UPS Cho Nhà Máy – Giải Pháp Hiệu Quả Cho Doanh Nghiệp

Giải Pháp UPS Cho Nhà Máy- Bộ Lưu Điện UPS Hyundai

Trong môi trường sản xuất hiện đại, điện năng không chỉ đơn thuần là nguồn cung cấp cho máy móc mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến tiến độ sản xuất, chất lượng sản phẩm, dữ liệu và an toàn của toàn bộ hệ thống.

Một sự cố mất điện chỉ vài giây có thể khiến PLC, máy tính điều khiển, hệ thống SCADA, server, camera, thiết bị mạng hoặc các hệ thống tự động hóa bị dừng đột ngột. Với những nhà máy vận hành liên tục, hậu quả có thể lớn hơn nhiều so với chi phí đầu tư một hệ thống dự phòng điện phù hợp.

Đó là lý do UPS cho nhà máy ngày càng được quan tâm trong quá trình xây dựng, mở rộng hoặc nâng cấp hệ thống điện công nghiệp.

Không chỉ cung cấp điện tạm thời khi mất điện, UPS còn giúp ổn định nguồn điện cho các thiết bị tải quan trọng, hạn chế ảnh hưởng từ sụt áp, tăng áp, nhiễu điện và các bất thường khác của lưới điện.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ phân tích cách lựa chọn hệ thống UPS cho nhà máy, nguyên tắc thiết kế UPS cho nhà máy, công suất, thời gian lưu điện, cấu hình dự phòng và những yếu tố cần lưu ý khi triển khai một dự án UPS cho nhà máy.

UPS cho nhà máy là gì?

UPS (Uninterruptible Power Supply) là hệ thống cung cấp nguồn điện liên tục cho các thiết bị khi nguồn điện lưới gặp sự cố.

Khác với máy phát điện, UPS có khả năng chuyển sang nguồn dự phòng gần như tức thời. Điều này đặc biệt quan trọng đối với những thiết bị không được phép mất nguồn đột ngột.

Trong nhà máy, UPS thường được sử dụng cho các nhóm tải quan trọng như:

• PLC và hệ thống điều khiển tự động.
• Máy tính công nghiệp.
• Hệ thống SCADA.
• Server và thiết bị lưu trữ dữ liệu.
• Switch, router và hệ thống mạng.
• Camera giám sát.
• Hệ thống an ninh và kiểm soát ra vào.
• Thiết bị đo lường.
• Hệ thống BMS.
• Một số thiết bị y tế, phòng thí nghiệm hoặc kiểm định.
• Các thiết bị điện tử cần nguồn điện ổn định.

Lưu ý: Không phải toàn bộ thiết bị trong nhà máy đều cần kết nối vào UPS.

Một hệ thống được thiết kế tốt thường phân loại tải theo mức độ quan trọng, sau đó dành UPS cho những tải cần duy trì liên tục hoặc cần được bảo vệ chất lượng điện.

Vì sao nhà máy cần hệ thống UPS?

1. Tránh dừng dây chuyền đột ngột

Một số dây chuyền tự động hóa có thể mất nhiều thời gian để khởi động lại sau khi mất điện.

Thậm chí, việc dừng đột ngột có thể khiến nguyên liệu đang trong quá trình sản xuất phải loại bỏ, gây tổn thất lớn hơn nhiều so với giá trị điện năng bị mất.

UPS giúp duy trì nguồn cho các thiết bị điều khiển quan trọng trong thời gian chờ nguồn điện chính được khôi phục hoặc máy phát điện hoạt động ổn định.

2. Bảo vệ hệ thống điều khiển

PLC, HMI, SCADA và máy tính công nghiệp thường yêu cầu nguồn điện ổn định.

Nguồn điện chập chờn hoặc mất đột ngột có thể gây lỗi chương trình, mất dữ liệu hoặc khiến thiết bị phải khởi động lại.

Việc sử dụng UPS giúp tạo ra nguồn điện ổn định hơn cho nhóm thiết bị này.

3. Duy trì hệ thống CNTT của nhà máy

Các nhà máy hiện nay ngày càng phụ thuộc vào server, mạng nội bộ, phần mềm quản lý sản xuất và hệ thống lưu trữ dữ liệu.

Nếu server bị mất điện đột ngột, doanh nghiệp có thể gặp rủi ro về dữ liệu và gián đoạn hoạt động.

Vì vậy, UPS thường được kết hợp với hệ thống server và thiết bị mạng để tăng tính liên tục của hạ tầng CNTT.

