В настоящей статье в силу ее небольших размеров и наибольшей актуальности для применения будут рассматриваться только системы электроснабжения, содержащие дизель-генераторы производства фирмы F.G. Wilson.

СЭ, содержащие в своем составе дизель-генераторы, можно разделить на:

• системы автономного электроснабжения (САЭ);
• системы резервного электроснабжения (СРЭ).

САЭ обеспечивает постоянное потребление электроэнергии и электропитание всего комплекса от автономного источника (дизель-генератора). СРЭ обеспечивает включение автономного источника (дизель-генератора), потребление электроэнергии от него и электропитание всего комплекса только при аварийных ситуациях в территориальных или национальных энергосистемах и сетях.

Это деление определяет наличие или отсутствие ряда важных экологических, санитарных, экономических и технических требований.

Так, применение одного и того же дизель-генератора может быть допущено без дополнительных устройств в СРЭ и категорически запрещено в САЭ.

В зависимости от выполняемых радиотехническим или вычислительным комплексом задач, состава аппаратуры, требований по электропитанию (качеству, бесперебойности и т.д.), экономическим показателям применяется САЭ или СРЭ. Безусловно, отсутствие других централизованных источников электроэнергии определяет применение САЭ. САЭ может строиться по одной из структурных схем.

На рисунке1 приведена простейшая схема САЭ. Однако значительная часть потребителей может потребовать более стабильного и высококачественного электропитания, и тогда применяется построение САЭ по рисунку 2. Включенный в состав САЭ UPS обеспечивает электропитание нагрузок 1-3 высокостабильным синусоидальным напряжением с постоянной рабочей частотой (диапазон колебаний частоты может быть определен + 0,5 Гц, + 1 Гц или + 2 Гц).

В случае резервирования дизель-генераторов (рисунок 3), применение UPS позволяет обеспечить при холодном резервировании ДГ бесперебойную подачу электропитания на нагрузки (нагр.1-3) при запуске резервного ДГ2 и переключении с неисправного ДГ1 на исправный ДГ2.

СРЭ строится по одной из нижеприведенных схем (рисунки 4 - 5). При пропадании напряжения сети происходит автоматическое переключение АК и одновременный автоматический запуск ДГ. При этих операциях на нагрузках 1-3 происходит перебой подачи напряжения электропитания. С целью исключения перебоя подачи напряжения и повышения качества напряжения электропитания критичных нагрузок 1-2 в систему (рисунок 5) включается UPS.

Рассмотрев СЭ (рис. 1-5), можно сделать простой вывод - для потребителей, не допускающих перебоев напряжения электропитания и требующих достаточно качественное, с гарантированными характеристиками напряжения электропитание, в систему энергоснабжения, содержащую автономный источник электроэнергии, необходимо включить UPS.

Статистика применения ДГ указывает, что наиболее часто применяются СРЭ. Причем все чаще СРЭ по рис.5, с применением UPS на полную мощность или на значительную часть нагрузок, требующих качественного, бесперебойного электропитания. В связи с этим рассмотрим некоторые пути улучшения технических характеристик такой СРЭ, повышения надежности, срока службы и др. характеристик. Как известно, основная часть просадок сетевого напряжения (до 95%) длятся менее 1-3 минут, напряжение понижается до уровня 175-180В.

Если не очень квалифицированный проектировщик системы просто соединяет последовательно ДГ, АК, UPS и нагрузки и включает систему, то каждое понижение напряжения сети ниже установки схемы контроля ДГ вызывает запуск ДГ и его последующую работу в течение не менее 10 мин. Затем, если понижение было кратковременным - останов ДГ. И так каждый раз при достаточно частых кратковременных понижениях сетевого напряжения.

Введение дополнительных логических связей приводит к резкому сокращению (на 90-95%) запусков дизель-генератора. Известно, что наиболее ресурсоуменьшающим режимом любого двигателя (в т.ч. и дизельного), при котором возникают максимальные механические нагрузки, является пуск-останов. Сокращение количества пусков-остановов значительно продлевает ресурс дизель-генератора при сохранении качественных характеристик выходного напряжения.

Второй возможностью сокращения количества пусков и общего времени работы дизель-генератора является применение UPS с малым уровнем напряжения нижней границы входного напряжения UPS. Для примера, выпускаемые фирмой Exide Electronics и FPS модели UPS средней мощности до 15kVA. UPS большей мощности этих же фирм имеют возможность понижения напряжения по паспортным данным на - 10%, однако, в действительности, по результатам анализа схемотехнических решений, испытаниям и опыту эксплуатации это значение составляет - (20-23) % или UPS работоспособны до уровня входного напряжения (170-175) В.

Однако и здесь еще не исчерпаны возможности увеличения ресурса, а значит и повышение надежности системы. В случаях низкого качества сетей, частых, длительных и достаточно глубоких просадок сетевого напряжения (до 140-150 В), в дополнение к вышесказанному в СРЭ вводится дополнительный статический элемент - стабилизатор (с плавным или ступенчатым регулированием) сетевого напряжения, тогда СРЭ приобретает вид, приведенный на рисунке 6.

Основной и необходимой задачей стабилизатора является повышение напряжения сети до уровня (170-175)В. Такая СРЭ не будет вводить в действие ДГ при понижении входного напряжения до уровней (140-150)В и повышении до 270 В.

В абсолютном большинстве случаев единственной причиной включения ДГ останется пропадание входного напряжения сети, связанное с аварией на электростанции, подстанции, обрывом проводов и т.д.

В заключение необходимо напомнить следующее:

При выборе мощностей ДГ и UPS необходимо исходить из следующих критериев.

• При выборе мощности UPS необходимо определить суммарную мощность нагрузки. Выходная мощность UPS должна быть на (20-30)% больше мощности нагрузки.

При наличии импульсных, часто повторяющихся тонов нагрузки запас мощности должен быть еще увеличен. В сложных случаях бесплатную консультацию Вы можете получить у специалистов сервисного центра (например, сервисного центра Fiskars, Exide, Wilson тел/факс в СПб: 327 86 42). Несомненно, предпочтение следует отдавать UPS, имеющим максимально широкий диапазон входного напряжения.

• Выбору мощности дизель-генератора следует уделять особое внимание.

Методические материалы фирм - производителей UPS и дизель-генераторов рекомендуют выбирать дизель-генератор по мощности в 1,5-2 раза больше, чем мощность UPS. Применение на входе UPS фильтров, 12-ипульсных выпрямителей, трансформаторов позволяет несколько уменьшить это соотношение до 1,4-1,7. Различного рода нелинейные, импульсные, реактивные нагрузки могут привести к увеличению коэффициента.

И ДГ, и UPS имеют развитую систему контроля, в том числе и удаленного и многочисленные аксессуары. Описание возможностей, предоставляемых применением аксессуаров и систем контроля, а также экологические соображения о преимуществах использования систем автономного электроснабжения будут приведены в следующей статье.

Андрей Гольдинер