О компании
Реализованные проекты
Акции
Дизельные генераторы
6—3000 кВт
Портативные генераторы
1—20 кВт
Источники бесперебойного питания
Аренда электростанций
Производственный комплекс
Сервисный
центр
Контакты

Локализованный или централизованный принцип защиты электропитания ответственного оборудования

Требования к оборудованию по обеспечению бесперебойного питания со стороны потребителей постоянно растут. Несмотря на универсализацию, число устройств, которыми оснащается объект, увеличивается, а значит, необходимо дополнительное, качественное, автономное питание — и всё это на фоне усугубляющегося дефицита электроэнергии и нестабильности её поставок. В качестве «ответа» производители ИБП предлагают локализованный и централизованный принципы построения систем бесперебойного электропитания (СБЭ).

Одним из основных параметров любого устройства обеспечения бесперебойного питания является максимально допустимая мощность нагрузки потребителей, подключаемых к ИБП. Выходная мощность чаще всего указывается в вольт-амперах (ВА) и характеризует полную мощность, потребляемую нагрузкой. Она вычисляется как произведение среднеквадратичных значений тока и напряжения. В отрасли не существует однозначного деления источников бесперебойного питания на «малые» и «большие» — каждый производитель или поставщик имеет свою классификацию и систему критериев. Интуитивно к «малым» системам можно отнести ИБП, чья выходная мощность не превышает 3—5 кВА. Иногда к «малым» относят и однофазные устройства с более высоким показателем мощности — до 10 кВА. Областью их применения является так называемое «офисное пространство».

На территории России стандарты качества электросети определяются характеристиками, установленными в ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения», согласно которому напряжение в электросетях должно составлять 380 В (для трёхфазных сетей) и 220 В (для однофазных), допустимое отклонение ±5%, предельно допустимое ±10%; частота 50 Гц, предельно допустимое отклонение частоты ±0.4 Гц, нормально допустимое значение коэффициента нелинейных искажений 6%, предельно допустимое — 20%. Однако на деле эти параметры часто не выдерживаются. Самым неблагоприятным нарушением работы электросети оказывается полное пропадание напряжения вследствие аварии. Сетевые фильтры и стабилизаторы напряжения в таком случае бессильны — помогут только ИБП.

Согласно принятому Международной электротехнической комиссией (IEC) стандарту IEC 62040-3 все ИБП подразделяются на три основных класса: пассивные резервного типа (off-line), линейно-интерактивные (line-interactive) и источники, выполненные по технологии двойного преобразования («онлайн»).

Устройства с двойным преобразованием («онлайн») работают по принципу преобразования переменного тока в постоянный (функция выпрямителя) и последующего повторного преобразования постоянного тока в переменный (функция инвертора). В результате получается чистая непрерывная синусоидальная форма выходного напряжения, формируемая инвертором. Такое решение полностью защищает имеющееся оборудование от любых неполадок и искажений во внешней сети, таких как полное пропадание напряжения (авария в сети), долговременные и кратковременные проседания и всплески напряжения, высоковольтные импульсные помехи, высокочастотный шум, отклонение частоты за пределы допустимых значений.

В ИБП с двойным преобразованием, аккумуляторная батарея всегда находится в состоянии работы, в буферном режиме, чем обеспечивается нулевое время переключения в автономный режим работы ИБП без разрыва синусоиды. Изначально, технология двойного преобразования использовалась главным образом в «больших» устройствах, но теперь многие производители выпускают «онлайновые» решения мощностью до 5 кВА. По сравнению с линейно-интерактивными, они обладают высокой надёжностью и качеством выходного электропитания.

Эффективность ИБП характеризуется величиной его КПД, который у «онлайновых» ИБП ниже, чем у «оффлайновых» и линейно-интерактивных источников, из-за потерь при двукратном преобразовании. Помимо меньшего КПД у «онлайновых» источников можно выделить, большие весогабаритные показатели и сравнительно высокую стоимость, но это все неизбежная плата за существенное повышение уровня надёжности, коэффициента готовности и ремонтопригодности оборудования.

Наряду с мощностью, важной характеристикой ИБП является время автономной работы оборудования. Устройства, предназначенные для работы в условиях офиса и дома, как правило, содержат встроенные аккумуляторные батареи и не предусматривают возможности подключения дополнительных батарейных блоков. Отсутствие масштабируемости по времени автономной работы ИБП — это безусловный недостаток систем бесперебойного электропитания малой мощности. В ИБП большой мощности масштабируемость достигается за счёт подключения дополнительных внешних аккумуляторов, что увеличивает гибкость решений. Впрочем, в офисе от ИБП не так часто требуется обеспечение длительного времени работы пользователей — обычно достаточно и 5—10 минут, чтобы сохранить редактируемые файлы и корректно выключить персональный компьютер, либо перейти на постоянный альтернативный источник питания (дизельную электростанцию). Не меньшее значение для «малых» решений имеют температурная компенсация заряда батарей и возможность «холодного старта» — запуска ИБП от батарей без напряжения в сети, что обязательно присутствует в мощных ИБП.

