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Traduccion: Ing. Salvador Medina Gutierrez 26.01.11
SISTEMA UPS AC
ESPECIFICACIONES Y GUIA
Traducción: Ing. Salvador Medina G. Colaboración: Ing. Rebeca Delgado C.
1. Introducción ................................................................................................................... 5
1.1 Alcance ...............................................................................................................................5
1.2. Definiciones .............................................................................................................................5
1.2.1 Definiciones generales .......................................................................................................................... 5
1.2.2 Definiciones específicas ........................................................................................................................ 6
1.3 Referencias cruzadas ................................................................................................................8
2. Requerimientos General ................................................................................................. 8
2.1 Estándares básicos. .............................................................................................................8
2.2 Bases de diseño ...................................................................................................................8
2.3 Principios de Operación .......................................................................................................8
2.3.1 Sistema UPS estática sencilla ............................................................................................................... 8
2.3.2 Sistemas UPS estáticos en redundante paralelo. ................................................................................ 10
2.3.3 Configuración UPS Dual ...................................................................................................................... 11
2.4 Potencia del sistema ......................................................................................................... 12
2.5 Condiciones de servicio. .................................................................................................... 12
2.6 Suministro de energía principal ......................................................................................... 13
2.7 Unión entre la unidad UPS al sistema de suministro eléctrico. ............................................ 13
2.8 Información que debe presentarse al licitante. ................................................................... 13
3 Requisitos de Funcionamiento ........................................................................................ 14
3.1 Rectificador ......................................................................................................................... 14
3.1.1 General ........................................................................................................................................... 14
3.1.2 Entrada de Rectificador ...................................................................................................................... 14
3.1.3 Salida del rectificador ........................................................................................................................ 14
3.1.4 Compensación de temperatura. .......................................................................................................... 14
3.1.5 Operación en carga de flotación ........................................................................................................ 15
3.1.6 Operación carga de alto rango ( Carga boost o igualación) ............................................................... 15
3.2 Circuito DC y Baterías. ............................................................................................................. 15
3.2.1 General .............................................................................................................................................. 15
3.2.2 Monitoreo y prueba de batería on-line. .............................................................................................. 15
3.3 Inversor ............................................................................................................................... 16
3.3.1 General ........................................................................................................................................... 16
3.3.2 Salida nominal .................................................................................................................................. 16
3.3.3 Regulación estática de la salida de voltaje ....................................................................................... 16
3.3.4 Respuesta dinámica de salida de voltaje ........................................................................................... 16
3.3.5 Desviaciones en frecuencia ............................................................................................................... 17
TABLA DE CONTENIDO
Traducción: Ing. Salvador Medina G. Colaboración: Ing. Rebeca Delgado C.
3.3.6 Forma de onda del voltaje de salida ................................................................................................... 17
3.3.7 Simetría en el voltaje de salida ......................................................................................................... 17
3.3.8 Corriente de cortocircuito y sobrecarga ........................................................................................... 17
3.4 Circuito de Bypass ................................................................................................................. 17
3.4.1 Capacidad del circuito. ...................................................................................................................... 17
3.4.2 Transformador de Bypass ................................................................................................................. 17
3.4.3 Estabilizador de Bypass ..................................................................................................................... 18
3.4.4 Switch estático de bypass................................................................................................................. 18
3.4.5 Switch de bypass para mantenimiento ............................................................................................. 19
3.5 Confiabilidad ........................................................................................................................ 19
3.6 Compatibilidad Electromagnética (EMC) .................................................................................. 19
4 Requerimientos de construcción ...................................................................................... 20
4.1 Gabinete, enfriamiento y accesibilidad ................................................................................... 20
4.1.1 Gabinete del sistema ........................................................................................................................ 20
4.1.2 Enfriamiento. ................................................................................................................................... 20
4.1.3 Accesibilidad y seguridad para mantenimiento ................................................................................. 20
4.2 Componentes eléctricos ........................................................................................................ 21
4.3 Conexiones externas ............................................................................................................. 21
4.4 Puesta a Tierra ...................................................................................................................... 21
4.5 Etiquetado ............................................................................................................................ 21
5 Equipo de Medición, Control y Protección ........................................................................ 22
5.1 General ................................................................................................................................. 22
5.2 Indicaciones de Status .......................................................................................................... 22
5.3 Mediciones ............................................................................................................................. 23
5.4 Protección y alarmas .............................................................................................................. 23
5.4.1 Alarmas individuales en el panel frontal de la UPS ............................................................................. 23
5.4.2 Alarmas detalladas e indicaciones de operación a través del display LCD ......................................... 24
5.5 Menú de usuario / ajustes y calibración ................................................................................. 24
6 Inspección y Pruebas ....................................................................................................... 24
6.1 General ................................................................................................................................. 24
6.2 Pruebas de Rutina ................................................................................................................. 25
6.2.1 Pruebas de aislamiento....................................................................................................................... 25
6.2.2 Prueba de duración de la carga ........................................................................................................... 25
6.2.3 Pruebas Funcionales ......................................................................................................................... 25
6.2.4 Pruebas de carga estática ............................................................................................................... 26
6.2.5 Pruebas dinámicas de carga ............................................................................................................ 26
Traducción: Ing. Salvador Medina G. Colaboración: Ing. Rebeca Delgado C.
6.2.6 Pruebas de transferencia de la carga ................................................................................................. 26
6.2.7 El equipo auxiliar y las pruebas del circuito de control. ...................................................................... 27
6.2.8 Medición del rizo DC. .......................................................................................................................... 27
6.2.9 Requisitos de certificación de la batería. ............................................................................................ 27
7. Documentos. ................................................................................................................... 27
8. Referencias ...................................................................................................................... 28
Traducción: Ing. Salvador Medina G. Colaboración: Ing. Rebeca Delgado C.
1. Introducción
1.1 Alcance Este documento especifica los requerimientos y da las recomendaciones para sistemas ininterrumpibles
de energía de AC estáticos (basados en semiconductores) los cuales comprenden rectificador, batería,
inversor y Switch estático de bypass.
El objetivo del sistema UPS es servir como una fuente de energía AC ininterrumpible para sistemas
vitales que realizan funciones de control, monitoreo y salvaguardia en un ambiente industrial.
1.2. Definiciones
1.2.1 Definiciones generales
El contratista es la persona la cual realiza todo o una parte del diseño, ingeniería, procura, construcción,
puesta en marcha o administración del proyecto, operación y mantenimiento de una instalación. El
director puede abordar todo o una parte de los deberes del contratista.
El fabricante o proveedor es la parte el cual elabora o provee el equipos y los servicios para ejecutar los
deberes especificados por el contratista.
El director es la persona la cual inicia el proyecto y paga por el diseño y la construcción. El director
generalmente especifica los requerimientos técnicos. El director también puede incluir un agente o
consultor autorizado para representar al director.
El comprador es la persona la cual compra la unidad UPS. El comprador puede ser el contratista o el
comprador.
La palabra “debe o deberá” indica un requerimiento.
La palabra “puede o pudiera” indica una recomendación.
1.2.2 Definiciones específicas
Tiempo de autonomía El tiempo especificado que la batería debe ser capaz de suministrar la corriente especificada al inversor dentro de los limites especificados de voltaje.
Capacidad de diseño de la batería
La energía requerida de la batería determinada por el cálculo de batería.
Línea de bypass La línea de energía alternativa que provee una fuente en standby para la carga en caso de que el inversor no esté disponible.
Capacidad C10 La capacidad nominal de la batería basada en 10 horas de descarga a 20˚C (68˚F)
Capacidad C5 La capacidad nominal de la batería basada en 5 horas de descarga a 20˚C (68˚F)
Cuarto acondicionado Un cuarto ventilador donde las condiciones han sido consideradas para minimizar el ingreso de polvo y mantener una temperatura estable
Factor de cresta El cociente del valor pico entre el valor rms de la onda periódica total.
Condición de descarga La condición en la cual la batería está siendo descargada al punto donde el inversor no es capaz de entregar el voltaje nominal de salida dentro de las tolerancias permitidas.
Carga de ecualización o de comisionamiento/carga inicial
Modo de carga elevada y limitada en tiempo al aplicar un voltaje controlado al rectificador, para restablecer la batería a un estado limitado de carga en un intervalo determinado de tiempo
Carga de flotación Modo de carga normal al aplicar un voltaje constante controlado del cargador para mantener el estado de carga de la batería.