4. Giảm ảnh hưởng của sự cố điện

Ngoài mất điện hoàn toàn, nhà máy còn có thể gặp:

• Sụt áp.
• Tăng áp.
• Nhiễu điện.
• Dao động điện áp.
• Mất pha hoặc bất thường nguồn điện.
• Sự cố chuyển nguồn.

Tùy công nghệ UPS, hệ thống có thể giúp xử lý nhiều dạng bất thường của nguồn điện trước khi cấp đến tải.

Những thiết bị nào nên sử dụng UPS trong nhà máy?

Một trong những sai lầm phổ biến khi đầu tư UPS là chỉ quan tâm đến tổng công suất của nhà máy.

Thực tế, điều quan trọng hơn là xác định nhóm tải quan trọng cần được bảo vệ.

Nhóm tải điều khiển

Bao gồm PLC, HMI, SCADA, máy tính công nghiệp và các thiết bị điều khiển.

Đây thường là nhóm tải có công suất không quá lớn nhưng yêu cầu độ ổn định nguồn điện cao.

Nhóm tải CNTT

Server, storage, switch, router, firewall và các thiết bị mạng cần nguồn liên tục để duy trì hoạt động.

Nhóm tải an ninh

Camera, máy chủ camera, hệ thống kiểm soát cửa và các thiết bị an ninh quan trọng có thể được cấp nguồn từ UPS.

Nhóm tải sản xuất đặc biệt

Một số thiết bị sản xuất có yêu cầu nguồn điện liên tục. Việc đưa các tải này vào hệ thống UPS cần được kỹ sư điện khảo sát riêng về công suất, dòng khởi động, hệ số công suất và đặc tính tải.

Thiết kế UPS cho nhà máy cần dựa trên những yếu tố nào?

Một thiết kế UPS cho nhà máy không nên bắt đầu bằng câu hỏi “mua UPS bao nhiêu KVA?”.

Quy trình đúng cần bắt đầu từ khảo sát tải và yêu cầu vận hành.

Bước 1: Xác định tải quan trọng

Lập danh sách các thiết bị cần duy trì khi mất điện.

Ví dụ:

Bước 2: Tính tổng công suất tải

Sau khi xác định tải, tổng hợp công suất thực tế.

Ví dụ nhà máy có tải quan trọng:

• Hệ thống PLC/SCADA: 8 kW.
• Server và storage: 10 kW.
• Network: 3 kW.
• Camera: 4 kW.
• Thiết bị điều khiển: 10 kW.

Tổng tải:

8 + 10 + 3 + 4 + 10 = 35 kW

Không nên lựa chọn UPS đúng bằng 35 kW.

Cần tính thêm hệ số dự phòng để UPS có khả năng đáp ứng khi tải tăng trong tương lai.

Bước 3: Quy đổi sang công suất UPS

UPS thường được thể hiện bằng kVA và kW.

Cần xem xét:

• Công suất thực tế của tải.
• Hệ số công suất.
• Khả năng chịu quá tải.
• Dòng khởi động.
• Đặc tính tải phi tuyến.
• Dự kiến mở rộng hệ thống.

Ví dụ với tải khoảng 35 kW, có thể cân nhắc cấu hình UPS có công suất lớn hơn mức tải hiện tại thay vì lựa chọn vừa đủ.

Bước 4: Xác định thời gian lưu điện

Thời gian lưu điện phụ thuộc vào mục tiêu của nhà máy.

Các mức thường gặp có thể là:

• 5–10 phút.
• 10–15 phút.
• 15–30 phút.
• 30–60 phút.
• Thời gian dài hơn theo yêu cầu đặc biệt.

Nếu nhà máy đã có máy phát điện tự động, UPS có thể được thiết kế để duy trì tải trong khoảng thời gian máy phát khởi động và ổn định.

Nếu không có máy phát hoặc yêu cầu thiết bị hoạt động lâu hơn, dung lượng ắc quy phải được thiết kế tương ứng. 

Tham khảo thêm: Cách tính thời gian lưu điện UPS theo công suất tải

Hệ thống UPS cho nhà máy nên sử dụng cấu hình nào?

Tùy quy mô và mức độ quan trọng của nhà máy, có thể cân nhắc nhiều cấu hình.

UPS đơn

Một UPS cấp nguồn cho toàn bộ tải quan trọng.

Ưu điểm là cấu hình đơn giản và chi phí đầu tư thấp hơn.

