Selección de la configuración de SAI - apc.com · El diseño modular con módulos de potencia conectables mejora la seguridad de funcionamiento, concretamente la facilidad de mantenimiento

Selección de la configuración de SAI

Índice Tipos de configuraciones posibles ............................... 2 Tabla de selección y gamas correspondientes ............ 6 Diagrama nº 1 .................................................................. 7 SAI unitario Diagrama nº 2 .................................................................. 8 Redundancia activa con dos unidades SAI integradas en paralelo Diagrama nº 3 .................................................................. 9 Redundancia activa con unidades SAI integradas en paralelo y derivación de mantenimiento externo Diagrama nº 4 .................................................................. 10 Redundancia aislada con dos unidades SAI Diagrama nº 5 .................................................................. 11 Redundancia activa con unidades SAI en paralelo y armario con interruptor estático centralizado Diagrama nº 6 .................................................................. 12 Redundancia activa con unidades SAI en paralelo y barra colectora única con aislamiento total Diagrama nº 7 .................................................................. 13 Redundancia activa con unidades SAI en paralelo y barra colectora doble con aislamiento total Diagrama nº 8 .................................................................. 14 Redundancia activa con unidades SAI en paralelo, doble armario con interruptor estático centralizado y barra colectora única con aislamiento total Diagrama nº 9 .................................................................. 15 Redundancia activa con unidades SAI en paralelo, doble armario con interruptor estático centralizado y barra colectora doble con aislamiento total Diagrama nº 10 ................................................................ 16 Redundancia aislada con unidades SAI N+1 Diagrama nº 11 ................................................................ 18 Distribución redundante con interruptor de transferencia estática (STS) Diagrama nº 12 ................................................................ 20 Distribución redundante con interruptor de transferencia estática (STS) y PDU

Schneider Electric Edición de 09/2015 pág. 1

Tipos de configuraciones posibles

Una fuente Diagramas básicos Un único conjunto de SAI alimenta la carga. Varias fuentes Varios conjuntos de SAI alimentan la carga.

Fig. 2.1. Diagramas básicos.

SAI unitario Configuraciones de SAI Este es el SAI de doble conversión estándar (consultar Fig. 2.2). Los SAI unitarios se pueden utilizar para formar configuraciones redundantes, como se muestra en los diagramas 4 y 11.

SAI unitario, ver cap. 1 pág. 9 y cap. 4 pág. 14 "Componentes y funcionamiento del SAI".

Diagramas estándar:

Nº 1 Nº 4 Nº 11

Fig. 2.2. SAI unitario de doble conversión. SAI en paralelo Finalidad de la conexión en paralelo La conexión en paralelo de una serie de unidades SAI idénticas sirve para: • Aumentar la potencia nominal • Establecer redundancia que aumente el valor de MTBF y la disponibilidad • Hacer que la instalación sea escalable Pueden conectarse en paralelo dos tipos de unidades SAI Galaxy: • Unidades SAI integradas en paralelo: cada unidad SAI incluye una derivación automática y una derivación de mantenimiento manual (Fig. 2.2). La derivación manual puede ser común a todo el sistema y situarse en un armario externo (p. ej. Fig. 2.3). • Unidades SAI en paralelo con un armario con interruptor estático centralizado (p. ej. Fig. 2.4). SAI modular Los SAI de la gama SymmetraTM son verdaderos sistemas en paralelo modulares. Constan de módulos dedicados y redundantes (alimentación, inteligencia, batería y derivación), en un diseño que facilita y optimiza la escalabilidad y el mantenimiento. Es posible añadir fácilmente módulos de potencia conectables en paralelo cuando sea preciso o cuando se necesiten mayores niveles de disponibilidad (p. ej. hasta cuatro módulos de 16 kW para Symmetra PX 48 con redundancia N+1). Los módulos se pueden reemplazar en funcionamiento. El diseño modular con módulos de potencia conectables mejora la seguridad de funcionamiento, concretamente la facilidad de mantenimiento y la disponibilidad, así como la posibilidad de actualización de la instalación.


Tipos de configuraciones posibles (cont.)