Carga régimen alto/carga rápida o igualación
Modo de carga elevada y limitada en tiempo al aplicar un voltaje controlado al rectificador, para restablecer la batería a un estado predeterminado de carga en un intervalo limitado de tiempo
Suministro del inversor La salida normal de la UPS vial rectificador-batería-inversor
Baterías de níquel-cadmio de bajo mantenimiento
Baterías de níquel-cadmio equipadas con válvula regulable o de recombinación para un ultra bajo mantenimiento y las cuales requieren un voltaje de carga máximo controlado.
Switch de bypass de mantenimiento
Un Switch incorporado del tipo “cerrar antes de abrir” que opera de forma manual dentro de la UPS para proveer de energía a la UPS de tal manera que los componentes principales del sistema pueden aislarse y estar libre de voltaje.
MTBF Tiempo medio entre fallas (siglas en ingles: Mean time before failure)
MTTR Tiempo medio en reparaciones (siglas en ingles: Mean Time to repair)
Factor de potencia El factor de potencia de la onda fundamental, coseno ϕ (referido a veces como factor de desplazamiento)
Salida nominal La potencia aparente expresada en kVA, que puede ser entregada de manera continua por la unidad
Contenido armónico relativo El cociente del contenido de armónicos en el valor rms entre el valor rms del total de la forma de onda no senoidal expresada de la siguiente:
Contenido relativo harmónico = 1 − (g1 g) 2
Donde: g1 = valor r.m.s. de la componente fundamental en voltaje o corriente Y g2 = valor r.m.s. de la forma de onda total de voltaje o corriente
UPS Sistema de energía ininterrumpible (Uninterruptible Power Supply) que consiste en un rectificador, un inversor y una batería con un Switch estático conectado a la línea de bypass
Baterías inundadas con venteo
Celdas de baterías que incorporan electrolito liquido en n contenedor cerrado y que tienen una o mas válvulas de venteo por las cuales los gases se libera y las cuales aceptan porcentajes de carga altos para una descarga (pueden ser de acido plomo o NiCd)
Servicio vital Un servicio el cual, cuando falla la operación o cuando no se le realiza puede causar una condición insegura del proceso y/o de la instalación eléctrica y poner en riesgo la vida o causar daño mayor a las instalaciones
Baterías VRLA Válvula regulable de acido-plomo (Valve Regulated Lead Acid), celdas de baterías in contenedores los cuales están sellados bajo condiciones normales y en el cual e electrolitos es absorbido in material separador de manera que el oxigeno involucrado de las placas positivas se transfiere a las placas negativas y se recombina para formar agua. Los contenedores incorporan un dispositivo alivio de presión para permitir el escape de gases si la presión interna se excede de cierto valor.
1.3 Referencias cruzadas Donde se hagan Referencias cruzadas a otras partes de este documento, el numero de la sección referenciada se muestra en corchetes. Otros documentos referenciados en esta especificación se listan en (8).
2. Requerimientos General 2.1 Estándares básicos. El sistema UPS deberá cumplir con los estándares de la serie IEC 62040. En caso de algún conflicto, este documento prevalecerá. Los sistemas UPS para su instalación en países los cuales son parte del área de comercio de la Unión Europea (EU), deben cumplir con los lineamientos aplicables de la EU y deberán ser suministrados con las declaraciones y etiquetas de la CE. Para otras áreas, certificaciones equivalentes deberán proveerse junto con los requerimientos adicionales necesarios para cumplir con las normas locales o las especificadas por el Director.
2.2 Bases de diseño El sistema UPS debe de ser del tipo regulado electrónicamente. Las unidades que incorporan estabilizadores magnéticos (ejemplo transformadores constantes de voltaje) no son aceptables. El diseño de la UPS debe ser de tal manera que minimice los riesgos de corto circuitos y debe ser seguro para proteger al personal o al equipo en todo momento. La carga eléctrica a ser energizada por la UPS comprende una alta proporción de equipos electrónicos digitales que incorporan fuentes conmutadas las cuales producen efectos no lineales. El diseño y selección de equipo y componentes deberá estar basado en lograr los tiempos mínimos de vida:
20 años para el rectificador, inversor, Switch estático y auxiliares asociados con el programa de mantenimiento apropiado.
20 años para las baterías NiCd cuando operen a temperatura ambiente de 25˚C (77°F);
15 - 20 años para las baterías acido-plomo con venteo cuando operen a temperatura ambiente de 25˚C (77°F)
10 años para baterías VRLA cuando operen a temperatura ambiente promedio de 20°C (68°). Además, las unidades de UPS deben ser diseñadas para operar libre de mantenimiento por al menos 4 anos continuos, excepto en ambiente industriales polvosos. Todos los componentes deben ser de calidad y confiabilidad que satisfaga los requerimientos de una fuente segura de AC para equipos vitales que ejecuten trabajos de control, monitoreo y de seguridad en operación continua para sistemas de procesos petroquímicos, instalaciones de producción e instalaciones de conveniencia. Los componentes deberán ser capaces de resistir el estrés dinámico y térmico originado de operaciones de switcheo y de cortocircuitos externos. Los daños originados por falla de componentes pudieran estar limitados a componentes asociados con los dispositivos de conexión. Hojas metálicas deberán separar las secciones de rectificador, inversor y bypass estático de otros compartimentos de la UPS tales como los paneles de distribución, bypass, mantenimiento y la entrada de energía. Los materiales de los componentes no deberán propagar flama y libres de halógeno. Para aplicaciones tropicales, los componentes de la UPS deberán ser ajustarse y proteger contra humedad y hongos.
2.3 Principios de Operación
2.3.1 Sistema UPS estática sencilla Esta configuración deberá considerarse como la configuración con los requerimientos mínimos para tener una fuente segura de energía. Deberá también ser usada como base, para construir arquitecturas más
complejas.
2.3.1.1 Descripción funcional La figura 1 muestra un diagrama de bloques unifilar de un sistema UPS sencillo con línea de bypass.
Figura 1. Diagrama de bloques de un sistema UPS sencillo
El modulo rectificador convierte la energía trifásica de AC en energía de DC. El “circuito intermedio de DC” abarca el banco de baterías, que actúa como tanque de almacenaje de energía, el cual esta continuamente mantenido en una condición de carga total por el rectificador mientras exista energía de la red principal. Este circuito está alimentando al inversor, la siguiente etapa de conversión. Su trabajo es convertir la corriente de DC en AC pura. Un Switch estático (SSW) conecta o desconecta la etapa del inversor a la salida de la UPS. Pueden existir salidas monofásicas, trifásicas o ambos en una configuración sencilla. La línea de bypass esta unida por medio de un transformador de acoplamiento a un segundo Switch estático, el cual está en posición normalmente abierto y conectado a la salida de la UPS. El inversor está constantemente sincronizando el voltaje de bypass siempre y cuando la calidad del voltaje sea suficiente. Esto permite una transferencia del inversor a la fuente de bypass en caso de una sobrecarga, daño del inversor o si se requiere por personal de operación. Un selector manual de cerrar antes de abrir adicional permite una transferencia suave de la carga crítica a la línea de bypass y viceversa. Esto mayormente durante las actividades de reparación y de mantenimiento donde desenergizar el inversor y rectificador es obligatorios por razones de seguridad. Finalmente el tablero de distribución de salida de bus seguro es alimentado de ahí.
2.3.1.2 Modos de operación Hay 3 modos principales de operación:
a) Operación Normal: (Prioridad 1) El rectificador y el inversor en operación y alimentando la carga a través del Switch estático cerrado y el selector de bypass manual. Las baterías se mantienen en modo de carga de flotación. La línea de bypass esta típicamente energizada con el Switch estático abierto. Este modo también se llama “Operación en línea”.
b) Operación por Batería: (Prioridad 2) El rectificador se apaga debido a una falla en la energía de entrada. Las baterías ahora suministran energía al inversor y están siendo descargadas. La carga es aun alimentada con energía continua de alta calidad y la línea de bypass puede estar disponible o no. Lo último prevendría una transferencia a la línea alternativa.
c) Operación por bypass: (Prioridad 3) La carga es alimentada por la línea alternativa directamente por el Switch estático y el selector de bypass manual. El rectificador y el inversor pueden estar funcionando, pero ya no están alimentando la carga. La operación bypass pudiera considerarse como un modo de operación de emergencia únicamente (por baterías descargadas, daño del inversor, cortocircuito) ya que la carga no esta debidamente respaldada y la calidad de la energía dependerá mucho de la alimentación de entrada. A menos que el sistema se forzado a bypass por intervención manual, este modo tendrá la prioridad mas baja y por lo tanto debería ser evitado si es posible.
