Usein kysyttyä UPS-laitteista - FAQ

K: Mikä on UPS ja miksi niitä käytetään? 

V: UPS tulee englannin kielen sanoista ”Uninterruptible Power Supply”, joka tarkoittaa keskeytymätöntä sähkön syöttöä. UPS-laitteen tarkoituksena on turvata akuston avulla sähkösyöttö kriittisille laitteille katkojen ajaksi. UPS- laitetta käytetään myös sähkönsuodattimena, kun tarvitaan kuormana oleville laitteille puhdas katkeamaton sähkö.  

K: Onko olemassa muita kuin akkupohjaisia UPS-laitteita? 

V: On olemassa mm. vauhtipyörä perusteisia UPS-laitteita, joiden etuna on akuttomuus ja isoina haittapuolina taas suurempi virrankulutus ja lyhyet varakäyntiajat (Tyypillisesti 15–30 sek.). Perinteinen akusto UPSin hyvänä puolena on pitemmät käyntiajat akuston varassa (Tyypillisesti 5-15min) ja kevyempi energiankulutus (n.97 % hyötysuhde täydellisessä suojauksessa ja Eco-moodissa 99 %).  

Nykyään vauhtipyörä UPSit ovat harvinaisempia ja akustopohjaiset UPSit on yleisempiä ratkaisuita. Vauhtipyörä UPSin ongelmaksi muodostuu lyhyet varakäyntiajat ja kallis ylläpito, kun massaa joutuu sähköllä pitämään pyörimässä jatkuvasti ja huoltoja joutuu tekemään useasti mekaanisille osille. 

On myös olemassa superkondensaattori UPS-laitteita, joiden avulla saadaan lyhyet käyntitehot ahdettua pieneen tilaan. Socomec käyttää itse Lithium-Capasitor teknologiaa, joka auttaa vielä enemmän pienentämään laitteiston viemää huonetilaa, mutta tätä voidaan verrata akustopohjaiseen UPSiin.  

K: Mitä ominaisuuksia tarvitsen UPS-laitteelta? 

V: Akkupohjaiselta UPS-laitteelta vaaditaan yleensä kahta erittäin tärkeää perusominaisuutta. Tärkein on sähköverkon katkojen suodattaminen pois kuormilta ja toiseksi tärkein on sähkön taajuuden ja jännitteen suodatus tasaiseksi. Ensimmäinen onnistuu kaikilta akkupohjaisilta UPS-laitteilta varmasti ja suodatus taas onnistuu vain Online-tekniikalla toteutetuilla UPS-laitteilla.  

UPS-laitteen valintaan myös vaikuttaa varakäyntiajan pituus, teho, sijoituspaikka, mahdolliset liitäntämahdollisuudet taloautomaatioon tai tiedon vienti laitteelta esim. valvomoon tms.  

Jos UPS-laitteelta halutaan galvaaninen erotus, niin siihen pitää valita oma laite. Jos taas vaaditaan modulaarisuutta tai redundanttisuutta, niin siihen pitää valita oma mallisarja.  

Lisäominaisuudet tarkoittavat aina lisähintaa laitteelle, joten kannattaa miettiä hyvin tarkkaan, mitkä ominaisuudet ovat välttämättömiä oman käytön kannalta ja ottaa ne ominaisuudet vain mitä oikeasti tarvitsee. 

K: Mikä UPS-laite olisi minulle sopiva?

V: UPS-laitteen sopivuuden määrittää asennuskohde ja haluttu käyttötarkoitus.

Perus Line-Interactive tai Offline tekniikalla toteutettujen UPS-laitteiden käyttökohteet yleensä ovat virtalähdeperusteisia sähkölaitteita, kuten printteri, PC, CAD-piirtopöytä, LED-valaisimet jne. Kyseiset kuormat ovat ns. tyhmiä, eivätkä ole tarkkoja syötetyn sähkön laadusta tai verkosta tulevista häiriöistä.

