Índice. Tipos de configurações possíveis Tabela de selecção e limites correspondentes Diagrama n.º UPS simples

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1 Índice Tipos de configurações possíveis... 2 Tabela de selecção e limites correspondentes... 6 Diagrama n.º UPS simples Diagrama n.º Redundância activa com duas unidades UPS paralelas integradas Diagrama n.º Redundância activa com duas unidades UPS paralelas integradas e bypass de manutenção externo Diagrama n.º Redundância isolada com duas unidades UPS Diagrama n.º Redundância activa com duas unidades UPS paralelas integradas e compartimento de comutador estático (SCC) centralizado Diagrama n.º Redundância activa com unidades UPS paralelas e total isolamento, terminais simples Diagrama n.º Redundância activa com unidades UPS paralelas e total isolamento, terminais duplos Diagrama n.º Redundância activa com unidades UPS paralelas, SCC duplo e total isolamento, terminais simples Diagrama n.º Redundância activa com unidades UPS paralelas, SCC duplo e total isolamento, terminais duplos Diagrama n.º Redundância isolada com unidades UPS N+1 Diagrama n.º Distribuição redundante com comutador de transferência estática (STS) Diagrama n.º Distribuição redundante com comutador de transferência estática (STS) e PDU Schneider Electric 09/2015 edition p. 1

2 Tipos de configurações possíveis Basic diagrams Fonte única A carga é alimentada por um único conjunto de UPSs. Fontes múltiplas A carga é alimentada por mais de um conjunto de UPSs. Fig Diagramas básicos. UPS configurations UPS simples Esta é a UPS padrão de dupla conversão (ver fig. 2.2). Podem utilizar-se UPSs simples para formar configurações redundantes, como ilustrado nos diagramas 4 e 11. UPS simples, consultar Cap. 1 pág. 9 e Cap. 4 pág. 14 "Componentes e funcionamento da UPS". Diagramas padrão: N.º 1 N.º 4 N.º 11 Fig UPS simples de conversão dupla. UPS paralela Objectivo da ligação em paralelo A ligação em paralelo de um número de unidades UPS idênticas é a forma para: aumentar a classificação de potência, estabelecer redundância que aumenta a MTBF e disponibilidade, tornar a instalação escalável. Podem ser ligados dois tipos de unidades UPS em paralelo. unidades UPS paralelas integradas: cada unidade UPS inclui um bypass automático e um bypass de manutenção manual (fig. 2.2). O bypass manual pode ser comum a todo o sistema e localizado num compartimento externo (por ex., fig. 2.3). unidades UPS paralelas com um compartimento de comutador estático (SSC) centralizado (por ex., fig. 2.4). UPS modular Os sistemas de UPSs da gama SymmetraTM são autênticos sistemas modulares paralelos. São constituídos por módulos redundantes e dedicados (potência, inteligência, bateria e bypass), tudo estruturado numa concepção escalável e de manutenção fácil e eficiente. Módulos de potência plug-in idênticos podem ser facilmente acrescentados em paralelo, à medida que aumente a necessidade ou à medida que forem necessários níveis mais elevados de disponibilidade (por ex., até quatro módulos de 16 kw para Symmetra PX 48 com redundância N+1). Os módulos são de mudança rápida. Schneider Electric 09/2015 edition p. 2

3 Tipos de configurações possíveis A concepção modular com módulos de potência plug-in melhora a fiabilidade, sobretudo a possibilidade de manutenção e a disponibilidade bem como a possibilidade de actualização da instalação. UPSs paralelas Galaxy UPSs paralelas integradas Esta configuração é passível de actualização, a começar, por exemplo, com uma unidade UPS paralela equipada com um bypass automático e um bypass de manutenção manual. Ao começar com duas unidades ou ao ampliar para duas ou mais unidades, é instalado um bypass de manutenção comum num armário externo (ver fig. 2.3). Diagramas padrão: N.º 2 N.º 3 Fig Instalação com três unidades UPS paralelas integradas e um bypass de manutenção comum. Unidades UPS paralelas com um compartimento de comutador estático (SSC) centralizado O compartimento de comutador estático inclui um bypass automático e um bypass de manutenção que são comuns a vários módulos sem bypasses (ver fig. 2.4). É possível ter dois SSCs redundantes. A actualização desta configuração depende da classificação do comutador estático. Disponibiliza o nível mais alto de fiabilidade (SSC com unidades UPS independentes). Schneider Electric 09/2015 edition p. 3

