Система гарантированного и бесперебойного электропитания. Гарантированное и бесперебойное электропитание Обеспечение гарантированного бесперебойного доступа к энергетическим ресурсам

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.

1.1. Необходимость в создании системы

Основная проблема, с которой приходится сталкиваться при решении вопроса о необходимости установки на объект дизель-генераторной установки (ДГУ) и источника бесперебойного электропитания (ИБП) - это обеспечение электроснабжения в случае исчезновения напряжения основной питающей сети потребителей I категории и потребителей I категории особой группы согласно ПУЭ.

К сожалению, на практике, нередкие ситуации выхода из стоя оборудования распределительной трансформаторной понижающей подстанции (РТП 10/0,4кВ или РТП 6/0,4кВ), сбой в электросетях района и т.п. Поэтому, 2-х вводов от РТП, как требует ПУЭ, на практике бывает недостаточно и на таких объектах существует необходимость в установке дизель-генераторной станции - гарантированное электропитание, и источников бесперебойного электропитания - бесперебойное электропитание.

Система гарантированного электропитания служит для обеспечения электроэнергией требуемого качества (ГОСТ 13109-87) потребителей I категории (ПУЭ гл.1.2.17), в случае исчезновения напряжения основной питающей сети.

Система бесперебойного электропитания служит для обеспечения электроэнергией требуемого качества (ГОСТ 13109-87) без разрыва синусоиды питающего напряжения потребителей I категории особой группы (ПУЭ гл.1.2.17).

2. Описание решения

2.1. Общие сведения

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

бесперебойное электропитание (без разрыва синусоиды питающего напряжения) потребителей, подключенных через ИБП; Полностью регулируемое выходное напряжение.
выходное напряжение чистой синусоидальной формы;
высокий КПД;
совместимость с дизель-генераторами с коэффициентом запаса мощности не более 1,3;
максимальную защиту против всплесков, скачков, перепадов и отключений напряжения;
возможность параллельного включения нескольких ИБП;
возможность автономной поддержки нагрузки в течение 20мин.;
возможность бесперебойного переключения нагрузки на питание от внешней электросети через встроенный и внешний байпас;
гальваническую развязку входных и выходных цепей;
дистанционный мониторинг и управление параметрами ИБП.

2.2. Структура решения

В зависимости от требований к электропитанию потребителей, используются разные варианты построения схем электропитания. Рассмотрим несколько вариантов.

2.2.1. Использование на объекте схемы гарантированного электропитания

Если на объекте в качестве резервного источника электропитания используется только дизель-генераторная установка, 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.

2.2.2. Использование на объекте схемы бесперебойного питания

Если на объекте в качестве резервного источника электропитания используется только источник бесперебойного электропитания, то такая схема называется схемой бесперебойного электропитания, а потребители, получающие электропитание от ИБП в случае исчезновения напряжения основной питающей сети - потребители бесперебойного электропитания.

Такую схему целесообразно использовать в случаях нечастого и кратковременного исчезновения напряжения основной питающей сети и при наличии на объекте потребителей I категории особой группы.

2.2.3. Использование на объекте схемы бесперебойного и гарантированного питания совмещённо

Если на объекте в качестве резервного источника электропитания используется и дизель-генераторная установка, и источник бесперебойного электропитания, то такая схема называется схемой повышенной надёжности с использованием бесперебойного и гарантированного электропитания.

В случае исчезновения напряжения основной питающей сети - на ДГУ поступает команда на его запуск. В момент запуска ДГУ (5-10сек.) потребители гарантированного электропитания, кратковременно остаются без напряжения. Электроснабжение потребителей гарантированного электропитания восстанавливается при выходе ДГУ на номинальную частоту и напряжение.

Во время запуска ДГУ, ИБП переходит на аккумуляторные батареи, и питание потребителей бесперебойного электропитания осуществляется от батарей ИБП столько времени, сколько необходимо для запуска дизель-генераторной установки. Таким образом, питание потребителей бесперебойного электропитания осуществляется без разрыва синусоиды питающего напряжения.

