Стабильное функционирование промышленного оборудования, телекоммуникационной и вычислительной аппаратуры, прочей компьютерной техники - залог стабильной работы предприятия. Для этого используются системы бесперебойного и гарантированного электроснабжения, которые поставляют подключенным потребителям электроэнергию при исчезновении питания в электрической сети.

Решения от Inter ID

Компания «Интер АйДи» занимается поставками оборудования для систем резервного энергоснабжения и расходных материалов к ним. Мы поможем выбрать модели аппаратуры в зависимости от поставленных задач, выполним установку, обслуживание, профилактику и модернизацию установленного комплекса. Стоимость работ рассчитывается индивидуально для каждого клиента.

Структура СБГЭ

В СБГЭ параллельно используются источники бесперебойного питания (ИБП, UPS) и дизель-генераторные электростанции (ДЭС, СГУ), которые обеспечивают аппаратуру энергией при авариях в магистральных электросетях. СБГЭ состоят из системы общего электроснабжения, СБЭ, СГЭ, распределительной питающей сети, приборов контроля работоспособности и компонентов заземления. В состав СОЭ входят трансформаторные подстанции, вводно-распределительные устройства, распределительные и групповые щиты и сети. СБЭ состоят из ИБП, распределительных щитов и групповых сетей. СГЭ содержат дизель-генераторные установки, распределительные щиты и устройства для автоматического включения резервного питания.

Классификация

В зависимости от конструкции аппаратуры и последствий, к которым ведет отключение приборов от питающей электросети, электроприемники делятся на 3 категории. Перерыв в питании объектов 1 категории сопряжен с нарушением работы объектов связи и телекоммуникаций, ведет к нарушению технологических процессов производства, материальным убыткам, создает угрозу жизням людей. Эти устройства обеспечиваются двумя независимыми источниками питания. Перебои в работе ЭП 2 категории ведут к сбою выпуска продукции и простоям, к этим аппаратам подключается пара независимых источников. Отключение ЭП 3 категории не приводит к серьезным последствиям, они напитываются от единственного источника.

Для обеспечения работы оборудования используются:

• Системы гарантированного электропитания состоят из ДГУ, которые автоматически запускаются в течение 9 секунд после прекращения подачи электроэнергии или отклонении параметров сети от регламентированных ГОСТами значений;
• Системы бесперебойного электропитания предусматривают применение ИБП, они характеризуются регулируемым выходным напряжением, параллельным подключением нескольких ИБП;
• Комбинированные варианты предусматривают одновременное применение СГЭ и СБЭ, их рекомендуется использовать в случаях, когда требуется повышенная надежность энергообеспечения; они характеризуются применением ИБП on-line класса с защитой от возможных неполадок питающей сети, выпрямителей для компенсации нелинейных искажений тока и временем на резервирование не менее 10 минут.

Различия СГЭ и СБЭ

Системы бесперебойного электропитания переключают запитанную аппаратуру на работу от аккумуляторов. В штатном режиме работы электросети установленные в ИБП аккумуляторы заряжаются, а встроенные сетевые фильтры отсекают высокочастотные помехи и прочие искажения. СБЭ целесообразно применять при кратковременных отключениях электропитания или перепадах напряжения для корректного завершения работы устройств и сохранения необходимой информации.

При длительных отключениях электричества целесообразнее использовать СГЭ с дизель-генераторными установками в составе. При отключении центральной электросети ДГУ исполняют роль блока аварийного электроснабжения. Для работы ИБП и ДГУ в едином комплексе применяется специальное оборудование.

Проектирование

В процессе разработки СБГЭ учитывается ряд факторов. Различают следующие стадии проектирования:

• Технико-экономическое обоснование разрабатывается на основе технического задания, используется для объектов инфраструктуры и промышленного назначения;
• Технико-экономический расчет применяется для технически несложных линейных объектов и выполняется в сокращенном относительно ТЭО объеме;
• Эскизный проект содержит расчеты параметров, выбор ДГУ, ИБП и прочих компонентов, смету выполненных работ;
• Рабочий проект содержит детальные расчеты параметров и выбор конкретных моделей аппаратуры;
• Рабочая документация составляется после утверждения рабочего проекта; в ней содержатся схемы установки монтажа аппаратуры, подключения оборудования и т.д.

