Організація безперебійного живлення помешкання

Поточна ситуація в країні з електропостачанням створила бум зацікавленості до безперебійних джерел живлення (БДЖ). Одночасно з існуванням класичних підходів зі створення безперебійних джерел живлення пропонується розглянути структуру БДЖ з використанням сонячних інверторів.

Існує декілька причин, чому потрібно аналізувати такий підхід зі створенню БДЖ.

По-перше, сьогодні є велика динаміка розвитку галузі сонячної енергетики у світовому масштабі та, відповідно, значні технічні досягнення у створенні технічних засобів перетворення енергії.

По-друге, гібридний сонячний інвертор функціонально дуже схожий на класичний БДЖ і відрізняється:

1. Додатковою можливістю перетворення току від сонячних панелей у змінний струм для живлення електроприладів споживач
2. Розвиненою мережею акумуляторів, з якими інвертор має можливість працювати: кислотні гелеві, літій-іонні, літій-залізо-фосфатні та інші.

Саме можливість використовувати сучасні типи акумуляторів дає невеликі переваги сонячному інвертору над класичним БДЖ.

На Малюнку 1 наведена типова схема БДЖ з використанням сонячного інвертора.

Малюнок 1. Блок схема БДЖ на сонячному інверторі.

БДЖ з сонячним інвертором має у своєму складі:

1. Інвертор, наприклад, серії Solis RHI, розроблений для житлових гібридних систем, які можуть працювати з акумуляторами для оптимізації самоспоживання. Пристрій може працювати як у мережі, так і без неї.

Серія Solis RHI має 4 різні моделі:

• RHI-3K-48ES;
• RHI-3.6K-48ES;
• RHI-4.6K-48ES;
• RHI-5K-48ES.

В разі необхідності створення трифазного живлення помешкання можна використати інвертор, наприклад, серії SUN-12K-SG04LP3-EU компанії Deye.

2. Батареї акумуляторів, які на поточний період випускають багато компаній. Важливими властивостями батареї повинні бути:
• ємність від 5 кВт*год і більше;
• термін зарядки не більше 2 годин;
• невеликі габарити та вага.
3. Перемикач S2, який автоматично виконує під’єднання помешкання споживача до Мережі електропостачання, а в разі її вимикання до виходу LOAD інвертора Такий перемикач, зазвичай, має назву – автоматичний ввід резерву (АВР) .
4. Датчик струму, вимірює струм, що надається з Мережі. Завдяки інформації з датчика струму інвертор по виходу GRID має змогу генерувати змінний струм для зменшення споживання від мережі, коли вона не вимкнена.
5. Датчик напруги контролює наявність напруги в мережі та керує Перемикачем S2.
6. Панель фотоелектричного перетворювача, яка підключається до відповідного входу Інвертора, та може бути використана в майбутньому розвитку системи живлення.

Взаємодія елементів схеми безперебійного живлення ( Мал.1.) відбувається таким чином

1. Після монтажу елементів схеми, пристрій приєднується до Мережі електропостачання (напругою 220 В та частотою 50 Гц). Мережа через Датчик струму з’єднана зі входом GRID Інвертора. Датчик напруги при наявності напруги в Мережі переводить Перемикач S2 в положення, протилежне зображеному на Мал.1.Таким чином, Мережа під'єднується до помешкання споживача.
2. Починається зарядка аккумулятора та одночасно виконується живлення помешкання. Якщо акумулятор заряджений, тоді Інвертор, завдяки аккумулятору, на клемах GRID створює напругу з частотою та фазою рівними частоті та фазі напруги Мережі.
3. Амплітуда напруги , що створюється Інвертором, вибирається так, щоб не було зворотнього струму від Інвертора в Мережу. Інвертор створює потужність, яка потрібна споживачу та забезпечує відсутність споживання електроенергії від Мережі, корегуючись інформацією від Датчика струму.
4. У випадку, коли потужності інвертора недостатньо для електрозабезпечення помешкання від Мережі надходить відповідна недостатня потужність. Електропостачання помешкання у цьому випадку виконується як від Мережі, так і від Інвертора.
5. Коли зникає напруга в Мережі Датчик напруги переводить Перемикач S2 в положення, що показано на Мал.1. У цьому випадку помешкання споживача під’єднується до виходу LOAD Інвертора, який формує напругу 220 В з частотою 50 Гц від Батареї акумуляторів з напругою 48 В постійного струму.
6. Відповідно, при виникненні напруги в Мережі, Датчик напруги переводить Перемикач S2 в положення, протилежне зображеному на Мал. 1.Таким чином Мережа знову під'єднується до помешкання споживача.

Роботу Панелей фотоелектричного перетворювача розглядати не будемо. Віднесемо це на наступний крок розвитку системи живлення.

