Как это ни странно, но спрос на устройства, обеспечивающие бесперебойную работу компьютерных систем, растет не только в странах с так называемой нестабильной экономикой, но и на Западе. Правда, причины этого роста несколько различны. Если в высокоразвитых странах на первый план выходит поддержание стабильности параметров электропитания, то, скажем, у нас — это наличие его самого как такового. Вопросы же обоснованного выбора и правильного построения систем гарантированного электропитания (СГЭ) в соответствующих документах до сих пор во многом остаются нерешенными.
Прежде чем переходить к рекомендациям, в основе которых лежит практика, рассмотрим последовательно базовые понятия, связанные с электрообеспечением ЛВС, такие, как качество электроэнергии, надежность, система гарантированного электроснабжения, сети электроснабжения и их виды.
Надежность электроснабжения
Понятие надежности в электротехнике можно трактовать как свойство объекта сохранять в установленных пределах в процессе эксплуатации значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортировки. Согласно ныне действующим правилам в отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на три категории и особую группу.
К электроприемникам категории I принадлежат устройства, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего оборудования, нарушение сложного технологического процесса или функционирования особо важных объектов. Их электроснабжение должно осуществляться от двух взаимно резервирующих источников питания (ИП) с допустимым перерывом на время автоматического восстановления питания.
Из категории I выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства. Для их электроснабжения должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего ИП. Его роль могут выполнять бензиновые (БЭС), дизельные (ДЭС) электростанции или другие энергогенерирующие источники.
К электроприемникам II и III категорий относятся менее ответственные установки, и их рассмотрение не представляет для нас интереса.
Следует обратить внимание, что автоматическое включение резерва (АВР), позволяющее за время 3—30 с восстановить питание электроприемников категории I и даже особой группы, приводит только к возобновлению электроснабжения, но не к продолжению их нормального функционирования. Таким образом, обусловленные действующими руководствами категории надежности, не решают проблемы обеспечения ЛВС электроэнергией нужного качества. Поэтому предлагается ввести дополнительную группу, назвав ее "критическая группа электроприемников категории I к надежности электроснабжения". При этом будем исходить из того, что устройства, относящиеся к критической группе, должны выдерживать перерыв питания до 20 мс.
Эти электроприемники по режимам работы можно разделить на два вида: устройства с нормальным режимом работы и с особым. Первые должны обеспечиваться защитой от неполадок питания в течение рабочей смены (суток) или времени, необходимого для завершения соответствующего технологического цикла; вторые — защитой от неполадок питания 24 часа в сутки и 365 дней в году. К последним принадлежат устройства, обеспечивающие непрерывный технологический процесс в реальном режиме времени, когда прерывание недопустимо, или те электроприемники, сбой в работе которых приводит к потере трудно восстанавливаемой информации или к большим финансовым убыткам.
Для электроснабжения потребителей критической группы рекомендуется использовать СГЭ в составе агрегата бесперебойного питания (АБП) и автономного источника питания в виде ДЭС или БЭС. В здании следует предусматривать электропомещения с установкой в них вводных и распределительных щитов (электрощитовой), помещения для АБП и для ДЭС. При этом питающие и распределительные линии силовых, осветительных и компьютерных сетей должны быть разнесены с обязательным формированием автономной сети электроснабжения потребителей ЛВС.
Система гарантированного электроснабжения
Определимсистему гарантированного электроснабжениякакнабор устройств и схемных решений, предназначенных для обеспечения бесперебойным электропитанием необходимого качества электроприемников критической группы во всех режимах работы сети (нормальном, аварийном или режиме профилактического обслуживания входящих в систему узлов и блоков). Заметим, что СГЭ является важнейшей и неотъемлемой составной частью общей системы электропитания здания и обеспечивает необходимую надежность всей цепи. В состав СГЭ обычно входят средства АВР, силовые коммутационные устройства электрощитовой, выполненная по особой схеме распределительная сеть, АБП, ДЭС, автономная электрическая сеть, а также устройства молниезащиты и заземления.