SAI Galaxy en paralelo SAI en paralelo integrados Esta configuración se puede actualizar, por ejemplo empezando por una unidad SAI integrada en paralelo equipada con una derivación automática y una derivación de mantenimiento manual. Cuando se empieza con dos unidades o se expande a dos unidades o más, se instala una derivación de mantenimiento común en un armario externo (consultar Fig. 2.3).


Nº 2 Nº 3

Fig. 2.3. Instalación con tres unidades SAI integradas en paralelo y una derivación de mantenimiento común. Unidades SAI en paralelo con un armario con interruptor estático centralizado El armario con interruptor estático consta de una derivación automática y una derivación de mantenimiento que son comunes en una amplia variedad de módulos sin derivación (consultar Fig. 2.4). Es posible tener dos armarios con interruptor estático centralizado redundantes. La actualización de esta configuración depende del valor nominal del interruptor estático. Ofrece el mayor nivel de confiabilidad (armario con interruptor estático centralizado con unidades SAI independientes).


Nº 5 Nº 6 Nº 7 Nº 8 Nº 9

Fig. 2.4. Tres unidades SAI en paralelo con un armario con interruptor estático centralizado.



Conexión en paralelo con redundancia Las configuraciones en paralelo presentadas antes pueden o no ser redundantes. Sin redundancia Se requieren todas las unidades SAI para suministrar la carga. El fallo de una unidad implica el cierre de todo el sistema. Con redundancia activa (N+1, N+2, etc.) Solo se requieren N unidades SAI para suministrar la carga, aunque se hayan instalado N+1, N+2 o más unidades. De este modo se garantiza un suministro de alimentación seguro para la carga, aunque una (para redundancias N+1) o dos (para redundancias N+2) unidades SAI fallen o requieran mantenimiento. Redundancia óptima de SAI no modulares En el caso de los sistemas no modulares, las diferencias en las longitudes o los pares de apriete de cables que conectan las unidades pueden ocasionar problemas de impedancia aguas arriba y aguas abajo de cada SAI. Por este motivo, se obtiene el valor MTBF máximo para los sistemas redundantes con solo dos SAI (Fig. 2.5). Para los sistemas SAI modulares, las interconexiones de módulos son una parte integral del sistema, de modo que se eliminan los problemas de instalación que pueden reducir el valor de MTBF cuando se añaden más unidades.

Fig. 2.5. Para los sistemas SAI redundantes no modulares, se obtiene el mejor valor de MTBF con dos unidades. Distribución redundante con una unidad STS Todas las cargas se alimentan con más de una fuente SAI (dos unidades SAI unitarias en la Fig. 4.5). Cada fuente puede estar compuesta por una serie de unidades conectadas en paralelo que ofrezcan redundancia activa. El uso de un interruptor de transferencia estática (STS) garantiza la transferencia de la carga entre las fuentes en caso de fallo aguas abajo (a la vez que se evita el riesgo de propagación del fallo) o en caso de mantenimiento. Para completar la configuración de esta distribución, pueden utilizarse unidades de distribución de la alimentación (PDU), que ofrecen: • Administración de la carga • Suministro de alimentación multicanal para las cargas (conexión dual) • Aislamiento de las partes de la instalación para fines de mantenimiento o actualización Este tipo de configuración garantiza un grado de disponibilidad muy elevado y ofrece múltiples posibilidades de instalación y actualización.





Nº 11 Nº 12

Fig. 2.6. Distribución redundante con una unidad STS.

Tabla de selección y gamas

correspondientes

Criterios para la comparación En la tabla siguiente se comparan los diagramas estándar de este capítulo, principalmente relativos a los SAI Galaxy, de acuerdo con los siguientes criterios.

Disponibilidad Nivel de disponibilidad que satisface las necesidades de la aplicación. Las cifras se basan en: • Un nivel estimado de disponibilidad de la alimentación de la red eléctrica del 99,9% (promedio europeo). • Un valor de MTTR de diez horas según la norma MIL-HDB-217-F nivel 2 (ejército estadounidense) y el IEEE. Facilidad de mantenimiento Garantía de un mantenimiento sencillo del equipo en condiciones seguras para el personal y sin interrupción de la operación. Posibilidad de actualización Debe ser posible actualizar la instalación a lo largo del tiempo, teniendo en cuenta tanto la necesidad de ampliarla gradualmente como los requisitos de funcionamiento. Discriminación y no propagación de fallos Debe ser posible limitar los fallos a una parte de la instalación lo más reducida posible y permitir el mantenimiento sin interrupciones de funcionamiento. Funcionamiento y administración de la instalación Operaciones más sencillas mediante la anticipación de sucesos a través de sistemas de supervisión y administración de la instalación. Configuraciones de fuente única