В зависимости от сложности объектов проектирование выполняется в одну, две или три стадии.

Установка и подключение

При установке СБГЭ на объекте выделяют группы ответственных потребителей электроэнергии, для которых в первую очередь необходимы резервные источники:

• Персональные компьютеры, роутеры, маршрутизаторы, серверы и прочая сетевая аппаратура, АТС и другие средства связи;
• Системы обеспечения жизнедеятельности (вентиляция и кондиционирование), приборы медицинского назначения;
• Службы охраны и безопасности - СКУД, видеонаблюдение, противопожарная сигнализация, аварийное освещение.

Для надежности функционирования оборудования применяются статические ИБП с поддержкой режима on-line. Эти приборы постоянно включены и моментально переключаются на работу от аккумуляторов при возникновении неполадок в сети. Комплексы рассчитаны на стабильную работу подключенной аппаратуры от 15 минут до пары часов. Если электропитание отключено дольше заданного временного промежутка, автоматически включаются электрогенераторные установки.

Предъявляемые требования

К установленным СБГЭ предъявляются следующие требования:

• Электроснабжение компонентов вычислительной сети, телекоммуникационной и прочей слаботочной аппаратуры с заданными параметрами качества электроэнергии;
• Конфигурация комплекса предусматривает нормальную работу компонентов и подключенных нагрузок при выходе из строя одного элемента;
• Автоматический и ручной режимы управления, включая дистанционное;
• Постоянный контроль напряжения и других параметров сети, статистический учет;
• Необходимый уровень компенсации помех от блоков питания и выпрямителей ИБП, внешнего влияния, предотвращение стороннего несанкционированного доступа, нарушения работоспособности оборудования и потери данных.

Техническое обслуживание

ТО системы бесперебойного и гарантированного электроснабжения включает сервис установленных ИБП, сопровождение дизель-генераторов и щитового оборудования. Перед проведением работ заключается сервисный договор на обслуживание этих установок, съемных батарей, входных и выходных щитов, к которым подключаются ИБП.

При техническом обслуживании проводится визуальный осмотр компонентов, очистка от пыли, смазка подвижных частей, замена масла, аккумуляторов с выработанным ресурсом и прочих изнашиваемых компонентов, проверка крепежных элементов. Проверяется работа ИБП от аккумуляторов, при переходе на байпас, возврате с него и других режимах. Записи о результатах осмотра и устраненных неполадках заносятся в специальный журнал, чтобы во время следующей профилактики инженеры обращали внимание на возможные проблемные места.

Чем обусловлена необходимость использования
В наш век быстро развивающихся информационных технологий значительно повышается нагрузка на имеющиеся сети электроснабжения. Становится крайне трудно гарантировать бесперебойность работы телекоммуникационных и компьютеризированных систем, учащаются случаи падений напряжения и аварий в электросетях. Создание сети надежного электропитания позволит исключить простои в работе и потерю важных данных из-за прекращения подачи электроэнергии, продлит срок службы технической инфраструктуры компании, и, в конечном итоге, позволит сэкономить на издержках.

Надежное электрообеспечение коммерческих, производственных и государственных предприятий возможно с помощью систем гарантированного и бесперебойного электропитания. В случае принятия решения об оснащении объекта системой гарантированного или бесперебойного электропитания, нужно определиться с количеством и категорией потребителей, которым предназначается гарантированное или бесперебойное питание, и с длительностью времени, во время которого будет обеспечиваться автономное электропитание.

Выписка из ПУЭ (Правила устройства электроустановок) дает определения основных понятий, касающихся систем гарантированного и бесперебойного питания:

Потребители электроэнергии - это единичный электроприемник (ЭП) или группа ЭП, объединенная единым технологическим процессом и находящаяся на некоторой территории.