Phù hợp với các hệ thống có yêu cầu liên tục ở mức vừa phải.

UPS song song

Nhiều UPS được kết nối song song để tăng công suất hoặc tăng khả năng dự phòng.

Ví dụ, thay vì sử dụng một UPS 200 kVA, doanh nghiệp có thể cân nhắc cấu hình nhiều module UPS nhỏ hơn tùy yêu cầu.

Cấu hình N+1

Đây là cấu hình được quan tâm trong các hệ thống yêu cầu độ tin cậy cao.

Ví dụ, tải yêu cầu 200 kVA nhưng hệ thống được thiết kế với tổng công suất module cao hơn mức cần thiết để khi một module gặp sự cố, các module còn lại vẫn có thể duy trì tải.

Cấu hình này đặc biệt đáng cân nhắc đối với:

• Trung tâm dữ liệu.
• Nhà máy sản xuất liên tục.
• Hệ thống tự động hóa quan trọng.
• Nhà máy có chi phí dừng dây chuyền cao.

UPS kết hợp máy phát điện

Đây là mô hình phổ biến trong các nhà máy quy mô lớn.

Có thể hình dung:

Điện lưới → UPS → Tải quan trọng

Khi điện lưới mất:

Ắc quy UPS → Tải quan trọng

Trong thời gian đó:

Máy phát điện → ATS → UPS → Tải

UPS đảm bảo tải không bị gián đoạn trong quá trình chuyển sang nguồn máy phát.

Dự án UPS cho nhà máy cần khảo sát những gì?

Một dự án UPS cho nhà máy chuyên nghiệp không nên chỉ dựa vào catalogue sản phẩm.

Đơn vị triển khai cần khảo sát thực tế.

1. Khảo sát tải

Cần xác định:

• Tổng công suất.
• Công suất tải thực tế.
• Hệ số công suất.
• Dòng khởi động.
• Loại tải.
• Mức độ quan trọng.

2. Khảo sát hệ thống điện

Cần kiểm tra:

• Điện áp đầu vào.
• Điện áp đầu ra.
• Số pha.
• Tần số.
• Sơ đồ phân phối điện.
• Máy biến áp.
• Máy phát.
• ATS.
• Tủ điện liên quan.

3. Khảo sát vị trí lắp đặt

Không gian lắp UPS và ắc quy cần đáp ứng yêu cầu về:

• Diện tích.
• Khả năng chịu tải sàn.
• Thông gió.
• Nhiệt độ.
• Khả năng bảo trì.
• Đường vận chuyển thiết bị.
• An toàn điện.

4. Xác định phương án bypass

Bypass là thành phần quan trọng trong hệ thống UPS công nghiệp.

Khi UPS cần bảo trì hoặc xảy ra tình trạng đặc biệt, nguồn có thể được chuyển sang bypass để duy trì tải theo thiết kế.

Đối với hệ thống quan trọng, phương án bypass cần được tính toán ngay từ giai đoạn thiết kế.

Chọn UPS cho nhà máy công suất bao nhiêu KVA?

Không có một mức công suất UPS cố định phù hợp cho mọi nhà máy.

Một nhà máy nhỏ có thể chỉ cần vài chục kVA cho hệ thống điều khiển.

Trong khi đó, nhà máy lớn có thể cần hệ thống UPS hàng trăm kVA hoặc cao hơn.

Có thể tham khảo cách phân loại ban đầu:

Đây chỉ là định hướng sơ bộ.

Để lựa chọn chính xác, cần dựa trên tải thực tế, yêu cầu dự phòng, thời gian lưu điện và khả năng mở rộng.

Giá UPS cho nhà máy phụ thuộc vào những yếu tố nào?

Chi phí đầu tư không chỉ phụ thuộc vào công suất UPS.

Các yếu tố chính bao gồm:

Công suất UPS

UPS càng lớn thì chi phí thiết bị thường càng cao.

Thời gian lưu điện

Đây là yếu tố ảnh hưởng đáng kể đến tổng chi phí.

Cùng một UPS nhưng thời gian lưu điện 10 phút và 60 phút có thể yêu cầu hệ thống ắc quy rất khác nhau.

Cấu hình dự phòng

Hệ thống N+1 hoặc UPS song song thường có chi phí đầu tư cao hơn hệ thống đơn.

Tủ bypass và phân phối

Dự án nhà máy có thể cần thêm tủ bypass, tủ phân phối, CB, cáp và các thiết bị bảo vệ.

