Gerador a Diesel + UPS com Alimentação Combinada para Centros de Dados: Atenção a Essas Falhas de Alta Frequência Comuns

Introdução

O uso de grupos geradores a diesel combinados com UPS para suprimento de energia de reserva é uma solução madura para centros de dados. No entanto, características de carga incompatíveis entre os dois equipamentos facilmente causam diversos problemas complexos no local. Na maioria dos casos, nem o gerador nem a própria UPS estão danificados; o problema reside em questões de compatibilidade. Este artigo enumera os sintomas de falha mais frequentes e ideias simples de diagnóstico encontrados no local.

Falha 1: Flutuação de tensão, sobretensão e queima do AVR quando o gerador alimenta a UPS

Sintomas : Quando o gerador está sem carga ou com carga leve proveniente de um UPS, a tensão de saída oscila para cima e para baixo, com leituras instáveis no voltímetro. Em casos graves, o regulador automático de tensão (AVR) queima diretamente. Causa : Um UPS com carga leve gera potência reativa capacitiva avançada. Um AVR comum é projetado para cargas indutivas. Diante de potência reativa capacitiva avançada, o controle da excitação perde estabilidade. SOLUÇÕES : Evite ligar o UPS ao gerador em condição de sem carga; ligue primeiro cargas indutivas, como ar-condicionados; utilize um AVR com capacidade anti-carga capacitiva; aumente a capacidade do gerador para 1,5–2 vezes a carga total.

Falha 2: UPS alterna frequentemente para modo bateria enquanto o gerador está em operação

Sintomas : O gerador a diesel inicia e fornece energia normalmente, mas o UPS relata repetidamente falha na entrada de energia e muda continuamente para o modo bateria, resultando em descarga excessiva da bateria. Causa : O UPS detecta uma forma de onda distorcida ou uma ligeira flutuação de frequência do gerador e considera a alimentação de entrada não qualificada. A interferência harmônica também acionará a proteção. SOLUÇÕES : Aumentar a capacidade do gerador; instalar um reator de entrada; inspecionar a placa do regulador para estabilizar a frequência do gerador.

Falha 4: O gerador dispara imediatamente ao fechar o circuito ao ser conectado ao UPS

Sintomas : A carga real de potência ativa é baixa, mas a temperatura do gerador aumenta acentuadamente e o enrolamento superaquece. Causa : O retificador do UPS gera uma corrente harmônica maciça. Os harmônicos não produzem potência ativa, mas aumentam significativamente as perdas de cobre no estator e causam aquecimento severo do gerador. SOLUÇÕES : Não selecionar o gerador apenas com base na potência ativa; instalar reatores ou filtros; evitar que o UPS opere por longos períodos sob carga extremamente baixa.

Falha 4: O gerador dispara imediatamente ao fechar o circuito ao ser conectado ao UPS

Sintomas : O gerador opera normalmente isoladamente. Assim que o disjuntor de entrada do UPS é fechado, a unidade dispara instantaneamente devido à proteção contra sobrecorrente. Causa : No momento da inicialização da fonte ininterrupta (UPS), o capacitor do filtro de entrada gera uma corrente de pico muito elevada, causando sobrecorrente instantânea. SOLUÇÕES : Comutar a UPS para o modo de derivação (bypass) ou adotar comutação escalonada de cargas; evitar ligar simultaneamente várias unidades de UPS; aumentar a capacidade do gerador.

Falha 5: Flutuação severa de frequência; a UPS emite alarme de frequência fora dos limites

Sintomas : A tensão aparenta estar normal, mas a frequência desvia-se continuamente, acionando o alarme da UPS. Causa : A placa do regulador do motor diesel não consegue responder com rapidez suficiente às mudanças súbitas de cargas não lineares. Cargas flutuantes na UPS provocam ajuste tardio da velocidade do motor diesel. SOLUÇÕES : Manter a placa do regulador e o atuador; evitar mudanças bruscas e súbitas de carga; configurar inicialização escalonada para as unidades de UPS.

Falha 6: Oscilação anormal após a restauração e comutação da rede elétrica

Sintomas : Após a recuperação da rede elétrica e a comutação do sistema de volta para a rede, ocorre uma perturbação de tensão de curta duração, fazendo com que parte dos equipamentos reinicie inesperadamente. Causa : A sequência inadequada de comutação do ATS causa conflito lógico entre o gerador, o UPS e a rede elétrica, resultando em corrente circulante temporária. SOLUÇÕES : Ajuste o atraso de comutação do ATS para corresponder ao modo de operação do UPS e evitar corrente circulante temporária.

Resumo Prático

A maioria das falhas em sistemas de gerador + UPS em centros de dados não é causada por danos de hardware, mas por problemas de compatibilidade. Lembre-se destes três princípios práticos:

• Não economize na capacidade. Recomenda-se que a capacidade do gerador seja de 1,5 a 2 vezes a capacidade total do UPS.
• Evite a operação prolongada do UPS com taxa de carga inferior a 40%.
• Sequência de energização: conecte primeiro as cargas indutivas ao gerador e, em seguida, ligue o UPS. Nunca conecte o UPS diretamente a um gerador sem carga.

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Anne