Сети электроснабжения и их виды
В настоящее время существует несколько способов выполнения сетей электроснабжения для питания электроприемников критической группы.
Сеть общего назначения (обычная сеть электропитания здания) — одно- или трехфазная распределительная сеть, в которой все электроприемники питаются от одного магистрального щитка или линии с нулевым (защитным) проводником, присоединенным к основному контуру заземления здания. По нашему мнению, описанная организация сети недопустима для проектирования ЛВС, однако в связи с тем что она не противоречит действующим нормативным документам, такие сети продолжают появляться в решениях большинства проектных институтов.
Выделенная сеть ЛВС (выполняется без дополнительного монтажа распределительной сети) — схема, когда электроприемники ЛВС подключаются на одну выделенную фазу трехфазного магистрального щитка или линии, а все остальные электроприемники — к двум другим фазам. Для защиты электроприемников ЛВС АБП обычно размещают между магистральным щитком и выделенной фазой. Такой способ организации сети — это только первый шаг к разделению электропитания ЛВС для обеспечения возможности подключения АБП — и не больше. Описанная организация распределительной сети для крупной ЛВС не рекомендуется.
Разделенная сеть ЛВС (дополнительно смонтированная сеть при реконструкции) — способ построения, при котором электроприемники ЛВС получают питание по одно- или трехфазной радиально-магистральной сети, отделенной от остальной сети общего назначения. Вводные фидеры разделенной сети подключаются непосредственно к главному распределительному (вводному) устройству здания. Для защиты электроприемников ЛВС АБП обычно размещают у распределительных щитков в узлах разделенной сети. Такой способ организации сети питания электроприемников ЛВС может быть вполне оправдан, а его стоимость практически соответствует стоимости автономной сети.
Автономная сеть электроснабжения ЛВС (дополнительно смонтированная при реконструкции или новом строительстве) — схема монтажа, при которой электроприемники ЛВС получают питание по радиально-магистральной пятипроводной сети, гальванически отделенной от сети общего назначения. Обычно она выполняется на базе АБП, имеющего выходной изолирующий трансформатор со вторичной обмоткой типа звезда, нейтраль которой соединяется со специальным контуром технологического заземления с сопротивлением R =< 0,5 Ом.
Из перечисленных выше четырех видов сетей только автономная сеть электроснабжения ЛВС позволяет обеспечить питание электроприемников электрической энергией необходимого качества за счет устранения блуждающих, импульсных и прочих токов в нейтральных проводниках.
Схемотехнические решения СГЭ
В настоящее время практически реализуются две основные схемы СГЭ: распределенная и централизованно-смешанная. Для всех вновь строящихся или реконструируемых объектов наиболее подходящим решением является схема централизованно-смешанной защиты ЛВС. В случаях, если реконструкция системы электроснабжения не выполняется, или при значительных технических сложностях реализации схемы централизованно-смешанной защиты как временное решение допустимо выполнение схемы распределенной защиты ЛВС.
Рассмотрим область применения, преимущества и недостатки схемы распределенной защиты. Она может быть рекомендована для ЛВС небольшого масштаба (20—40 рабочих мест) в пределах одного или нескольких этажей здания. При этом используются АБП архитектуры on-line со стандартным набором аккумуляторных батарей (на 20—30 минут поддержания электроснабжения при нагрузке 100%) и общим автономным резервным источником электропитания с автоматическим запуском при исчезновении питания городской электросети и устройством АВР. Рекомендуемая схема — разделенная сеть.
К преимуществам распределенной схемы защиты можно отнести:
- простоту установки и наращивания;
- рациональное планирование средств на приобретение АБП;
- возможность маневра при распределении АБП;
- отсутствие требований по специальной подготовке персонала.
- относительно высокую стоимость защиты одного рабочего места;
- невысокий уровень качества защиты и низкие сервисные возможности;
- необходимость при выборе АБП закладывать запас мощности для пусковых токов оборудования;
- сложность централизованного управления;
- отсутствие гибкости в использовании энергии аккумуляторных батарей всех АБП;
- уязвимость оборудования вследствие доступности АБП.
