupp di cntinuità frnisce una alimentazine di riserva che supplisce alla mancanza dell alimentazine nrmale, senza alcuna interruzine (n break). Si dicn gruppi rtanti quelli nei quali il generatre è un alternatre mantenut cstantemente in funzine da un mtre elettric in cndizini rdinarie e da un mtre termic in emergenza. Sn mlt diffusi i gruppi statici, nei quali l energia è frnita da una batteria di accumulatri mantenuta in carica in tampne dalla rete: essi prendn il nme di UPS (Uninterruptible Pwer System). Si dividn in due tipi: 1. ff line il caric è nrmalmente alimentat dalla rete e viene autmaticamente cmmutat sull UPS all insrgere di una interruzine, buc di tensine distrsine d nda, in un temp mlt breve (5 10 ms) 2. n line hann un elevat rendiment il caric, essend alimentat alla rete, è sggett alle perturbazini della rete stessa il caric viene alimentat in cndizini rdinarie attravers l inverter. Gli UPS n line, quindi, alimentan sempre il caric e dunque frniscn un alimentazine priva di perturbazini ELECTRO GRAPHICS Sftware per prgettazine elettrica Pagina 1 di 9

2 Cmpsizine di un UPS di tip n line Cnvertitre AC/DC (raddrizzatre) Il cnvertitre AC/DC Trasfrma la tensine da alternata a cntinua, carica in tampne la batteria di accumulatri e, negli UPS n-line, alimenta direttamente a pien caric l inverter. Il cntrll di ptenza avviene per reglazine di fase (parzializzazine dell nda) che prvca, a mnte dell UPS, un elevat cntenut di armniche di crrente; l inserzine di idnei filtri permette di limitare il cntenut armnic delle crrenti assrbite. Batteria di accumulatri La batteria di accumulatri alimenta l inverter quand la rete subisce interruzini perturbazini Cnvertitre DC/AC (inverter) L inverter cnverte la tensine cntinua in alternata, la cntrlla e al stabilizza in frequenza, ampiezza e frma d nda. Un trasfrmatre e filtri in uscita dall inverter permettn di cmpletare la ricstruzine dell nda sinusidale di tensine e di elevarne il valre. Cmmutatre static Il cmmutatre static permettere di cmmutare il caric direttamente in rete in cas di avaria dell inverter di svraccaric. La cmmutazine avviene a temp zer, ciè senza interruzine di tensine. Linea di by-pass Sugli UPS di media ptenza è in genere presente anche il by-pass manuale che permette, in cas di avaria interventi di manutenzine, di alimentare il caric indipendentemente dall UPS L UPS può essere alimentat dalla rete per mezz di una linea unica (UPS di piccla ptenza) da due linee: una principale e una di by-pass. ELECTRO GRAPHICS Sftware per prgettazine elettrica Pagina 2 di 9

3 UPS alimentat dalla rete per mezz di una linea unica UPS alimentat da due linee Criteri di scelta Agli UPS viene in genere chiest di spperire alle perturbazini interruzini di rete della durata massima di minuti, per dar md all peratre di chiudere memrizzare il lavr. Nei casi in cui sia necessari cntinuare l esercizi ccrre assciare all UPS un grupp elettrgen. Gli UPS n-line vengn cstruiti in funzine della ptenza di ergazine: Piccla ptenza (1 5 kva): sn in genere mnfase (sia in entrata che in uscita) e privi di cmmutatre static. Media ptenza (5 20 kva): sn dtati di cmmutatre static e by-pass manuale. Pssn essere tri-mnfase (in entrata trifase e in uscita mnfase) trifase-trifase) La ptenza nminale dell UPS deve essere almen uguale alla massima ptenza che il caric alimentat può richiedere in regime permanente, ma è cnsigliabile prevedere una ptenza di riserva (10 15%) per eventuali futuri ampliamenti. ELECTRO GRAPHICS Sftware per prgettazine elettrica Pagina 3 di 9

4 La linea di alimentazine di un UPS (mn-mnfase, tri-trifase) può essere dimensinata per una crrente di impieg I B B = 1.5 In dve I n è la crrente nminale in uscita dall UPS stess. Quest per tener cnt del rendiment, della crrente di ricarica della batteria e della svraccaricabilità dell UPS Per l UPS di tip tri-mnfase, I B B = 1.1 In Svracrrenti Svraccaric L inverter è in genere in grad di alimentare il caric alla piena tensine cn svraccaric di 1.25 I n per un temp di 10 minuti, di 1.5 I n per secndi. Crt-circuit In presenza di crt-circuit su un impiant a valle dell UPS senza cmmutatre static, l inverter abbassa la tensine e limita la crrente a 1.5 I n. Dp un temp di circa 10 secndi, se nn sn intervenute le prtezini a valle, l inverter si blcca. In presenza di cmmutatre static, il caric viene cmmutat istantaneamente sulla rete. ELECTRO GRAPHICS Sftware per prgettazine elettrica Pagina 4 di 9

5 a) Crt-circuit in A: il cmmutatre static cmmuta il caric in rete e prvca l intervent dell interruttre Q1. Il caric viene alimentat dalla batteria per qualche secnd ancra, finchè intervengn le prtezini interne dell UPS b) Crt-circuit in B: il cmmutatre static cmmuta il caric in rete, a men che l interruttre Q2 nn intervenga prima. In mancanza di selettività può intervenire anche l interruttre Q1 e si ritrna al cas precedente La crrente di crt-circuit degli UPS è relativamente bassa ed è quindi pprtun usare interruttri autmatici cn mdesti valri di I n in md da ttenere una selettiva parziale anche ttale. ELECTRO GRAPHICS Sftware per prgettazine elettrica Pagina 5 di 9

