ЗАЧЕМ НУЖНА СИСТЕМА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ?
Андрей Гольдинер
Теперь, когда читатель представляет себе в общем виде возможный состав системы, имеет смысл перейти к более подробному рассмотрению ее элементов. В серии статей мы представим читателям принципы правильного подхода к проектированию систем гарантированного и качественного электропитания, а также расскажем о различных устройствах, входящих в состав этих систем:
Надеемся, что эти материалы помогут читателям правильно выбрать принцип построения системы бесперебойного электропитания и технических устройств для его реализации.
В этой статье мы постараемся определить, что такое система электропитания (СЭП) и система бесперебойного электропитания (СБЭП), указать некоторые из причин, вызывающих сбои в работе аппаратных комплексов, описать наиболее важные характеристики электроснабжения, наметить пути повышения надежности функционирования комплексов в условиях существования дестабилизирующих факторов со стороны городской энергосети или внутренних помех, возникающих от работы радиотехнических и вычислительных устройств.
Для начала стоит разобраться, что такое СЭП, СБЭП и каковы их основные характеристики. Строгое определение дано в формулировке всем известных "Правил устройства электроустановок": "СЭП представляет совокупность комплексов, устройств и подсистем, взаимосвязанных процессами генерирования, преобразования и распределения энергии". СБЭП представляет собой один из частных случаев СЭП, дополненная устройствами обеспечения бесперебойного, качественного электроснабжения различного вида нагрузок вне зависимости от разных аварийных ситуаций, происходящих в городских сетях электроснабжения.
Еще 5-7 лет назад требования к СБЭП были достаточно просты и в лучших случаях сводились к обеспечению электропитанием ЭВМ серии ЕС при помощи мотор-генераторов, установке аккумуляторных постов для питания связи, сигнализации и аварийного освещения. В номенклатуре аппаратуры потребителя практически отсутствовали ПЭВМ, ЛВС, модемная связь, мощное программное обеспечение, информационный обмен и т.д.
В последние годы в связи с широким внедрением в сферу управленческих технологий высокоинтеллектуальных, компьютеризированных систем передачи и обработки информации и одновременным ужесточением требований к надежности функционирования этих систем особую важность и актуальность приобретают требования, предъявляемые к параметрам СБЭП и сами принципы построения структуры СБЭП.
Показателем сложности ситуации может служить многообразие показателей качества напряжения городских сетей электроснабжения по ГОСТ13109-87, который определяет как основные следующие показатели качества электроэнергии:
Различают четыре вида режимов функционирования электросетей:
Основные показатели качества электроэнергии во избежание длительного нарушения нормальной работы электроприемников должны в течение не менее 95% каждых суток не выходить за пределы своих нормальных значений, а в послеаварийных режимах - за пределы определенных максимальных значений.
В аварийных режимах допускают кратковременный выход показателей качества электроэнергии за установленные пределы (снижение напряжения вплоть до нулевого уровня, отклонение частоты до +-5Гц и др.) с последующим их восстановлением до уровня, требуемого в послеаварийном режиме.
К сожалению, ко всему сказанному выше о качественных параметрах напряжения в соответствии с ГОСТ, приходиться добавить, что как правило, они не обеспечиваются. Особенно в насыщенных мощным промышленным оборудованием районах (заводы, промышленные объекты и т.д.), либо в старых районах городов, не обеспеченных мощным энергоснабжением, в соответствии с быстрорастущим энергопотреблением новых городских объектов (банки, крупные офисы, торговые и коммунальные предприятия). И совсем плохо дело обстоит в загородных районах и в сельской местности.
И, конечно, у каждого разработчика комплекса появляется вопрос : "Как, по какому принципу построить СБЭП?" Попробуем немного разобраться, какие неприятности и почему могут появиться при неправильном построении СБЭП, какие "внутренние" и "внешние" враги могут быть, например, у локальной вычислительной сети, расположенной, к примеру, в крупном банке, в здании старой постройки.
"Внутренние" враги. Конечно, это взаимные наводки и помехи, которые могут вызываться самими устройствами, составляющими вычислительную сеть. Однако, учитывая малую мощность этих устройств (соответственно и малую мощность помех), а также возможность нейтрализации их за счет грамотной организации системы проводной связи между устройствами, системы общих сигнальных проводников, общей силовой и защитной цепей заземления, а в особо важных случаях - применение пассивных подавляющих фильтров, мы можем смело констатировать, что с этими проблемами достаточно просто бороться в любой СБЭП. И самое главное, все перечисленные выше проблемы предсказуемы и легко коррелируются с теми или иными событиями.
"Внешние" враги. Здесь ситуация существенно хуже. Грозовые разряды и наведенные от них на магистральные и городские линии электроснабжения электромагнитные помехи, помехи от дуговой электросварки и наводки от включения-выключения электродвигателей, импульсные выбросы (помехи) на сетевом напряжении и пропадание напряжения на различные периоды времени - все эти "прелести" поджидают пользователя, как только он выглянет за пределы своего офиса, этажа или комплекса и попытается подключиться к городской электросети. Программа-максимум в данном случае звучит так: "Исключить возможность проникновения абсолютно всех внешних дестабилизирующих факторов, проникающих со входа СБЭП". Практически полностью такому требованию удовлетворяют бесперебойные источники питания (UPS), установленные на входе системы. В случае чрезвычайно длительных пропаданий входного сетевого напряжения система может быть доукомплектована автономным источником электроснабжения.
Нам представляется, что все приведенное выше достаточно убедительно показывает, что грамотный в вопросах построения СЭП, прокладки "общих" информационных проводников, разводки защитной и силовой "земли" и т.д. и т. п. инженер легко решит вопросы устранения сбоев комплекса по внутренним причинам.
При этом практически не потребуется применения дополнительных силовых устройств, разве что кое-где в особо ответственных или удаленных частях СБЭП могут быть установлены дополнительные фильтры или маломощные UPS. А основное внимание разработчика, также как и эксплуатационного персонала, должно быть направлено на борьбу с "внешними" помехами и дестабилизирующими факторами.
Отсюда вытекает очевидное : - на входе СЭП или СБЭП должны устанавливаться устройства, обеспечивающие максимальную защиту внутренних сетей электропитания СЭП или СБЭП от воздействия дестабилизирующих факторов, действующих в городских, сельских или магистральных сетях электроснабжения, также как основное внимание при разработке и реализации комплекса должно быть уделено такому сложному и неоднозначному вопросу, каким является вопрос защиты от внешних дестабилизирующих факторов электромагнитной природы.
Каждый из нас, по крайней мере на ранней стадии своей пользовательской биографии, наверняка встречался со сбоями домашнего компьютера при включении холодильника или лестничного лифта, поэтому вряд ли мы Вам рассказали что-то совсем новое. Нашей задачей было попытаться подготовить основу для разговора о принципах построения систем бесперебойного электропитания и требованиях к устройствам, из которых конструируется СБЭП и которые определяют ее качественные характеристики. Надеемся, что нам это удалось.
Статья в следующем номере будет посвящена примерной классификации СБЭП и разработке рекомендаций по применению определенных типов СБЭП для различных применений.
Если после прочтения этой статья у Вас возникли вопросы и желание узнать подробнее о системах и устройствах бесперебойного электропитания, приглашаем на страницу http://power.rus.net в Интернете, где Вы можете найти подробную информацию об оборудовании, производителях и поставщиках, а также получить ответы.