Досвід експлуатації системи безперебійного живлення, створеної на основі Інвертора серії Solis RHI-3.6K-48ES, дозволяє стверджувати наступне для помешкання з наступним складом електричних споживачів:

• бойлер потужністю 2 кВт.;
• електричний чайник 1,6 кВт.;
• два кондиціонери по 0,75 кВт. кожний;
• холодильник 0,9 кВт/годину;
• пральна машинка 1,5 кВт/годину;
• електропідігрів підлоги 0,3 кВт.;
• освітлення п’яти кімнат діодними люстрами загальною потужністю 0,5 кВт.;
• електронасосом для водопостачання потужністю 1,1 кВт.;
• електро духовкою потужністю 2 кВт.;
• телевізором 0,075 кВт.;
• двома ноутбуками 0,1 кВт

необхідно мати акумулятор ємністю не менше 6 кВт.*годину.

При цьому, коли інвертор працює від акумулятора, потрібно постійно контролювати одночасно підключений набір приборів, щоб не перебільшити потужність виходу LOAD (BACK UP) Інвертора. В даному випадку максимальна миттєва потужність не більше 3 кВт..

Необхідність контролю створює обмеження, але дозволяє при відповідних навичках жити в комфорті. Краще використовувати Інвертор Solis RHI-5K-48ES. Максимальна миттєва потужність складе 5 кВт. Це дасть додатковий комфорт проживання.

Як вибирати необхідну ємність акумулятора ?

По-перше, треба переглянути, яке електроспоживання помешкання за місяць було раніше.

По-друге, вирахувати звідти середнє електроспоживання помешкання за один день. Це дасть мінімально необхідну ємність акумулятора.

Наприклад, якщо найбільше електроспоживання помешкання за місяць за минулий рік складало 360 кВт., тоді необхідна ємність акумулятора складе 360/ 30 = 12 кВт.

Як вибирати тип акумулятора?

На сьогодні треба розглядати тільки два типи акумуляторів: літій іонний або літій залізо-фосфатний. Ці прибори відрізняються вагою, довговічністю та потенційною небезпечністю. Вважається, що літій залізо-фосфатний більше небезпечний у використанні, ніж літій іонний. Але літій залізо-фосфатний має вагу в 1,5 рази більшу, ніж відповідний літій іонний акумулятор. Тому вибір між ними - це діло смаку.

Важливо та обов’язково, щоб акумулятор мав інформаційний канал зв’язку з інвертором – CAN шину (протокол). Без цієї опції неможливо досягти зменшення часу заряду акумулятора до 2 годин. По CAN протоколу Інвертор спілкується з акумулятором, отримує його параметри, стежить за ступенем зарядки і разрядки, температурою нагріву акумулятора.

Зазвичай, акумулятор з вихідною напругою 48В складається з послідовно включених елементів, наприклад, LF280K. Фото елемента LF280K на Малюнку 2.

Малюнок 2. Елемент LF280K.

Параметри елемента LF280K наведені у Таблиці 1.

Елементи	Параметри
Номінальна місткість	280 Ач
Номінальна напруга	3,2 В
Вага	5,20 ± 0,2 кг
Температура нагнітання	-20°С~55°С

Таблиця 1.

Для створення акумулятора з вихідною напругою 48В необхідно послідовно включити 16 елементів.

Ємність такого акумулятора складе 280( А*год.) * 3,2 (В) * 16 = 14,3 кВт*год.

Вага - не менше 5,2 (кг) * 16 = 83 кг

.

Можливо самостійно складати акумулятор, попередньо закупивши необхідні елементи, але обов’язково треба встановити в нього BMS для забезпечення безпечного використання виробу і зв’язку з інвертором по CAN протоколу.

Електросхема БДЖ на інверторі Solis RHI-5K-48ES

На Малюнку 3 наведена електрична схема БДЖ.

Схема має у своєму складі:

• А01 інвертор Solis RHI-5K-48ES;
• Е2 батарею літій іонного акумулятора;
• Електричний Щиток помешкання.

Мал. 3. Схема БДЖ

Щиток помешкання з одного боку під’єднаний до мережі зовнішнього електропостачання (220 В, 50 Гц). З другого - до гібридного інвертора А01 з акумулятором Е2, що має вихідну напругу 48В постійного струму. До виходу Щитка помешкання підключена електромережа Помешкання, яке буде мати безперебійне джерело живлення. Щиток помешкання у даному випадку виконує функцію перемикача S2, що показаний на структурній схемі Мал.1. Такий перемикач має назву “автоматичний ввід резерву” (АВР).

Схема щитка на входах і виході має захисні вимикачі – S01, S02 та S06, що дозволяє в разі необхідності від’єднати інвертор, або мережу для виконання профілактичних та ремонтних робіт. Крім того, вимикачі – S01, S02 та S06 забезпечують захист приборів від перенавантаження.