Виды злектроприемников:

• ЭП 1 категории являются объекты, перерыв в электропитании которых сопряжен с:

Угрозой жизни людей;
- угрозой государственной безопасности;
- значительным материальным ущербом;
- расстройством важных технологических процессов;
- нарушением работы объектов особой важности коммунального хозяйства;
- нарушением работы систем связи и телекоммуникаций.
ЭП 1 категории следует обеспечивать электропитанием с помощью двух независимых и взаимно резервирующих источников, допускается кратковременное прекращение электропитания только для автоматического перехода на резервное питание.

• ЭП1 категории особой группы являются объекты, от бесперебойной работы которых зависит возможность предотвращения:

Угрозы жизни людей;
- угрозы взрывов и пожаров.
Особую группу следует обеспечивать дополнительным, третьим независимым и взаимно резервирующим источником питания.

• ЭП 2 категории являются объекты, перебои в электроснабжении которых приводят к:

Массовому сбою выпуска продукции;
- простоям (работников, оборудования и промышленного транспорта);
- нарушению работы городского и сельского населения.
ЭП 2 категории в обычном режиме следует обеспечивать электроснабжением от двух взаимно резервирующих независимых питающих источников.

• ЭП 3 категории являются все остальные объекты, не требующие резервного питания. Электропитание осуществляется от одного источника с условием, что срок проведения ремонтных работ электрических сетей не превысит 1 сутки.

Система гарантированного электропитания

При использовании на объекте только дизель-генераторной установки (ДГУ) в качестве резервного источника, электропитание объекта осуществляется с применением схемы гарантированного электропитания.
Гарантированное электропитание осуществляет подачу электроэнергии при прекращении подачи напряжения в основной сети питания потребителям 1 категории (согласно гл. 1.2.17 ПУЭ), при этом параметры электрического тока должны соответствовать ГОСТ13109-87.

Система гарантированного электропитания:

• Обеспечивает гарантированное электроснабжение подключенных потребителей.
• Автоматически запускает (не более чем с 3 попыток) дизель-генератор по истечении 9 секунд с момента возникновения отклонений значений базовой питающей сети от требований ГОСТ13109-87 и при полном прекращении подачи электроэнергии.
• Обеспечивает автоматическую передачу нагрузки внешней сети на дизель-генератор и обратно.
• Сигнализирует на диспетчерский пост при возникновении аварийных событий с оборудованием ДГУ.

Система гарантированного электропитания объекта должна соответствовать следующим требованиям:

• Показатель наработки на отказ дизель-генераторными установками должен быть не менее 40000 часов.
• Загрузка ДГУ по мощности должна быть более 50%, при меньшей загрузки ДГУ рекомендуется только кратковременная эксплуатация, а загрузка на 30% повлечет за собой отказ поставщика в предоставлении гарантийных обязательств на оборудование.
• Экстренный старт и прием нагрузки при выходе из режима ожидания в горячем резерве не может превышать 9 секунд.
• Необходимо создать условия для регламентного обслуживания и ремонта дизель-генераторной установки при работающей системе электропитания.
• Обязателен удаленный контроль работы ДГУ.
• Полностью исключить параллельную работу ДГУ и внешней системы электропитания.

Система бесперебойного электропитания

При использовании на объекте источника бесперебойного питания (ИБП) в качестве резервного источника, электропитание объекта осуществляется с применением схемы бесперебойного электропитания. Потребители, использующиеся электропитание от ИБП при прекращении подачи электричества по основным электросетям, называются потребителями бесперебойного электропитания.

Система бесперебойного электропитания обеспечивает потребителей 1 категории особой группы электроэнергией без разрыва синусоиды питающего напряжения, соответствующей ГОСТ13109-87 (согласно гл. 1.2.17 ПУЭ).