• Offline UPSin tekniikka: Offline UPS toimii niin, että normaalitilanteessa sähkö tulee normaalitilanteessa siirtokytkimen läpi, kun on verkko saatavilla. Tässä välissä ei ole mitään suodattimia oikeastaan ja täten kaikki sähkön epäpuhtaudet tulevat laitteen läpi. Offline UPS suojaa ainoastaan sähkökatkoilta, kun katkotilanteessa siirtokytkin kääntyy invertterille ja akustolta syötetään sähköä kuormille. Offline UPS löytyy meidän mallistostamme nimellä Netys PL.
• Line-Interactive UPSin tekniikka: Line-Interactivessa yhdistetään Online ja Offline UPSit yhdeksi laitteeksi. Kun verkko on saatavilla varaaja syöttää akustoa ja kuormat linjassa menevät ohi varaajan ja vaihtosuuntaajan. Kun taas verkko puuttuu syöttää vaihtosuuntaaja linjaan sähköä ehkäistäkseen kuormien katkot. Line-Interactivessa on jo hieman häiriösuodattimia yms., mutta silti kuorman suojaus ei ole täydellinen.
• Online UPSin tekniikka: Jos taas kyseessä on sähkölaite, mikä on tarkka sähkönlaadusta ja kuorma pitää olla kokonaisuudessa erotettu verkon häiriöistä, niin ainoa valinta on silloin Online-pohjainen UPS. Online UPSissa suunnataan kaikki sähkö ensin tasasuuntaajalla ja se vaihtosuunnataan uudestaan kuormille. Tämä AC-DC-AC muunnos takaa sen, että kaikki sähkö suodattuu laitteessa. UPS-Selector auttaa laitteen valinnassa. Tai voit myös kysyä lisää myynniltämme! Järjestämme myös UPS-laitteista erilaisia webinaareja, mihin voi osallistua kuka vain!

K: Saako UPS-laitteeseen Litium-pohjaisia akustoja?

V: Saa. Litium -pohjaisten akustojen hankintaa kannattaa miettiä siinä kohti, kun tarvitaan pitkiä varakäyntiaikoja ahtaa pieniin laitetiloihin tai akuston ja UPSin paino tulee ongelmaksi kohteessa esim. rakennuksen betonilaattojen kantavuuden suhteen. Parhaita puolia litiumissa on paino ja koko. Huonona puolena on hinta verrattuna perinteisiin lyijyakullisiin UPSeihin. Socomeciltä saa litium akustoja UPSeihin alkaen 10KVA Tehomalleista ja akustojen koot ovat joko 25,6kWh tai 51,2kWh.

K: Mitä muita akustovaihtoehtoja on?

V: Yleisimmät käytetyt akustovaihtoehdot ovat 3-5 vuotiaat (normal life) VRLA akut, vaihtoehtona niille on 6-8 vuotiaat (long life) akut tai +10 vuotiaat (extra long life akut).

Mahdollisuuksia sijoittaa akut eri paikkoihin on olemassa.

Pienissä UPS-laitteissa (0,5kVA -20kVA) on yleisimmin sisäinen akusto, missä on mahdollisuuksia varustaa eri akkumäärillä ja stringimäärillä niitä. Laitemalleja on myös olemassa tuossa kokoluokassa ulkoiselle akustolle tai räkkiakustolle. Isommissa UPS-laitteissa (+40kVA) on yleisimmin käytössä ulkoinen akusto, joko kaapissa tai räkkiasenteisena.

Akusto kannattaa vaihtaa ennen viimeistä käyttöpäiväänsä hyvissä ajoin. Tällöin vältytään erittäin riskialttiilta vahingoilta, kuten esim. happojen aiheuttamilta tulipaloilta, kaasuuntumilta ja sitä kautta henkilövahingoilta.

K: Räkki-, sisäinen-, vai kaappiakusto?

V: Riippuu kohteesta. Jos kohde on jatkuvan seurannan alla ja loppukäyttäjä haluaa jatkuvasti tarkistaa akustojen kuluneisuuden mittaamalla ne, niin silloin räkkiakusto saattaa on paras vaihtoehto. Jos taas kohde on tilanahdas ja toiselle isolle kaapille ei ole tilaa, niin saattaa paras ratkaisu olla sisäisellä akustolla oleva laite. Kaikkiin muihin kohteisiin taas kaappiakusto on melkein aina paras, kun siinä yhdistyy helppo huollettavuus ja turvallisuus. Kun akut laitetaan kaappiin, niin sillä estetään tahattomien vahinkojen synty, kuten esim. työkalun tippuminen jännitteisten napojen päälle.