2.3.2 Sistemas UPS estáticos en redundante paralelo. Un sistema paralelo redundante deberá comprender al menos dos sistemas de UPS los cuales tienen conectado en paralelo sus salidas. Esto permite incrementar significativamente la disponibilidad del sistema y mejorar la capacidad de energía total del sistema para sobrecargas y cortocircuitos.
2.3.2.1 Descripción funcional
Figura 2 Configuración Redundante paralelo Ambas unidades deben tener la misma prioridad y compartiendo el total de la carga igualmente mientras que el 50% de la potencia nominal de cada unidad no sea excedida. Una fuente de bypass común es distribuida a los dos switches estáticos y puede ser dirigida directamente a la carga por medio de un selector “cerrar antes de abrir” manual. Dos líneas de comunicación juntas con el control asociado pertinente hacen que se tenga la carga compartida y la sincronización correspondiente a la línea de bypass. Todos los modos de operación están debidamente coordinados. Aunque un banco de baterías común es posible, se recomienda bancos individuales para cada sistema (ejemplo 2x100 o 2 x50% de capacidad).
2.3.2.2 Modos de operación a) Operación normal:
Cada parte de todo el sistema está disponible con sus fuentes de energía en tolerancia. Ambos rectificadores e inversores están compartiendo el total de la potencia de salida. La fuente de bypass esta en standby y en sincronía.
b) Falla de energía en una unidad: Esta UPS con falla cambia a operación en standby mientras que la otra toma toda la carga para alimentarla. Ninguna transferencia por switches es requerida. Esto previene y evita descarga la valiosa energía de las baterías mientras sea posible.
c) Falla de energía en ambas unidades: Ambos sistemas cambian a operación en batería simultáneamente y descargan sus respectivos bancos igualmente y entregando el 50% cada uno la potencia de salida. Una transferencia coordina se efectúa en caso de la capacidad de la batería llegue a su fin. d) Falla en un sistema: El sistema con falla es puesta en standby mientras el otro equipo toma toda la carga sin disturbios ni interrupciones. e) Condición de sobrecarga: Ambos sistemas son capaces de suministrar continuamente el 100% de sus potencias nominales lo cual equivale al 200% total de los sistemas. En caso de que este valor sea excedido y después de aparecer la condición de sobrecarga, una transferencia ininterrumpida a la línea de bypass ocurre cerrando ambos switches estáticos simultáneamente.
2.3.3 Configuración UPS Dual La configuración es una combinación de dos unidades sencillas. Se prefiere para esquemas de distribución con alimentación dual y dobles cargas asociadas. Cada sistema UPS está conectado a su tablero de distribución. No hay componentes comunas para ambas unidades.
Figura 3 Configuración Dual UPS
Cada sistema UPS opera de manera similar como un sistema sencillo. Se recomienda conectar diferentes fuentes de energía para cada UPS con el fin de aumentar la disponibilidad en caso de falla en un suministro. Los tableros de distribución no deben conectarse juntos ya que no hay un control para la carga compartida o sincronización. Sin embargo una interconexión es posible si ambos sistemas están operando en modo bypass con la misma fuente de alimentación de bypass.
2.3.3.2 Modos de operación a) Operación normal: Cada parte de todo el sistema está disponible con sus fuentes de energía y alimentando las cargas conectadas a sus tableros respectivos. La carga compartida depende de cuán bien se balanceo el sistema.
b) Falla de energía en una unidad: Esta UPS con falla cambia a operación por batería y finalmente a bypass. El otro sistema continúa suministrando energía a sus cargas en modo de operación normal.
c) Falla de energía en ambas unidades: Ambos sistemas cambian a operación en batería. Las baterías de cada banco se descargan de acuerdo a su carga actual, la cual no está coordinada entre las dos unidades. d) Falla en un sistema: El sistema con falla trata de mantener la carga cambiando a otro modo de operación si es posible.
2.4 Potencia del sistema A menos que especifique otra cosa el director, únicamente podrán ser usados sistemas monofásicos grado industrial con circuito intermedio DC de 110/125V o 220V para cargas de 1 fase. Los sistemas de 3 fases deben ser usados para sistemas de tres fases. Potencias de sistemas mayores, por arriba de 100kVA por ejemplo, de 1 fase y 160 kVA de 3 fases, pueden ocupar circuitos intermedios DC de mayor voltaje. En todos los casos la alimentación a la entrada del rectificador deberá de ser de 3 fases, 3 hilos. La alimentación de bypass separada deberá de ser de 3 fases, 4 hilos o 1 fase, 2hilos. 3 hilos es también posible para sistemas UPS con 3 hilos de salida o en conexiones con transformador de aislamiento de bypass. La UPS debe ser dimensionada para energizar continuamente la carga con un factor de potencia de 0.8 en atraso mientras que mantiene una salida de voltaje dentro de los rangos permitidos de tolerancia como se definen en (3) y satisfagan los requerimientos de funcionamiento especificados en este documento. El inversor deberá ser capaz de energizar cargas con factor de potencia entre 0.4 en atraso y 0.9 en adelanto dentro de las tolerancias especificadas. No debería aceptarse un bajo valor de potencia para este rango de factor de potencia.
2.5 Condiciones de servicio. A menos que se especifique algo más en la requisición, el sistema UPS debe ser ubicado dentro de una habitación ventilada con las condiciones siguientes:
Temperatura ambiente del aire : -10°C a 40°C / 14°F a 104°F
Temperatura de ambiente del aire máxima : 45°C / 113 °F
Humedad relativa que no exceda : 95% sin condensación
Altitud máxima sin reducción de capacidad :1000 m / 3280 ft
Altitud máxima con 20% reducción de capacidad :4000 m / 13123 ft
Nivel de resistencia sísmica : 0.5 g en cualquier dirección
Grado de Protección de acuerdo a IEC 60529 : al menos IP21
2.6 Suministro de energía principal La UPS debe ser capaz de operar con el voltaje nominal y frecuencia indicada en la requisición y en base a lo siguiente: Las variaciones en la red de entrada deben ser limitadas bajo condiciones constantes de:
Voltaje nominal de sistema : mas 10% y menos 10%
Frecuencia nominal de sistema : mas 6% y menos 6%
El suministro de energía AC a la UPS será simétrica y senoidal dentro de los límites definidos por la IEC 601461-1, inmunidad clase B, aunque el voltaje de entrada puede ser sujeto a transientes que abarquen caídas de voltaje en tiempo breve de hasta 20% del voltaje nominal durante el arranque de un motor e interrupciones de voltaje durante cortos circuitos. Voltajes de transientes altos de hasta 2kV pueden ser superimpuestos al voltaje de entrada como consecuencia de la operación de switcheo de algunos sistemas.
2.7 Unión entre la unidad UPS al sistema de suministro eléctrico. El Fabricante deberá especificar la capacidad de corriente de los fusibles de unión de propósito genera (utilización categoría gG, de acuerdo a laIEC 60269-2) los cuales el Director deberá proveer en el tablero de distribución para energizar los circuitos del rectificador y del bypass. La capacidad del fusible debe basarse en los valores de corriente máximo de entrada. El Director deberá proveer todos los cables de interconexión entre la UPS y el equipo externo tal como tableros de distribución, incluyendo los de la batería, a menos que se especifique otra situación. Para la configuración en paralelo-redundante, todo el cableado y alambrado de los buses de control deberán ser suministrados por el fabricante. Todas las baterías deberían ser ubicadas en un ambiente acondicionado adecuado separado de la UPS. El Fabricante deberá especificar el tamaño de los conductores requeridos para los cables de las baterías, basado en una longitud no mayor de 20 m, o al menos que se especifique en la requisición. El fabricante deberá proveer un portafusible con seguro adecuado o un Interruptor de caja moldeada (MCCB) para facilitar el aislamiento de la batería con el propósito de efectuar operación de mantenimiento en la batería. El MCCB deberá ser de acuerdo a la IEC 60947. El dispositivo interruptor puede ser instalado adyacente a la batería y deberá ser en conformidad a la clasificación para operación en áreas peligrosas si se aplica. Si el voltaje nominal de salida de la UPS y/o el diagrama de aterrizaje es diferente del suministro de entrada, el Fabricante deberá proveer un transformador de aislamiento en el circuito de bypass (transformador de bypass). Para sistemas monofásicos, el transformador deberá conectarse a través de una alimentación de dos o tres fases. Transformadores tipo V, pueden ser usados para sistemas monofásico por arriba de 40kVA los cuales están conectados a tres fases. El neutro del secundario del transformador deberá ser aterrizado a menos que se especifique algo diferente (IEC 62040-1-2).
