Обеспечение гарантированного бесперебойного доступа к энергетическим. Гарантированное и бесперебойное электропитание

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.

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.

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.

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.