Akuston huolto on aina jännitetyötä, mitä saa suorittaa vain ammattilainen!

K: Yksi iso UPS vai monta pientä UPS-laitetta?

V: Riippuu kohteesta. Jos välimatkat UPS-laitteiden välillä on pitkiä, voi olla helpompi käyttää useampaa pientä UPS-laitetta. Jos halutaan, että esim. joku kassapiste on aina toiminnassa, niin silloin voi olla kätevä käyttää yhtä UPS-laitetta per kassa.

Jos taas ne ovat lyhyitä tai toistuvia (Esim. useita erikokoisia räkkikaappeja ympäri kiinteistöä), jotka on helppo kaapeloida UPSille, niin yksi iso UPS-laite on varmempi kokonaisuus. Usean UPS-laitteen haittana on vikapaikkojen paljous ja huollon hankaluus.

Jos kohteessa taas on pitkät välimatkat eri räkkikaappien välillä, pakottaa useasti kaapelin resistanssi ja UPS-laitteen oikosulkuvirta laittamaan usean UPS-laitteen.

Jos taas kulutukset on korkeita (+200kW UPS tehoa), niin silloin kannattaa käyttää vain yhtä laitetta keskitetysti. Tällöin usean pienen UPS-laitteen hommaaminen tulee arvokkaammaksi.

K: Tarvitseeko UPS-huoltoa?

V: Tarvitsee. UPS-laitteelle on valmistajalta suositeltu 12kk huoltoväli. Pienet UPS-laitteet voidaan lähettää huoltoon UTUn Ulvilan konttorille, kun taas isompien laitteiden kohdalla huoltoporukka liikkuu laitteen luokse.

Enemmän asiaa huollosta löydät meidän nettisivujen UPS-huollon osiosta.

K: Paljonko tehoa tarvitaan?

V: Tehontarpeen määritys voidaan tehdä helposti usealla eri tavalla. Nyrkkisääntönä on, että maksimikuormitus olisi n. 80 % UPSin kokonaiskapasiteetistä.

Yleensä nopein keino pienien UPSien tehoarvioinnissa on arvioida laitekilpien ja laitevaatimuksien perusteella tehot, mitä laitteen tuettavaksi halutaan kytkeä. Nämä ynnäilemällä yhteen saadaan kokonaisteho, minkä laitteen on pidettävä ylhäällä vaaditun varakäyntiajan.

Isommissa UPS-laitteissa tehotarve monesti arvioidaan ryhmäkeskusten sulakkeiden perusteella, ja keskuksien nimellisvirtojen perusteella. Nämä voidaan yhdessä ynnäillä kokoon ja saada siitä maksimi UPS teho mihin pitää varautua.

Tehoreserviä kannattaa laitteelle jättää aina tulevaisuuden tarpeita varten.

K: Miksi UPS-laitteen syöttöön tulee kahdet sulakkeet ja tarvitsemmeko tätä ominaisuutta?

V: Isommissa UPS-laitteissa tulee monesti kaksi eri syöttöä (separate mains). Pääsyöttö syöttää tasasuuntaajaa, jonka tarkoituksena on suodattaa sähkö ja ladata akustoja tekemällä AC-DC muunnos. Tämä taas vaihtosuunnataan uudestaan, kun se tullut tasasuuntaajalta ulos. Kahden syötön laitteessa on pääsyötöllä sekä rinnakkaissyötöllä omat sulakkeet.

Rinnakkaissyöttö taas syöttää UPS-laitteen sisällä olevaa staattista ohitusta. Tällöin kun UPS on ohituksella, niin ohitussyöttö on turvattu omilla sulakkeilla.