Número de diagrama estándar

Criterios para la comparación Disponibilidad MTBF Facilidad de

mantenimiento Posibilidad de actualización

Comentarios

1. SAI unitario 99,99790% M1=475 000 h * 4 unidades SAI conectadas en paralelo

Referencia para cálculos

2. 2 unidades SAI integradas en paralelo

99,99947% Hasta 4 x M1 ** 4 unidades SAI conectadas en paralelo

3. Unidades integradas en paralelo y derivación de mantenimiento externo

99,99947% Hasta 4 x M1 ** 4 unidades SAI conectadas en paralelo

4. Redund. aislada 99,99970% 6,8 x M1 ** Flexible 5. Armario con interruptor estático centralizado

99,99968% 6,5 x M1 ** 6 unidades SAI conectadas en paralelo

6. Barra colectora única con aislamiento total

99,99968% 6,5 x M1 *** 6 unidades SAI conectadas en paralelo

7. Barra colectora doble con aislamiento total

99,99968% 6,5 x M1 *** 6 unidades SAI conectadas en paralelo

8. Barra colectora única con aislamiento total

99,99968% 6,5 x M1 **** 6 unidades SAI conectadas en paralelo

9. Barra colectora doble con aislamiento total

99,99968% 6,5 x M1 **** 6 unidades SAI conectadas en paralelo

Configuraciones de varias fuentes Número de

diagrama estándarCriterios para la comparación Disponibilidad MTBF Facilidad de

mantenimiento Posibilidad de actualización

Comentarios

10. Redundancia aislada

99,99970% 7 x M1 ** Sin límites

11. Sin STS 99,99970% 7 x M1 **** Potencia nominal ilimitada

No propagación de fallos

12. STS + PDU 99,99930% Mayor nivel de disponibilidad

**** Potencia nominal ilimitada

Mayor administración de la carga

**** excelente *** buena ** justa * deficiente


Diagrama nº 1. SAI unitario

Fig. 2.7. Unidad SAI unitaria de doble conversión. Esta es la solución básica para las instalaciones de SAI. La unidad SAI de doble conversión suministra tensión de alta calidad, sea cual sea el nivel de perturbaciones en la alimentación de la red eléctrica. Disponibilidad de la alimentación para la carga 99,99790% y un valor de MTBF de 475.000 horas, en comparación con un valor MTBF de la red eléctrica de 96 horas. Mantenimiento del SAI Resulta sencillo gracias a la derivación integrada para el suministro de alimentación a la carga durante las tareas de mantenimiento. Posibles actualizaciones In situ conectando en paralelo varias unidades SAI idénticas. Gamas aplicables Galaxy 3500, PW, 5000, 7000, 9000. Gama Symmetra PX y Symmetra MW.


Diagrama nº 2. Redundancia activa con dos

unidades SAI integradas en paralelo

Fig. 2.8. Redundancia activa con dos unidades SAI integradas en paralelo. Una solución sencilla en la que las unidades SAI comparten la carga. Disponibilidad de la alimentación para la carga 99,99947% y un valor de MTBF hasta cuatro veces superior que con un SAI unitario. Mantenimiento del SAI Durante el mantenimiento en una unidad, la carga está protegida por la otra unidad. Posibles actualizaciones Varias unidades SAI idénticas pueden conectarse en paralelo y equiparse con una derivación de mantenimiento externo. Características especiales • La función de derivación automática se garantiza administrando los interruptores estáticos. • Supervisión centralizada de los distintos módulos. • Solo se puede utilizar con dos unidades idénticas. Gamas aplicables Galaxy 3500, PW, 5000, 7000, 9000.


