DRUPS — дизель-роторні ДБЖ і чому їхня потужність короткого замикання відрізняється від статичного ДБЖ

Гід про типи акумуляторів ДБЖ та гід про безперервність резервного живлення ДБЖ описують поширений статичний ДБЖ: випрямляч, акумуляторну батарею та інвертор, повністю побудовані із силової електроніки. Ця стаття описує принципово інший тип: DRUPS (Diesel Rotary UPS), також званий роторним або динамічним ДБЖ — систему без акумуляторів із властивостями, важливими для координації захистів установки.

Принцип дії: маховик, муфта та дизельний двигун на одному валу

DRUPS складається з маховика (накопичувача кінетичної енергії), електричної машини (що працює як двигун/генератор) та дизельного двигуна, механічно з'єднаних на одному валу. За нормального живлення від мережі вал обертається із синхронною швидкістю, а електрична машина подає відфільтровану, безперебійну потужність на навантаження. При відключенні мережі момент інерції маховика забезпечує достатньо енергії зазвичай на від 10 до 30 секунд, щоб утримати вал на швидкості, поки дизельний двигун запускається й виходить на оберти — після чого дизельний двигун приводить вал, і живлення триває без перерви.

Оскільки в силовому тракті немає акумуляторної батареї, DRUPS не має старіння акумуляторів, періодичної заміни батарей і ризику теплового розгону, характерного для літій-іонних акумуляторних батарей (див. [гід про тепловий розгін у літій-іонних BESS](/guides/nen-3140/lithium-ion-bess-thermal-runaway-brandveiligheid)) — часто згадувана перевага при застосуванні в дата-центрах з великою потужністю.

Потужність короткого замикання: ключова відмінність від статичного ДБЖ

Саме тут DRUPS поводиться принципово інакше, ніж статичний ДБЖ, із прямими наслідками для координації захистів:

• Статичний ДБЖ побудований із силової електроніки (IGBT), яка, захищаючи саму себе, зазвичай обмежує вихідний струм при короткому замиканні приблизно 150-300% номінального струму. Цього може бути недостатньо, щоб нижчий автоматичний вимикач спрацював швидко й селективно (див. [гід про очікуваний струм короткого замикання та вибір Icu](/guides/nen-1010/prospectieve-kortsluitstroom-icu-dimensionering) про те, чому достатній струм короткого замикання важливий для коректної роботи електромагнітного розчіплювача).
• DRUPS при короткому замиканні поводиться як обертова синхронна машина — порівнянно з резервним агрегатом (див. [гід про потужність короткого замикання та селективність захистів агрегатів](/guides/nen-1010/noodstroomaggregaat-kortsluitvermogen-beveiligingsselectiviteit)) — і тому може видавати струм, кратний номінальному, зазвичай достатній для спрацьовування звичайних теплово-магнітних захистів (див. гід про налаштування LSI) звичним чином.

Під час проєктування координації захистів за статичним ДБЖ потрібно тому явно перевірити, чи достатній обмежений струм короткого замикання ДБЖ для спрацьовування нижчих автоматів у необхідний час — перевірка, яка для DRUPS зазвичай менш критична завдяки його генераторній поведінці при короткому замиканні.

Байпас та обслуговування

Як і статичний ДБЖ, DRUPS зазвичай має шлях байпасу для живлення навантаження безпосередньо від мережі під час обслуговування. Деякі виконання DRUPS використовують для цього електронний (тиристорний) байпас, порівнянний зі статичним ДБЖ, інші — механічне роз'єднання вала. Періодичне обслуговування, на додаток до звичайних пунктів перевірки NEN 3140, зосереджене на підшипниках і муфті маховика, а також на навантажувальному випробуванні дизельного двигуна (див. гід про навантажувальне випробування резервних агрегатів про принцип, застосовний також до дизельної частини DRUPS).

Зверніть увагу: системи DRUPS зазвичай застосовуються при великих потужностях (від кількох сотень кВА) — дата-центри, промислові безперервні процеси; для менших застосувань резервного живлення статичний ДБЖ з акумуляторною батареєю майже завжди є поширенішим і економічнішим вибором.

Практична значущість

При оцінці координації захистів за ДБЖ важливо спершу встановити, чи йдеться про статичний, чи роторний (DRUPS) ДБЖ — обмежений струм короткого замикання статичного ДБЖ може створити проблему селективності, яка у DRUPS, завдяки його генераторній поведінці, зазвичай не виникає.

Типові помилки

1. Прирівнювання струму короткого замикання статичного ДБЖ до струму мережевого підключення або генератора при виборі нижчих захистів — обмежений вихідний струм силової електроніки принципово нижчий.
2. Припущення, що DRUPS потребує того самого циклу обслуговування, що й ДБЖ на акумуляторах — у DRUPS увагу потрібно приділяти саме механічним компонентам (підшипники, муфта, дизельний двигун), а не старінню акумуляторів.
3. Відсутність навантажувального випробування дизельної частини через те, що систему називають «ДБЖ» — дизельна частина DRUPS потребує того самого періодичного навантажувального випробування, що й звичайний резервний агрегат.

Пов'язані матеріали

• Типи акумуляторів ДБЖ — VRLA проти літію
• Безперервність резервного живлення ДБЖ
• Очікуваний струм короткого замикання — вибір Icu
• Резервний агрегат — потужність короткого замикання та селективність захистів