TM 5-693 C4ISR Tesisleri için UPS (KGK) Sistemi Seçimi, Kurulumu ve Bakımı (31 Mayıs 2002)

Özet

TM 5-693, Ordu Karargahı tarafından 31 Mayıs 2002'de yayımlanmış, yalnızca kamu kullanımına açık bir teknik el kitabıdır. Amacı, bir UPS kurulmasına karar verildikten sonra tesis mühendislerine UPS'in seçimi, kurulumu ve bakımı konusunda yol göstermektir. Esas olarak C4ISR (komuta, kontrol, haberleşme, bilgisayar, istihbarat, gözetleme ve keşif) tesisleri için yazılmıştır ve bu tesislerin daha yüksek güvenilirlik gerektirdiğini vurgular; benzer uygulamalarda da başvuru kaynağı olabileceğini belirtir.

Birinci ve ikinci bölüm kavramları tanıtır. Statik UPS bir doğrultucu-şarj cihazı, evirici, statik anahtar ve aküden oluşur; metin statik UPS'leri yaklaşık 220 VA'dan 1 MVA üzerine kadar tanımlar ve 1 MVA'yı aşan çıkışlarda içeride paralel bileşenler gerektiğini, bunun güvenilirliği azalttığını belirtir. Döner UPS motor-jeneratör seti kullanır, genellikle 125 kVA ve üzeri uygulamalar için tasarlanır; yaklaşık 300 kVA civarında statik ünitelerle rekabetçi hale gelir, daha fazla ısı üretir ve tam elektriksel yalıtım sağlar. İkinci bölüm ayrıca redundant (yedekli), izole paralel ve çift yedekli konfigürasyonları anlatır.

Üçüncü bölüm seçim sürecinin çekirdeğidir: ihtiyacı belirleme, güvenliği (hidrojen birikimi, gürültü), erişilebilirliği (availability), bakım yapılabilirliği ve satın alınabilirliği sırayla değerlendirme. Erişilebilirlik Ai = MTBF/(MTBF + MTTR) formülüyle ifade edilir; metindeki örnekte MTBF 500 saat, MTTR 20 saatlik tek ünite için 0,962, iki üniteden birinin yeterli olduğu düzende 0,999, ikisinin de gerektiği düzende 0,925 elde edilir. Yedekliliğin sistem güvenilirliğini artırırken toplam arıza sayısını da artırdığı açıkça belirtilir.

Dördüncü ve beşinci bölümler kurulum, topraklama, kabul testi ve bakımı ele alır; Ek B tam bir seçim örneği içerir. Dokümanın sınırı tarihidir: 2002 tarihlidir; verim değerleri, lityum-iyon gibi akü teknolojileri ve atıf yapılan standart baskıları günceli yansıtmaz. Bu nedenle temel ilkeler ve hesaplama yöntemleri için değerlidir, güncel ürün verisi için değildir. Akü bakımı için haftalık, aylık, üç aylık ve yıllık denetim tabloları (Tablo 5-2 ile 5-5) verilir; arıza giderme için de devre kesici, doğrultucu/şarj cihazı, akü, evirici/statik anahtar, motor ve jeneratör başlıklı düzeltici eylem tabloları bulunur.

