À quelle distance un onduleur doit-il se trouver de l'armoire de batteries ?

Il n’existe pas de règle universelle des 5 m concernant la distance entre un onduleur et son armoire de batteries externes. Cinq manuels d'installation disent quelque chose de plus utile : ils ne s'accordent pas sur la distance, mais les quatre grands systèmes couvrant les grands systèmes s'accordent sur le nombre derrière.

Une limite de 5 m apparaît dans certains manuels de certains petits onduleurs DC, mais elle ne doit pas être appliquée directement à un onduleur triphasé de 100 kVA. Ce qui régit un grand parc de batteries, c'est le courant qu'il délivre et la quantité de tension perdue lors du trajet vers l'onduleur.

Tout le reste découle de ces deux-là.

1. Pourquoi la boucle de batterie fait deux fois la distance que vous pensez

Un circuit de batterie comporte deux conducteurs. Le courant quitte la batterie sur le câble positif et revient sur le câble négatif, donc une armoire située à 5 m de l'onduleur met10 m de conducteurdans le calcul de la chute de tension, et non 5 m.

Il s’agit de l’erreur la plus courante en matière de dimensionnement des câbles de batterie, et elle est bien moins coûteuse à corriger sur un dessin qu’en cuivre.

Le drop lui-même est simple :

Chute de tension = courant * résistance du câble

La résistance du câble augmente avec la longueur et diminue à mesure que la section augmente. Cela donne deux leviers ayant le même effet : diviser par deux la course, ou doubler le cuivre, et la baisse de moitié dans les deux cas.

Deux armoires distantes de 5 m mettent 10 m de conducteur entre la batterie et le bus DC. Citez la longueur de la boucle, pas l'écart.

2. Ce qu'un onduleur de 100 kVA tire de son parc de batteries

Le courant de la batterie est l’entrée de chaque calcul qui suit, et il est plus élevé que ce à quoi la plupart des gens s’attendent.

À titre d'illustration, prenons un UPS de 100 kVA évalué à 100 kW sur une banque nominale de 384 V. Ignorer les pertes de conversion pour le premier passage :

100 000 W ÷ 384 V ≈ 260 A

Les unités avec un facteur de puissance de sortie inférieur atterrissent sur une puissance CC inférieure, il s'agit donc d'un exemple de condition et non d'une valeur par défaut.

Deux choses poussent le chiffre réel au-dessus de cela. La tension de la batterie chute lors de la décharge, donc la même puissance demande plus de courant à la fin qu’au début. L'onduleur subit également ses propres pertes avant qu'elles n'atteignent la charge.

Le courant qui compte pour le choix du câble est donc lecourant de décharge maximal nominal de la batteriedans le manuel de l'onduleur, calculé à partir de la puissance nominale, du rendement, de la tension nominale de la batterie et de la tension minimale de la batterie en fin de décharge. Une valeur kVA et une division ne suffisent pas.

Commencez par le courant de décharge et commencez parle kW nominal derrièreplutôt que le kVA sur le panneau avant.

3. La chute de tension est le nombre qui régit, pas les compteurs

Voici ce que disent réellement les manuels publiés sur la longueur maximale du câble CC :

Les limites vont de 5 m à 50 m, soit un facteur dix. Dans les quatre grands exemples d'onduleurs, l'objectif de chute de tension publié est inférieur à 1 %. Le petit manuel DC UPS indique une longueur sans publier de cible de chute à côté.

C'est tout l'intérêt.La distance est le résultat d'un calcul de chute et non de la règle qui la remplace.La longueur de câble publiée est donc liée aux hypothèses de dimensionnement des câbles et à la limite de chute de tension du fabricant, plutôt qu'à constituer une règle de distance universelle.

Le manuel de Schneider montre également d'où proviennent les tailles de câbles elles-mêmes :tableaux B.52.3 et B.52.5 de la CEI 60364-5-52, en supposant des conducteurs à 90 °C, une température ambiante de 30 °C, du cuivre et une méthode d'installation C. Modifiez la température ambiante ou la méthode d'installation et les facteurs de correction déplacent la réponse.

L'écart est de dix contre un. La cible de dépôt derrière les quatre grands systèmes ne l’est pas.

