Успешный проект реализации ИБП на базе высоковольтного инвертора PowMr для лифтовой 14-этажного дома

[Werewolf]

Хочу поделиться успешной реализацией проекта оснащения лифтовой системой бесперебойного питания.

1. Вводные

1) 14-этажный подъезд дома в Киеве на 66 квартир. Первые 3 этажа - нежилые.
2) ОСББ есть, но воспользоваться им нельзя, так как оно "липовое" (фиктивное) и создано застройщиком путём подделки подписей общего собрания для отжатия подвалов дома под свои нужды. Поэтому ни на какие компенсации от государства рассчитывать не приходилось. Всё делалось путём пожертвований жильцов подъезда.
3) 2 лифта Otis 1-го поколения (без рекуперации) - пассажирский и грузовой - на техническом 15-м этаже. Лифты оснащены немецкими контроллерами с частотным управлением и энергетически неэффективными лебёдками "Eldin" москальского производства с КПД 40% и мощностями на валу 8.5кВт (пассажирский) и 15кВт (грузовой).





На основании этой информации можно вычислить электрическую мощность электродвигателей лебёдок - 21.25кВт и 37.5кВт - и соответственно подобрать мощность инвертора.
Для одновременного питания обоих лифтов необходим 3-фазный инвертор мощностью минимум 58.75кВт, а лучше больше, чтобы был запас.
Но 3-фазные инверторы мощностью 50+ кВт стоят совершенно лютых денег даже в Китае, не говоря уже про наших украинских перекупов. Речь о $3000 и выше, поэтому было принято решение о покупке инвертора, способного запитать в данный момент времени только один лифт с возможностью выбора.

2. Инвертор

Поскольку "духовным отцом" проекта был я сам, то мною был выбран бренд PowMr, о котором у меня за годы личного использования сложились очень приятные впечатления. Дею я не хотел принципиально, поскольку за ту же мощность пришлось бы платить х2-х3, что не влазило в примерный бюджет.

Модель - высоковольный PowMr SOLXPOW X3-20K на 20 киловатт мощности, что вполне достаточно для поддержки пассажирского лифта.
Так как лифты управляются частотниками, то у них нет резкого скачка потребляемой мощности и этот пик длится доли секунды, и потом при дальнейшем движении потребляемая мощность сильно падает. К тому же инвертор без проблем позволяет кратковременное превышение своего номинала на +10%, что хватает для старта лифта.
Но конечно же мощности этой модели не хватит на грузовой лифт.
Инвертор покупался прямо на сайте через корзину и оплачивался картой украинского банка.

3. Батарея

Поскольку инвертор должен "высосать" из батареи 20 кВт электрической мощности, то можно прикинуть, какой будет идти ток в проводах батареи. Для низковольтной батареи 48В ток будет 20000Вт / 48В = 417А !!!
Провода для такой силы тока должны быть сечением с мою щиколотку - 150 кв. мм
Само собой, необходимо использовать только высоковольтную систему! Благодаря высокому напряжению высоковольтной системы в ней будет сравнительно низкая сила тока, и провода огромного сечения не нужны. P (мощность) = I (сила тока) x U (напряжение). Для одной и той же мощности Р чем выше напряжение, тем ниже сила тока. Чем ниже сила тока, тем меньше необходимое сечение кабеля.
И тут очень важным становится параметр инвертора - "максимальный ток разряда/заряда батареи"! Высоковольтные инверторы не обладают высокими значениями этого параметра, и это определяет, какого минимального напряжения должна быть ваша батарея, чтобы вытянуть из неё необходимую мощность! Для выбранной модели инвертора максимальный ток разряда/заряда батареи - 40А. Кстати, аналогичный параметр у батареи должен быть не меньше чем параметр у инвертора!
20000Вт / 40А = 500В. Впрочем, мною было принято решение первоначально собрать модульную батарею на 400В "на пробу" с возможностью дальнейшего добавления модулей и повышения суммарного напряжения.

Батарея покупалась прямо у производителя на Алибабе. Собрана она из 8-ми модулей ELEBOX-HV на 51.2В каждый + отдельный модуль управления.
Итоговое номинальное напряжение сборки - 410В. Максимальный ток разряда/заряда - 50А, что больше чем у инвертора.
Вес батареи в упаковке получился 425кг.

После согласования параметров сборки менеджер выставил мне счёт на платформе Алибаба. Есть куча способов оплаты картой, включая GooglePay, PayPal и т.д. Доставка батареи осуществлялась бесплатно на МОЙ АДРЕС В КИТАЕ! Адрес был предоставлен нашей украинской компанией SmartTrek.
Дальше батарея поехала в Одессу морем с ценой доставки $1 за 1кг веса, а из Одессы адресная доставка в Киев почтовой компанией ещё за $100.

