Kết hợp bộ lưu điện (UPS) và máy phát để cung cấp điện sẽ trở thành phương án tối ưu, đảm bảo nguồn điện luôn sẵn sàng 24 /7 cho các ứng dụng quan trọng
Các hệ thống xử lý và truyền thông quan trọng như TTDL,ngân hàng trực tuyến, hệ thống bảo vệ khẩn cấp… luôn cần được cung cấp năng lượng liên tục để đảm bảo hoạt động 24/7. Đứng trước nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao trong khi độ tin cậycủa hệ thống điện quốc gia lại giảm sút do cơ sở hạ tầng xuống cấp, giải pháp khả thi nhất hiện nay là kết hợp giữa hệ thống lưu điện UPS và hệ thống máy phát điện.
Nếu chỉ sử dụng riêng hệ thống UPS,ta có thể bảo vệ các thiết bị quan trọngkhỏi những sự cố do chất lượng điệntrong thời gian ngắn. Nhưng hệ thốngUPS cũng sẽ dần ngưng hoạt động khipin bị xả cạn. Việc tăng số lượng haydung lượng pin chỉ kéo dài thêm thờigian bảo vệ trong giới hạn nhất định,nhưng lại khiến giá thành pin và chi phíbảo trì, bảo dưỡng tăng lên rất cao. Dođó, chỉ sử dụng UPS để bảo vệ điện chocác hệ thống lớn là không đủ, nhất là khigặp sự cố mất điện kéo dài.
Ngược lại, nếu chỉ sử dụng máy phát điện, ta sẽ cần một khoảng thời gian đểkhởi động máy và trong lúc đó, thiết bịsẽ gián đoạn hoạt động. Nhưng khi đãkhởi động, máy phát có thể cấp điệnkhông giới hạn thời gian cho hệ thống.Kết hợp ưu điểm của hai nguồn điệnnày sẽ giúp doanh nghiệp cung cấp điện24/7 cho các thiết bị quan trọng, đảm bảovận hành hệ thống liên tục.
Trong điều kiện bình thường, máyphát sẽ không hoạt động, thiết bị đượccấp nguồn từ điện lưới thông qua hệthống UPS. Khi cúp điện, hệ thống UPSsẽ bảo vệ các thiết bị không bị gián đoạnhoạt động. Sau một khoảng thời giancấu hình trước (thường từ hai đến 10giây), máy phát sẽ nhận tín hiệu báomất điện và khởi động. Nguồn điện từpin của UPS sẽ cấp điện cho tải trongkhoảng thời gian này. Đến lúc máy pháthoạt động ổn định, UPS sẽ lấy nguồn từmáy phát để tiếp tục cấp điện cho tải vàsạc lại đầy pin.
Khi điện lưới được phục hồi và chạyổn định, nguồn điện cung cấp cho thiếtbị được chuyển từ máy phát trở lại điệnlưới mà không làm gián đoạn hoạt độngcủa thiết bị nhờ được hệ thống UPS bảovệ thêm một lần nữa.
Cần lưu ý, máy phát và UPS khôngtự nhiên tích hợp được với nhau mà cầnphải cấu hình chính xác để đảm bảo vận hành an toàn và hiệu quả. Ngoài ra, cầnquan tâm thêm các yếu tố về công suấtvà môi trường để tối ưu hiệu suất hoạtđộng và kéo dài tuổi thọ cho hệ thống dự phòng.
Độ tương thích với UPS
Máy phát điện có nhiều loại với công suất, kích thước khác nhau và các yếutố này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chấtlượng điện áp cũng như khả năng hoạt động của tải. Đối với những máy phá dự phòng loại nhỏ, bất kỳ thay đổi nàocủa tải cũng tác động ngay lập tức đếncơ năng của máy, khiến điện áp và tầnsố cung cấp từ máy phát tăng hoặc giảmđột ngột và không tương thích được với bộ lưu điện UPS.
Ngoài ra, hệ thống UPS và máy phátđôi khi không tương thích với nhau dokhông thực hiện được quá trình đồngbộ. Nguyên nhân chính của hiện tượngnày là do tần số máy phát nằm ngoài vùng hoạt động hoặc thay đổi nhanhhơn khả năng bắt nhịp của UPS (thôngsố slew-rate), khiến UPS không thể đồngbộ. Khi máy phát và UPS không tươngthích được với nhau, thiết bị quan trọngchỉ còn được bảo vệ bởi hệ thống pin từUPS và có nguy cơ ngừng hoạt động nếumất điện kéo dài.
Để đảm bảo UPS tương thích được với máy phát, có một số lưu ý sau:
• Công suất máy phát phải đủ lớnđể điện áp ngõ ra nằm trong vùng hoạt động của UPS.
