Dott. Ing. Anna Bruno Amministratore Delegato ATME spa

Transcript

1 Sheraton Padova SISTEMI UPS DINAMICI E LORO INTEGRAZIONE NELLA CONTINUITÀ Amministratore Delegato ATME spa

2 CAMPI DI APPLICAZIONE dove serve continuità e qualità dell alimentazione elettrica

3 Finanza & Assicurazioni Reti di Computer Sale Cambi Centri IDC Borsa Società di Trading Telecomunicazioni Sale Dati Stazioni Satellite Telefonia cellulare Stazioni di interconnessione Sistemi televisivi Industria di Processo Impianti chimici Gas e Combustibili Semiconduttori Obiettivi Stabilità dei processi Qualità e Sicurezza Applicazioni Sheraton Padova Aviazione e Militare Infrastrutture aeroportuali Piste di atterraggio/decollo Stazioni radar Sale di controllo Check-in Gestione dei bagaglio Tessile Tessitura e Filatura Estrusione Obiettivi Migliorare i rendimenti (O.E.E.) Evitare le rotture dei fili Stabilità e qualità dei processi Salute Ospedali Farmaceutico Biotecnologie Laboratori di analisi e ricerca Obiettivi Stabilità dei processi Qualità

4 INTRODUZIONE E NORMATIVE

5 Continuità e qualità dell'alimentazione Sheraton Padova Rete Picchi Cali di tensione Armoniche? Forma d onda pulita Carico Variazioni di frequenza Microinterruzioni Transitori PROBLEMI: DISTURBI CONDOTTI: alterazioni di ampiezza o forma d onda della tensione che si propagano lungo la rete di alimentazione e, in alcuni casi, anche attraverso i trasformatori per cui possono trasferirsi tra reti a differente livello di tensione. ESIGENZE: CONTINUITA : assenza di interruzioni nella fornitura di energia elettrica QUALITA della TENSIONE: qualità della forma d onda (ampiezza, frequenza, ecc.)

6 Le soluzioni Sheraton Padova Rete Picchi Variazioni di frequenza Cali di tensione Microinterruzioni Armoniche Transitori? Forma d onda pulita Carico UPS STATICO UPS FLYWHEEL GRUPPO ROTANTE DI CONTINUITÀ + G. E. + FILTRI + RIFASATORI + G. E. + FILTRI + RIFASATORI Secondo IEC / ISO

7 Sheraton Padova IEC «ROTARY UPS» Il gruppo rotante di continuità è definito dalle norme IEC , che precisano: la tensione di uscita deve essere generata da una o più macchine elettriche rotanti non possono essere considerati «rotary UPS» quelle macchine la cui tensione di uscita è generata da un convertitore statico (vedere IEC ) L UPS dinamico è riconosciuto secondo ISO come alimentazione di sicurezza no break quindi è considerato una sorgente di alimentazione dei servizi di sicurezza e di riserva.

8 Sheraton Padova Autorizzazioni preventive Titolo edilizio: va richiesto per la realizzazione di strutture ed impianti finalizzati all installazione dei gruppi Autorizzazioni Ambientali: emissioni in atmosfera rumore

9 Autorizzazioni preventive Sheraton Padova Attività soggette ai controlli dei Vigili del Fuoco (ai sensi del DPR 151/2011): Attività 49: Gruppi di produzione energia elettrica sussidiaria con motori endotermici e impianti cogenerazione, con potenza > 25 kw Attività 12: Depositi e/o rivendite di liquidi infiammabili e/o combustibili e/o oli lubrificanti, diatermici, di qualsiasi derivazione, di capacità geometrica complessiva superiore a 1m 3 Comunicazione Agenzia delle Dogane (ex UTF): licenza esercizio officina elettrica calcolo accisa e addizionale enti locali

10 PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO 10

11 Sheraton Padova Pochi componenti maggiore affidabilità Quadro potenza (Q1-Q2-Q3) Induttanza Modulo di Potenza Quadro di controllo