2.8 Información que debe presentarse al licitante. El Fabricante deberá presentar especificaciones técnicas de la UPS la cual deberá incluir una descripción del diseño, operación, construcción, funcionamiento y mantenimiento del equipo y una lista de las desviaciones de esta especificación. La información deberá incluir los cálculos relevantes de la capacidad nominal de la batería y el número de celdas necesarias para cumplir con los requerimientos de funcionamiento especificado de la UPS. El fabricante debe también presentar la información pedida en la requisición completando el documento como se especifica y regresarlo al licitante.
El Fabricante debe incluir suficientes partes de refaccionamiento para cubrir completamente las actividades de puesta en marcha en sitio. Además, si se especifica en la requisición, el Fabricante deberá proveer una cotización detallada para refacciones de operación por 2 a 5 años. Para el soporte técnico y servicio en el sitio, el Fabricante debe indicar el centro de servicio más cercano para la ubicación donde se encuentra instalada la UPS.
3 Requisitos de Funcionamiento
3.1 Rectificador
3.1.1 General
Los puentes del rectificador de uso rudo de 6 0 12 pulsos deberán ser usados para convertir la energía de entrada de AC trifásica a energía de DC. Un transformador de aislamiento en la entrada se debe colocar para mejorar la inmunidad a la red de entrada y proveer aislamiento galvánico a la red de DC. El rectificador debe operar a voltaje constante y bajo principio de limitación de corriente (características IU) y debe incorporar un arranque suave para gradualmente aceptar la carga en el inicio de energizacion. El rectificador debe reiniciarse automáticamente al regresar la energía de entrada seguido de una interrupción de la energía con un delay programable para un arranque coordinado. El rectificador debe ser capaz de recargar las baterías al 90% dentro de las primeras 10 horas seguida de una descarga a carga constante para el tiempo especificado de autonomía, mientras que al mismo tiempo cumple con los requerimientos de entrada para alimentar al inversor cuando el inversor esta trabajando a su salida nominal con F.P. de 0,8 en atraso. Para las baterías ventiladas, el rectificador debe ejecutar una carga a un valor dual correspondiente a los requerimientos de carga de flotación y régimen alto (boost). Para las baterías VRLA y NiCd de bajo mantenimiento, el rectificador deberá cargarlas de acuerdo con las estipulaciones de operación del fabricante y el ajuste de carga de igualación debe ser interbloqueable. Para Baterías NiCd con venteo, el rectificador deberá ser capaz de entregar la carga inicial de baterías como especifica el fabricante de la batería.
3.1.2 Entrada de Rectificador
El sistema UPS debe ser capaz de operar con el suministro de red eléctrico como se define en (2.6). El consumo total de armónicos de corriente no debe exceder el 28% de la fundamental de corriente para el rectificador de 6 pulsos y 12% para configuraciones de 12 pulsos. Valores más bajos, si se especifican por el Director, deberán ser logrados agregando un filtro pasivo a la entrada de la red. Transientes y picos en la red de entrada, como se define en (2.6) no deben resultar en un disparo del rectificador o iniciar la descarga de la batería.
3.1.3 Salida del rectificador
El voltaje de rizo superimpuesto de AC en las terminales de DC no debe exceder del 1% rms del nivel nominal de DC en condiciones de plena carga sin la batería conectada. La corriente de rizo residual rms en el circuito de la batería no debe exceder el 5% de la capacidad C10 para baterías VRLA.
3.1.4 Compensación de temperatura
Para baterías VRLA, la compensación de temperatura del voltaje de caga deber ser proveído por el rectificador con precisión de +/- 1%. El sensor de temperatura debe estar ubicado en el centro del rack de baterías y debe ajustarse el voltaje de salida del rectificador en línea con las recomendaciones del fabricante de batería.
3.1.5 Operación en carga de flotación
Las variaciones de voltaje de salida DC ya en estado estacionario del rectificador deben ser controladas dentro de un rango de mas y menos 1% del valor de ajuste de voltaje de flotación especificado por el Fabricante durante las variaciones de carga entre cero y la salida nominal del rectificador. Esto deber ser alcanzable a lo largo del rango del voltaje de entrada en estado estacionario y las variaciones de frecuencia definidas en (2.6). El valor instantáneo del voltaje de salida no debe desviarse mas del 10% en paso de 10 a 100% o 100 a 10% con una regulación de tiempo menor a 50ms a +/- 1%.
3.1.6 Operación carga de alto rango ( Carga boost o igualación)
Para baterías ventiladas únicamente, el sistema debe proveer una operación de carga de alto régimen inicial tanto de manera manual como automática. El inicio automático de la carga rápida debe ocurrir enseguida haya un periodo de descarga de batería que resultaría en la aplicación de la limitación de la corriente de carga. La duración de la carga de igualación después de dejar la limitación de corriente debe ser programable.
3.2 Circuito DC y Baterías.
3.2.1 General
El voltaje de la batería y su capacidad deberán cumplir con los requerimientos del inversor cuando esta entregando su salida nominal en kVA como especifica el factor de potencia, para los tiempos de autonomía especificadas en la requisición. . La prueba de descarga de baterías debe cumplir con lo siguiente:
a. Durar los tiempos de vida especificados en (2.2) b. Durar ciclos repetidos desde totalmente cargada hasta una condición parcialmente
descargada y subsecuente restauración; y c. Durar los siguientes 4 años continuos en operación bajo condiciones de carga de flotación
con las actividades de mantenimiento apropiadas. La capacidad en amperes hora nominales (Ah) de la batería suministrada con el UPS deberá ser calculada junto con la herramienta de dimensionamiento aprobado del fabricante de batería y debe incluir todos los aditamentos necesarios como especifica en la hoja de datos y el cual se requiere para compensar los efectos del envejecimiento que resulta de la perdida progresiva de capacidad. Las baterías VRLA deben ser clasificadas a la BS 6209-4, categoría 1h23 como mínimo o equivalente. Las baterías pueden ser ubicadas en forma separada de la UPS en un ambiente adecuado acondicionada o en bastidores para soporte, los cuales deben ser de acero. Los gabinetes de la batería deberían evitarse siempre que sea posible debido a su limitado acceso. Los bastidores de acero deben tener una cubierta de plástico o epoxica para proveer una adecuada protección contra los efectos de derrame de electrolito. Las baterías deben ser colocadas de manera que una posible fuga de electrolito o emisión de gases no cause daño a equipo, componentes o celdas adyacentes. El espacio para celdas VRLA debe ser de mínimo 10 mm (0.4 plg) para asegurar una distribución pareja de temperatura. La separación vertical entre capas debe ser suficiente para permitir el acceso libre y seguro para mediciones y/o reemplazo de las celdas.
3.2.2 Monitoreo y prueba de batería on-line
Todos los sistemas UPS deben estar proveídos con una opción de descarga de batería por medio de software, la cual mantenga al rectificador en standby para su restauración inmediata en caso de una falla fatal en las baterías. La UPS debe también proveer una prueba de batería en línea por medio de una descarga parcial con
la carga (típicamente de 25%). Ya sea de manera manual o automática. El ajuste debe ser programable para definir periodos automáticos de prueba. El sistema de monitoreo debe comparar los valores de descarga con las características de descarga pre-programadas y además debe ser capaz de proporcionar un análisis detallado de las condiciones de la batería e indicar el tiempo de respaldo restante. Y en adición, proveerse con una selección manual para una prueba de descarga total de la batería.