При восстановлении питающего напряжения внешней энергосети при переключении потребителей от ДГУ к внешней питающей сети, потребители гарантированного электропитания кратковременно остаются без напряжения. Таким образом, питание потребителей переходит в нормальный режим. Дизель-генераторная установка, после полного останова, переходит в дежурный режим.

Питание от ДГУ возможно в течение промежутка времени, определяемого запасом топлива в топливном баке ДГУ и удельным расходом топлива (величина этого параметра зависит от нагрузки), а также возможностью дозаправки ДГУ во время работы. Если энергоснабжение от основного ввода не восстановится до окончания ресурса топлива в штатном топливном баке, то блок автоматики ДГУ остановит дизель-генератор.

Такую схему целесообразно использовать для объектов, требующих повышенной надежности электропитания.

3. Создание системы бесперебойного и гарантированного электроснабжения на объекте

3.1. Необходимые условия для создания на объекте схемы гарантированного электропитания

дизель-генераторные установки должны иметь показатель наработки на отказ не менее 40000 часов;
эксплуатация ДГУ с загрузкой по мощности менее 50% длительное время не рекомендуется, а с загрузкой менее 30% - ведет к отказу поставщика от гарантийных обязательств на оборудование;
время экстренного старта и приема нагрузки из режима ожидания в горячем резерве не более 9 сек.
обеспечить возможность проведения ремонтных работ и регламентного обслуживания дизель-генераторной установки без нарушения нормальной работы системы электроснабжения;
обеспечить дистанционный контроль работы ДГУ;
исключить возможность параллельной работы ДГУ с внешней системой электроснабжения;

3.2. Необходимые условия для создания на объекте схемы бесперебойного электропитания

одиночный отказ любого элемента СБП не должен приводить к полной потере работоспособности системы;
средний срок службы СБП не менее 10 лет;
избегание перегрузок нейтральных кабелей входных электросетей и оборудования трансформаторных подстанций;
работа длительное время в режиме отключения внешней энергосети и обеспечение питания ответственных потребителей от ИБП;
обеспечение возможности проведения ремонтных работ и регламентного обслуживания ИБП без нарушения нормальной работы системы электроснабжения;
обеспечение дистанционный контроль работы и ИБП;
выполнение корректного завершения технологических процессов при исчезновении внешнего питания и истечения ресурса автономии аккумуляторных батарей.

3.3. Необходимые условия для создания на объекте схемы бесперебойного и гарантированного электропитания совмещённо

класс ИБП - on-line, как единственный защищающий нагрузку от всех существующих неполадок в электросети;
мощность ИБП выбирается, исходя из мощности нагрузки;
ИБП обязательном порядке комплектуется аккумуляторными батареями. В общем случае, время резервирования аккумуляторов выбирается в диапазоне 5-10 минут;
для снижения нелинейных искажений токов, вносимых ИБП в питающую сеть, применяются ИБП с выпрямителями на IGBT - транзисторах с 12-пульсными выпрямителями или с активными выпрямителями;
желательно подбирать ИБП с системой плавного перехода ИБП на питание с батареи на сеть;
мощности ДГУ и ИБП подбираются в соотношении: ДГУ/ИБП= 1,3;
ДГУ должна комплектоваться автоматическим регулятором выходного напряжения и электронным регулятором скорости приводного двигателя.

Как показывает опыт "НИЦ", выбор звеньев системы бесперебойного и гарантированного электропитания с учетом приведённых выше требований обеспечивает согласованную и устойчивую совместную работу ИБП и ДГУ. Дополнительное преимущество этой схемы над предыдущими двумя - практически неограниченное время работы в автономном режиме, т.е., полная независимость электроснабжения ответственной нагрузки (потребителей I категории и потребителей I категории особой группы) от неполадок основной сети.