12 Sheraton Padova D-UPS: modulo di potenza (PGM) macchina sincrona Sovradimensionata oltre il 60% per garantire correnti di guasto confrontabili con quelle dei trasformatori unità cinetica a 2 rotori Immagazzina energia cinetica nel rotore interno e la restituisce tramite l accoppiamento magnetico con il rotore esterno con 2 avvolgimenti (1500 rpm) motore diesel Preriscaldato, prelubrificato e con volano alleggerito. Parte a vuoto fino ai rpm innesto a ruota libera

13 Sheraton Padova Fase 1: funzionamento normale (da rete) 1500 rpm(50 Hz) Il carico è alimentato dalla rete tramite l induttanza Motore diesel in standby Unità cinetica carica La macchina sincrona funziona come motore a vuoto e fornisce la potenza reattiva Motore diesel Unità cinetica Macchina sincrona

14 Fase 2: transitorio di caduta rete Sheraton Padova PASSAGGIO DA FUNZIONAMENTO NORMALE A FUNZIONAMENTO IN EMERGENZA (Diesel) carico parziale 1500 rpm(50 Hz) a pieno carico Si aprono gli interruttori Il PLC comanda l avviamento del diesel La macchina sincrona funziona da alternatore trascinata dall unità cinetica. I tiristori alimentano lo statore dell unità cinetica. L energia accumulata nel rotore sostiene il generatore a 50 Hz. Motore diesel Unità cinetica Macchina sincrona

15 Fase 3: funzionamento di emergenza FUNZIONAMENTO CON MOTORE DIESEL Sheraton Padova 1500 rpm(50 Hz) L interruttore del giunto si richiude: il volano recupera l energia cinetica persa durante la fase precedente e contribuisce alla regolazione di frequenza del gruppo La ruota libera si ingaggia. Il diesel fornisce la coppia necessaria alla macchina sincrona La macchina sincrona funziona da alternatore azionato dal diesel I tiristori intervengono solo per correggere la frequenza in presenza di gradini di carico Motore diesel Unità cinetica Macchina sincrona

16 Sheraton Padova Fase 4: ritorno al funzionamento normale 1500 rpm(50 Hz) Il D-UPS si sincronizza con la rete e chiude l interruttore Q1 Il diesel si porta a 1450 g/minprovocando il disinnesto della ruota libera. Terminato il ciclo di raffreddamento torna in standby dopo circa 10 min. La macchina sincrona riprende a funzionare da motore. Motore diesel Unità cinetica Macchina sincrona

17 Sheraton Padova Grafico caduta rete: Istante della Caduta rete Tensione di rete Tensione di rete Regime del motore diesel Tensione al carico 1500 rpm 50.5 Hz 50 Hz 49.5 Hz Ingaggio della ruota libera linea dei 50 Hz Frequenza al carico [Hz] 1 s Partenza del Diesel

18 CONFRONTO UPS STATICI E DINAMICI 18

19 Componenti fondamentali a confronto Un sistema completo è composto da diverse apparecchiature, ognuna con una funzione specifica: Sheraton Padova Gruppo rotante di continuità (D-UPS) UPS statici/flywheel e accessori GE di emergenza Quadri Quadri UPS Inverters Flywheel o Batterie la generazione continua di energia (motore diesel più alternatore) quadri di potenza/controllo un sistema di immagazzinamento dell energia (cinetico o chimico) il filtraggio dei disturbi (armoniche, peaks) e la stabilizzazione della forma d onda il rifasamento accessori Filtro armoniche Rifasamento Spark-proof Lighting Impianto antincendio Aria condizionata

20 Componenti fondamentali a confronto Sheraton Padova Gruppo rotante di continuità (D-UPS) Quadri UPS statici/flywheel e accessori Semplicità e pochi componenti: maggiore affidabilità minori spazi ottimizzazione dei rendimenti Migliore manutenibilità e fornitore unico (impianto e assistenza) Nessun rifiuto tossico/rischio ambientale Eliminazione rischio esplosione e incendio (persone e cose) GE di emergenza Flywheel o Batterie Quadri UPS Inverters Filtro armoniche Rifasamento Spark-proof Lighting Impianto antincendio Aria condizionata