Öne çıkan noktalar

1. C4ISR tesisleri için istenen güvenilirlik düzeyi yüzde 99,9999'dur (altı dokuz kuralı); bunu sağlamak için daha fazla yedeklilik gerekebilir.
2. Statik UPS: doğrultucu, evirici, statik anahtar ve akü; döner UPS: motor-jeneratör seti, tipik olarak 125 kVA ve üzeri, yaklaşık 300 kVA'dan itibaren statik ünitelerle rekabetçi.
3. UPS için tipik gereken erişilebilirlik yüzde 98'dir; inherent erişilebilirlik Ai = MTBF / (MTBF + MTTR). Örnek: MTBF 500 h, MTTR 20 h için tek ünite 0,962, iki üniteden biri yeterliyse 0,999, ikisi birden gerekliyse 0,925.
4. Yedeklilik güvenilirliği artırır ama toplam arıza sayısını da artırır; ünitelerin çıkıştaki bozulma ve aşırı yüke toleransı yoksa paralel yedekli sistem daha az güvenilir olabilir.
5. Tipik doğrultucu/şarj cihazı aküyü 8-10 saatte şarj edecek boyutlandırılır, dalgalanma yüzde 2 RMS'in altındadır. Tipik evirici: dengeli yükte ±yüzde 2 gerilim regülasyonu, 10 ms içinde ±yüzde 3, 30 ms içinde ±yüzde 1 toparlanma, en çok yüzde 5 THD, 1 periyot için yüzde 500 aşırı yük ve sürekli yüzde 120. Statik anahtar 0 s'de (kopmasız) geçiş yapar.
6. Akü kapasitesine yük artışı ve yaşlanma için yüzde 30 pay eklenir; IEEE 450 aküyü gerçek kapasitesi anma kapasitesinin yüzde 80'ine düştüğünde değiştirmeyi önerir. Kurşun-asit anma değerleri 77 °F (25 °C) içindir, hücre başına bitiş gerilimi yaklaşık 1,67-1,75 V'tur.
7. Kurşun-asit akünün ömrü elektrolit sıcaklığındaki her 15 °F artışta yarıya iner; ni-cad ise ömrünün yalnızca yaklaşık yüzde 15'ini kaybeder.
8. Statik UPS kapasitesi besleme sistemi kapasitesinin yüzde 20'sine yaklaştığında harmonik etkiler analiz edilmelidir; ITIC, UPS giriş akımı THD'sinin yüzde 5 veya altında, tek bir harmoniğin yüzde 3'ü aşmamasını önerir.
9. Havada hidrojen hacimce yüzde 4'ün üzerinde patlayıcıdır ve akü odası alarmları tipik olarak bu alt patlama sınırının yüzde 20-25'ine ayarlanır.
10. Akü tipi karşılaştırması (Tablo 2-1): kalsiyumlu kurşun-asit (sulu) için 20 yıl tipik ömür, valf ayarlı jel tip için 5 yıl, ni-cad (sulu) için 25 yıl ve yaklaşık 1.000-1.200 tam deşarj.

Tasarımda kullanımı

• UPS konfigürasyonunu seçmeden önce erişilebilirliği MTBF ve MTTR ile hesaplayın; tek ünite, N+1 ve çift yedekli düzenler için aynı yöntemi uygulayarak yedekliliğin getirdiği artışı ve artan bileşen sayısının maliyetini karşılaştırın.
• Akü kapasitesini sıcaklık düzeltmesi, yüzde 30 pay ve yüzde 80 değiştirme eşiğiyle boyutlandırın; akü odası sıcaklığının 77 °F (25 °C) anma koşulundan sapması ömrü doğrudan kısaltır.
• Büyük doğrusal olmayan yüklerde, UPS kapasitesi besleme sisteminin yüzde 20'sine yaklaşıyorsa harmonik analiz yapın ve giriş THD hedefini (yüzde 5, tek harmonik yüzde 3) şartnameye alın.
• Akü odası için hidrojen havalandırması ve alt patlama sınırının yüzde 20-25'inde alarm kurulumunu tasarlayın.
• Statik ve döner UPS karşılaştırmasında kapasite (125 kVA ve üzeri, yaklaşık 300 kVA'da maliyet eşitliği), verim, ısı yükü ve tam yalıtım ihtiyacını birlikte değerlendirin.
• Metindeki sayıları yalnızca ilke ve yöntem için kullanın; 2002 tarihli verim değerleri ve lityum-iyon gibi teknolojilerin eksikliği nedeniyle güncel ürün verisiyle doğrulayın.

Kimler okumalı

UPS seçimi, yedeklilik kararı ve akü boyutlandırması yapan elektrik mühendisleri ile tesis işletme ekipleri.

Belgenin bölümleri

1. Bölüm 1 Giriş: amaç, kapsam, ilkeler ve konfigürasyonlar, tasarım kriterleri ve seçim, kurulum ve test, bakım
2. Bölüm 2 UPS sistemlerinin ilkeleri ve konfigürasyonları
3. 2-1 Statik UPS sistemlerinin ilkeleri
4. 2-2 Döner UPS sistemlerinin ilkeleri
5. 2-3 Yaygın statik UPS konfigürasyonları
6. 2-4 Döner UPS konfigürasyonları
7. Bölüm 3 UPS tasarımı ve seçimi
8. 3-1 UPS seçimi
9. 3-2 Statik UPS anma değerleri ve boyut seçimi
10. 3-3 Döner UPS anma değerleri ve boyut seçimi
11. Bölüm 4 UPS kurulumu ve testi
12. 4-3 Güç dağıtımı, ekipman topraklaması ve ekranlama gereksinimleri
13. 4-4 Test ve devreye alma
14. Bölüm 5 UPS sistemleri bakım prosedürleri
15. 5-2 UPS akü bakımı
16. Ek B UPS seçimi: bir örnek

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Headquarters, Department of the Army

Yayıncı

U.S. Army Corps of Engineers (Headquarters, Department of the Army)

Yıl

2002

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Kamu kurumu

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

Lisans

ABD kamu malı — ABD kamu kurumu yayını; serbestçe kullanılabilir

Lisans kanıtı

www.copyright.gov

Künye