4. Схемы решений

4.1. Схема гарантированного электропитания

4.2. Схема бесперебойного электропитания

4.3. Схема бесперебойного и гарантированного электропитания

5. Производители оборудования для реализации схемы гарантированного и бесперебойного электропитания

5.1. Общие принципы при выборе производителя

соответствие оборудования российским стандартам;
гарантия качества и надежность работы;
приемлемые сроки поставки;
грамотная техническая поддержка от производителя.

5.2. Производители дизель-генераторных установок и источников бесперебойного электропитания

Имея немалый опыт по созданию систем гарантированного электропитания, наша компания отдаёт предпочтение таким производителям, как: F.G.Wilson, Gesan, Cummins, SDMO.

При создании на объектах систем бесперебойного электропитания чаще всего наша компания использует ИБП фирмы APC , также, довольно часто используются ИБП Powerware, реже - Libert.

Национальная особенность отечественных электросетей - неожиданное исчезновение напряжения. В результате плоды труда испаряются, от горечи произошедшего опускаются руки, и приходится переделывать всю работу заново.

Ситуация неприятная даже в домашних условиях, а если подобное происходит на предприятии, если потерянные данные - годовой отчет бухгалтерии, информация о существующих и потенциальных клиентах, база данных, наработанная не за один год? Ущерб от простоя компьютерной сети, потери данных, выхода из строя различных устройств может быть очень велик.

Чтобы минимизировать его, как в финансовом плане так и в плане репутации, необходимо в процессе проектирования информационной системы (ИС ) предусмотреть обеспечение оборудования гарантированным электроснабжением (ГЭ ). Система ГЭ является подсистемой ИС предприятия.

Она состоит из следующих основных элементов: вводно-распределительное устройство (ВРУ ), источники бесперебойного питания (ИБП ), проводная сеть, коммутационное оборудование.

Используются различные схемы построения системы - распределенная, централизованная и комбинированная.

Начинать проектирование системы нужно с определения потребностей предприятия. (см. информационная система и администратор). Основные параметры с которыми надо определиться: время автономной работы ИС и оценочная мощность используемого оборудования. Если оценочную мощность можно рассчитать однозначно, то время автономной работы зависит от поставленных задач. Для одного предприятия это сохранение данных и нормальное завершение работы - достаточно 15 минут. Для другого это поддержка основной функциональности ИС до восстановления нормального электроснабжения - несколько суток.

Для небольшой компании с малым количеством сотрудников и оборудования, наиболее приемлемым решением будет распределенная топология . То есть, для каждой единицы защищаемого оборудования ставится локальный ИБП. Положительные стороны такого подхода заключаются в том, что при выходе из строя одного источника все остальные сохраняют свою работоспособность, система легко масштабируема (для нового оборудования докупается дополнительный ИБП). Немаловажным преимуществом такой системы будет ее дешевизна - отсутствует необходимость в монтаже дополнительной проводной сети. Недостатками такого решения можно назвать сложность управления, своевременной диагностики и замены батарей, доступ пользователей к оборудованию.

Для компании, в которой количество сотрудников исчисляется десятками, приемлемым решением становится использование централизованной топологии . В этой схеме используется центральный мощный ИБП, от которого подается напряжение на все защищаемое оборудование. Основным недостатком такого подхода является необходимость в разделении проводных сетей общего и гарантированного электроснабжения. Ну а дальше только преимущества - высокая надежность, высокий класс помехоустойчивости, удаленное администрирование, автоматическое информирование о состоянии ИБП и параметрах электросети. Значительно увеличивается время автономной работы для высокоприоритетных потребителей (ВП ): сервера, сетевые маршрутизаторы, офисные АТС и т.п.

С целью повышения надежности используют комбинированную схему включение ИБП: вместе с центральным ставят ИБП для защиты отдельных групп. В этом случае, даже при выходе из строя одного из элементов, система вцелом остается работоспособной. При таком варианте, потребители с высоким приоритетом, должны иметь возможность параллельного питания от двух источников. Один вход запитывается от центрального ИБП, второй от ИБП группы. Низкоприоритетные потребители (НП ) запитываются от одного источника, в зависимости от конкретного проекта.