Системой бесперебойного электропитания обеспечивается:

• Бесперебойное электроснабжение без разрыва синусоиды потребителей электроэнергии, подключенных через ИБП.
• Полная регулировка напряжения на выходе.
• Чистая синусоидальная форма выходного напряжения.
• Большой КПД системы.
• Совместимость с ДГУ с коэффициентом запаса мощности менее 1,3.
• Максимальная защита от отключения, перепадов, всплесков и скачков напряжения.
• Возможность подключать параллельно несколько ИБП.
• Автономная поддержка электрической нагрузки 20 минут.
• Бесперебойное переключение нагрузки через внешний и встроенный байпас на электропитание от внешних электросетей.
• Наличие гальванической развязки цепей (на входе и выходе).

Создавая систему бесперебойного электропитания на объекте, необходимо учитывать определенные требования:

• Из-за одиночного отказа любого из элементов СБП работоспособность системы не должна быть полностью нарушена.
• СБП должна иметь срок службы, составляющие не менее 10 лет.
• Нейтральные кабеля входящих электрических сетей и трансформаторные подстанции подстанций не должны быть перегружены.
• Регламентированное техобслуживание и ремонт ИБП должны проводиться без отключения системы электроснабжения здания.
• Мониторинг параметров ИБП должен быть дистанционным.
• По истечении ресурсного времени работы автономных аккумуляторов при отсутствии внешнего напряжения технологические процессы должны быть завершены корректно.

Совместное использование на объекте схем бесперебойного и гарантированного питания

При оснащении объекта дизель-генераторной установкой и источником бесперебойного электропитания, электропитание объекта осуществляется с применением схемы повышенной надежности с применением бесперебойного и гарантированного электропитания.

При потере напряжения основной питающей сети автоматически происходит подача сигнала на запуск ДГУ. Запуск ДГУ происходит в течение 5-10 секунд, когда напряжение потребителям не подается. При выходе ДГУ в режим номинальной частоты и напряжения электропитание потребителей восстанавливается.

В момент запуска ДГУ происходит переключение ИБП на аккумуляторные батареи. Электропитание потребителей во время пуска дизель-генератора происходит от батарей ИБП. Таким образом, исключается разрыв синусоиды питающего напряжения сети.

В момент возврата напряжения внешней энергосети происходит отключение потребителей от ДГУ и подключение к внешнему источнику. Кратковременно потребители гарантированного электропитания остаются без напряжения; происходит остановка дизель-генератора и он переходит в дежурный режим.

Возможность питания от ДГУ в течение определенного времени определяется удельным расходом топлива, зависящим от нагрузки, и количеством топлива в баке. Возможно дозаправить ДГУ во время работы. В случае окончания топлива в топливном баке блок автоматики ДГУ произведет останов дизель-генераторной установки.

Создавая схему бесперебойного и гарантированного электропитания на объекте, необходимо учитывать следующие требования:

• Применение ИБП класса on-line, так как нагрузка будет защищена от всех имеющихся неполадок электросети.
• Мощность ИБП должна соответствовать нагрузке.
• В комплекте с ИБП обязательно должны быть аккумуляторные батареи. Время аккумуляторного резервирования должно быть не менее 5-10 минут.
• В целях понижения нелинейного искажения тока, возникающего от ИБП, следует использовать ИБП с выпрямителями на IGBT-транзисторах с активными или с 12- пульсными выпрямителями.
• Рекомендован выбор ИБП, которые плавно переходят на питание сети с батареи.
• Соотношение мощностей ДГУ и ИБП должно быть равно 1,3.
• ДГУ должен быть укомплектован электронным регулятором скорости приводного двигателя и автоматическим регулятором выходного напряжения

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.