6 Cntatti indiretti Alimentazine dalla rete Un guast a terra nell UPS a mnte del trasfrmatre determina, vviamente, l intervent dell interruttre differenziale Se i circuiti privilegiati sn alimentati direttamente dalla rete, un guast a terra prvca l intervent dell interruttre differenziale pst a mnte dell UPS Se i circuiti privilegiati ricevn energia tramite l inverter, un guast a terra a valle del trasfrmatre prvca ancra l intervent dell interruttre differenziale a mnte dell UPS, piché il cnduttre di neutr della rete di alimentazine nn è interrtt dal cmmutatre static ed è cllegat ad un pl del secndari del trasfrmatre. Funzinament in isla Il caric è alimentat dalla batteria (funzinament in isla) quand viene men l alimentazine dalla rete. In quest cas nn si può applicare la prtezine cntr i cntatti indiretti per separazine elettrica perché il trasfrmatre nn è in genere di islament e cmunque le masse sn cllegate a terra (per frnteggiare un eventuale guast a terra nell alimentazine diretta dalla rete). Nel funzinament a isla nn si può applicare la prtezine cntr i cntatti indiretti per separazine elettrica, in quant il trasfrmatre nn è, in genere, di islament e cmunque le masse sn cllegate a terra. Quest cllegament a terra è necessari per frnteggiare un guast a terra nell alimentazine diretta dalla rete. Il sistema elettric a valle del trasfrmatre è islat da terra e nel funzinament in isla cstituisce un piccl sistema IT, il quale è adatt per miglirare la cntinuità di servizi, nn richiedend l interruzine al prim guast a terra. Nrma 64-8 La crrente di prim guast a terra I d è di natura capacitiva e, data la limitata estensine del circuit, è dell rdine di alcuni milliamperere. Risulta pertant sicuramente sddisfatta la cndizine R T 50/I d. Un secnd guast a terra dvrebbe essere eliminat nei tempi previsti dalla nrma 64-8, ma la crrente di crt-circuit è di pc superire alla crrente nminale (nn più di 2I n ) e dunque le prtezini di svracrrente nn intervengn. Cercare di prteggere gni circuit cn un prpri interruttre differenziale nn è nn è neppure pensabile. Inltre, il crt-circuit cnseguente al dppi guast a terra, prvca il distacc dell inverter in pchi decimi di secnd. In quest breve intervall di temp nn si verifican cndizini di pericl per la persna in cntatt cn entrambi gli apparecchi guasti, in quant la persna è sggetta ad una tensine, pari al ELECTRO GRAPHICS Sftware per prgettazine elettrica Pagina 6 di 9

7 prdtt della resistenza dei cnduttri di prtezine per la crrente di crt-circuit, sicuramente trascurabile, essend la crrente di crt-circuit di bass valre. Rimane l bblig nrmativ di segnalare nei sistemi IT il prim guast a terra. Cnsiderand la limitata estensine dei circuiti alimentati dall UPS, tenut cnt del breve temp di funzinament in isla dell UPS e quindi della piccla prbabilità che si verifichi un prim guast, nn sembrerebbe necessari un dispsitiv di segnalazine di prim guast a terra. Inltre il guast a terra è già segnalat dall intervent dell interruttre differenziale. Vlend si può dtare l interruttre differenziale di un cntatt di scattat relè cn azinament di un segnalatre ttic-acustic. Il trasfrmatre nn è di islament e quindi è iptizzabile un guast tra gli avvlgimenti; in presenza di quest guast tutt succede cme se il circuit secndari facesse parte del primari: vale dunque la prtezine del primari cntr i cntatti indiretti. Se l UPS è prtett da un unic interruttre differenziale, il guast a terra sul secndari ne prvca l intervent, cn il cnseguente funzinament dell UPS in isla. Quand il circuit del cmmutatre static è prtett cn un prpri interruttre differenziale, l UPS può cntinuare a prelevare energia dalla rete anche in presenza di un prim guast a terra a valle del trasfrmatre, senza creare cndizini di pericl. Negli UPS più semplici manca il cmmutatre static e un guast a valle del trasfrmatre nn prvca l intervent dell interruttre differenziale a mnte. Nn c è csì la segnalazine del prim guast, ma trattandsi di piccle ptenze ( massim 2 kva), è trascurabile la prbabilità del dppi guast. Sezinament In presenza di un UPS va tenut cnt che la batteria cstituisce una srgente di energia che può determinare cndizini di pericl; l apertura dell interruttre generale della linea di alimentazine dell UPS pst sul quadr di alimentazine nn è sufficiente a rendere inncu l UPS. Si può avere tensine a valle dell interruttre generale (Q5 nel cas di UPS a una sla linea di alimentazine, Q5 e Q6 cn due linee) apert a causa di: - Un guast nel raddrizzatre - Un guast nel cmmutatre static UPS cn una sla linea di alimentazine: ELECTRO GRAPHICS Sftware per prgettazine elettrica Pagina 7 di 9

8 guast nel raddrizzatre guast nel cmmutatre static ELECTRO GRAPHICS Sftware per prgettazine elettrica Pagina 8 di 9

9 UPS cn due linee di alimentazine a) guast nel cmmutatre static b) guast nel raddrizzatre Per sezinare cmpletamente l impiant ccrre agire sugli interruttri dell UPS psti sui circuiti di alimentazine principale (Q1), del cmmutatre static (Q2), delle batterie degli accumulatri (Q3), e del bypass manuale (Q4). ELECTRO GRAPHICS Sftware per prgettazine elettrica Pagina 9 di 9