При любой организации ГЭ необходимо предусмотреть возможность быстрой замены ИБП, а также организацию временной работы без любого или всех ИБП системы. Дешивизна локальных ИБП, при распределенной топологии, позволяет всегда иметь резерв для замены. Иметь запас центральных или групповых ИБП не всегда оправданно, по причине их высокой стоимости. Поэтому, в обязательном порядке, необходимо предусмотреть возможность коммутации (К1, К2 ), для исключения ИБП из системы и подачи питания напрямую.

Еще один уровень обеспечения ГЭ - использование двух внешних вводов (В1, В2 ) электроснабжения с разных подстанций и автономного генератора (ГЕН ). Автоматическое переключение между вводами и генератором осуществляется ВРУ. При пропадании одного из вводов происходит переключение на другой, при пропадании обоих - на генератор.

Схема комбинированной системы ГЭ

Процесс сопровождения системы ГЭ включает в себя:

замену вышедших из строя ИБП
очистку оборудования от пыли
диагностику и замену аккумуляторов
доведение до пользователей правил использования системой ГЭ и контроль их соблюдения
оперативное информирование ответственных о перебоях в электроснабжении
тестовые отключения внешних источников электроснабжения
обслуживание генератора

Одна из подсистем ИС - система гарантированного электроснабжения построенная на источниках бесперебойного питания. Возможны распределенная, централизованная и комбинированная топологии. Наиболее важные параметры системы ГЭ: время автономной работы ИС и мощность потребляемая ее оборудованием. Определение данных параметры производится на основе потребностей предприятия и его финансовых возможностей.

Современные системы электропитания необходимы для регулировки, преобразования и распределения электрической энергии, а также они способствуют бесперебойной подачи разных напряжений тока переменного и постоянного. Предназначены для нормальной работоспособности радиотехнической аппаратуры, вычислительных и персональных ЭВМ, устройств сигнализации и защиты.

Все системы электропитания делятся на 3 категории:

Система гарантированного электропитания;

Система бесперебойного электропитания;

Система резервного электропитания.

Системы гарантированного электропитания

Должны обеспечивать полную гарантию электропитания подключенных устройств, автоматический запуск, автоматическое переключение нагрузки с дизель-генератора на внешнюю сеть электропитания и обратно, выдачу сигнала тревоги, если сложилась аварийная ситуация с оборудованием.

С учетом требований, предъявленных к электропитанию, можно использовать различные способы построения схем. Рассмотрим схему гарантированного электропитания.

В случае, когда на объекте резервным источником электропитания выступает только дизель-генератор, то это и есть схема гарантированного электропитания. Потребители, которые получают электроэнергию от дизель-генераторной установки в случае отключения напряжения основной сети, называются потребителями гарантированного электропитания.

Целесообразнее всего использовать данную схему, когда происходят частые исчезновения напряжения в основной сети, а также отсутствуют потребители І категории, которые нуждаются в нормальном функционировании электропитания без разрыва синусоиды напряжения.

Для того, чтобы создать на объекте схему гарантированного электропитания, следует учитывать такие требования:

Дизель-генераторные установки должны быть оснащены показателем наработки на отказ более 40000 часов;

Не рекомендуется нагрузка дизель-генераторной установки с загрузкой длительное время, мощность которой менее 50 процентов. Нагрузка менее 30 процентов приводит к отказу поставщика от обязательств гарантии на оборудование;

Период приема нагрузки и старта экстренного из ожидающего режима должен быть менее 9 секунд;

Обеспечение возможности выполнения ремонтных работ и обслуживания установки без сбоев в работе системы электропитания;

Обеспечение дистанционного контроля дизель-генераторной установки;

Исключение возможности параллельной работы установки с внешними системами электроснабжения.