Перемикач АВР виконаний на контакторі S03, реле S04 та реле часу S05. При наявності мережі реле S04, яке виконує функцію датчика вхідної напруги, розмикає контакт, через який запитана котушка контактора S03. Контактор знаходиться в вихідному положенні.

Коли зникає напруга в мережі, реле S04 замикає контакт, що приводить до включення реле часу S05, яке через встановлений час (від 1 до 30 сек ) включить контактор S03. Відповідно контактор під’єднає до помешкання вихід Backup інвертора. Затримка часу перемикання контактора S03 необхідна для затухання перехідних процесів в електричних приборах помешкання споживача.

Коли знову появиться напруга в мережі реле S04 вимкне реле часу S05 . Контактор знову займе вихідне положення та приєднає помешкання до зовнішньої мережі.

Електросхема трифазного БДЖ на інверторі SUN-12K-SG04LP3EU

На Мал. 4 наведена електрична схема трифазного БДЖ . Схема має у своєму складі:

• А01 інвертор SUN-12K-SG04LP3EU ( Deye)
• Е01 батарею літій іонного акумулятора;
• S1 вимикач батареї;
• щиток помешкання.

Мал. 4. Схема трифазного БДЖ

Щиток помешкання з одного боку під’єднаний до Мережі зовнішнього електропостачання (380 В, 50 Гц). З другого - до гібридного інвертора А01 з акумулятором Е01, що має вихідну напругу 48В постійного струму. До виходу Щитка помешкання підключена електромережа Помешкання, яка буде мати безперебійне джерело живлення. Щиток помешкання виконує функцію перемикача S2, що показаний на структурній схемі Мал.1. Такий перемикач, зазвичай, має назву – автоматичний ввід резерву (АВР).

Схема щитка на входах і виході має захисні вимикачі – S2, S3 та S7, що дозволяє в разі необхідності від’єднати інвертор, або мережу для виконання профілактичних та ремонтних робіт. Крім того, вимикачі – S2, S3 та S7 забезпечують захист приборів від перенавантаження.

Перемикач АВР виконаний на контакторах S4, S5 реле контролю фаз S8 та реле часу S6. При наявності у трифазній Мережі відповідної напруги входах L1, L2, L3 та N реле S8 замикає контакти 2-3. Замкнуті контакти 2-3 реле S6 через нормально закриті блокуючі контакти контактора S4 включають контактор S5.

Контактор S5 з’єднує відповідні дроти електромережі Помешкання(LOAD).

(L1-L, L2-L, L3-L, N-L) та Мережі зовнішнього електропостачання (L1, L2, L3, N).

Коли зникає напруга в Мережі, реле S8 розриває контакти 2-3 та замикає контакти 4-5. що приводить до включення реле часу S6, яке через встановлений час (від 1 до 30 сек) включить контактор S4 через блокуючий контакт контактора S5. Відповідно контактор S4 під’єднає відповідні дроти електромережі Помешкання (LOAD) (L1-L, L2-L, L3-L, N-L) та виходу Backup інвертора (L1-B, L2-B, L3-B, N-B).

Помешкання споживача при цьому буде споживати електроенергію від акумулятора E01 через вихід Backup інвертора А01.

Коли знову появиться напруга в зовнішній Мережі електропостачання реле контролю фаз S8 вимкне контактор S4 за допомогою реле часу S6 та увімкне контактор S5. Контактор S5 знову займе вихідне положення та приєднає помешкання (LOAD) (L1-L, L2-L, L3-L, N-L) до зовнішньої Мережі (L1, L2, L3 та N ) та через токові трансформатори СТ1, СТ2 та СТ3 до виходу/входу GRID інвертора А01 (L1-G, L2-G, L3-G, N-G).

Завдяки такій перекомутації Мережі почне виконуватися зарядка акумулятора Е01 та живлення Помешкання.

Замовити обладнання для безперебійного живлення приміщення в компанії “Джерело”

Сьогодні напередодні осінньо-зимового періоду та в умовах постійного перебування на межі блекаутів, ми розуміємо, наскільки важливо зберегти стабільність електропостачання у сучасному будинку, де кожен пристрій має своє критичне значення для комфорту та безпеки, особливо, коли вдома є діти. Саме тому ми пропонуємо виготовлення спеціального обладнання для безперебійного живлення, що допоможе забезпечити надійну роботу електроприладів у вашому помешканні в ситуаціях аварійних та прогнозованих відключень електроенергії.

Завдяки використанню БЖД на основі сонячних інверторів можна не боятись відключень електрики. Такі прилади допоможуть забезпечити комфорт і спокій у будь-якому приміщенні.

Ми пропонуємо обладнання, яке проходить контроль якості та відповідає сучасним стандартам енергетики. Також ми надаємо консультації з обслуговування та монтажу обладнання.

Для того, щоб дізнатись більше про БЖД - телефонуйте нашим фахівцям та отримуйте більше інформації.