4 Tipos de configurações possíveis Diagramas padrão: N.º 5 N.º 6 N.º 7 N.º 8 N.º 9 Fig Três unidades UPS paralelas com um compartimento de comutador estático (SSC) centralizado. Ligação em paralelo com redundância As configurações em paralelo apresentadas acima podem ser ou não ser redundantes. Sem redundância Todas as unidades UPS são obrigadas a fornecer a carga. A falha de uma unidade significa que todo o sistema encerra. Com redundância activa (N+1, N+2, etc.) Apenas as unidades UPS N são obrigadas a fornecer a carga, embora estejam instaladas N+1, N+2 ou mais unidades. Isto garante uma alimentação segura de energia à carga mesmo que uma (para redundância N+1) ou duas (para redundância N+2) unidades UPS falhem ou necessitem de manutenção. Redundância ideal de UPSs não modulares Para sistemas não modulares, diferenças nos comprimentos ou binários de aperto dos cabos que ligam as diferentes unidades podem dar origem a problemas relativos à impedância a montante ou a jusante de cada UPS. Por este motivo, o MTBF mais elevado é obtido, para sistemas redundantes, com apenas duas UPSs (fig.2.5). Para sistemas de UPS modulares, as interligações dos módulos são uma parte integrante do sistema, eliminando, assim, problemas de instalação que podem reduzir o MTBF à medida que se acrescentam mais unidades. Fig Para sistemas de UPSs não-modulares redundantes, o melhor MTBF é obtido com duas unidades. Distribuição redundante com um STS Todas as cargas são fornecidas por mais de uma fonte UPS (duas unidades UPS simples na figura 4.5). Cada fonte pode ser constituída por várias unidades ligadas em paralelo, disponibilizando redundância activa. A utilização de um comutador de transferência estático (STS) assegura a transferência de carga entre as fontes no caso de uma falha a jusante (ao mesmo tempo que evita o risco de propagação da falha) ou para manutenção. Schneider Electric 09/2015 edition p. 4

5 Tipos de configurações possíveis Pode utilizar-se unidades de distribuição de energia (PDUS) para completar esta configuração de distribuição, disponibilizando: gestão de carga, alimentação de energia multi-canal às cargas (anexo duplo), isolamento das peças da instalação para manutenção ou actualização. Este tipo de configuração garante um nível muito elevado de disponibilidade e permite diversas possibilidades de actualização da instalação. Diagramas padrão: N.º 11 N.º 12 Fig 2.6. Distribuição redundante com um STS. Schneider Electric 09/2015 edition p. 5

6 Tabela de selecção e limites correspondentes Critérios para comparação A tabela abaixo compara dos diagramas padrão deste capítulo, essencialmente relacionadas com UPSs Galaxy, de acordo com os critérios seguintes. Disponibilidade Um nível de disponibilidade que corresponde às necessidades da aplicação. Números baseados: num nível calculado de disponibilidade utilitário-potência de 99,0% (a média europeia), um MTTR de dez horas em conformidade com a norma MIL-HDB-217 nível 2 (forças armadas dos EUA) e IEEE. Capacidade de manutenção Garanta uma manutenção simples do equipamento sob condições seguras para o pessoal e sem interromper o funcionamento. Capacidade de actualização Deve ser possível actualizar a instalação ao longo do tempo, tendo em conta a necessidade para expandir a instalação gradualmente e os requisitos de funcionamento. Discriminação e não propagação das falhas Deve ser possível limitar tanto quanto possível as falhas a uma pequena parte da instalação e ao mesmo tempo permitir a manutenção sem interromper as operações. Gestão e funcionamento da instalação?? Facilite as operações fornecendo os meios para antecipar os eventos através da supervisão da instalação e gestão dos sistemas. Configurações de fonte única Número do Critérios para comparação diagrama padrão Disponibilida MTBF Capacidade Capacidade de de de manutenção actualização 1. UPS simples % M1= h * 4 unidades UPS 2. 2 unidades UPS paralelas integradas 3. Unidades paralelas integradas e bypass de manutenção externo ligadas em paralelo % até 4 x M1 ** 4 unidades UPS ligadas em paralelo % até 4 x M1 ** 4 unidades UPS ligadas em paralelo Comentário Referência para cálculos 4. Redund. isolada % 6,8 x M1 ** Flexível 5. SSC centralizado % 6,5 x M1 ** 6 unidades UPS ligadas em paralelo 6. Isolamento total, terminais simples % 6,5 x M1 *** 6 unidades UPS ligadas em paralelo 7. Isolamento total, terminais duplos % 6,5 x M1 *** 6 unidades UPS ligadas em paralelo 8. Isolamento total, terminal simples % 6,5 x M1 **** 6 unidades UPS ligadas em paralelo 9. Isolamento total, terminais duplos % 6,5 x M1 **** 6 unidades UPS ligadas em paralelo Configurações de fontes múltiplas Número do diagrama padrão Disponibilida de Critérios para comparação MTBF Capacidade de manutenção Capacidade de actualização 10. Redundância % 7 x M1 ** Sem limite isolada 11. Com STS % 7 x M1 **** Nenhum limite de potência nominal 12. STS + PDU % O mais elevado **** Nenhum limite nível de de potência disponibilidade nominal **** excelente *** bom ** razoável * fraco Comentário Sem propagação de falhas + gestão de carga Schneider Electric 09/2015 edition p. 6