4. Монтаж

Поскольку бюджет был ограничен, весь монтаж я делал сам бесплатно
На ОЛХ был удачно куплен за $100 большой серверный шкаф со стеклянной дверцей. Штатно он оснащён системой принудительной вентиляции с настраиваемым термодатчиком.



Шкаф довольно тяжёлый и габаритный, поэтому пришлось его сначала разобрать, потом поднять по частям в лифтовую и там собрать.
Пока инвертор и батарея были в пути, было достаточно времени продумать схему подключения и выполнить кабельный монтаж.
Первоначально щит электропитания лифтов выглядел вот так.



Два трёхфазных городских ввода вверху. Ниже логика резервирования без приоритетного ввода, построенная на реле. И в самом низу автоматы потребителей - 2 лифта, освещение, розетки.



Само собой, щит необходимо было переделать! Сейчас он выглядит так:



Вывод фаз из релейной "логики" выполнен на 3 жёлтые колодки. Обычные лифтовые автоматы заменены на 4-полюсные переключатели I-0-II, где вход "I" - город, а вход "II" - инвертор. Эти переключатели коммутируют 3 фазы + ноль. Выходы из этих переключателей идут на соответствующие лифтовые контроллеры.
От фазных колодок через 100-амперный вводной автомат "Инвертор" в шкаф инвертора идёт кабель 5х10 - 3 фазы, N, PE - где фазы и N заходят на"входную" клеммную колодку и далее в дублирующий автомат, а PE в свою отдельую колодку заземления.



Модульными индикаторами реализована сигнализация наличия напряжения по трём фазам на входе и выходе инвертора.



Из вводного автомата 3 фазы подаются на вход инвертора. Туда же подаются N и PE. Из инвертора на отдельную "выходную" клеммную колодку возвравщаются 3 фазы и N.
Да, N рвётся в инверторе. Это более правильное решение. Можно было бы сделать так называемый "сквозной" или "общий ноль", но саппорт PowMr отсоветовал так делать.
Далее из "выходной" колодки фазы подаются на переключатель I-0-II, отвечающий за выбор лифта - пассажирский/грузовой - с соответствующей индикацией. Да, мощности инвертора не хватит на грузовой лифт, но это как-бы задел на будущее. Отдельным УЗО запитан блок розеток.



От переключателя "Выбора лифта" в шкаф электропитания лифтов возвращаются два кабеля 4х10 - 3 фазы и N инвертора. Каждый из этих кабелей приходит в ввод "II" соответствующего лифтового переключателя.

В итоге источник питания город/инвертор можно выбрать для каждого лифта отдельно. В шкафу инвертора реализован выбор, на какой конкретно лифт подать напряжение от инвертора. Запитывание через инвертор ОДНОВРЕМЕННО обоих лифтов исключено, ошибиться невозможно!

Прошло время, приехали инвертор и батарея. Если монтаж инвертора не вызвал особых проблем, кроме возни с кабелями, то подъём батареи был нетривиальной задачей! Всё-таки больше 400кг веса! В полу лифтовой есть люк, ведущий к лифтовой площадке последнего, 14-го этажа. На потолке смонтирован двутавр, но конечно же никакого подъёмника штатно нет. Пришлось купить электротельфер.



Но даже с ним подъём батарейных модулей занял несколько часов.



Ещё пара дней ушла на неторопливый монтаж тяжёлых батарейных модулей в шкаф, подключение, настройку инвертора, проверку всего и вся. И вот итог!




5. Выводы

1) Реализация подобного проекта силами энтузиастов - возможна! В моём случае энтузиаст был всего один - я сам. И да, я не электрик %)
2) Проект обошёлся в $7700 с моим бесплатным монтажом и прочими сопутствующими работами, включая погрузочно-разгрузочные и закупку необходимого. Всё покупалось непосредственно у производителей инвертора и батарей и доставлялось самостоятельно. Экономия денег при этом очевидна!
3) Из 66-ти квартир деньги сдали 54 квартиры, что чуть меньше 82%. 12 квартир участвовать отказались.
4) Размер взноса был разный от $100 до $300 с квартиры. Само собой у меня был максимальный взнос, бо как всегда "инициатива имеет инициатора".

 

[ntfs1984]

При всем уважении к труду, выводы делать пока еще рано, хотя пару вопросов все таки есть.