Выполнение схемы централизованно-смешанной защиты ЛВС возможно, по крайней мере, в двух вариантах. В первом — защита всего электронного оборудования осуществляется с помощью центрального мощного АБП архитектуры on-line со стандартным набором аккумуляторных батарей на 15—30 минут поддержания 100%-ной нагрузки и автономным резервным источником электропитания с автоматическим запуском и устройством АВР. При этом электроприемники ЛВС критической группы с нормальным режимом работы дополнительно защищаются расположенными рядом менее мощными АБП. Рекомендуемая суммарная мощность источников 15—80 кВ*А, а в отдельных случаях — и более. Способ выполнения — автономная сеть.
Данный вариант характеризуется следующими преимуществами:
- все оборудование ЛВС постоянно подключено к источнику высокостабильного напряжения;
- перенапряжения, электромагнитные помехи и импульсы напряжения во внешних сетях не оказывают воздействия на оборудование ЛВС;
- при необходимости осуществляется автономная работа от ДЭС, продолжительность которой ограничивается только емкостью топливного бака;
- предоставляются широкие возможности по использованию энергии центральной аккумуляторной батареи (значительное увеличение времени работы от АБП наиболее ответственных приемников при отключении в аварийной ситуации менее ответственных).
Во втором варианте централизованная защита всего электронного оборудования выполняется с помощью параллельного включения нескольких (линейки) АБП архитектуры on-line и автономного резервного источника электропитания с автоматическим запуском при исчезновении питания от городской электросети и АВР. Рекомендуется при наличии электроприемников критической группы с особым режимом работы. При этом такие устройства дополнительно защищены расположенными рядом менее мощными АБП. Рекомендуемая суммарная мощность нагрузки — от 80 кВ*А и выше, способ выполнения — автономная сеть.
К преимуществам второго варианта следует отнести:
- постоянное подключение оборудования ЛВС к источнику высокостабильного напряжения;
- отсутствие воздействия на оборудование ЛВС перенапряжения, электромагнитных помех, импульсов напряжения во внешних сетях и внутренних сетях общего назначения;
- повышение надежности работы системы в целом (при выходе из строя одного из АБП) за счет выполнения ремонтных работ, без прерывания электропитания в автономной сети;
- применение системы управления параллельной работой, что дает возможность изменения суммарной мощности работающих АБП за счет включения/отключения одного или нескольких из них;
- использование энергии центральной аккумуляторной батареи, позволяющей в аварийной ситуации отключить малоответственные электроприемники.
- проектирование, поставка, монтаж, техническое обслуживание СГЭ необходимо выполнять комплексно, с учетом параметров всех элементов, входящих в нее, взаимосогласованных режимов работы и максимально возможной унификацией;
- схема автономного питания устройств ЛВС АБП должна иметь выходной изолирующий трансформатор со вторичной обмоткой типа звезда, нейтраль которой соединяется со специальным контуром технологического заземляющего устройства с R =< 0,5 Ом. При этом необходимо, чтобы распределительные щитки автономной сети имели защиту от поражения электрическим током согласно IEC 439-1-85 или ГОСТ 22789—94;
- схема централизованно-смешанной защиты СГЭ должна предусматривать шкаф байпаса (ШБ) и шкаф управления нагрузкой дизель-генератора (ШУН ДГ) для возможности выполнения ремонтных и обслуживающих работ на ДЭС и наладки его работы с АБП без перерыва подачи питания;
- коммутационные аппараты АВР должны иметь механические блокировки от одновременности включения;
- автономность электропитания ЛВС следует обеспечивать не только путем разделения силовых электрических сетей, но и за счет устранения связей между контурами заземления, которые могут возникать по информационным каналам;
- информационные (воздушные) линии ЛВС, прокладываемые снаружи здания или между зданиями, должны быть защищены специальными устройствами ограничения перенапряжения.