Jos UPS-laitteella on yksi syöttö (common mains), niin esim. tasasuuntaajan vioittuessa ja polttaessa syöttävät sulakkeet UPS-laite käy akustonsa loppuun ja sammuu, samalla sammuttaen myös kriittiset kuormat. Jos taas on olemassa kahdet syöttösulakkeet, jää UPS toimimaan rinnakkaissyötön varaan, kunnes huoltomiehet tulevat korjaamaan laitteen työmaalle. Tällöin kuormat eivät katkea, ellei sähköverkko mene nurin. 

K: Voinko kaapeloida UPS-laitteen alumiinikaapelilla?

V: Voi muutamin ehdoin. Tässä pitää muistaa, että UPS-laitteessa on määrätyn kokoiset liittimet mitkä on yleisesti suunniteltu kuparikaapelille, jolloin suhteessa isompi alumiinikaapeli ei välttämättä mahdu liittimiin. UPS-laitteen ja keskuksen välinen kaapelointi kannattaa toteuttaa myös hienosäikeisellä kumikaapelilla, kun mutkat ovat tiukkoja ja jäykkä kaapeli ei niihin taivu välttämättä ilman vaurioitumista. Pienemmissä UPS-laitteissa kaapelia kannattaa jättää lenkille UPS-laitteen taakse, jotta laitetta pystyy siirtelemään huoltojen aikana.

K: Oikosulkuvirrat?

V: Socomecin UPS-laitteet on rajoitettu 100ms oikosulkuvirran syöttöön, minkä aikana suojien pitäisi toimia kuormilla. Normaalitilanteessa kun verkko on saatavilla, voidaan käyttää verkon oikosulkuvirtaa. Kun verkko ei ole saatavilla, niin joutuu UPS-laite luomaan itse oikosulkuvirtansa invertteriltä. Tätä rajoittaa itse suojalaitteella mm. invertterin teho, kaapelit, itse suojalaite ja kuormien resistanssi. Nämä laskelmat on aina tarkistettava kaapelilaskureilla ammattilaisen.

Meiltä löytyy oikosulkuvirtoihin pikataulukko, mistä voi valita laite minimi oikosulkuvirran perusteella kohteeseen, jos kuormia suojaa määrätyn kokoinen sulake, mikä pitää laueta akustokäytöllä.

K: Paljonko varakäyntiaikaa on sopivasti?

V: Normaalitilanteessa UPS-laitteen varakäynti on noin 5-15min 80% kuormituksella. Mahdollista on myös laittaa tuntienkin mittaisia käyntiaikoja, mutta monessa tapauksessa se on tarpeetonta. Perusteena tälle on, että monessa kriittisessä kohteessa löytyy generaattorit, jotka käynnistyvät n. 20 sekunnissa ja ovat valmiita ottamaan kuorma peräänsä n. 30 sekunnissa. Tällöin riittää n. 10 min hyvin UPSin akustoksi. Sen verta kannattaa hankkia aikaa akustoon, että valvomosta kerkeää joku käydä generaattorin käynnistää käsikäytöllä, jos jostain syystä automatiikka ei pelaa.

Jos kuormat eivät ole erittäin kriittisiä eli sairaaloiden tai datakeskuksien kuormia eli niiden katkeamisesta ei aiheudu hengenvaaraa ihmisille tai raskaita tuotantotappioita yrityksille, niin silloin UPS mitoitus kannattaa perustaa sähköverkkojen keskimääräiseen katkopituuteen. Esimerkiksi vuonna 2017 Sähkönkeskeytystilastoissa asemakaava-alueella sähkökatkoja oli vuodessa n. 26min yhteensä ja asemakaava alueella n. 4h yhteensä, joista kappalemäärällisesti asemakaava-alueella oli 1,66 kpl ja asemakaavan ulkopuolella 12,5 kpl yhteensä vuodessa keskiarvollisesti.

Näistä voidaan lukea lisää Energiateollisuuden nettisivuilla ja arvioida sen perusteella riittävä akustokapasiteetti keskeytystilastojen avulla.

Varakäyntivaatimus kannattaa lähettää meidän myynnillemme ylläpitoteho (kW) ja aika (min) -muodossa, jolloin myynti pystyy arvioimaan riittävän akuston kohteeseen.