21 Calcolo dei rendimenti Sheraton Padova Perdite totali del sistema D-UPS (1600 kw): 3,2% 4,1% in funzione del carico Rete Carico Quadro potenza (MPB) Quadro di controllo (UCP) Modulo di potenza Induttanza FUNZIONAMENTO DA RETE Perdite totali del sistema UPS + GE = DELLE VARIE COMPONENTI Rete Gruppo Elettrogeno Scheda di controllo UPS (*): da 2.2 % a 8 % Condizionamento e altri: da 1% a 3.7% Totale stimato: da 3.2 a 11.7 (*) dati basati su documentazione ufficiale di fornitori riconosciuti Quadro Commutazione Rifasamento Lampade antideflagranti Aria condizionata Fire Protection & Security Batterie Carico

22 Conclusioni Sheraton Padova L UPS dinamico garantisce un alimentazione stabilizzata e perfettamente sinusoidale Alimentazione di emergenza e sicurezza fornite da un unica macchina. Minor spazio richiesto e possibilità di installazione in container supersilenziati (52 db(a) a 1 m). Elevati rendimenti, anche a bassi carichi. Rifasa il carico e può lavorare con carichi capacitivi senza detaratura. Non crea armoniche e funziona da filtro bidirezionale (armoniche verso il carico e verso la rete). Sostiene elevate correnti di cc a valle e permette di utilizzare un unico criterio di selettività delle protezioni (andamento delle correnti di guasto in funzionamento rete o diesel molto simile). Elevati MTBF e vita attesa oltre i 25 anni. Sistema compatto in BT o MT. Temperatura di funzionamento: fino a 40 C senza detaratura.

23 COGENERAZIONE E D-UPS PRECISAZIONI

24 Cogenerazione e D-UPS Sheraton Padova Un D-UPS con un motore a gas invece del motore diesel? NO, perché: Viene meno il principio dell indipendenza del sistema dall ente distributore (non posso avere serbatoi di gas come invece posso averli di gasolio). Il tempo di avviamento e la capacità di presa di carico di un motore gas non sono paragonabili a quelle di un motore diesel. La risposta alla stabilità di frequenza di un motore a gas in funzionamento in isola è molto meno pronta di quella di un motore diesel rendendolo quindi non adatto alla tipologia di carico da alimentare. Un motore a gas cosa quasi il doppio di un motore diesel di pari potenza. Manutenzione e impiantistica molto più complessa.

25 Sheraton Padova Cogenerazione e D-UPS Un D-UPS e un cogeneratore nello stesso unifilare? SI, come: 1. Il cogeneratore deve lavorare in parallelo rete a monte del D-UPS. 2. In caso di mancanza rete è opportuno aprire l interruttore a monte del D-UPS e lasciando a quest ultimo il compito di alimentare i carichi critici.

26 Cogenerazione e D-UPS Sheraton Padova SI, come:

27 SI, come: Cogenerazione e D-UPS Sheraton Padova

28 SI, come: Cogenerazione e D-UPS Sheraton Padova

29 GAMMA DI POTENZA

30 Sheraton Padova UPS Dinamici: potenze disponibili Potenze disponibili in unità singola in continuità assoluta da 400 kva a 3000 kva (50 Hz). Possibilità di installazione in parallelo per potenze maggiori. Collegamenti in BT o MT. Possibilità di installazione in container supersilenziato in aree esterne.

31 CHI SIAMO

32 La storia Sheraton Padova 1894: viene fondata una società di consulenza di ingegneria 1908: prende il nome di Heemaf 1956: il primo UPS rotante a batterie 1963: entra nel gruppo 1969: primo UPS rotante con Diesel (300 kva) 1992: seconda generazione di giunti free rotating 1998: prende il nome di Hitec 2000: primo sistema dual output : 30 x 1600/650 kva 2001: estensione del quartier generale di Almelo (NL) 2007: giunto brushless fino a 2000 kva 2008: introduzione del sistema ride through (RT) 2012: introduzione dei sistemi QPS fino a 3000 kva

33 Organizzazione nel mondo Sheraton Padova kva kva kva kva kva kva kva kva Units Global Headquarter: Hitec Power Protection bv Almelo, NL ITALY (Milan and Rome): ATME SpA