Система бесперебойного и гарантированного электроснабжения (сбгэ). Гарантированное электропитание Производители оборудования для реализации схемы гарантированного и бесперебойного электропитания

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.

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.

Гарантированное электропитание — это надежная защита от обесточивания помещений, потери важных данных, сбоя оборудования жизнеобеспечения. Оно актуально в быту и для решения бизнес-задач, ограждает от неприятных последствий отключения электроэнергии. С его помощью вы сохраните все важные данные, обеспечите нормальный режим работы бытовой техники и электронного оборудования. Гарантированное электроснабжение позволит установить оптимальную систему жизнеобеспечения, независимую от внешних обстоятельств.

Компания «Вега» реализует современные инверторно-аккумуляторные системы с силовыми инверторами OutBack Power и Victron Energy. Они подходят для объектов различных масштабов: от загородных домов до медицинских и офисных центров, банков, кинотеатров. С их помощью вы обеспечите гарантированное электропитание как отдельных электроприборов, так и всего объекта.

Что дает установка систем OutBack Power и Victron Energy?

Профессиональные силовые инверторы OutBack Power и Victron Energy обеспечат на подконтрольном вам объекте систему гарантированного электропитания. Таким образом, ваша электросеть и серверные установки не будут зависеть от пропадания внешнего напряжения.

Гарантированное электроснабжение обеспечивает максимальную защиту, прежде всего, от отключения сетевого электроснабжения, а также от перепадов и скачков напряжения.

Все риски, связанные с внезапным прекращением электроснабжения центральной сети, сведены к минимуму.

Системы подходят для:

• коттеджей, загородных домов, отдельных жилых объектов;
• медицинских центров, клиник, частных кабинетов;
• детских садов, школ, спортивных клубов, учреждений социального обеспечения;
• деловых и торговых центров, офисов, промышленных и коммунальных объектов;
• развлекательных центров, заведений общественного питания и т. д.

Принцип работы гарантированного электропитания

Источник гарантированного электропитания — инвертор (преобразователь DC/AC), подключается к мощному блоку специальных аккумуляторов (AGM или GEL). Их подзарядка происходит от сети центрального электроснабжения c помощью встроенного в инвертор многостадийного зарядного устройства. В момент перебоя основной сети инвертор автоматически переключает аккумуляторы из режима накопления в режим расхода электроэнергии. Мгновенное переключение позволяет обеспечить питанием все активные системы без сбоя в их работе.

Система гарантированного электроснабжения допускает подключение к инвертору генераторов, солнечных батарей и других внешних источников энергии.

Время резервного электроснабжения зависит от количества аккумуляторов и мощности нагрузки.

Категории потребителей, которым необходимо гарантированное электроснабжение

Все потребители электроэнергии, которым требуется постоянное электроснабжение, при сбое или отключении его переходят на резервные системы питания. Потребители подразделяются на категории по важности.

• жизнь и здоровье людей;
• государственная безопасность;
• материальные ресурсы особой важности;
• промышленные и коммунальные структуры.

• жизнь и здоровье людей;
• контроль аварийных ситуаций и пожарной безопасности на стратегических объектах особой важности.

• сбой выпуска продукции и работы крупных промышленных и сельскохозяйственных объектов;
• простои оборудования, транспорта, рабочих ресурсов;

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.

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.

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.