ИБП всё чаще рассматривают не как отдельные устройства, а как один из элементов сетевой и инженерной инфраструктуры центра обработки данных или здания в целом. Интеграция с другими подсистемами осуществляется, прежде всего, на программном уровне. Важным требованием интеграции во внешнюю среду является «дружественность» и возможность включения устройства в локальные сети Ethernet, а также удалённый мониторинг системами BMS по протоколам JBUS и PROFIBUS.

Простейшим средством контроля работы ИБП и состоянием сети электропитания являются светодиоды на лицевой панели источника. У более дорогих устройств они дополняются (или заменяются) небольшим ЖК-дисплеем, на который выводится значительно больший объём информации, за счёт чего повышается эргономичность устройства. Существует возможность установки удалённой панели контроля работы на светодиодах или на ЖК-дисплее. Однако более обширные сведения, и к тому же через удобный интерфейс, способно предоставить специальное программное обеспечение (ПО), которое сегодня предлагается практически для любых ИБП. Чтобы им воспользоваться, необходимо подключить ИБП к локальной сети при помощи SNMP-адаптера. Подключение компьютера можно осуществить через последовательный интерфейс RS-232 или через порт USB.

Для бесперебойного электроснабжения наиболее критичной серверной нагрузки ИБП «малой» мощности часто используются в качестве резервного источника совместно с системой гарантированного электроснабжения. В случае долговременного отсутствия внешнего электропитания запускается дизельная электростанция (ДЭС). Правильно построенная система мониторинга позволяет вовремя отследить «проблемные» ситуации, предотвратить появление потенциальной точки отказа и принять оперативные меры к их устранению. Новой чертой для оборудования «малого» класса стала возможность применения дополнительных фильтров гармоник для понижения коэффициента нелинейных искажений входного тока THDi, что позволяет корректно работать с дизель-генераторными установками в качестве альтернативного источника электроэнергии.

В «онлайновых» ИБП большой мощности, помимо фильтров гармоник, для снижения THDi (коэффициента нелинейных искажений) используют 12-полупериодную схему построения выпрямителя. В последнее время производители реализуют «зеркальную» технологию построения ИБП, при которой как инвертор, так и выпрямитель построены на высокоскоростных IGBT-транзисторах (IGBT — биполярный транзистор с изолированным затвором). При этом THDi снижается до 3% без применения фильтров гармоник. ИБП, построенные по «зеркальной» технологии не вносят помех в сеть общего пользования, являются корректором коэффициента мощности для реактивных нагрузок и обладают превосходной совместимостью с ДЭС.

Как уже было отмечено, в современных условиях ИБП рассматриваются не как отдельные устройства, а как часть единой инфраструктуры, для каждого компонента которой может быть определено среднее время наработки на отказ (Mean Time Between Failures, MTBF). Однако MTBF — параметр статистический, следовательно, сколь бы высок он ни был, существует вероятность, что компонент в какое-то время перестанет работать. Поэтому для повышения отказоустойчивости своих решений производители предусматривают в них определённую избыточность, которая в случае с ИБП реализуется резервированием батарей, блоков силовой электроники и средств управления. Несколько одноранговых ИБП можно установить таким образом, чтобы одни источники резервировали другие. Такое решение называется параллельной системой и применяется для построения отказоустойчивых комплексов. Отметим, что объединение ИБП применяется и для повышения общей мощности системы.

Ранее устройство обходного пути, байпас, было обязательным элементом только для «средних» и «больших» ИБП, теперь ручным байпасом всё чаще оснащаются и «малые» решения. Байпас позволяет включать/отключать ИБП при проведении ремонта, профилактических работ и регулировки без прерывания электроснабжения потребителей, переводить нагрузку с инвертора на байпас при возникновении перегрузок и коротких замыканий на выходе источника бесперебойного питания или при удовлетворительном качестве электроэнергии в питающей сети с целью снижения потерь электроэнергии в ИБП (работа в «ECO» Mode).

Если «малые» решения перенимают функциональные возможности своих «старших собратьев», то возникает резонный вопрос — не конкурируют ли они между собой? На это специалисты компаний-производителей ИБП практически в один голос заявляют, что сфера применения «малых» решений, какими бы продвинутыми они ни были, иная, нежели у «больших».

Впрочем, ситуации бывают разные и решения, построенные на маленьких ИБП, в какой-то степени могут составлять конкуренцию «большим». Структурно СБЭ строятся по централизованному, локализованному и смешанному принципам. В первом случае используются ИБП большой мощности, во втором — малой. Решение о принципе построения СБЭ принимается на этапе проектирования объекта и утверждается заказчиком. При локализованном подходе к СБЭ в случае выхода из строя одного ИБП обесточивается лишь один потребитель. Если же СБЭ создана в соответствии с централизованным принципом, то поломка ИБП приведёт к прекращению электропитания всех потребителей. На объекте, где применен локализованный принцип СБЭ, возникают трудности в обслуживании большого количества отдельных ИБП, к тому же характеристики мощных источников бесперебойного питания с технологией двойного преобразования всегда лучше линейно-интерактивных ИБП малой мощности. Таким образом, СБЭ, построенные по централизованному и локализованному принципу конкурируют, но косвенно и весьма условно. Наиболее оптимально использовать смешанный принцип построения СБЭ, в котором электропитание всей сети основано на ИБП большой мощности, а на помощь наиболее ответственным потребителям приходят небольшие офисные ИБП.

(бесплатный звонок по России)