Diagrama nº 3. Redundancia activa con unidades SAI integradas en paralelo y derivación de mantenimiento externo

Fig. 2.9. Redundancia activa con unidades SAI integradas en paralelo y derivación de mantenimiento externo. Una solución actualizable en la que se puede aumentar la potencia nominal hasta 4000 kVA*. Disponibilidad 99,99947% y un valor de MTBF hasta cuatro veces superior que con un SAI unitario. Mantenimiento del SAI Durante el mantenimiento en una unidad, la carga está protegida por las otras unidades. Actualizaciones sencillas Varias unidades SAI idénticas pueden conectarse en paralelo para una solución de bajo coste de dimensiones reducidas. Características especiales • Las unidades SAI comparten la carga. • La función de derivación automática se garantiza administrando los interruptores estáticos. • Supervisión centralizada de los distintos módulos. • Deben utilizarse módulos idénticos. Gamas aplicables Galaxy Número máx. de unidades conectadas en paralelo 3500 4 PW 4 5000 6 7000 8 9000 4 * Potencia nominal para redundancia N+1.


Diagrama nº 4. Redundancia aislada con

dos unidades SAI

Fig. 2.10. Redundancia aislada con dos unidades SAI. Una solución extremadamente flexible que puede combinar unidades SAI heterogéneas y distantes. También ofrece un tiempo de autonomía mejorado y se adapta a la perfección a la tecnología implementada por los SAI Galaxy de Schneider Electric que ofrecen una excelente capacidad de resistencia para los cambios en los pasos de carga. Disponibilidad 99,99970% y un valor de MTBF 6,8 veces superior que con un SAI unitario. Mantenimiento del SAI Durante el mantenimiento en una unidad, la carga permanece protegida. Características especiales • Para una única carga, las dos unidades SAI tienen la misma potencia nominal, pero si hay una segunda carga (posible carga), el valor nominal de la unidad SAI de reserva debe ajustarse en consecuencia. • No hay cables de control entre las unidades SAI. Gamas aplicables Galaxy 3500, PW, 5000, 7000, 9000.


Diagrama nº 5. Redundancia activa con unidades en paralelo y armario con

interruptor estático centralizado

Fig. 2.11. Redundancia activa con unidades en paralelo y armario con interruptor estático centralizado. La solución para instalaciones centralizadas de hasta 4 MVA*. Excelente confiabilidad gracias a la independencia entre las unidades y el armario con interruptor estático centralizado. Disponibilidad 99,99968% y un valor de MTBF hasta 6,5 veces superior que con un SAI unitario. Mantenimiento del SAI Durante el mantenimiento en una unidad, la carga está protegida por la otra unidad y el armario con interruptor estático centralizado. Durante el mantenimiento en el armario con interruptor estático centralizado, se mantiene la redundancia de las unidades SAI. Actualizaciones sencillas Hasta ocho unidades SAI. Características especiales Las unidades SAI comparten la carga. Gamas aplicables Galaxy 7000, 9000. La serie Symmetra se ha diseñado de acuerdo con este tipo de diagrama, con módulos de potencia montados en bastidor y reemplazables en funcionamiento. * Potencia nominal para redundancia N+1.


Diagrama nº 6. Redundancia activa con unidades SAI en paralelo y barra colectora

única con aislamiento total

Fig. 2.12. Redundancia activa con unidades SAI en paralelo y barra colectora única con aislamiento total. Una solución que se adapta a todas las necesidades hasta 4 MVA*. Excelente fiabilidad gracias a una mayor facilidad de mantenimiento y la independencia entre las unidades SAI y el armario con interruptor estático centralizado. Disponibilidad 99,99968% y un valor de MTBF hasta 6,5 veces superior que con un SAI unitario. Mantenimiento del SAI Durante el mantenimiento en una unidad, la carga está protegida por las otras unidades y el armario con interruptor estático centralizado. Durante el mantenimiento en el armario con interruptor estático centralizado, se mantiene la redundancia de las unidades SAI. Actualizaciones sencillas Hasta ocho unidades SAI. Características especiales • Aislamiento total de las unidades SAI o el armario con interruptor estático centralizado para mantenimiento. • Las unidades SAI se pueden probar con una carga de prueba. • Aislamiento de cada unidad SAI y el armario con interruptor estático centralizado, de modo que se elimina el punto único de fallo del armario con interruptor estático centralizado. Gamas aplicables Galaxy 7000, 9000. * Potencia nominal para redundancia N+1.