Практический опыт работы показывает, что только автономная сеть позволяет в полном объеме обеспечить надежное и высококачественное электропитание ЛВС.
Современное оборудование (компьютеры, активное оборудование вычислительных сетей, телекоммуникационная аппаратура, банковская и медицинская техника, системы автоматики на предприятиях) является чувствительным к качеству электроэнергии и его подключение к существующей системе электропитания связано с повышенным риском нарушения его рабочего режима, а в ряде случаев – с риском выхода из строя. Чтобы обеспечить непрерывность процессов, можно использовать:
- системы бесперебойного электропитания (СБЭ) на базе источников бесперебойного питания (ИБП, UPS)
- системы гарантированного электропитания (СГЭ) на базе дизельгенераторных электростанций (ДЭС, ДГУ)
- системы бесперебойного и гарантированного электропитания, как сочетание СГЭ и СБЭ
По мере развития информационных технологий возникла необходимость в выработки общих решений и принципов организации электроснабжения ЦОД.
Одним из важных аспектов развития современного общества являются информационные технологии. Для создания высокопроизводительной, отказоустойчивой информационной инфраструктуры в настоящее время применяются комплексные централизованные системы – центры обработки данных (ЦОД). В работе ЦОД, помимо собственно систем обработки и хранения данных, определяющую роль играют инженерные системы, обеспечивающие его нормальное функционирование, в том числе система электроснабжения.
Для регламентирования инженерной составляющей ЦОД в России рядом крупных организаций, прежде всего банков, были разработаны собственные ведомственные нормы проектирования, где частично рассмотрен вопрос о электроснабжении ЦОД - в частности: «ВНП 001-01/ Банк России «Здания учреждений ЦБ РФ»; «0032520.09.01.01.03.ЕТ.01.01/ ОАО Банк ВТБ «Единые требования по обеспечению подразделений ОАО Банк ВТБ бесперебойным электроснабжением средств связи и вычислительной техники», ОАО Сбербанк России «Методика построения систем энергоснабжения объектов Сбербанка России N°979-р» др.
В апреле 2005 г. Ассоциация изготовителей оборудования для передачи данных выпустила TIA-942 - первый стандарт на телекоммуникационную инфраструктуру центров обработки данных (Telecommunications Infrastructure Standards for Data Centres), в котором выдвинуты и систематизированы требования к инфраструктуре ЦОД.
Предназначенный для использования проектировщиками ЦОД на ранней стадии строительства и оборудования здания, стандарт TIA-942 регламентирует:
- требования к месту расположения дата-центра и его структуре;
- требования к архитектурно-строительным решениям;
- требования к кабельным сетям;
- требования к надежности;
- требования к параметрам рабочей среды.
В соответствии с TIA-942 все ЦОДы разделены на 4 уровня по степени резервирования инфраструктуры (надежности):
Уровень 1 – базовый.
Резервирование отсутствует, для плановых и ремонтных работ необходимо отключение всей системы.
Уровень 2 – с резервированием.
Резервирование реализовано по схеме «N+1», однако для технического обслуживания необходимо отключение системы.
Уровень 3 – с возможностью параллельного проведения ремонтов.
Позволяет осуществлять плановую деятельность без нарушения работоспособности объекта, однако при отказе некоторых элементов системы, возможны перерывы в нормальном ходе работы.
Уровень 4 – отказоустойчивый.
Предусматривает возможность проведения любой плановой деятельности, а также обеспечивает возможность выдержать по крайней мере один отказ без последствий для критически важной нагрузки. Это означает наличие двух отдельных систем бесперебойного электропитания, каждая из которых имеет резервирование «N+1».
Данная статья предназначена для практиков, которым приходится сталкиваться с проблемами обеспечения качественного электропитания систем безопасности.
Терминология и сокращения, которые будут применяться в данной статье:
- АКБ — герметичная кислотная батарея с гелевым электролитом.