3.3 Inversor
3.3.1 General
La tecnología a usarse debe ser PWM (Modulación de ancho de pulso) para convertir de DC regreso a AC. Transistores Bipolares de puerta aislada (IGBT) deben aplicarse para el circuito de potencia. El inversor debe ser a prueba de cortocircuito y tener un voltaje de salida nominal y frecuencia como se especifica en la requisición. Un transformador de aislamiento debe proveer aislamiento galvánico entre los circuitos de DC y AC para el mejor aislamiento de cualquier disturbio de red y permitir un salida con neutro flotante (sin tierra/IT). Un Switch estático de tiristores conecta o aísla al inversor de la salida del UPS. Los voltajes de salida y la frecuencia del inversor no deben exceder las tolerancias de operación dadas aquí abajo mientras se mide el inversor operando en condiciones de carga durante las siguientes condiciones:
o Variaciones de carga en estado estacionario de cero a la salida nominal de la UPS o Factores de potencia en los tangos de 0.4 en atraso y 0.9 en adelanto dentro de la
capacidad nominal en kW/kVA del sistema. El inversor debe ser dimensionado para un F.P. de uno.
o El contenido armónico de la forma de onda de corriente puede variar de 0% a 50%, y la forma de onda final tener un factor de cresta de hasta 3.5.
o Los voltajes de alimentación DC por encima del rango correspondiente (carga de igualación) durante el tiempo especificado de duración.
El inversor debe controlar la salida de la UPS para mantener un sincronismo con el voltaje de bypass durante las variaciones en la frecuencia de entrada hasta los límites especificados en el párrafo 3.3.5. durante las variaciones en la frecuencia de entrada que exceda estos límites, el inversor debe ser capaz de controlar su frecuencia interna.
3.3.2 Salida nominal
La salida nominal de la UPS debe ser la especificada en la hoja de datos de la requisición.
3.3.3 Regulación estática de la salida de voltaje
La regulación estática del voltaje de salida debe ser mantenida dentro de un +/- 1% de la salida nominal de voltaje. Para inversores de 3 fases y voltaje de fase a neutro no deben exceder el +/-1% de la salida nominal de voltaje cuando la corriente en cualquier de las dos fases difiera de la corriente de salida nominal por hasta el 50%.
3.3.4 Respuesta dinámica de salida de voltaje
Las variaciones dinámicas en el voltaje de salida no deben exceder el +/- 4% del voltaje nominal de salida en condiciones de carga del 100% de la salida nominal. La salida de voltaje debe ser regulada dentro de los limites de estado estacionario de +/- 1% de la salida nominal del voltaje dentro de 25ms.
3.3.5 Desviaciones en frecuencia
La operación de sincronía del inversor y la fuente de bypass se deben mantener aunque existan variaciones de hasta +/- 8% de la frecuencia de entrada nominal y una velocidad de respuesta programable (slew rate) de hasta 4 Hz/s (1 Hz/s para sistemas paralelos) por arriba de estos valores el inversor ajustara a un control d.e frecuencia interno. Cuando opere de manera independiente, la salida del inversor debe mantenerse dentro de la frecuencia nominal de +/- 0.1.%.
3.3.6 Forma de onda del voltaje de salida
La forma de onda del voltaje de salida debe ser senoidal con un contenido armónico que no exceda el 4% para cargas lineales y 5% para cargas no lineales (de acuerdo a IE 62040-3) con cualquier armónico individual <3%, a menos que se especifique otra cuestión en la requisición.
3.3.7 Simetría en el voltaje de salida
Para inversores trifásicos, el desplazamiento angular del voltaje entre fase no debe exceder 120° +/-2% cuando se opera una carga lineal balanceada, a la salida nominal con F.P. 0.8 en atraso y 120° +/-5% cuando la corriente de carga en una fase difiere del 100% de la corriente nominal de salida.
3.3.8 Corriente de cortocircuito y sobrecarga
Como mínimo el inversor debe ser capaz de entregar los siguientes niveles de cortocircuito/sobrecarga basado en las capacidades siguientes:
200% para 100ms
150% para 1 minuto
125 para 10 minutos
105% continuo
Para cambio de fusible y sobrecargas excesivas, la unidad debe cambiar a bypass sin interrupción a la line asegura a menos que se especifique otra cosa en la hoja de datos de la UPS. Sobredimensionar la potencia del inversor para soportar 400% en 100ms si se especifica por la requisición, debe de estar disponible.
3.4 Circuito de Bypass
3.4.1 Capacidad del circuito.
LE circuito de bypass debe ser dimensionada al menos para la capacidad total de la UPS en trabajo continuo con el perfil de sobrecarga especificado en (3.3.8). Sobredimensionarlo hasta 200% de la capacidad del inversor deberá ser posible si se especifica en la requisición. Todo el circuito de bypass, excepto el Switch estático debe ser aislado del rectificado y el inversor para hacer más fácil su mantenimiento y acceso.
3.4.2 Transformador de Bypass
Un transformador seco de aislamiento con pantalla debe colocarse en el circuito de bypass en caso de configuraciones diferentes de alimentación y/o niveles de voltaje diferentes (alimentación de bypass a la salida de la UPS) también se requiere en caso de esquemas de tierra diferentes (IEC 62040-1-2). La impedancia de cortocircuito debe ser menor a 4%.
3.4.3 Estabilizador de Bypass
Un estabilizador de voltaje controlado con un servo motor debe ser colocado en caso de una fuente de bypass inestable. Debe tener aislamiento galvánico con capacidad de cortocircuito de al menos 1000% por 100ms. La tolerancia de la salida de voltaje debe ser menor del 2% con variaciones de carga fija entre 0% y 100% de la capacidad del circuito de bypass en conjunto con las variaciones del voltaje de entrada del +/- 15% de su valor nominal. La impedancia de cortocircuito debe ser menor de 6%. El cambio de fase de entrada a salida debe ser cero.
3.4.4 Switch estático de bypass
El dispositivo de transferencia de carga a bypass debe abarcar un swithc tiristor de capacidad continua. Debe también operar a su capacidad de corriente continuamente como especifica en (3.4.1) y debe cumplir con los tiempos especificado de sobrecarga:
100% de la capacidad de la UPS por 100ms
150% de la capacidad de la UPS por 1 minuto
125% de la capacidad de la UPS por 10 minutos 3.4.4.1 Criterio de transferencia de carga. El equipo debe ser capaz de iniciar manual o automáticamente la transferencia de la carga del inversor a la red de bypass y viceversa, sin interrupción de la energía. Transferencia de la carga del inversor al bypass La transferencia de la carga debe ser únicamente posible cuando:
el voltaje de bypass este dentro del voltaje nominal de salida de la UPS del 10%
La frecuencia del bypass esta dentro de la frecuencia nominal en +/- 6% y
La salida del inversor y el voltaje de bypass están sincronizadas. La transferencia automática de la carga se debe iniciar cuando:
La salida de voltaje del inversor caiga por debajo del 90% del voltaje nominal de salida. La transferencia puede ser completada antes que el voltaje alcance el 88% del valor nominal
La salida del voltaje del inversor exceda el 110% del voltaje de salida nominal. La transferencia puede ser completada antes que el voltaje alcance el 112% del valor nominal o
El límite de corriente de salida del inversor sea excedido. Re-transferencia de la carga del bypass al inversor. La re transferencia debe ser posible únicamente cuando:
El voltaje de salida del inversor esta dentro del ±5% del voltaje nominal de salida por mas de 3 segundos.
La salida del inversor y el voltaje de bypass están sincronizados.
La falla la cual origino la transferencia haya sido corregida. Después de un numero de intentos fallidos para re-transferir la carga al inversor (mínimo de 8 intentos dentro de los dos minutos) la transferencia de la carga al inversor debe ser inhibida y la carga debe permanecer conectada a la red de bypass. También debe ser posible completar una transferencia interrumpida cuando la salida del inversor no está sincronizada al bypass, la cual debe ser a no menos de 40ms y no mas de 100ms.
3.4.5 Switch de bypass para mantenimiento
Un Switch de transferencia ‘cerrar antes de abrir’ operado manualmente debe ser agregado al compartimiento y debe ser colocado con el fin de poner en bypass los circuitos de potencia de la UPS (inversor y Switch estático) para su propósitos de mantenimiento y reparación. Puede tener 3 posiciones.
o “AUTO”: el inversor está conectado a la carga critica vía el Switch estático de bypass energizado para una transferencia automática.
o “TEST”: las cargas criticas están conectadas al circuito de bypass con el circuito del Switch estático energizado para pruebas de sincronía.
o “BYPASS”: las cargas criticas están conectadas al circuito de bypass con el Switch estático aislado.