7 Diagrama n.º 1. UPS simples Fig Uma única unidade UPS de conversão dupla. Esta é a solução básica para instalações de UPS. A unidade UPS de dupla conversão fornece tensão de alta qualidade, seja qual for o nível de perturbações na alimentação de energia do utilitário. Disponibilidade de potência para a carga % e um MTBF de horas, comparado com um utilitário MTBF de 96 horas. Facilitada devido ao bypass incorporado para alimentação de potência à carga durante a reparação. Actualizações possíveis Localmente, ligando várias unidades UPS idênticas em paralelo. Gamas aplicáveis Galaxy 3500, PW, 5000, 7000, Gama Symmetra PX e Symmetra MW Schneider Electric 09/2015 edition p. 7

8 Diagrama n.º 2. Redundância activa com duas unidades UPS paralelas Fig Redundância activa com duas unidades UPS paralelas integradas Uma solução simples quando as unidades UPS partilham a carga. Disponibilidade de potência para a carga % e um MTBF até quatro vezes mais elevado do que para uma única UPS. Durante a manutenção de uma unidade, a carga permanece protegida pela outra. Actualizações possíveis Podem ligar-se várias unidades UPS idênticas em paralelo e equipá-las com um bypass de manutenção externo. A função de bypass automático é assegurada pela gestão dos interruptores estáticos. Monitorização centralizada dos diversos módulos. Apenas pode ser utilizada com duas unidades idênticas. Gamas aplicáveis Galaxy 3500, PW, 5000, 7000, Schneider Electric 09/2015 edition p. 8

9 Diagrama n.º 3. Redundância activa com duas unidades UPS paralelas integradas e bypass de manutenção externo Fig Redundância activa com duas unidades UPS paralelas integradas e bypass de manutenção externo. Uma solução passível de actualização onde a potência nominal pode ser aumentada até 4000 kva*. Disponibilidade % e um MTBF até quatro vezes mais elevado do que para uma única UPS. Durante a manutenção de uma unidade, a carga permanece protegida pelas outras unidades. Actualizações fáceis Podem ligar-se várias unidades UPS idênticas em paralelo para uma solução económica de pequenas dimensões. As unidades UPS partilham a carga. A função de bypass automático é assegurada pela gestão dos interruptores estáticos. Monitorização centralizada dos diversos módulos. Têm de ser utilizados módulos idênticos. Gamas aplicáveis Galaxy Número máx. de unidades ligadas em paralelo PW * Potência nominal para redundância N+1. Schneider Electric 09/2015 edition p. 9

10 Diagrama n.º 4. Redundância isolada com duas unidades UPS Fig Redundância isolada com duas unidades UPS. Um solução extremamente flexível que permite combinar unidades UPS heterogéneas e distantes. Também proporciona um tempo de backup melhorado e é perfeitamente adequada à tecnologia implementada pelas UPSs Galaxy UPSs da Schneider Electric que proporciona uma excelente capacidade de suporte para alterações faseadas de carga. Disponibilidade % e um MTBF 6,8 vezes mais elevado do que o de uma única UPS. Durante a manutenção de uma unidade, a carga permanece protegida. Para uma carga única, as duas unidades UPS possuem a mesma potência nominal, mas se houver uma segunda carga (carga possível), a classificação da unidade UPS de backup tem que ser adaptada de maneira correspondente. Sem cabos de controlo entre as unidades UPS. Gamas aplicáveis Galaxy 3500, PW, 5000, 7000, Schneider Electric 09/2015 edition p. 10