1. Чем проводили замер поля
2. Сколько человек умеет этим пользоваться во внештатной ситуации (когда вы в отпуске, а инвертор сгорел)
3. Чем организовали систему пожаротушения (подобное горит не просто часто, а очень часто)
4. Что произойдет при перегрузе лифта

 

[Werewolf]

При всем уважении к труду, выводы делать пока еще рано, хотя пару вопросов все таки есть.

1. Чем проводили замер поля
2. Сколько человек умеет этим пользоваться во внештатной ситуации (когда вы в отпуске, а инвертор сгорел)
3. Чем организовали систему пожаротушения (подобное горит не просто часто, а очень часто)
4. Что произойдет при перегрузе лифта

1. Замеры какого поля? Если речь о поле солнечных панелей, то его нет. Система работает как огромный бесперебойник для лифта, подзаряжаясь от города.

2. Ещё один человек.

3. Система пожаротушения в лифтовой штатно реализована застройщиком. Под потолком установлен баллон. И потом, тут же LiFePo4, он не горит.

4. Для пассажирского лифта перегрузки не будет. Но сам по себе инвертор имеет "overload protection".

How the Protection Works

• AC Output Overload: If your connected load exceeds 110% continuously, the inverter goes into a protection state.
• System Errors: The inverter will display a fault code on its built-in display or PowMr smartphone app.
• When inverter is operating without grid, it will stop backup output after overload protection, and restart within the set time. То есть запустится настраиваемый счётчик, по истечении которого инвертор попробует перезапуститься.

Конечно можно было бы протестить этот "overload protection", подключив грузовой лифт, мощность которого существенно выше мощности инвертора. Но голосование жильцов постановило этого не делать. Боязно

 

[ntfs1984]

1. Замеры электромагнитного поля, само собой разумеется.
Вы же тут не первый день, и наверняка читали плачи по поводу фона, особенно у PowMR: у кого-то в доме глючат тачпады, у кого-то (у меня) сенсорные выключатели, у кого-то wifi. Вы же поставили в дом с 66-тью квартирами генератор электромагнитных волн, и не удосужились проверить что ходит по их розеткам?

2. Почему-то не заметил ни одной таблички ни с вашими номерами, ни со схемами подключения. Документацию вести нужно, план-схемы придуманы не на пустом месте.

3. Зато прекрасно горит линолеум на полу. Вот не могу понять, почему при слове "горит", 99% начинают рассказывать за негорючесть лиферов?) В большинстве случае загораются не аккумуляторы, загорается проводка по самым разным причинам, начиная от плохого контакта и заканчивая заводским браком в схемотехнике.

4. А стоило бы проверить. Мой личный случай, хоть у меня уже и не PowMR: в сети был перегруз. При чем перегруз такой, серьезный, на грани короткого замыкания - строители не спросив меня включили тепловую пушку. Автомат сработать не успел, инвертор отключился вывалился в ошибку, кажется 58. Что характерно: после устранения причины, инвертор не вернулся. И выключение-включение ничего не дало. И отключение-включение сети ничего не дало. Только полное обесточивание - от сети, от батареи, и от панелей вернуло его в строй. Пишу, потому что рубильника между инвертором и аккумулятором не вижу - экстренно обесточить не выйдет.

Скажу более, при хорошем таком нагреве (на таких токах он часто случается, дуговой), разъем MC4 сплавляется. Его и в нормальном-то режиме разомкнуть трудно, приходится поджимать одновременно две защелки. Поэтому рубильник аккумулятора - мастхев.

Ну за 410В конечно зачет)

 

[exousiadoxa]

Виглядає добряче.
Цікаво скільки у простої інвертор споживає та хто ці рахунки покриває. Також чи розглядали можливість використання батарей для підживлення під'їздів, на котрий строк їх експлуатації розраховуєте?

 

[Werewolf]

1. Замеры электромагнитного поля, само собой разумеется.
Вы же тут не первый день, и наверняка читали плачи по поводу фона, особенно у PowMR: у кого-то в доме глючат тачпады, у кого-то (у меня) сенсорные выключатели, у кого-то wifi. Вы же поставили в дом с 66-тью квартирами генератор электромагнитных волн, и не удосужились проверить что ходит по их розеткам?

2. Почему-то не заметил ни одной таблички ни с вашими номерами, ни со схемами подключения. Документацию вести нужно, план-схемы придуманы не на пустом месте.

3. Зато прекрасно горит линолеум на полу. Вот не могу понять, почему при слове "горит", 99% начинают рассказывать за негорючесть лиферов?) В большинстве случае загораются не аккумуляторы, загорается проводка по самым разным причинам, начиная от плохого контакта и заканчивая заводским браком в схемотехнике.