- ГЕНЕРАТОР — дизельная или бензиновая электростанция, вырабатывающая переменное однофазное напряжение 220 В или трехфазное 380 В.
- ИНВЕРТОР — устройство обеспечения бесперебойного электропитания, основанное на преобразовании постоянного тока от аккумуляторных батарей в переменное однофазное напряжение 220В или трехфазное 380В. Подразумевается, что
- ИНВЕРТОР имеет в своем составе АКБ , необходимую для обеспечения требуемого времени работы на заданной мощности.
- UPS — под этим сокращением будут подразумеваться «компьютерные бесперебойники» малой мощности.
- ИБП
— Источники бесперебойного питания (или ИВЭПР
— источники вторичного электропитания резервированные).
Подобные устройства предназначены для питания аппаратуры, которая не имеет своего встроенного сетевого блока питания. В состав ИБП входят АКБ . - ИРП — Источники резервного питания. Предназначены для обеспечения питания аппаратуры, которая имеет собственный основной источник питания и вход для дополнительного резервирования.
ВЫБОР СТРАТЕГИИ ОРГАНИЗАЦИИ ПИТАНИЯ
Прежде всего, следует разделить потребителей на группы по критичности электропитания и времени необходимого резервирования.
- — Относительно невысокую стоимость — в среднем бензиновый генератор обойдется $400-500 за кВт, а дизельный примерно в 1,5 — 2 раза дороже;
- — Высокое качество выходного напряжения;
- — Возможность длительного времени работы.
Недостатки:
- — необходимо специальное помещение;
- — необходимость обслуживания;
- — невозможность обеспечить бесперебойное питания — требуется время для запуска генератора.
Дизельные генераторы дешевле в эксплуатации, поэтому их имеет смысл применять только для организации длительного резервного питания объектов большой мощности (более 5 кВт). На меньших мощностях или при кратковременном использовании бензиновый генератор будет более экономичен.
Покупать ГЕНЕРАТОРЫ имеет смысл только импортные и только в специализированных фирмах. В Россию завозят много неплохих марок японского (напр. Yamaha), французского (SDMO) и итальянского производства.
ИНВЕРТОР — так обычно называют преобразователь с низкого напряжения постоянного тока в высокое переменное. Другими словами — энергию АКБ в переменный ток 220 В. В чистом виде инверторы применяются редко, а являются составной частью систем бесперебойного питания, которые обычно называют UPS. UPS бывает двух типов — on-line и off-line. UPS off-line являются более дешевыми и простыми — инвертор включается только при пропадании сетевого напряжения. Схема on-line — это схема с двойным преобразованием. Сначала сетевое напряжение понижается и выпрямляется, после чего постоянной ток с помощью инвертора преобразуется в переменный 220 В. При пропадании сетевого напряжения используется энергия АКБ . Подобная схема дает наиболее качественное питание, так как не зависит от качества входного напряжения. Инверторы типа on-line являются одновременно и стабилизаторами напряжения, и фильтрами. Это идеальное решение для обеспечения питания потребителей 220 В. Но и стоят они существенно дороже обычных off-line приборов.
Еще одним важным параметром для ИНВЕРТОРОВ и UPS является форма выходного сигнала:
- — чистый синус — наиболее сложные и дорогие приборы;
- — аппроксимированный синус — промежуточный вариант, может быть разная степень аппроксимации;
- — модифицированный синус, меандр, квазисинус — наиболее часто встречающийся и недорогой вариант инвертора.
Необходимо помнить, что некоторые типы нагрузок очень чувствительны к форме питающего напряжения. Модифицированный синус нельзя использовать для питания потребителей с трансформаторными источниками питания и для чувствительной аппаратуры.
Выходная мощность
— для инверторов обычно указывается в Вольт-Амперах (ВА, VA). В отличии от Ваттов (Вт, W), которые указывают эффективную потребляемую мощность переменного тока, вольт-амперы характеризуют амплитудные значения токов и напряжений в нагрузке. Существование такой единицы связано с тем, что в цепях переменного тока может возникать сдвиг фаз.