Diagrama nº 7. Redundancia activa con unidades SAI en paralelo y barra colectora

doble con aislamiento total

Fig. 2.13. Redundancia activa con unidades SAI en paralelo, doble armario con interruptor estático centralizado y barra colectora doble con aislamiento total. Una solución que se adapta a todas las necesidades hasta 4 MVA*. Excelente confiabilidad y mayor facilidad de mantenimiento gracias a la independencia entre las unidades SAI, el armario con interruptor estático centralizado y las barras colectoras. Disponibilidad 99,99968% y un valor de MTBF hasta 6,5 veces superior que con un SAI unitario. Mantenimiento del SAI Durante el mantenimiento en las unidades SAI y una barra colectora, la carga está protegida por las otras unidades y el armario con interruptor estático centralizado, que están conectados en paralelo a la segunda barra colectora. Durante el mantenimiento en el armario con interruptor estático centralizado, se mantiene la redundancia de las unidades SAI. Actualizaciones sencillas Hasta ocho unidades SAI. Características especiales • Transferencia de una barra colectora a la otra sin alterar la carga. • Aislamiento total de las unidades SAI o el armario con interruptor estático centralizado para mantenimiento. • Aislamiento de cada unidad SAI y el armario con interruptor estático centralizado, de modo que se elimina el punto único de fallo del armario con interruptor estático centralizado. Gamas aplicables Galaxy 7000, 9000. * Potencia nominal para redundancia N+1.


Diagrama nº 8. Redundancia activa con unidades SAI en paralelo, doble armario

con interruptor estático centralizado y barra

Fig. 2.14. Redundancia activa con unidades SAI en paralelo, doble armario con interruptor estático centralizado y barra colectora única con aislamiento total. Solución actualizable que ofrece una mayor facilidad de mantenimiento gracias a la completa redundancia de las unidades SAI y los armarios con interruptor estático centralizado. Disponibilidad 99,99968% y un valor de MTBF hasta 6,5 veces superior que con un SAI unitario. Mantenimiento del SAI Durante el mantenimiento en las unidades SAI y un armario con interruptor estático centralizado, la carga está protegida por las otras unidades y el segundo armario con interruptor estático centralizado. Durante el mantenimiento en un armario con interruptor estático centralizado, se mantiene la redundancia de las unidades SAI. Actualizaciones sencillas Hasta ocho unidades SAI. Características especiales • Solo hay activo un armario con interruptor estático centralizado; el otro está en modo de espera y la transferencia de las unidades SAI del uno al otro tiene lugar sin alterar la carga. • Durante el funcionamiento en el modo de derivación, la carga se divide 50/50 entre los dos armarios con interruptor estático centralizado. • Aislamiento total de cada armario con interruptor estático centralizado para mantenimiento. • La conexión en paralelo de las unidades SAI en el armario de salida elimina el punto único de fallo en un armario con interruptor estático centralizado. • La posibilidad de instalar los armarios con interruptor estático centralizado en dos salas distintas aumenta la disponibilidad del sistema en caso de incendio u otros problemas. Gamas aplicables Galaxy 7000, 9000.


Diagrama nº 9. Redundancia activa con unidades SAI en paralelo, doble armario

con interruptor estático centralizado y barra

Fig. 2.15. Redundancia activa con unidades SAI en paralelo, doble armario con interruptor estático centralizado y barra colectora doble con aislamiento total. Una solución para dos cargas en evolución con diferentes necesidades de potencia nominal y redundancia. Disponibilidad 99,99968% y un valor de MTBF hasta 6,5 veces superior que con un SAI unitario. Mantenimiento del SAI Durante el mantenimiento en una unidad SAI y un armario con interruptor estático centralizado, la carga está protegida por las otras unidades y el segundo armario con interruptor estático centralizado. Durante el mantenimiento en un armario con interruptor estático centralizado, se mantiene la redundancia de las unidades SAI. Actualizaciones sencillas Hasta ocho unidades SAI. Características especiales • Durante el funcionamiento de una sola carga, solo hay activo un armario con interruptor estático centralizado; el otro está en modo de espera y la transferencia de las unidades SAI del uno al otro tiene lugar sin alterar la carga. • Durante el funcionamiento de dos cargas diferentes, ambos armarios con interruptor estático centralizado están activos, y cada uno tiene una serie de unidades SAI asignadas. • La conexión en paralelo de las unidades SAI en el armario de salida elimina el punto único de fallo en un armario con interruptor estático centralizado. • La posibilidad de instalar los armarios con interruptor estático centralizado en dos salas distintas aumenta la disponibilidad del sistema en caso de incendio u otros problemas. Gamas aplicables Galaxy 7000, 9000.