Энергетика принадлежит к числу базовых инфраструктур. И перебои в подаче электроэнергии, или же некачественное электроснабжение способны парализовать работу практически любой организации, вне зависимости от ее масштаба. В то же время в силу некоторых специфических черт российской энергетики (таких, к примеру, как использование воздушных линий электропередач или общей изношенности инфраструктуры) от проблем, связанных с некачественным электропитанием не застрахован никто. И чем чаще в новостях звучат сообщения о блэкаутах, вызванных веерными отключениями электроэнергии или повреждениями линий электропередач в результате ураганов или ледяных дождей, тем более актуальным становится вопрос: как обеспечить качественное электропитание на объекте в условиях общей нестабильности энергетики?

Все проблемы с электропитанием в общем виде можно свести к двум разновидностям:

• Некачественное электроснабжение (скачки или колебания напряжения; импульсные скачки при перепадах энергопотребления; отклонения частоты и т.д.).
• Отключения электричества.

Соответственно, задачи сводится к тому, чтобы

• обеспечить качество электрической энергии, стабилизировав параметры электропитания;
• при отключении электричества иметь возможность корректно завершить работу информационных систем;
• обеспечить оборудованию, которое должно работать непрерывно, возможность продолжать работу до восстановления электропитания (иными словами, бесконечно долго).

Специалистами компании «Рубатех» эти задачи решаются следующим образом:

При некачественном электроснабжении на входе в собственную электросеть устанавливаются фильтры высокочастотных помех и ограничители перенапряжений, что позволяет защитить оборудование от внешних помех. При скачках напряжения устанавливаются стабилизаторы питания различных типов (в зависимости от характера помех). Это не позволяет ликвидировать все виды помех (например, плавающую частоту невозможно перегенерировать заново), но тем не менее значительно повышает качество электропитания и помогает обеспечить нормальную работу оборудования.

Корректно завершить работу информационного оборудования помогают источники бесперебойного питания (ИБП). Как правило, мощности компьютерной техники не особенно высоки, и легко поддаются подсчету, так что установка ИБП в большинстве случаев не вызывает сложности у потребителей. Основная проблема, связанная с использованием ИБП – то, что его аккумуляторы не рассчитаны на длительное время работы. В большинстве случаев ИБП обеспечивает «резерв» в 6-7 минут, позволяющий выключить оборудование, но не дающий возможности продолжить работу. Это ограничение можно «обойти», подключив к ИБП дополнительные аккумуляторы. Но такое решение как правило, оказывается финансово неоправданным, поскольку стоимость аккумулятора, позволяющего компьютеру работать в течение часа после отключения электричества, вероятнее всего, превысит стоимость ИБП.

Для сохранения в работоспособном состоянии инженерных и охранных систем (таких, как системы пожаротушения или охранно-пожарной сигнализации) могут использоваться специальные резервированные источники питания. Благодаря тому, что в охранных системах используется низковольтное оборудование, резервированные источники питания позволяют оборудованию работать от аккумулятора на протяжении нескольких часов.

Если необходимо обеспечить бесперебойную работу оборудования при длительном отсутствии электропитания (особенно это актуально для предприятий с непрерывным циклом производства), используется двухступенчатая схема. Оборудование подключается к ИБП, время работы которого позволяет запустить (автоматически или вручную) резервный генератор, который позволит оборудованию продолжить работу как минимум на протяжении нескольких часов. Параллельно происходит зарядка ИБП от генератора, что позволяет при разрядке генератора произвести переподключение оборудования к новому автономному источнику питания. Отметим, что такие двухступенчатые схемы являются самыми сложными и требуют особого профессионализма при расчете нагрузок, временных интервалов и простраивании связей ИБП с генератором.

Также при решении любой задачи, связанной с обеспечением качественного электропитания, необходимо просчитывать экономическую эффективность принимаемых мер : достаточно часто решение, которое «напрашивается», оказывается на деле не решением проблемы, а источником новых проблем. Например, оператор, предоставлявший в обслуживание складской комплекс, не подключенный к системе электроснабжения, попытался решить проблему путем установки нескольких мощных генераторов. В результате себестоимость электричества оказалась непомерно высока, и вместо прибыли сдача склада принесла серьезные убытки.

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.