Для простой активной нагрузки VA = 1,41 x W
Крайне аккуратно надо подключать нагрузку с мощностью, которая указана в Ваттах к источнику, мощность которого указана в ВА. Если такая необходимость возникает, то для расчетов умножить значение нагрузки в Ваттах на 1,41
Приобретение хорошего ИНВЕРТОРА
— большая проблема. Есть очень дорогие модели, предназначенные для телекоммуникационной и компьютерной техники.
Практически отсутствует на рынке «средний класс». Как правило, проблемы с сервисом, а ИНВЕРТОР
— весьма дорогой и сложный прибор.
Есть неплохие отечественные приборы, но их производители — оборонные заводы — страдают слабым маркетингом. Купить же компьютерный UPS
небольшой мощности проще простого.
НИЗКОВОЛЬТНЫЕ ИБП и ИРП
Практически все ИРП существующие на рынке похожи друг на друга и отличаются только емкостью устанавливаемых АКБ.
Поэтому основное внимание уделим ИБП. ИБП по своей схемотехнике можно разделить на трансформаторный и импульсные.
В свою очередь трансформаторные ИБП могут быть с линейным или ШИМ стабилизатором.
Импульсные ИБП для систем безопасности мало применяются ввиду невысокой надежности и высокого уровня помех.
Трансформаторные источники с линейным стабилизатором оптимальны при небольших токах.
При больших токах все чаще начинают применять ШИМ стабилизаторы, хотя линейные схемы до сих пор вне конкуренции по надежности и ремонтопригодности.
Один из важнейших параметров — НАПРЯЖЕНИЕ ПИТАНИЯ СЕТИ. В России стандарт на электросети допускают интервал напряжений 187…242В (220В -15% +10%).
Зарубежные требования более жесткие, поэтому импортные ИБП не рекомендуется использовать в наших сетях. Более того, некоторые отечественные ИБП выпускаются с параметрами, заявленными в диапазоне 220В ± 10%.
Использование таких ИБП в реальных сетях чревато либо хроническим недозарядом АКБ, либо срывом стабилизации, что совершенно недопустимо для систем безопасности. Т.к. во многих регионах пониженное напряжение в сети является нормальным состоянием, на рынке появились ИБП с расширенным диапазоном питающей сети порядка 150…250В.
Отсутствие четких стандартов на ИБП приводит к произволу в определениях и терминологии, что часто запутывает потребителя.
Необходимо помнить, что основным параметром ИБП, характеризующим его нагрузочную способность является НОМИНАЛЬНЫЙ ТОК ВЫХОДА — это ток, который может отдаваться в нагрузку при питании от сети ВСЕГДА независимо от обстоятельств, сколь угодно длительное время и при сохранении уровня пульсаций — при любом допустимом напряжении в сети в интервале не хуже 187…242 В, при любом состоянии АКБ, в допустимом рабочем интервале температур. Только на этот ток вы можете рассчитывать при построении системы.
Часто производители ИБП в качестве основного параметра указывают ток, отдаваемый в нагрузку без подключенной АКБ (иногда его называют максимальный ток),
но надо помнить, что часть этого тока отбирается для зарядки батареи, и в нагрузку гарантировано может отдаваться только номинальный ток.
Все профессиональные ИБП имеют защиту от глубокого разряда АКБ. Часто ИБП позволяют подключать дополнительные ИРП для увеличения времени работы в режиме резерва.
Многие ИБП имеют повышенные выходные токи в режиме резерва (при отсутствии сети) или кратковременно, что позволяет существенно оптимизировать питание систем ОПС, оповещения и пожаротушения.
Выбирать ИБП или ИРП следует только отечественного производства и только от производителей, специализирующихся на выпуске ИБП.
Уже стало поговоркой, что «только ленивый не делает блоки питания». Но реально в России есть не более 4-5 фирм, которые производят надежные и уже испытанные годами источники, обеспечивают широкий ассортимент и техническую поддержку и сеть дистрибьюции.