Pour une batterie de 260 A à 384 V, cet objectif de 1 % se traduit directement en portée par taille de câble :

Ces barres montrent uniquement la chute de tension. Le dimensionnement final du câble doit également satisfaire aux exigences en matière d'intensité admissible, de regroupement, de température ambiante, de méthode d'installation et de protection.

4. Combien vous coûte une longue exploitation DC

La chute de tension réduit le temps d'exécution au mauvais moment

En fin de décharge, la tension de la batterie chute déjà. En plus de cela, la chute du câble signifie que l'onduleur voit moins que ce que mesurent les bornes de la batterie et qu'il atteint son seuil d'arrêt de batterie faible avant que la batterie ne soit réellement terminée.

La banque était dimensionnée pour une durée d'exécution. Le câble en reprend tranquillement une partie.

Cuivre, terminaisons et espace du plateau

Un trajet plus long nécessite une section plus grande, et les conséquences ne sont pas seulement le prix du câble :

• des pattes plus grandes et un rayon de courbure plus grand
• plus de place prise dans le bac, qui entre en concurrence avec tout le reste
• terminaison plus lourde et plus dure
• plus de charge mécanique sur la batterie et les bornes de l'onduleur
• plus de joints si la longueur ne peut pas être tirée sur une seule longueur

Sur unASI 120 kVAavec une batterie longue durée, le cuivre supplémentaire, les terminaisons et les travaux d'installation peuvent rapidement dépasser le coût de l'amélioration de la disposition de l'équipement pendant la conception.

Courant de défaut et câble non protégé

Un parc de batteries est une source. Un court-circuit sur le câble CC attire tout ce que la banque peut fournir, et un long câble est également un long chemin de défaut avec une impédance qui peut empêcher un dispositif de protection de se dissiper rapidement.

C’est la troisième raison pour laquelle la question de la distance est en réalité une question de disposition.

5. Pourquoi l’armoire batterie doit souvent être placée plus loin

Si les petits tirages n’étaient qu’une question de choix, tout le monde les fabriquerait. Ce n’est pas le cas.

CEI 62485-2, qui couvre les exigences de sécurité pourinstallations de batteries secondaires stationnairesjusqu'à 1 500 V CC, traite de la ventilation, des risques électriques, de la protection contre les courts-circuits et des dégagements d'installation. Dans la pratique, la charge au sol, la disposition de la pièce et les exigences de température de la batterie affectent également l'emplacement de l'armoire de batterie.

Une armoire batterie est suffisamment lourde pour que la structure du sol devienne une contrainte d'implantation avant la longueur des câbles, et une pièce qui doit être ventilée n'est pas toujours la pièce située à côté de l'onduleur. Ces exigences éloignent la batterie de l’onduleur. La cible de dépôt la retire. La disposition est la négociation entre eux, et la taille du câble est ce que vous payez pour le résultat.

6. Quatre vérifications avant d'accepter un tirage plus long

1. Confirmez le courant de décharge maximum.Prenez-le dans le manuel de l'onduleur, à la tension minimale de la batterie, et non à partir de la valeur nominale en kVA.
2. Vérifiez l'intensité admissible et la chute de tension séparément.Un câble doit transporter le courant sans surchaufferetgardez la goutte à l’intérieur de la cible. Le regroupement, la température ambiante, le plateau ou le conduit, l'indice d'isolation et la taille des bornes déterminent tous la réponse en matière d'intensité admissible. Aucune règle n'indique qu'un kVA donné nécessite toujours une taille de câble donnée : la longueur du câble et la conception du bus CC ont autant de poids que la valeur nominale.
3. Gardez les câbles parallèles identiques.Lorsqu'une polarité nécessite deux câbles ou plus en parallèle, ils doivent partagerlongueur, section transversale et tracé égaux, plus le même matériau et type de conducteur. Un câble plus court ou acheminé différemment a une résistance plus faible, transporte plus que sa part et chauffe plus. Les tests à faible charge ne le montreront pas.
4. Lisez le manuel d'installation.Les tensions des batteries, les limites de courant de décharge, les tailles des bornes et les dispositifs de protection diffèrent selon les fabricants, et le manuel annule toute règle du site concernant les compteurs.

7. Acheminez le positif et le négatif ensemble

Le positif et le négatif doivent suivre le même chemin et rester proches l’un de l’autre. En installer un de chaque côté d'une pièce, car cela est pratique, agrandit la zone de boucle, ajoute de l'inductance et rend l'installation plus difficile à inspecter et à rechercher ultérieurement des défauts.