K: Miksi pitäisi olla vähintään 2- sarjainen akusto?

V: UPS-laitteelle suositellaan aina laitettavaksi vähintään kaksi sarjainen akusto eli kansankielellä kaksi stringinen. Socomec UPS laitteissa on yleisesti 40-48kpl akkuja sarjassa, pl. pienet UPS-mallit. Jos yksisarjaisesta laitteesta vioittuu yksi akku, niin koko laite kyykkää siinä vaiheessa. Akuston on UPS-laitteen toiminnan edellytys ja ilman sitä se ei voi toimia. Jos asennetaan kaksi sarjainen akusto, niin UPS voi toimia vielä yhden sarjan varassa ennen huoltohenkilöstön saapumista korjaamaan sitä. Tällöin yhden akun vikaantuminen ei kaada täysin laitetta ja sen perässä olevia kuormia.

K: Mitä UPS-laitteeseen voidaan kytkeä kuormaksi?

V: UPSiin voidaan kytkeä mitä tahansa kuormaa, joka ei käynnistyessään ”piikkaa” laitetta ylikuormalle tai ei sammuessaan toimi negatiivisena kuormana. Esimerkiksi työstökoneista pitää varmistaa, että ne eivät tee verkkoon negatiivista kuormaa, kun ne sammutetaan päältä pois.

Jos UPSilla halutaan varmistaa esim. kemikaalipumppuja, niin suositellaan yleisesti laittamaan erotusmuuntajallinen UPS tähän käyttöön. Tällöin ei pääse korroosiota syntymään sähkökentän vaikutuksesta.

K: Sähkömoottorit ja UPS-laitteet?

V: Monesti kysytään voiko UPS-laitteen perään laittaa sähkömoottorin. Se onnistuu muutamin ehdoin. Kuten edellisessä kappaleessa mainitaan, on mahdollista UPS-laitteella varmistaa kuormien ylläpito myös sähkömoottorin ollessa kuormana. Jos sähkömoottori käynnistyessään nostaa käynnistysvirtansa esim. 10x kertaiseksi, pitää UPS-laite mitoittaa tuon perusteella. Monesti silloin 3kW sähkömoottorin takia joudutaan asentamaan 30kW UPS, missä taas ei ole kauheasti järkeä. Tässä tapauksessa voidaan asentaa esimerkiksi pehmeäkäynnistin tai taajuusmuuttaja moottorille, jolloin käynnistyspiikkiä saadaan rajoitettua sopivaksi.

Näistä tuotteista lisää meidän UTU Automationin myynniltä

K: Mihin kaikkiin automaatiojärjestelmiin voi UPS-laitteen kytkeä?

V: Pienet ja suuret UPS-laitteet voidaan kytkeä hälyttäviksi laitteiksi potentiaalivapailla reletiedoilla kaikkiin niitä tukeviin automaatiojärjestelmiin. Tähän tarvitaan lisäkortti ja UPS mihin se sopii.

Esimerkiksi ITYS-mallisarjan UPS-laitteisiin saa ITYS-OP-ADC relekortin.

Isompiin UPS-laitteisiin on lisäksi mahdollista saada ModBus TCP ja ModBus RTU väyläprotokollia, myös ProfiBus ja BACnet on mahdollisia liitäntäväyliä.

Yleisimpiä tapoja saada hälytykset ulos laitteesta on laittaa Ethernet-kortti laitteeseen ja mennä IP-osoitteen läpi valvomaan laitetta tai konfiguroida kortti lähettämään valvomoon sähköpostia, jos siinä on joku vika päällä.

K: UPS + Generaattori yhdistelmä?