Система гарантированного электропитания (СГЭ) служит для обеспечения электроэнергией требуемого качества (ГОСТ 13109-87) потребителей I категории (ПУЭ гл.1.2.17), в случае исчезновения напряжения основной питающей сети.
Если на объекте в качестве резервного источника электропитания используется только дизель-генераторная установка (ДГУ), то такая схема называется схемой гарантированного электропитания, а потребители, получающие электропитание от ДГУ в случае исчезновения напряжения основной питающей сети - потребители гарантированного электропитания.
Такую схему целесообразно использовать в случаях частого исчезновения напряжения основной питающей сети и отсутствии на объекте потребителей I категории особой группы, которым необходимо для нормального функционирования электропитание без разрыва синусоиды питающего напряжения.
Система гарантированного электроснабжения должна обеспечивать:
- гарантированное электропитание подключенных потребителей;
- автоматический запуск (суммарно не менее 3 попыток) дизель-генератора через 9 секунд при отклонении параметров основной внешней сети электропитания за пределы требования ГОСТ 13109-87 или полном ее исчезновении;
- автоматическое переключение нагрузки с основной внешней сети электропитания на дизель-генератор и обратно;
- выдача сигнала тревоги на пост диспетчера в случае аварийного события с оборудованием ДГУ
- Система гарантированного электроснабжения служит для питания резервируемых нагрузок при аварийном отказе системы общего электроснабжения в автоматическом режиме. В состав системы входят дизель-генераторные установки, в которых используются устройства мониторинга, управления и контроля качества выработки электроэнергии, а также автоматического переключения нагрузки и синхронизации.
- Система распределения электропитания предназначена для распределения питания внутри объекта от электрических щитов системы распределения электропитания до мест подключения оборудования.
- Для решения долговременных перебоев электропитания целесообразнее использовать генераторную установку. Как правило, это Дизельные (ДГУ) станции, которые рассчитаны на продолжительное время работы. Не стоит сравнивать их с бензиновыми станциями, которые рассчитаны для кратковременной работы (3-4) часа. Комплекс системы состоящей из ИБП и ДГУ является системой гарантированного электропитания, которая обеспечивает полную энергонезависимость потребителя от внешней сети. Такая система рекомендуется для электропитания как частных домов и коттеджей, так офисов, медицинских учреждений промышленных объектов.
Принцип работы:
1 .Питание поступает от внешней сети.
ДГУ находится в режиме ожидания контролируя напряжение входной сети. При этом питание потребителя осуществляется через ИБП. Источник бесперебойного питания преобразует входящее переменное напряжение сети в постоянное напряжение, заряжая при этом встроенную аккумуляторную батарею, и затем преобразует постоянное напряжение на аккумуляторной батареи в переменное напряжение питания потребителя.
2 .Произошёл сбой, и питание не поступает из внешней сети.
Контроллер ДГУ определил что произошёл сбой во внешней сети, и питание не поступает в течение некоторого времени. Контроллер даёт команду на запуск ДГУ. При этом питание потребителя осуществляется через ИБП. Источник бесперебойного питания преобразует постоянное напряжение на аккумуляторной батареи в переменное напряжение питания потребителя.
3 .Питание во внешней сети не появилось.
ДГУ вышла на установленные обороты, и дала команду на переключение АВР. АВР переключает нагрузку с внешней сети на ДГУ. При этом питание потребителя осуществляется через ИБП. Источник бесперебойного питания преобразует входящее переменное напряжение ДГУ, в постоянное напряжение, заряжая при этом встроенную аккумуляторную батарею, и затем преобразует постоянное напряжение на аккумуляторной батареи в переменное напряжение питания потребителя.
4 .Восстановилось питание внешней сети.
Контроллер ДГУ определил, что произошло восстановление внешней сети, и питание поступает в течение некоторого времени. Контроллер даёт команду на переключение питания нагрузки с ДГУ на внешнюю сеть. При этом питание потребителя осуществляется через ИБП.