Diagrama nº 10. Redundancia aislada N+1

Fig. 2.16. Redundancia aislada N+1. Solución que combina unidades SAI heterogéneas y distantes para proteger una serie de cargas independientes. Disponibilidad de la alimentación para la carga Mayor al 99,99970% y un valor de MTBF hasta siete veces superior que con un SAI unitario. Mantenimiento del SAI Durante el mantenimiento en una unidad SAI, la carga permanece protegida. Sin embargo, las unidades SAI no están completamente aisladas (tareas de mantenimiento en condiciones de carga). Posibles actualizaciones Potencia nominal ilimitada. Propagación de cortocircuitos Imposible entre las fuentes. Características especiales • La capacidad de cortocircuito es inferior que en una configuración con unidades SAI en paralelo • (Isc, discriminación, factor de cresta, etc.). • La dimensión del SAI de reserva debe tener en cuenta el número de unidades SAI aguas abajo, sus potencias nominales y su nivel de severidad, así como cualquier plan futuro para la instalación (en términos generales, el SAI de reserva tiene una configuración en paralelo). • Todas las ventajas de la redundancia aislada (diagrama nº 4).



Diagrama nº 10. Redundancia aislada N+1

Gamas aplicables Galaxy 3500, 5000, 7000.

Diagrama nº 11. Distribución redundante

con unidades STS

Fig. 2.17. Distribución redundante con unidades STS.


Diagrama nº 11. Distribución redundante

con STS (cont.)

La mejor solución en cuanto a disponibilidad, funcionamiento y seguridad. Es la única solución que afronta la distribución de la alimentación a través de las cargas. Es especialmente flexible y adapta fácilmente la redundancia a las necesidades de la carga. Disponibilidad de la alimentación para la carga Más del 99,9999%, el mayor nivel de disponibilidad. Mantenimiento del SAI El servicio y la redundancia de distribución total en condiciones sin carga ofrecen una seguridad máxima durante el mantenimiento. Actualizaciones sencillas Mediante el uso de unidades SAI unitarias y con una potencia nominal total sin límites, es fácil actualizar por capacidad para aislar parcialmente los subconjuntos de distribución. Propagación en caso de fallo La segmentación de carga y la tecnología empleada en las unidades Upsilon STS (transferencia de fuente con interrupción previa a la conexión, sin interrupción de las cargas) garantiza el aislamiento de las cargas de las perturbaciones ocasionadas por otras cargas con fallos. Funcionamiento sencillo Transferencia de fuente manual o automática. Supervisión continua de las fuentes (11 parámetros y circuitos internos). Transferencia segura de las fuentes no sincronizadas. Características especiales • El módulo de sincronización garantiza una sincronización de las fuentes perfecta en todas las condiciones (interrupciones de larga duración, etc.). • Selección de la distribución de la carga para las unidades SAI. • Las unidades SAI pueden ser heterogéneas y remotas con respecto a la carga. Gamas aplicables Todas las gamas trifásicas de Schneider Electric: Galaxy y SymmetraTM.


Diagrama nº 12. Redundancia activa con unidades SAI en paralelo y una batería

PDU 1

PDU 2

PDU 3

Fig. 2.18. Distribución redundante con unidades STS y PDU. La redundancia se integra en cada nivel, incluidas las PDU, las unidades Upsilon STS, las unidades SAI Galaxy y los módulos de sincronización. Mismas ventajas que el diagrama 11, más: • Capacidad de mejorar la confiabilidad de un punto específico de la instalación. • Cuatro canales de alimentación diferentes para los servidores de unión dual. Gamas aplicables Todas las gamas trifásicas de Schneider Electric: Galaxy y SymmetraTM.


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