 |
| ||||||
Fel i växelriktaren
Fel i batteriet
UPS
En UPS används för att skydda viktig utrustning mot plötsliga strömavbrott, men utan övervakning av batterierna kan den ge en falsk trygghet.UPS är en engelsk förkortning som står för Uninterruptable Power Supply. På svenska brukar man översätta UPS med avbrottsfri kraft.
Vid större effekter är den dubbelkonverterande typen av UPS vanligast. I denna omvandlar en likriktare växelström från elnätet till likström som laddar batterier, samtidigt omvandlar en växelriktare likströmmen från batterierna till växelström som driver elförbrukarna.
Under normaldrift "laddas" batterierna med lika mycket ström som förbrukas. Vid strömavbrott upphör laddningen, men så länge det finns kapacitet kvar i batterierna fortsätter växelriktaren att ge ström till de skyddade elförbrukarna.
Under ett strömavbrott upphör laddningen av batterierna, samtidigt som växelriktaren fortsätter att tillföra AC-ström till lasten tills batteriet är helt urladdat.
Det finns ingen elektronisk eller mekanisk omkoppling involverad, UPS:er fungerar på samma sätt oavsett om en AC komponent är närvarande eller inte. Det finns dock en elektrokemisk omkoppling inuti battericellerna.
Batteriet måste omedelbart kunna omvandla sig själv från driftläge till standby läge till maximal strömurladdning, oavsett vad! Annars kan det hända att strömförsörjningen inte är så avbrottsfri som man kunnat tro.
Automatisk förbikoppling
En UPS kan förstås, liksom alla tekniska system, drabbas av olika typer av fel. UPS'en är därför utrustad med en förbikopplare som automatisk kopplar inkommande nät direkt till utgående ledning om det skulle uppstå något internt fel på likriktaren eller växelriktaren.
Larmsignal vid fel
När den automatiska förbikopplaren aktiverats ger UPS'en en larmsignal så att berörda avdelningar kan meddelas om att man inte längre är skyddad mot strömavbrott. Denna larmsignal är den enskilt viktigaste funktionen i en UPS!Utan larmfunktionen skulle ett internt fel innebära att man tror att man har säker strömförsörjning trots att UPS'en i själva verket är förbikopplad, vilket i många fall kan vara sämre än att inte ha någon UPS alls.
Ingen varning vid batterifel
Fel i en UPS-anläggning orsakas i de allra flesta fall (>90%) av batteriet, som är en förbrukningsvara och den enda del som regelbundet måste bytas ut, men eftersom att UPSen inte kan upptäcka fel i batteriet kan den inte heller ge någon larmsignal vid batterifel.Ett typiskt UPS-batteri består av 200 seriekopplade battericeller som var och en måste kunna ge tillräckligt med ström till växelriktaren för att driva lasten. Ett avbrott i en enda cell gör att hela batteriet kollapsar med omedelbart strömavbrott som följd.
Batteriövervakning
För att vara säker på att batteriet fungerar krävs ett separat batteriövervakningssystem som kan ge larm så snart det blir något fel. Larmsignalen för batterifel är lika viktig och används på samma sätt som larmet från UPS'en för att meddela berörda användare när strömförsörjningen inte längre kan garanteras.Alla batterier åldras och försämras med tiden. Det är naturligt att vissa celler försämras i snabbare takt än andra och därför också borde bytas ut tidigare, samtidigt medför det ökad risk för fel och onödig kostnad att byta ut batteriet i förtid. Kontinuerlig övervakning av batteriet är nödvändigt för driftsäkerheten men ger också bästa totalekonomi.
UPS-Batteriet
← Bilden här till vänster visar en UPS med en vanlig batterikonfiguration med 2 batterigrenar och 240 celler i varje gren totalt 480 celler.
Den känsligaste och mest kritiska komponenten i UPS-anläggning är batteriet. Om batteriet inte fungerar vid strömavbrott i elnätet bryts även strömmen till de anslutna elförbrukarna.
Fel i UPS eller generatoraggregat får normalt inga allvarliga konsekvenser. Men om batteriet inte skulle fungera är det däremot ett allvarligt problem, samtidigt är det svårt att upptäcka fel i batteriet vid normaldrift.
Det finns ingen automatisk indikation av att batteriet fungerar i normalläge, då det står i viloläge med bara en svag ström för underhållsladdning. Man kan då till och med koppla bort batteriet helt, UPS'en fungerar på samma sätt ändå.
Vid strömavbrott måste batteriet klara av att plötsligt växla från laddning med svag ström till urladdning med full ström. Om batteriet inte klarar detta märks det naturligtvis genast, men då i form av strömavbrott till elförbrukarna. Och då är det för sent.
Seriekopplade celler
Orsaken till att ett UPS-batteri är extra känsligt för störningar är att det består av ett stort antal seriekopplade celler för att komma upp i den relativt höga spänning som behövs för att minimera förlusterna i omvandlarna. Oftast används mellan 180 och 240 celler för att få en nominell batterispänning mellan 360V och 480V.Nackdelen med att seriekoppla celler är att ett avbrott i en enskild cell gör hela batteriet obrukbart. Ju fler celler som är seriekopplade, desto större risk för avbrott i batteriet.
Som ett bilbatteri
Ett 12V bilbatteri består av sex stycken seriekopplade 2V celler. De flesta bilägare känner till att det kan inträffa
ett så pass allvarligt fel i bilbatteriet att det inte går att använda för att starta bilen.
Ett sådant fel är oftast orsakat av ett problem i en av de sex cellerna, faktum är att de andra fem kan vara i perfekt skick - men det spelar ingen roll.
... fast inte riktigt
En stor skillnad mellan ett bilbatteri och ett UPS-batteri är att bilbatteriet provas flera gånger per dag, varje gång bilen startas, och UPS-batteriet provas i bästa fall ett par gånger per år, ibland aldrig! Vid varje prov har man möjlighet att upptäcka om batteriet försämrats och bedöma om det bör bytas ut för att vara säker på att det fungerar nästa gång det skall användas.När bilbatteriet försämras kommer man att märka det successivt, långt innan det blir helt oanvändbart. När UPS-batteriet blir sämre märks det inte alls mellan proven, antingen fungerar UPS'en vid ett strömavbrott eller inte!
Det faktum att UPS-batteriet nästan aldrig provas och att det består många fler celler än bilbatteriet gör att sannolikheten för avbrott i UPS'en är mycket större än att du inte skulle få igång bilen.
Parallellkopplade batterigrenar
För att ge högre effekt och/eller längre drifttid kan UPS-batteriet konfigureras med två eller flera parallella batterigrenar (eng. strings), där varje batterigren måste innehålla rätt antal celler. Batterigrenarna kopplas oftast ihop endast i ytterändarna och om separata strömbrytare används kan batteriet servas under normaldrift.OBS! Fler batterigrenar minskar inte risken för strömavbrott orsakade av batterifel! Det blir bara ännu fler celler som kan gå sönder.
Övervakning av UPS-batterier
För att säkerställa att UPS-batteriet alltid är i god kondition krävs att det hela tiden övervakas. Genom att kontinuerligt mäta batteriströmmen och spänningen över varje enskild cell kan fel upptäckas på ett tidigt stadium.Dåliga celler kan bytas ut så snart ett fel uppstår och anläggningens driftsäkerhet ökar markant. Samtidigt optimeras livslängden hos de övriga battericellerna.
Ett avancerat övervakningssystem kan också identifiera vilka battericeller som håller på att försämras genom att analysera varje cells förmåga att stå emot den strömförändring som uppkommer vid strömavbrott.
Hur ser ditt UPS-batteri ut?