4. А стоило бы проверить. Мой личный случай, хоть у меня уже и не PowMR: в сети был перегруз. При чем перегруз такой, серьезный, на грани короткого замыкания - строители не спросив меня включили тепловую пушку. Автомат сработать не успел, инвертор отключился вывалился в ошибку, кажется 58. Что характерно: после устранения причины, инвертор не вернулся. И выключение-включение ничего не дало. И отключение-включение сети ничего не дало. Только полное обесточивание - от сети, от батареи, и от панелей вернуло его в строй. Пишу, потому что рубильника между инвертором и аккумулятором не вижу - экстренно обесточить не выйдет.

Скажу более, при хорошем таком нагреве (на таких токах он часто случается, дуговой), разъем MC4 сплавляется. Его и в нормальном-то режиме разомкнуть трудно, приходится поджимать одновременно две защелки. Поэтому рубильник аккумулятора - мастхев.

Ну за 410В конечно зачет)

1. Не проводились. Нечем да и зачем? Технический этаж, там никто не живёт. Под лифтовой - лифтовые шахты и холлы. Смежных квартир нет ни с одной из сторон. Инверторный шкаф - из стали, заземлён. Только на одной стороне стеклянная дверца. Так что, по сути клетка Фарадея. В лифтовой у меня не глючит ни телефон, ни ноут. Вайфай работает прекрасно. Так что не вижу проблемы.

2. Да, это в принципе косяк. Но тем не менее все автоматы и переключатели подписаны. Более подробную документацию мб как-нибудь позже сделаю.

3. Понял. Как я написал выше, лифтовая оснащена системой автоматического пожаротушения.

4. Вы и тут правы. Действительно надо будет как-нибудь ночью выбрать время для теста "на перегруз".
Кстати, этот рубильник, а точнее DC-автомат есть на лицевой панели управляющего модуля батареи. Так что "быстро отключить" можно.

 

[Werewolf]

Виглядає добряче.
Цікаво скільки у простої інвертор споживає та хто ці рахунки покриває. Також чи розглядали можливість використання батарей для підживлення під'їздів, на котрий строк їх експлуатації розраховуєте?

Потребление холостого хода - не знаю. Эта энергозатрата считается как "МЗК" для всего 10-подъездного дома, там же где и освещение холлов, лестничных маршей и т.д.

Да, идея использовать инвертор как ИБП так же и для освещения подъезда была. Проблема в том, что придётся протягивать кабель с 15-го этажа аж на первый - до щитовой подъезда, куда приходят ветки освещения. Причём этажи 2, 3, 4 принадлежат объекту коммерции - отелю - и получить доступ к этим щитам непросто. К тому же очень часто кабельные шахты капитально забиты всяким строительным мусором.

Про срок эксплуатации даже не задумывался. Но там вроде +-6000 циклов заряд/разряд, что очень много и очень долго.

 

[Werewolf]

1. Замеры электромагнитного поля, само собой разумеется.
Вы же тут не первый день, и наверняка читали плачи по поводу фона, особенно у PowMR: у кого-то в доме глючат тачпады, у кого-то (у меня) сенсорные выключатели, у кого-то wifi. Вы же поставили в дом с 66-тью квартирами генератор электромагнитных волн, и не удосужились проверить что ходит по их розеткам?

Честно говоря, вы этим фактом меня удивили. Это странно. Никогда ни про что подобное ранее не слышал. При настройке у меня прямо под этим инвертором стоял ноут, лежал смартфон - и никаких проблем.
У меня в квартире два инвертора PowMr (однофазных), ставил инверторы соседям, другу - и тоже никаких жалоб.

 

[ntfs1984]

Наводки в автономной сети С Powmr 3.2kWt

Добрый день. Приобрел новый гибридник powmr 3.2 и 5 солнечных панелей 585W. По комутации- сейчас общий ноль, заземлен корпус инвертора. Панели соеденены последовательно. Сейчас НЕ заземлены ( убрал заземление) По технике все запустилось и работает в режиме SUB. А теперь собственно...

greenpowertalk.tech

Хотя опытным путем выяснилось, что фонит MPPT-трекер, в случае многоквартирного дома - обязательно нужно знать, срёт ли эта штука в домовую линию, и что именно.

Подход "у меня все работает" - вполне может закончиться статьей, если у кого-то в доме потухнет какой-нибудь кардиостимулятор из-за этих наводок.

Кстати сенсорные выключатели глючили у меня тоже не все. Может на другой частоте прикосновение определяли, хз. У соседа точка находится в полуметре от инвертора, у него как раз PowMR 4.2 kW - риски сигнала падают наполовину, при чем только на 2.4. На 5 не тухнет.