3.5 Confiabilidad
El hardware, incluyendo los circuitos de control de la UPS debe ser apropiado para las temperaturas y otras condiciones ambientales mencionadas en (2.5) que pueden ocurrir durante la operación a plena carga incluyendo la sobrecarga asociada. Pruebas de saturación de calor bajo condiciones de plena carga deben ser llevadas a cabo para minimizar la posibilidad de una falla prematura del componente o sistema y probar el diseño de la UPS. El Fabricante debe proporcionar evidencia para confirmar que el mínimo MTBF de cada sistema a 20 °C (68°F) son como se especifica: Rectificador: 100 000 horas Inversor : 80 000 horas Switch estático: 500 000 horas Modulo completo de UPS : 200 000 horas El diseño de la UPS debe ser de tal manera que el Tiempo medio en reparación (MTTR) deba ser minimizado por el uso del auto diagnóstico y características de monitoreo con tarjetas de control etiquetadas y removibles. En todos los casos, el MTTR debe ser menor a 4 horas excepto en componentes magnéticos de potencia. El Fabricante debe mantener un programa de refacciones y capacidad de soporte, incluyendo el software para al menos 20 años después de la instalación.
3.6 Compatibilidad Electromagnética (EMC) Todos los sistemas UPS deben cumplir con los requerimientos para la EMC como define la IEC 62040-2, para asegurar:
Que las emisiones en la red de entrada y en la salida de la UPS están controlados dentro de los límites aceptables
Que cualquier disturbio electromagnético generado por la UPS y sus componentes individuales no excedan un nivel el cual pueda afectar la correcta operación de tanto equipo de radio como de telecomunicaciones.
Que la UPS tiene un nivel intrínseco adecuado de inmunidad a disturbios electromagnéticos para operar como se espera.
3.7 Ruidos La medida de los niveles de ruido deben ser llevadas a cabo de acuerdo a la ISO 7799 o en acuerdo al director u otro estándar. El nivel de presión medido de sonido a 1m (39in) de distancia a la UPS, en cualquier posición no debe exceder 70dB (A) a cualquier carga entre cero y la potencia nominal de la unidad.
4 Requerimientos de construcción
4.1 Gabinete, enfriamiento y accesibilidad
4.1.1 Gabinete del sistema
El rectificador el inversor y el Switch estático deben de estar instalados en una o más bastidores de acero auto soportados que formen un gabinete. El espesor de la placas de acero deben ser de al menos 1.5 mm (0.60plg) para paneles laterales y 2.0 mm (0.08 plg) para puertas, acero inoxidable debe ser aplicado para instalaciones si lo especifica la requisición. Cada gabinete debe ser adecuado paneles de acero inoxidable deben ser aplicadas instalaciones en altamar si lo especifica la requisición. Cada gabinete debe ser adecuado para operaciones y mantenimiento con su panel posterior contra la pared y con sistemas similares colocados en ambos lados. Los ajustes necesarios deben hacerse para el anclaje al suelo. El gabinete debe proveer protección al menos IP21 de acuerdo con IEC 60529, a menos se especifique algo diferente. El suelo no debe ser considerado como parte del gabinete.
4.1.2 Enfriamiento
E l sistema debe ser auto ventilado. El sistema debe ser capaz de entregar continuamente su salida nominal sin cambiar a bypass bajo condiciones normales de operación sin ningún ventilador de aire forzado fuera de servicio (redundancia N=1). Bajo la última condición, la temperatura máxima especificada de los componentes no deben excederse. Todos los ventiladores deben estar equipados con instalaciones de monitoreo sin contacto (sensores de efecto Hall) para proveer una alarma en caso de falla del ventilador y debe permitir un reemplazo en línea. El 1005 de los ventiladores deben ser proveídos si especifica en la requisición/hoja de datos.
4.1.3 Accesibilidad y seguridad para mantenimiento
Los componentes que requieran mantenimiento tales como los ventiladores de enfriamiento, capacitores de filtro, etc., deben ser ubicados de tal forma que faciliten el mantenimiento por la parte frontal dela unidad. Si se requiere el acceso por la parte posterior para efectuar cualquier mantenimiento este debe ser identificado claramente en la documentación. Toda las terminales energizadas montadas en las puertas deben tener un valor máximo de voltaje de nomas 60Vdc o 42 Vac (60V de pico) deben estar cubiertas o protegidas contra barreras con un grado de protección de al menos IP20. Las barreras deben ser rígidas, transparentes, retardantes de flama, de material aislante para permitir observar los componentes e identificarlos. Todos los buses desnudos y terminales energizadas y componentes localizados dentro del gabinete deben ser protegidos similarmente con barreras y cubiertas de un grado de protección mínima de IP20, a menos que una adecuada protección dentro del gabinete exista y prevenga un contacto inadvertido o cortocircuito para el personal cuando efectúe cualquier operación y permita mantenimiento de la unidad y pueda ser llevado a cabo sin tener contacto con partes energizadas. El Switch de bypass para mantenimiento puede estar ubicado en un gabinete separado detrás de la puerta. Si el Switch es colocado en el gabinete principal, debe estar configurado para que este eléctrica y completamente separado de los componentes de potencia, Switch de bypass estático y circuitos de control. Todos los cables de llegada y salida al sistema deben terminar en el gabinete de Switch de bypass para mantenimiento o de un panel de llegada separado de tal manera que cuando ocurra un bypass de mantenimiento, el inversor y los switches estáticos y sus componentes estén seguramente aislados.
4.2 Componentes eléctricos Interruptores del circuito principal o MCCB (mecánicos) deben cumplir con la IEC 60947 y ser del tipo aislado en aire manual para trabajo continuo. Deben cumplir con la categoría de utilización AC22 y DC22 para interruptores de AC y DC, respectivamente. Los transformadores y reactores deber ser del tipo enfriados por aire, aislamiento clase H de acuerdo con la IEC 600085.
4.3 Conexiones externas El gabinete de la UPS debe tener la instalación para la entrada de cable por la parte superior o inferior, como especifica la requisición. Para la entrada de cable por arriba, las terminales deben estar ubicadas en lo alto de la unidad, de otra manera, un gabinete de distribución separado debe ser usado para los cables de llegada. Las terminales y placas pasacables deben estar arregladas para que exista un amplio espacio para la terminación del núcleo de los cables externos. Considerar una distancia mínima de 250 mm (9.8 plg) de la placa pasacable al bloque de terminales. Si se especifica en la requisición, terminales para carga adicional deben suministrarse para facilitar las conexiones de una carga temporal y probar la UPS mientras la carga permanente es energizada por medio del circuito de bypass.
4.4 Puesta a Tierra Una barra de tierra, con un adecuado numero de tornillos o pernos deben ser suministrados. La barra de tierra debe ser conectada a la estructura del gabinete, unido firmemente a todo el gabinete. Debe ser posible conectar al menos dos cables de tierra de 9 AWG (6mm2) a la barra de tierra para los sistemas de UPS menores a 5kVA y dos cables de 3 AWG (25mm2) para sistemas por arriba de 5kVA. La conductividad eléctrica entre el las partes que no portan corriente expuestas de la UPS y el gabinete y entre el gabinete y el barra de tierra deben arreglarse de tal manera que mantengan una continuidad efectiva y confiable del circuito de protección. Los conductores de unión de tierra deben ser utilizados entre puertas y gabinetes y donde sea requerido para lograr una protección efectiva. El neutro de salida del transformador de bypass (si tiene), conectado al neutro del inversor debe ser aterrizado a la barra de tierra por una conexión firme dentro del gabinete a menos que un neutro flotante se requiera (red de IT). Las placas pasacables para terminación de los cables de salida deben ser unidas a la barra de tierra
4.5 Etiquetado Todas las terminales de equipo y componentes deben ser identificadas por etiquetas alfanuméricas de acuerdo con los dibujos del fabricante. Las terminales de los cables de entrada y salida deben ser claras y con etiquetas únicas indicando el propósito y la fase/polaridad de la alimentación. Todos los cables deben estar marcados de acuerdo a los diagramas eléctricos con etiquetas y abrazaderas o tinta estampada. La siguiente información debe ser inscrita en una placa indeleble, resistente a la corrosión, no destruible con el nombre y la capacidad, unida dentro la puerta del gabinete.
Numero de orden compra Año de fabricación Nombre del Fabricante Tipo y numero de seria del sistema Corriente y voltaje nominal de entrada (incluyendo naturaleza de la corriente y numero de faes) Voltaje y corriente nominal de salida Voltaje de batería y del circuito DC Grado de protección IP
Otras etiquetas y placas deben ser resistentes a la corrosión con inscripciones indelebles en el lenguaje especificado en la requisición.