Источник бесперебойного питания преобразует входящее переменное напряжение сети в постоянное напряжение, заряжая при этом встроенную аккумуляторную батарею, и затем преобразует постоянное напряжение на аккумуляторной батареи в переменное напряжение питания потребителя. ДГУ отработав некоторое время без нагрузки глушится, при этом оставаясь в режиме ожидания отслеживая поступающее напряжение входящей сети.
Если же кратковременный сбой в питании нагрузки не приводит к потере незаконченного производственного цикла, не создаёт условий катастрофических последствий, и работа может быть продолжена с любой точки останова, то такой потребитель потребует только гарантированного питания. Примером такой нагрузки может служить освещение помещений, или же эл. двигатель механической мельницы.
Бесперебойность электроснабжения не является величиной абсолютной с точки зрения самого качества электропитания. При проектировании СБГЭ (системы бесперебойного и гарантированного электропитания) всегда отталкиваются от двух моментов:
– потребители электроэнергии подразделяются на группы по ответственности, т.е. назначается приоритет в электропитании для нагрузок;
– и в каждой группе выделяется самый требовательный к качеству электропитания потребитель.
В этой логике определяются требования к допустимому отклонению параметров сети питания, при которых нагрузка работает не отключаясь. По итогу, "система бесперебойного электропитания " создаёт такую сеть нагрузке, в которой отсутствует даже кратковременное отклонение параметров электропитания за допустимые нагрузкой границы.
Гарантированность электроснабжения подразумевает возможность длительного исчезновения электропитания технологического объекта только так, что это не приводит к аварийному состоянию оборудования и не создаёт опасности для людей и окружающей среды (). В "системе гарантированного электропитания " допускается кратковременное исчезновение электропитания, которое может быть связано с переключением между источниками электроснабжения.
Простыми словами, тут важно понять следующее, что если есть такая нагрузка, кратковременный сбой в питании которой приводит к тому, что алгоритм работы потребителя сбрасывается и требуется начинать незаконченное дело с нуля, или сбой электроснабжения может привести к фатальным последствиям, то такой потребитель однозначно требует бесперебойного питания. Длительность же автономного питания должна позволить закончить некий производственный цикл до его окончания. Примером такой нагрузки может являться оборудование в операционных клиник, или же оборудование хранения данных.
Если же кратковременный сбой в питании нагрузки не приводит к потере незаконченного производственного цикла, не создаёт условий катастрофических последствий, и работа может быть продолжена с любой точки останова, то такой потребитель потребует только гарантированного питания. Примером такой нагрузки может служить освещение помещений, или же эл . двигатель механической мельницы.
Для общего понимания места систем бесперебойного и гарантированного электропитания в электроснабжении объектов, следует обратиться к требованиям нормативных документов, и создать свою систему электропитания не хуже общих требований.
ПУЭ 7-е издание
и обеспечение надежности электроснабжения
1.2.17. Категории электроприёмников по надежности электроснабжения определяются в процессе проектирования системы электроснабжения на основании нормативной документации, а также технологической части проекта.
1.2.18. В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприёмники разделяются на следующие три категории.
Электроприёмники I категории – электроприёмники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.
Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприёмников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.
Электроприёмники II категории – электроприёмники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.
Электроприёмники III категории – все остальные электроприёмники, не подпадающие под определения первой и второй категорий.
1.2.19. Электроприёмники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.
Для электроснабжения особой группы электроприёмников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.
В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприёмников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприёмников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п.
Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.
Электроснабжение электроприёмников первой категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.
1.2.20. Электроприёмники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.
Для электроприёмников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.
1.2.21. Для электроприёмников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.
Таким образом, становиться очевидным, что системы СБГЭ в части бесперебойного питания направлены, прежде всего, на удовлетворение нужд в качестве и надёжности электропитания потребителей 1 (первой) категории и особой группы первой категории, а в части гарантированного питания – потребителей 2 (второй) категории.
Обращайтесь за более детальными консультациями или подбором оборудования.