11 Diagrama n.º 5. Redundância activa com duas unidades UPS paralelas integradas e compartimento de comutador estático (SCC) centralizado Fig Redundância activa com unidades paralelas e compartimento de comutador estático (SSC) centralizado. A solução para instalações centralizadas até to 4 MVA*. Excelente fiabilidade devido à independência entre as unidades e o compartimento de comutador estático (SSC). Disponibilidade % e um MTBF até 6,5 vezes mais elevado do que para uma única UPS. Durante a manutenção de uma unidade, a carga permanece protegida pelas outras unidades e o SSC. Durante a manutenção no SSC, a redundância das unidades UPS é mantida. Actualizações fáceis Até oito unidades UPS. As unidades UPS partilham a carga. Gama aplicável Galaxy 7000, A série Symmetra é concebida de acordo com este tipo de diagrama com módulos de alimentação de mudança rápida montados em prateleira. * Potência nominal para redundância N+1. Schneider Electric 09/2015 edition p. 11

12 Diagrama n.º 6. Redundância activa com unidades UPS paralelas e total isolamento, terminais simples Fig Redundância activa com unidades UPS paralelas e total isolamento, terminais simples A solução que pode evoluir para necessidades até 4 MVA*. Excelente fiabilidade e possibilidade de manutenção melhorada devido à total independência entre as unidades UPS e o compartimento de comutador estático (SSC). Disponibilidade % e um MTBF até 6,5 vezes mais elevado do que para uma única UPS. Durante a manutenção de uma unidade, a carga permanece protegida pelas outras unidades e o SSC. Durante a manutenção no SSC, a redundância das unidades UPS é mantida. Actualizações fáceis Até oito unidades UPS. Isolamento total das unidades UPS ou do SSC para manutenção. As unidades UPS podem ser testadas utilizando uma carga de teste. Isolamento de cada unidade UPS e do SSC, eliminando assim o ponto único de falha no SSC. Gama aplicável Galaxy 7000, * Potência nominal para redundância N+1. Schneider Electric 09/2015 edition p. 12

13 Diagrama n.º 7. Redundância activa com unidades UPS paralelas e total isolamento, terminais duplos Fig Redundância activa com unidades UPS paralelas, SCC duplo e total isolamento, terminais duplos. A solução que pode evoluir para necessidades até 4 MVA*. Excelente fiabilidade e manutenção melhorada devido à total independência entre as unidades UPS, o compartimento de comutador estático (SSC) e os terminais. Disponibilidade % e um MTBF até 6,5 vezes mais elevado do que para uma única UPS. Durante a manutenção nas unidades UPS e num conjunto de terminais, a carga permanece protegida pelas outras unidades e o SSC que estão ligadas em paralelo ao segundo conjunto de terminais. Durante a manutenção no SSC, a redundância das unidades UPS é mantida. Actualizações fáceis Até oito unidades UPS. Transferência de um conjunto de terminais para outro sem perturbação da carga. Isolamento total das unidades UPS ou do SSC para manutenção. Isolamento de cada unidade UPS e do SSC, eliminando assim o ponto único de falha no SSC. Gama aplicável Galaxy 7000, * Potência nominal para redundância N+1. Schneider Electric 09/2015 edition p. 13

14 Diagrama n.º 8. Redundância activa com unidades UPS paralelas, SCC duplo e total isolamento, terminais simples Fig Redundância activa com unidades UPS paralelas, SCC duplo e total isolamento, terminais simples. Uma solução passível de actualização, proporcionando manutenção melhorada devido à total redundância das unidades UPS e o compartimento de comutador estático (SSC). Disponibilidade % e um MTBF até 6,5 vezes mais elevado do que para uma única UPS. Durante a manutenção das unidades UPS e um SSC, a carga permanece protegida pelas outras unidades e o segundo SSC. Durante a manutenção num SSC, a redundância das unidades UPS é mantida. Actualizações fáceis Até oito unidades UPS. Apenas um SSC está activo, o outro está em stand-by e a transferência das unidades UPS de uma para outra efectua-se sem perturbação da carga. Durante a operação no bypass, a carga é dividida 50/50 entre os dois SSCs. Total isolamento de cada SSC para manutenção. Ligação em paralelo das unidades UPS no armário de saída elimina o ponto único de falha num SSC. A possibilidade de instalar os SSCs em duas divisões separadas aumenta a disponibilidade do sistema em caso de incêndio ou outros problemas. Gama aplicável Galaxy 7000, Schneider Electric 09/2015 edition p. 14