Системы бесперебойного электропитания н еобходимы для:

Бесперебойного электропитания потребителей (разрыва синусоиды не должны быть);

Создания выходного напряжения чистой синусоидальной формы;

Обеспечения высокого КПД;

Обеспечения совместимости с дизель-генераторами, коэффициент запаса мощности менее 1,3;

Обеспечения максимальной защиты от всплесков, перепадов, скачков напряжения;

Возможного параллельного подключения нескольких источников питания;

Обеспечения независимой поддержки нагрузки на протяжении 20 минут;

Бесперебойного переключения нагрузки;

Гальванической развязки выходных и входных цепей;

Дистанционного мониторинга и управления параметрами системы источников бесперебойного электропитания.

Схема бесперебойного электропитания – это схема, в которой применяется лишь источник бесперебойного питания в роли резервного источника. Потребители, которые получают электропитание от источников в том случае, когда напряжение основной сети исчезло, называются потребителями бесперебойного электропитания.

Использовать данную схему целесообразнее, когда исчезновения напряжения основной сети происходит нечасто и кратковременно.

Для создания этой схемы нужно учитывать требования:

Средний период эксплуатации более 10 лет;

Избегать перегрузки нейтральных кабелей сети и комплектации трансформаторной подстанции;

Ремонтные работы и обслуживание должны проводиться без нарушения работоспособности системы;

Создание дистанционного контроля работы;

Корректное завершение всех технологических процессов.

Также возможен вариант использования совмещенной схемы гарантированного и бесперебойного питания. Схема повышенной надежности с применением гарантированного и бесперебойного питания имеет и дизель-генераторную установку, и источник бесперебойного электропитания.

Когда происходит исчезновение напряжения основной сети, на дизель-генераторе появляется сигнал на его включение. Во время включения (5-15 секунд) получатели гарантированного электропитания на кратковременный период пребывают без напряжения. Восстановление электроснабжения потребителей гарантированного питания до нормальной частоты происходит на выходе дизель-генератора.

В период включения дизель-генераторной установки, источник бесперебойного питания переключается на аккумуляторную батарею, в результате чего питание потребителей бесперебойного питания выполняется от батарей источников такое количество времени, которое требуется для включения дизель-генератора. Следовательно, электропитание потребителей осуществляется без нарушения синусоиды напряжения.

Когда происходит восстановление напряжения внешней сети во время переключения потребителей от дизель-генератора к внешней сети, получатели гарантированного питания на кратковременный период оказываются без напряжения. Следовательно, питание потребителей происходит в нормальном режиме. После полной остановки дизель-генератор остается в дежурном режиме.

Питание от дизель-генератора возможно на протяжении некоторого промежутка времени, который определяется запасом топлива и его расходом, а также возможной дозаправкой дизель-генераторной установки в период работы. Данную совмещенную схему лучше всего применять на объектах, которые нуждаются в повышенном надежном электропитании.

Системы резервного электропитания д ают возможность избегать неприятностей, которые связаны с отключением электроэнергии. Основные положительные факторы системы современного резервного электропитания:

Отключение электроэнергии не страшно;

Есть возможность добавлять мощность в случае ее нехватки;

Экономия электричества.

В состав системы входят инвертор и блок аккумуляторных батарей.

Инвертор – несет ответственность за зарядку аккумуляторных батарей (возможно в том случае, если он имеет встроенное зарядное устройство), преобразовывает ток постоянный в переменный. Еще его называют блоком бесперебойного питания, настройками которого осуществляется контроль всех основных параметров системы.

Аккумуляторные батареи – это хранители электроэнергии. Когда происходит отключение электроснабжения от центральной сети, питание переходит в автономном режиме на эти батареи. Также есть возможность в любое время добавлять из них дополнительную мощность к потреблению.

В любое время можно добавить к системе резервного электропитания альтернативный источник энергии и в результате получить автономную систему электропитания, которая дает возможность не использовать центральное электроснабжение.