V: UPS-laitteita voidaan syöttää generaattorilla, kun mitoitus ja laskelmat on oikein toteutettu. Yleinen nyrkkisääntö on, että generaattorilla pitää riittää puhti pitämään UPS-kuormat pystyssä kuin myös UPS-laitteen laturin ylläpito, kun verkko on käytöstä pois, jos generaattorisyöttö tulee UPSin pääsyöttöön. Sulakemitoitus kannattaa ottaa myös huomioon tässä kohti. Jos generaattori joutuu tekemään oikosulkutilanteessa itse oikosulkuvirtansa, pitää siinä riittää teho polttamaan UPSia syöttävät sulakkeet myös. Tällöin vikatilanne ei aiheuta koko järjestelmän hajoamista. Kokemus meillä osoittaa sen, että tällöin joudutaan tekemään todella iso järjestelmä pitääkseen vain muutamia pieniä kuormia yllä, joten yhden laitteen takia ei kannata näin isoa järjestelmää rakentaa vaan ottaa UPS-laitteeseen järeä akusto siinä vaiheessa, jos haluttu varakäyntiaika on muutamia tunteja. 24h vaatimus pakottaa miltei ottamaan kohteeseen myös generaattorin, jolloin törmätään erilaisiin mitoitusperusteisiin, jolla laitteet pitää mitoittaa. Projektiin kannattaa ottaa aina mukaan pätevä sähkösuunnittelija, kuka on varavoiman kanssa toiminut ennenkin.

UPS-laitteella generaattorille on olemassa muutamia vaatimuksia. UPS saattaa olla hieman nirso syötetylle sähkölle, koska laite on ennen kaikkea suojalaite kuormille. UPS antaa esimerkiksi hälytyksen, jos taajuus heiluu tarpeeksi tai jännite ei pysy tasaisena. Tässä syynä on se, että jos UPS ei tiedä että nämä heilunnat on generaattorin aiheuttamia, niin silloin luulee, että verkossa on pahoja ongelmia ja suojaa kuormia eri tavoin. Jos UPS-laitetta syötetään generaattorilla, olisi hyvä tuoda generaattorilta käyntitieto UPS-laitteen relekorttiin. Tämä onnistuu hieman isommissa UPS-laitteissa. Tällöin UPS vapauttaa itselleen isomman taajuus-, ja jänniteikkunan, jolloin ei anna automaatioon hälytystä niin herkästi.

Yleisesti UPSin kanssa kannattaa vain ja ainoastaan käyttää erittäin laadukkaita, väh. G2 -luokan generaattoreita, mitkä synkronoivat itsensä verkon kanssa samaan taajuuteen.

K: Voiko UPS-laitteeseen asentaa aurinkopaneelit?

V: Suoraan UPS-laitteen akustoa ei voida syöttää aurinkopaneeleilla, koska UPS on varavirtalähde eikä energiavarasto. Myymme myös energiavarastoja, mutta ne ovat eri tuotteita kuin UPS-laitteet. UPS laitteen voi liittää osaksi samaa verkkoa, mitä syötetään aurinkopaneeleilla, jolloin verkon katkojen ajan voidaan kriittiset kuormat pitää päällä myös UPS-laitteen kanssa.

UTU Oy:ltä löytyy myös energiavarastoratkaisuita, mistä kannattaa kysyä lisää Tehoelektroniikan myynniltämme!

K: Jos minulla on jo energiavarasto, tarvitsenko UPS-laitetta?

V: Jos kohteesta löytyy jo energiavarasto, niin UPS ei välttämättä ole tarpeellinen. Tähän pätee muutamat lainalaisuudet.

-  Onko tarvetta katkottomalle sähkönsyötölle?

• Jos ei, niin UPS ei ole tarpeellinen.
• Jos on, niin UPS on hieman normaalista poikkeavana tarpeellinen.

Energiavarastojen vaihtoaika varavoimakäytölle on yleensä n. 100ms. IT-laitteet esimerkiksi tippuvat sähköjen perästä n. 20ms katkon jälkeen ja tähän väliin on UPS varmennus laitettava. Monesti tässä kohti tosin jo muutaman minuutin akusto on aivan riittävä. Toimii silloin suodattimena pienille räpsyille, mitä energiavarasto ei saa poistettua.

Tänä päivänä ei vielä löydy ratkaisuja siihen, että energiavarasto pystyisi ohjaamaan UPS-laitteita oman energiankäytön hyödyntämiseksi, mutta tulevaisuudessa niihin tulee varmasti muutos. Kaikki akustokapasiteetti halutaan hyödyntää kiinteistössä energiakäytön maksimoimiseksi.