• Nên sử dụng loại máy phát cókhoảng tần số nhỏ, ổn định.Ngoài mục tiêu tương thích, việcchọn UPS phù hợp còn có chức năngquan trọng không kém là giảm méo hàingõ vào (THDi), từ đó giảm suy hao và đảm bảo máy phát không bị quá nóng.Một số nhà sản xuất hiện nay giới thiệuphương pháp sử dụng bộ lọc passive(gồm cuộn dây và tụ điện) ở đầu vàoUPS để giảm méo hài, tránh suy haovà sinh nhiệt trên máy phát. Tuy nhiên,phương pháp này lại làm tăng điện ápmáy phát khi hoạt động ở mức tải nhỏvà trong một số trường hợp có thể gâyngừng hoạt động. Để khắc phục khuyết điểm này, các UPS tiên tiến hiện nayđược thiết kế với PF=1 (hệ số công suất),vừa cung cấp nhiều năng lượng hơn cho thiết bị, vừa giảm ảnh hưởng cho máyphát khi hoạt động ở mức tải nhỏ.
Lựa chọn công suất máy phát
Ngoài đảm bảo điện cung cấp cho UPS,máy phát cũng cần đảm bảo nguồn điệncho hệ thống làm mát, hệ thống báođộng và chiếu sáng của tòa nhà. Khi đó,công suất máy phát sẽ được tính như: Công suất máy phát = Công suất hệthống UPS + Công suất hạ tầng điệntòa nhàNgoài ra, để đảm bảo không bị quátải khi thiết bị khởi động, máy phát nênđược thiết kế dự phòng.Có hai lựa chọn về công suất máyphát đáp ứng cho hệ thống UPS
• 1.5 x công suất UPS nếu sửdụng UPS công nghệ Transformerless
• 2.0 x công suất UPS nếu sửdụng UPS công nghệ Transformerbased
Công suất máy phát đáp ứng cho hệ thống điều hòa:
• 3.0 x công suất máy điều hòakhông khí.Thực tế, việc lựa chọn công suất máyphát có thể phức tạp hơn và nên có sự tưvấn từ nhà cung cấp máy phát hoặc UPS để có được phương án tối ưu nhất.
Quá tải máy phát điện
Khả năng đáp ứng công suất tải tăng độtngột của máy phát phụ thuộc vào thiếtkế và loại tuabin, dù vậy, hầu hết các máy phát đều không hoạt động khi côngsuất tải tăng đột ngột trên 60% tổng côngsuất máy phát. Lấy ví dụ: Khi khởi độngmáy phát, toàn bộ hệ thống đèn, máylạnh, UPS sẽ đồng thời được cấp nguồntừ máy phát. Tổng công suất khởi độngcủa các thiết bị khi ấy rất lớn và do đó,quán tính của rotor máy phát bị triệt tiêunhanh chóng, dẫn đến ngừng hoạt động.
Để tránh tình trạng trên, người sửdụng có thể thực hiện các phương ánnhư sau:
• Thiết kế nâng thêm công suất máyphát, tuy đáp ứng được yêu cầu hoạtđộng nhưng tốn kém và lãng phí, ítđược sử dụng.
• Sử dụng máy lạnh và UPS cóchức năng giảm dòng khởi động haycòn được gọi là “khởi động mềm” (softstart), giúp giảm suy hao và nguy cơ quátải máy phát.
• Sử dụng bộ điều khiển có thời giantrễ để tránh hiện tượng các thiết bị khởiđộng tại cùng một thời điểm, từ đó giảmkhả năng quá tải cho hệ thống.
Vị trí đặt máy phát điện
Sau khi lựa chọn máy phát, việc lắp đặtmáy ở đâu cũng có vai trò rất quan trọngnhằm kéo dài tuổi thọ và độ tin cậycủa hệ thống. Lựa chọn đặt máyphát trong nhà hay ngoàitrời sẽ tùy thuộc vào khảnăng đáp ứng điều kiện vậnhành của người dùng.Khi đặt trong nhà, máyphát điện phải đượcđáp ứng các điều kiện vềmôi trường như: ống dẫnkhí thải, khả năng làmmát, hạn chế tiếng ồn…Trong khi đó, nếu đặtngoài trời, các yêucầu này sẽ dễ đápứng hơn nhưng bùlại, máy phát điện đặtngoài trời cần đượcthiết kế bảo vệ trướccác tác động thiênnhiên như: nắng, mưa,bão… bằng cách lắp đặt mái che hoặclắp đặt trong một container.
Ngoài ra, ta nên đặt máy phát gần với vị trí tủ phân phối điện, qua đó giảm suy hao khi truyền tải điện năng và tiết kiệm chi phí cho người sử dụng.
Kết luận
Khi hệ thống thông tin liên lạc ngàycàng quan trọng đối với hoạt động sảnxuất và đời sống con người, nhu cầuđảm bảo cung cấp điện liên tục cũngngày một cần thiết. Giải pháp kết hợpmáy phát điện với hệ thống UPS đượccấu hình và lắp đặt chính xác sẽ giúp doanh nghiệp đảm bảo hoạt động liêntục 24/7 trong nhiều năm liền, giúp cácnhà quản lý yên tâm vận hành hệ thốngcủa họ kể cả trong trường hợp mất điệnkéo dài.
Dịch bởi Bùi Tiến Lợi-TamNhinMang