В условиях нестабильного электроснабжения часто имеет смысл подстраховаться и оградить себя от неприятных сюрпризов, которые могут преподнести централизованные электросети.

Например, нередко можно наблюдать, как напряжение в сети падает или скачет. Нагляднее всего это можно заметить, обратив внимание на то, как светится обычная лампа накаливания - если она мерцает или горит вполнакала, значит, в вашей электросети возникла проблема. Недостаточный уровень напряжения или его перепады могут вызвать сбои в работе чувствительного оборудования, потерю компьютерных данных и другие неприятные последствия.

Также возможны резкие повышения напряжения, которые чаще всего вызваны короткими замыканиями или попаданием разряда молнии в провода или подстанцию. Несмотря на принимаемые меры по защите от грозы, такие случаи время от времени случаются и кроме сбоев в работе могут повлечь выход оборудования из строя.

Кроме перечисленных нарушений работы сети возможно и полное исчезновение напряжения - кратковременное или довольно долгое. В итоге парализуется производство, перестают работать различные системы - связи, охранные, обеспечения жизнедеятельности и прочие.

Поэтому в ряде случаев требуется принимать дополнительные меры и устанавливать оборудование, которое позволит свести к минимуму негативные последствия отказов централизованной электросети.

Различают два вида таких систем - системы бесперебойного электропитания и системы гарантированного электропитания. Ниже рассмотрим, чем они отличаются.

Различия систем бесперебойного и гарантированного электроснабжения

Система бесперебойного электроснабжения чаще всего подразумевает наличие источников бесперебойного питания (ИБП), которые при необходимости переключают запитанное от них оборудование на работу от аккумулятора. В штатном режиме работы электросети батареи ИБП заряжаются. Также ИБП оснащены сетевыми фильтрами, которые помогают отсекать высокочастотные помехи в электросети, перепады напряжения и прочее.

Такая мера эффективна, если у вас в сети наблюдаются кратковременные отключения или перепады напряжения - с такими неприятностями ИБП вполне эффективно справляются. Однако для того, чтобы поддерживать работу аппаратуры или оргтехники при длительном отключении, ресурсов бесперебойников недостаточно. Всё, что они смогут сделать в аварийной ситуации - дадут пользователям несколько минут на то, чтобы штатно выключить оргтехнику и сохранить необходимые данные.

Чтобы противостоять продолжительным отключениям электричества, требуются системы гарантированного электропитания, или сокращённо - СГЭ. Кроме источников бесперебойного питания подобная безопасная система предполагает наличие дизель-генераторной установки (сокращённо - ДГУ), выполняющей во время длительного отключения центральной электросети роль блока аварийного электроснабжения, и необходимого оборудования контроля и управления, которое даёт возможность ИБП и ДГУ взаимодействовать в комплексе.

Проектирование и установка бесперебойного питания оправданы в том случае, если часто наблюдаются выключения электричества, и на вашем объекте имеются потребители, для которых критичным считается бесперебойность и высокое качество электроснабжения.

При таких условиях убытки от сбоев в деятельности электросети могут оказаться столь значительными, что многократно превысят стоимость закупки и установки специального оборудования, также следует озаботиться установкой такой схемы подключения на стратегических объектах или же в том случае, когда отключение напряжения может повлечь человеческие жертвы.

Цель создания СГЭ и требования к ней

Итак, с целью создания на каком-либо объекте системы гарантированного электропитания всё ясно - такая система должна гарантировать стабильное высококачественное электроснабжение для ответственных потребителей энергии при некорректной работе централизованных электросетей. Результатом создания на объекте подобной системы является обеспечение нормальной работы оборудования при аварийной работе центрального электроснабжения.

При оснащении объекта системами гарантированного электропитания выделяют основные группы особо ответственных потребителей энергии, которые нуждаются в подсоединении к защищённой электросети.