15 Diagrama n.º 9. Redundância activa com unidades UPS paralelas, SCC duplo e total isolamento, terminais duplos Fig Redundância activa com unidades UPS paralelas, SCC duplo e total isolamento, terminais duplos. Uma solução para duas cargas evolutivas com diferentes necessidades em termos de potência nominal e redundância. Disponibilidade % e um MTBF até 6,5 vezes mais elevado do que para uma única UPS. Durante a manutenção numa unidade UPS e num SSC, a carga permanece protegida pelas outras unidades e o segundo SSC. Durante a manutenção num SSC, a redundância das unidades UPS é mantida. Actualizações fáceis Até oito unidades UPS. Durante a operação de apenas uma carga, apenas está activo um SSC; o outro está em stand-by e a transferência das unidades UPS de uma para outra efectua-se sem perturbação da carga. Durante a operação de duas cargas diferentes, ambos os SSCs estão activos, cada um com um número de unidades UPS atribuídas. Ligação em paralelo das unidades UPS no armário de saída elimina o ponto único de falha num SSC. A possibilidade de instalar os SSCs em duas divisões separadas aumenta a disponibilidade do sistema em caso de incêndio ou outros problemas. Gama aplicável Galaxy 7000, Schneider Electric 09/2015 edition p. 15

16 Diagrama n.º 10. Redundância isolada com unidades UPS N+1 Fig Redundância isolada N+1. Solução que combina unidades UPS heterogéneas e distantes para protecção de diversas cargas independentes. Disponibilidade de potência para a carga Superior a 99,99970% e um MTBF até sete vezes mais elevado do que para uma única UPS. Durante a manutenção numa unidade UPS, a carga permanece protegida. No entanto, as unidades UPS não estão totalmente isoladas (reparação em condições de presença de carga). Actualizações possíveis Nenhum limite de potência nominal. Propagação de curto-circuito Impossível entre as fontes. A capacidade de curto-circuito é inferior à de uma configuração com unidades UPS paralelas (Isc, discriminação, factor de crista, etc.). O dimensionamento da UPS de backup tem de ter em conta o número de unidades UPS a jusante, as respectivas potências nominais e a sua essencialidade, bem como quaisquer planos futuros para a instalação (em termos gerais, a UPS de backup tem uma configuração em paralelo). Todas as vantagens de redundância isolada (diagrama n.º 4). Gamas aplicáveis Galaxy 3500, 5000, 7000 Schneider Electric 09/2015 edition p. 16

17 Diagrama n.º 11. Distribuição redundante com comutador de transferência estática (STS) Fig Distribuição redundante com unidades STS. Schneider Electric 09/2015 edition p. 17

18 Diagrama n.º 11. Redundant distribution with STS (Cont.) A melhor solução em termos de disponibilidade operação local e segurança. É a única solução que gere a distribuição de potência para as cargas. É particularmente flexível e permite a fácil adaptação da redundância às necessidades da carga. Disponibilidade de potência para a carga Superior a 99,9999%, o mais elevado nível de disponibilidade! Redundância total da distribuição e assistência em condições sem carga contribuem para a máxima segurança durante a manutenção. Actualizações fáceis Utilizando unidades UPS únicas se sem qualquer limite de potência nominal total, a actualização é facilitada pela possibilidade de se isolarem parcialmente os subconjuntos de distribuição. Propagação de falhas A segmentação da carga e a tecnologia utilizada em unidades STS Upsilon (transferência de fonte do tipo interromper antes de fazer sem interrupção para as cargas) assegura o isolamento das cargas de perturbações causadas por outras cargas com falha. Operação fácil Transferência de fonte automática ou manual. Monitorização contínua das fontes (11 parâmetros e circuitos internos). Transferência segura de fontes dessincronizadas. O módulo de sincronização assegura a sincronização perfeita das fontes em todas as condições (inactividades prolongadas, etc.) Selecção da distribuição de carga para as unidades UPS. As unidades UPS podem ser heterogéneas ou remotas em relação à carga. Gamas aplicáveis Todas as gamas trifásicas da Schneider Electric: Galaxy e Symmetra TM. Schneider Electric 09/2015 edition p. 18

19 Diagrama n.º 12. Distribuição redundante com comutador de transferência estática (STS) e PDU PDU 1 PDU 2 PDU 3 Fig Distribuição redundante com unidades STS e PDU. A redundância está incorporada em cada nível, incluindo as PDUs, as unidades STS Upsilon, as unidades UPS Galaxy e os módulos de sincronização. As mesmas vantagens que no diagrama n.º 11, mais: Capacidade de reforçar a fiabilidade de um ponto específico na instalação. Quatro canais de alimentação diferentes a servidores de ligação dupla. Gamas aplicáveis Todas as gamas trifásicas da Schneider Electric: Galaxy e Symmetra TM. Schneider Electric 09/2015 edition p. 19