Sur courant continu à courant élevé, le routage fait partie de la conception électrique.

8. Mettez la protection à côté de la batterie

Le disjoncteur de batterie, le fusible CC ou l'interrupteur d'isolement se trouvent à proximité des bornes de la batterie. Son rôle est de raccourcir la longueur du câble reliant une source d'énergie et l'appareil qui peut la déconnecter. Un dispositif de protection à l'extrémité de l'onduleur laisse la section la plus longue possible du parcours sans protection.

Le choix de l'appareil, et s'il se trouve à l'intérieur de l'armoire de batterie ou dans un boîtier CC séparé, est défini par la conception de l'onduleur et du système de batterie. Le test est simple : pas de long tronçon de câble entre la batterie et quelque chose qui va s'ouvrir.

Commencez par la disposition, pas par le câble

Lorsque la pièce le permet, placez l'onduleur et l'armoire de batteries à proximité l'un de l'autre tout en respectant les dégagements de service dont l'équipement a besoin. Les circuits CC courts permettent une chute plus faible, un câble plus petit, un coût inférieur, moins de joints et une inspection plus facile — c'est pourquoi les ingénieurs expérimentés insistent pour cela au stade du dessin plutôt qu'après la livraison.

Le chiffre de cinq mètres est une indication utile. Ce n'est pas la spécification.

Lorsque vous examinez un tracé, posez quatre questions au lieu de mesurer l'écart : quel est le courant continu maximum, quelle section transversale le transporte, quelle est la chute calculée sur la longueur de la boucle et où se situe la protection. Obtenez ces quatre bons résultats et une course plus longue est très bien. Si vous vous trompez, un court causera toujours des problèmes.

Envoyer un fournisseurla liste de chargement, le runtime et la salle dont vous disposez— la tension de la batterie, le chemin de câble disponible, le sol sur lequel l'armoire doit reposer et l'espace dont elle a besoin — et la taille du câble revient sous la forme d'un résultat calculé.Ingénieurs TAFENGdimensionnez le câble CC en fonction de la tension de la batterie de l'onduleur, du courant de décharge maximum, de la longueur du câble et des conditions d'installation sur site plutôt que d'appliquer une règle de distance fixe.

FAQ

À quelle distance un onduleur peut-il se trouver de l'armoire de batteries ?Les limites publiées par le fabricant vont de 5 m sur certains petits systèmes UPS DC à 50 m sur les grandes installations UPS. Pour plusieurs grandes gammes d'onduleurs, l'objectif de conception déclaré est une chute de tension continue inférieure à 1 %. Consultez toujours le manuel d’installation du modèle spécifique.

Pourquoi la boucle du câble de la batterie fait-elle deux fois la distance ?Le courant circule vers l'onduleur par le conducteur positif et revient par le conducteur négatif. Une armoire située à 5 m place donc 10 m de conducteur dans le calcul de la chute de tension, et c'est la résistance, et non l'écart, qui produit la chute.

Quelle chute de tension est acceptable sur un câble de batterie UPS ?La convention dans les manuels des grands onduleurs vérifiés ici est inférieure à 1 % de la tension CC nominale, généralement indiquée au courant nominal de la batterie. Ce chiffre est l'objectif de conception du fabricant, le manuel de votre appareil est donc prioritaire.

Quelle quantité de courant un onduleur de 100 kVA tire-t-il de sa batterie ?Environ 260 A pour une unité de 100 kVA évaluée à 100 kW sur une banque nominale de 384 V, avant pertes de conversion. Le chiffre réel est plus élevé, car la tension de la batterie chute lors de la décharge et l'onduleur prend ses propres pertes, donc dimensionnées à partir du courant de décharge maximal nominal indiqué dans le manuel.

Où doit-on installer le coupe-batterie ?Près de la batterie. La protection située à l'extrémité de l'onduleur laisse le câble complet entre les bornes de la batterie et l'appareil qui peut interrompre un défaut.

Les câbles de batterie parallèles doivent-ils avoir la même longueur ?Oui — même longueur, section transversale, itinéraire, matériau et type de câble. Un conducteur plus court ou acheminé différemment a une résistance plus faible et transporte plus que sa part du courant.