Прежде всего, сюда относят сетевое оборудование, из которого состоит локальная компьютерная сеть - сервера, роутеры, персональные компьютеры и т.д. Также нуждается в безопасном подключении оборудование связи (в частности, АТС), системы обеспечения жизнедеятельности (вентиляция и системы кондиционирования), различное медицинское оборудование, от которого зависит здоровье и жизнь пациентов.

Охранные системы и системы безопасности (видеонаблюдение, охранная и пожарная сигнализация, система аварийного освещения и пожаротушения и прочие), тоже вполне оправдывают подключение к защищённой сети электропитания, так как последствия отказа таких систем могут быть довольно серьёзными.

Что касается требований, которые предъявляются к работе систем гарантированного электроснабжения, главными тут являются стабильное и бесперебойное электропитание всех запитанных от системы потребителей, максимальная защита от перепадов напряжения и высокая точность параметров выходного тока в плане соответствия существующим стандартам.

Также при проектировании и создании системы гарантированного электропитания важно учитывать удобство и эффективность пользования, для чего современные СГЭ имеют высокую степень автоматизации работы.

Так, необходимым условием для такой системы является оперативное реагирование на причуды электросети и автоматический перевод потребителей на работу от защищённой сети. При нормализации параметров центрального электроснабжения система также автоматически отключается.

Кроме того, важным является возможность удалённого администрирования системы в случае необходимости и наличия в ней средств информирования администратора о возникших проблемах.

Структура и принцип действия СГЭ

Поскольку каждый объект имеет свои особенности, конфигурация системы гарантированного электропитания в каждом случае разрабатывается под конкретные условия.

Однако, несмотря на то, что достаточно часто при разработке СГЭ приходится прибегать к нестандартным решениям, схематично такие системы обычно выглядят похожими.

Основными блоками системы, прежде всего, являются автономный источник энергии (обычно это дизель-генератор), один или несколько источников бесперебойного питания (ИБП), а также электропитающие установки постоянного тока. Также подобное безопасное и надёжное решение подразумевает использование средств контроля системы и её управления и специального программного обеспечения.

При нормальной работе централизованной сети питания дизель-генераторная установка пребывает в режиме ожидания, а электроснабжение подключенного оборудования производится через бесперебойники. Сами ИБП в этой ситуации также заряжают свои батареи, выполняя роль сетевого фильтра.

При возникновении в электрической сети сбоя контроллер системы запускает дизель-генератор, пока это происходит, работа подключенного оборудования осуществляется от ИБП. После того, как ДГУ вышла на заданные обороты, нагрузка переключается на неё, аккумуляторы ИБП при этом вновь подзаряжаются от дизеля.

После того, как проблемы работы централизованной электросети устранены, контроллер переключает оборудование с питания от ДГУ на внешнюю сеть. Во время этого процесса питание потребителей также производится от ИБП. Глушение дизельного двигателя установки тоже производится автоматически, после того, как оборудование перешло на штатное электропитание.

Время автономной работы потребителей от системы гарантированного электропитания зависит ресурса работы ДГУ (объём топлива в баке и его расход) и ёмкости батарей ИБП. Если ресурс топлива почти исчерпан, а централизованное электропитание не восстановилось, оператор должен принять решение о завершении работы потребителей или продолжать её до полного истощения ресурсов ДГУ и источника бесперебойного питания.

В заключение - несколько советов относительно того, чем следует руководствоваться при выборе производителя оборудования для оборудования системы аварийного электроснабжения .

Основными требованиями являются гарантированное электропитание, его высокое качество и надёжность работы поставляемого оборудования, а также соответствие его отечественным стандартам. Руководствуясь этим параметром, важно выбирать в качестве поставщика серьёзные компании, имеющие вес и авторитет на отечественном рынке силового оборудования.

Такие фирмы, к тому же, смогут гарантировать вам квалифицированную техническую поддержку и обслуживание поставляемой техники. Наконец, при поставке оборудования могут иметь значение и такие факторы, как оперативность поставки и приемлемые, экономически обоснованные цены на продукцию.