4.6 Construcción de la batería y requerimientos de transporte. Los contenedores de la celda deben ser fabricados ya sea de acero o plástico resistente al impacto y que no propague llamas. Los contenedores de plástico de las celdas inundadas con venteo, deben permitir que se pueda observar el nivel del electrolito a través del contenedor. Las celdas con venteo inundadas deben llevar válvulas arresta flamas. Los conectores entre celdas y las terminales de la celda deben estar aisladas o provistas con una cubierta protectora para prevenir un cortocircuito inesperado. Las celdas de la batería deben ser transportadas de acuerdo al manual del fabricante y deben ser entregadas como se especifique en la hoja de datos. Las celdas de níquel-cadmio pueden ser entregadas llenadas y cargadas, pero si las celdas no reciben una carga de puesta en marcha antes de los 6 meses que dejaron la fabrica, entonces deben ser entregadas secas y descargadas para su almacenamiento indefinido. Las celdas de las baterías acido plomo con venteo pueden ser entregadas secas y cargadas y almacenadas de manera indefinida. Las celdas de la batería VRLA deben entregarse llenas y cargadas. Estas celdas deben recibir una carga de puesta en servicio dentro de los 6 meses de dejar la fábrica. El envío de las celdas por aire debe considerarse como una alternativa al envío por mar si los requisitos de puesta en servicio no se pueden cumplir.
5 Equipo de Medición, Control y Protección
5.1 General La UPS debe incorporar todo el equipo necesario para permitir la operación, protección y control de la UPS de acuerdo con las especificaciones y proteger el sistema y sus componentes de cortocircuitos internos y externos, sobrevoltajes, y cualquier problema de circuito de control, por cualquier modo que sea causado. La controladora principal de la UPS debe basarse en una arquitectura de microprocesadores con procesamiento digital de señal, de control y monitoreo. Las indicaciones de diagnostico, de estatus y operación deben proveerse por medio de una pantalla de cristal liquido (LCD) con un teclado con menús y diodos emisores de luz (LEDs). Cada circuito de LED/alarma debe tener su instalación de prueba incorporada con excepción de los LEDs asociados con los PCBs. Una falla en un LED/LCD no debe causar una mala operación del UPS o afectar el correcto funcionamiento de señales de alarma común remota. Indicaciones por medio de lámparas de filamento no son aceptables.
5.2 Indicaciones de Status Al menos las siguientes indicaciones en forma de LED/LCDs y/o instrumentos de medición deben de suministrarse en el panel frontal para poder verificar el estatus y la operación del UPS. Las indicaciones deben ser superimpuestas en un diagrama mímico personalizado para identificar los componentes relevantes o el circuito. Adicionalmente estas indicaciones deben de estar disponibles para señalización remota vía interfaz serial especificada en (5.6).
Red de entrada del rectificador disponible
Red de bypass/alternativa disponible.
Rectificador encendido.
Operación por batería
Inversor encendido.
Carga por el inversor encendida.
Carga por el bypass estático.
Inversor y bypass en sincronía.
Batería en carga de régimen alto (igualación).
Salida del inversor dentro de la tolerancia.
Estatus de los switches o MCCBs de entrada, batería y salida.
5.3 Mediciones Los siguientes datos deben mostrarse en el panel frontal del sistema vía menús ene l display de LCD. Adicionalmente, esta información puede estar disponible para señalización remota vía interfaz de comunicación:
Voltaje por fase de la entrada al rectificador
Corriente por fase de la entrada del rectificador
Voltaje por fase del circuito de bypass alternativo
Voltaje del circuito DC
Corriente de salida del rectificador
Carga de batería y corriente de descarga
Voltaje de salida por fase de la UPS
Corriente de salida por fase de la UPS
Corriente de pico de salida pro fase de la UPS
Frecuencia de salida de la UPS
Tiempo restante de autonomía de batería (si se especifica)
Temperatura de las baterías (si se especifica)
5.4 Protección y alarmas
5.4.1 Alarmas individuales en el panel frontal de la UPS
El estatus de alarmas y funciones de protección deben ser visualmente verificables por indicadores LED individuales con la característica de primera falla ocurrente. Las siguientes funciones de protección y alarma deben incluirse como mínimo:
- Alarma común - Entrada de rectificador fuera de tolerancia Alarma y disparo del rectificador - Voltaje de bypass fuera de tolerancia Alarma y disparo del bypass estático - Falla en el rectificador Alarma y disparo del rectificador - Sobrevoltaje DC Alarma y disparo del rectificador/inversor - Bajo voltaje DC Alarma y disparo del inversor - Batería descargada Solo alarma - Batería desconectada Solo alarma - Falla del inversor Solo alarma y disparo del inversor - Sobrecarga en inversor/ bypass estático Solo alarma - Switch estático de bypass inhibido Alarma y transferencia bloqueada - Switch estático de inversor inhibido Alarma y transferencia bloqueada - Falla fusible del inversor Alarma y disparo del inversor - Falla en fusible rectificador Alarma y disparo del rectificador - Inversor/bypass no sincronizados Solo alarma - Falla en ventilador Solo alarma - Sobretemperatura/modulo de potencia Solo alarma y disparo con retraso - Falla en fuente de alimentación interna Solo alarma
- Carga en bypass de mantenimiento Solo alarma - Interruptores de la carga abiertos o disparados Solo alarma - Falla a tierra DC Solo alarma - Falla a tierra en la salida (flotante) Solo alarma
Las alarmas anteriores deben estar interconectadas apropiadamente a un block de terminales para que se tengan un contacto seco libre potencial NC por alarma para su cableado remoto si se especifica. Dos contactos secos sin potencial NC con ajuste en tiempo deben también suministrarse para las alarmas comunes. Adicionalmente esta información debería estar disponible para su señalización remota vía interfaz.
5.4.2 Alarmas detalladas e indicaciones de operación a través del display LCD Indicaciones de estatus y alarmas integrales deben estar disponibles a través del menú de usuario agregando lo que dice (5.4.1). Todas las alarmas originadas y los cambios de operación deben guardarse en una memoria no volátil cuya capacidad sea de al menos 250 entradas que aparezcan de forma cíclica desde el primer evento hasta el último evento.
5.5 Menú de usuario / ajustes y calibración Un teclado debe proporcionar acceso al menú de usuario y debe contener al menos lo siguiente:
Selección de lenguaje.
Control del bypass estático
Comando de carga de igualación.
Prueba de descarga de batería.
Diagnostico de prueba de descarga de batería. Todos los ajustes protegidos de voltajes, corrientes, incluyendo datos de calibración deben ser digitalmente almacenados en una memoria no volátil. Potenciómetros analógicos no son adecuados. Diferentes niveles de contraseñas deben permitir un acceso selectivo para los ingenieros de servicios entrenados de mantenimiento. 5.6 Acceso de ingeniería e salidas para comunicación. La UPS debe proporcionar una salida de conexión estándar RS232 o RS485. Si lo especifica el Director, también debe ser posible conectar la UPS via RS485 o por fibra óptica a un SCD o SCADA para datos seleccionados digitales o analógicos y ser procesados por un controlador de mas nivel. La comunicación debe funcionar utilizando protocolo MODBUS (maestro/esclavo). Además, si se especifica en la requisición/hoja de datos, la UPS deben tener conectividad a la red Ethernet por protocolo TCP/IP para su monitoreo y diagnostico local o remoto usando un navegador WEB estándar. No se debe requerir un software adicional para esto. El log de eventos debe ser localmente descargable a través del puerto RS232 por medio de un software terminal.
6 Inspección y Pruebas
6.1 General El Fabricante de UPS debe poner a disposición para su revisión por el Director un plan de calidad, el cual incluya la inspección requerida y la prueba de componentes, incluyendo aquellos mayores de subcontratistas. Antes de entregar el sistema, el fabricante debe verificar por pruebas (de acuerdo a la IEC 62040-3) que la operación de la UPS ensamblada cumple con los requerimientos especificados en los documentos de la
orden de compra especificados, y debe entregársele al Director un reporte incorporando las mediciones y los resultados de todas las pruebas ejecutadas como se definen en (6.2). Si se especifica en la requisición, un representante del Director debe atestiguar las pruebas funcionales como se definen en (6.2) y llevar a cabo una inspección de la unidad ensamblada y los documentos relacionados para verificar el cumplimiento con los requerimientos de la orden de compra y de este documento. A menos que se especifique otra cosa., las pruebas de la UPS ensamblada en la planta del fabricante no incluirán las baterías que forman parte de la orden de compra. Las pruebas de la UPS deben confinarse a verificar el funcionamiento de la UPS y sus auxiliares relacionados. Las pruebas para verificar la capacidad de la batería comprada deben ejecutarse por el Director como parte de los procedimientos de puesta en marcha, después de la construcción del sitio. Antes del arranque de las pruebas, el Fabricante debe hacer todos los ajustes necesarios relevantes para la protección de circuitos de control y componentes de la UPS para cumplir los requerimientos de la orden de compra y la de esta especificación. La salida de voltaje del rectificador y la limitación de corriente deben ser ajustadas a los valores apropiados para el tipo y numero apropiado de celdas de batería suministradas con la UPS y la temperatura relevante de celda referidas en (2.5).