Chi phí lắp đặt

Bao gồm vận chuyển, lắp đặt, đấu nối, cấu hình, kiểm tra và chạy thử.

Dịch vụ bảo trì

Đối với hệ thống UPS quan trọng, doanh nghiệp nên tính cả chi phí bảo trì định kỳ, kiểm tra ắc quy và xử lý sự cố trong vòng đời thiết bị.

Bạn đang chuẩn bị đầu tư bộ lưu điện cho nhà máy ? Hãy cung cấp công suất tải, thời gian lưu điện mong muốn và sơ đồ điện hiện tại để được tư vấn phương án phù hợp.

Những sai lầm thường gặp khi đầu tư UPS cho nhà máy

Chọn UPS vừa đúng công suất

Đây là sai lầm phổ biến.

Nếu UPS chạy gần 100% tải liên tục, hệ thống sẽ thiếu dư địa cho việc mở rộng và có thể giảm khả năng đáp ứng khi tải tăng.

Chỉ quan tâm đến giá thiết bị

Một UPS giá thấp nhưng không phù hợp với đặc tính tải có thể khiến doanh nghiệp phát sinh chi phí lớn trong quá trình vận hành.

Khi so sánh cần đánh giá cả hiệu suất, độ tin cậy, khả năng mở rộng, bảo hành và dịch vụ kỹ thuật.

Không tính đến máy phát điện

UPS và máy phát điện thường cần phối hợp với nhau.

Nếu không khảo sát từ đầu, việc phối hợp giữa UPS, ATS và máy phát có thể phát sinh vấn đề khi vận hành.

Không tính phương án mở rộng

Nhà máy thường có kế hoạch tăng công suất.

Do đó, ngay từ đầu nên dự trù khả năng mở rộng UPS, ắc quy và hệ thống phân phối.

Không có kế hoạch thay ắc quy

Ắc quy là bộ phận hao mòn theo thời gian.

Doanh nghiệp cần có kế hoạch kiểm tra và thay thế theo tình trạng thực tế và khuyến cáo của nhà sản xuất.

Quy trình triển khai một dự án UPS cho nhà máy

Một quy trình triển khai chuyên nghiệp có thể gồm:

Bước 1: Tiếp nhận yêu cầu.

Bước 2: Khảo sát hệ thống điện và tải.

Bước 3: Phân loại tải quan trọng.

Bước 4: Tính toán công suất UPS.

Bước 5: Tính toán dung lượng ắc quy.

Bước 6: Xây dựng phương án UPS đơn, song song hoặc N+1.

Bước 7: Thiết kế sơ đồ nguyên lý.

Bước 8: Báo giá thiết bị và phương án thi công.

Bước 9: Lắp đặt, đấu nối.

Bước 10: Kiểm tra, chạy thử và bàn giao.

Bước 11: Bảo trì và kiểm tra định kỳ.

Quy trình này giúp doanh nghiệp hạn chế tình trạng mua thiết bị trước nhưng sau đó mới phát hiện UPS không phù hợp với hệ thống điện thực tế.

Dự án lắp đặt UPS Hyundai 160KVA và 120KVA cho nhà máy Hitachi 

Hyundai Dương Quảng Phát thi công lắp đặt UPS 160KVA và 120KVA cho nhà máy Hitachi với cấu hình như sau:

• Bộ lưu điện UPS 3 pha 160KVA kèm Breaking Unit thời gian back up 15 phút sử dụng 50 pin 30AH
• Bộ lưu điện UPS 3 pha 120KVA điện 220v kèm Breaking Unit thời gian back up 15 phút sử dụng 30 pin 30AH

Kết quả theo như chia sẻ của phía nhà máy mỗi năm giảm bớt thiệt hại lỗi hư hỏng hàng hóa lên đến hàng tỷ đồng.

Ngoài ra quý khách có thể tham khảo thêm các dự án Dương Quảng Phát đã triển khai: DỰ ÁN

Kết luận: Thiết kế bộ lưu điện UPS cho nhà máy

Tại Dương Quảng Phát chúng tôi sở hữu đội ngũ kỹ thuật giàu kinh nghiệm đã triển khai hàng trăm dự án lớn nhỏ thiết kế hệ thống UPS cho nhà máy.Chúng tôi cam kết mang đến cho quý những sản phẩm tốt nhất,dịch vụ sau bán hàng nhanh nhất.

Liên hệ ngay đội ngũ chuyên viên tư vấn để được khảo sát,tư vấn và báo giá sớm nhất.