6.2 Pruebas de Rutina Cada UPS debe ser probada de acuerdo a la IEC 6240-3. El directo debe especificar en la hoja de datos/requisición cual de las pruebas va atestiguar. Los protocolos de prueba estándar del fabricante serán aceptados si no son menos rigurosos que lo que se especifica en este documento.
6.2.1 Pruebas de aislamiento
Los voltajes especificados en la tabla siguiente deben ser aplicados por 1 minuto a los circuitos indicados:
Electrónica de control < 60 VDC
Electrónica de Potencia Un1
Circuitos Auxiliares Un2
Voltaje a resistir
A tierra Deliberado 700 V D.C.
2 x Un1 + 1000V 2 x Un2 + 1000V
A la electrónica de control
- 2 x Un1 + 1000V 2 x Un2 + 1000V
A la electrónica de potencia
2 x Un1 + 1000V -
A los circuitos auxiliares 2 x Un2 + 1000V 2 x Un1 + 1000V -
Los voltajes de prueba de DC pueden ser aplicados en vez de AC. La magnitud de los voltajes de prueba de DC a ser aplicados deben ser sqrt(2)por los valores en AC (rms) arriba mencionados.
6.2.2 Prueba de duración de la carga
Todos los sistemas UPS a ser suministrados como parte de la orden de compra deben sujetarse a una prueba de duración de la carga ejecutada a corriente y voltaje nominal para verificar la correcta operación de la unidad bajo condiciones de operación a carga plena estable. Las temperaturas ambiente y dentro de la unidad deben ser monitoreadas y registradas para propósitos de futuras comparaciones.
6.2.3 Pruebas Funcionales
Una prueba funcional completa debe ser ejecutada en cada sistema UPS. Si, durante la ejecución de las pruebas funcionales un componente electrónico de la UPS requiere ser reemplazado, por ejemplo, mal
funcionamiento o falla de la unidad para completar los requerimientos de funcionamiento de la especificación, entonces la prueba de duración de carga debe repetirse a la corriente nominal con la cual las pruebas funcionales fueren llevadas a cabo.
6.2.4 Pruebas de carga estática a) Sistemas monofásicos
Las mediciones deben llevarse a cabo al 100% de la corriente nominal de salida y debe ser repetida para los voltajes de entrada DC del inversor correspondientes a la operación en carga de flotación de la batería (voltaje nominal de entrada) y el voltaje de entrada del inversor nominal mínimo y máximo. Lo siguiente debe ser medido:
Voltaje de entrada.
Corriente de entrada.
Voltaje DC.
Corriente DC.
Voltaje de salida, frecuencia y distorsión de la forma de onda.
Corriente(s) de fase.
Potencia de salida.
Distorsión de la forma de onda.
Determinación de la eficiencia general del sistema ( solo a voltaje nominal de entrada).
b) Sistemas Trifásicos Las mediciones deben ser llevadas a cabo para los inversores trifásicos bajo condiciones balanceadas como se describe en a) para monofásicos usando una carga trifásica. Las mediciones deben ser llevadas a cabo para un voltaje de entrada DC del inversor correspondiente a la operación en carga de flotación (voltaje nominal) y el voltaje de entrada nominal máxima y mínima del inversor. Lo siguiente debe ser medido:
Lo que se especifica para el sistema monofásico. Pruebas de cargas asimétricas deben ser verificadas por el tipo de prueba.
6.2.5 Pruebas dinámicas de carga Las mediciones de las variaciones del voltaje de salida del inversor, en forma de oscilogramas, deben ser registradas en respuesta a:
Cambios de carga instantáneos del 100% de la salida nominal. Las mediciones deben ser registradas cuando la carga es transferida del/al inversor.
La aplicación de un cortocircuito a la salida del inversor.
6.2.6 Pruebas de transferencia de la carga
Las mediciones deben realizarse para verificar el funcionamiento correcto del voltaje del circuito de bypass y el circuito de monitoreo de frecuencia y los controles de operación de sincronía del bypass/inversor. Las mediciones de la forma de onda del voltaje de carga, en forma de oscilogramas, deben llevarse a cabo durante las siguientes pruebas de transferencia de carga las cuales deben ser ejecutadas con la UPS entregando la carga total y con el inversor operando en síncrona con el circuito de alimentación de bypass:
Transferencia de la carga a bypass iniciado por operación manual del Switch estático de transferencia de carga.
Transferencia de la carga a bypass iniciado por una simulación de una avería en el inversor.
Transferencia de la carga hacia el bypass iniciado por el bajo voltaje de carga directa (falla del rectificador).
Transferencia de la carga hacia el bypass iniciado por el voltaje de entrada fuera de tolerancia
Carga retransferida hacia el inversor iniciado de forma automática y manualmente.
Transferencia de carga por el interruptor de bypass de mantenimiento.
6.2.7 El equipo auxiliar y las pruebas del circuito de control
El correcto funcionamiento de todos los instrumentos de medición, alarmas, las indicaciones, la protección y los controles contemplados en (4) y (6), deben ser verificados.
6.2.8 Medición del rizo DC
La corriente de rizo DC debe medirse a plena carga y con un factor de potencia unitario.
6.2.9 Requisitos de certificación de la batería
Un certificado de batería deberá suministrarse indicando la capacidad de diseño y el voltaje de descarga por celda después del tiempo de descarga especificado como se indica en la requisición, para la batería en condiciones como recién llegadas.
7. Documentos El fabricante deberá proporcionar los manuales técnico (s) y dibujos en conformidad con los requisitos de la orden de compra, los cuales deberán incluir como mínimo los siguientes documentos (de preferencia en un CD-ROM):
- Diagrama unifilar de la unidad. - Dibujos de arreglo general - Diagramas esquemáticos del circuito de control y Principal - Lista de materiales. - Listas de partes de repuesto recomendadas. - Reportes de prueba y las curvas de rendimiento, incluyendo oscilogramas. - Manuales de operación que incorpora la instalación, las instrucciones de puesta en marcha, operación y mantenimiento, y procedimientos de determinación de fallas.
El CD-ROM incluirá todo el software de visualización necesario para acceder a la información proporcionada.
8. Referencias En esta guía de especificaciones, las referencias están hechas de las siguientes publicaciones:
Nota: A menos que este especificado por fecha, la última edición de cada publicación se utilizará, junto con las
enmiendas, suplementos o sus revisiones
ESTANDAR BRITANICOS
Celdas y baterías estacionarias de Acido-plomo BS 6290-4
ESTANDARES INTERNACIONALES
Sistema Ininterrumpido de Energía (UPS) Parte 1-1: Requerimientos generales y de seguridad para las UPS´s utilizadas en áreas de operación.
IEC 62040-1-1
Sistema Ininterrumpido de Energía (UPS) Parte 1-2 Requerimientos generales y de seguridad para las UPS´s utilizadas en áreas de acceso restringido.
IEC 62040-1-2
Sistema Ininterrumpido de Energía (UPS) Requerimientos de EMC
IEC 62040-2
Sistema Ininterrumpido de Energía (UPS) Método de especificación del funcionamiento y requerimientos de prueba
IEC 62040-3
Convertidores semiconductor IEC 60146
Fusibles de bajo voltaje: Parte 2: Requerimientos complementarios para fusibles de uso por personal autorizado (fusibles principalmente de uso industrial)
IEC 60269-2
Grados de protección proporcionados por las envolventes (Código IP) IEC 60529
Equipo de interrupción y control de bajo voltaje IEC 60947
Evaluación térmica y clasificación del aislamiento eléctrico IEC 60085
Acústica - Medición del ruido aéreo emitido por la tecnología de la información y equipos de telecomunicaciones
ISO 7779
