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.

Для достижения высочайшей надежности систем резервного электроснабжения объектов повышенной ответственности, а именно для резервирования электрических потребителей особой группы первой категории, проектируются комплексные системы бесперебойного и гарантированного электроснабжения (СБГЭ). Под комплексными системами будем понимать совокупную работу дизельгенератора и . Именно в сочетании функционала этих устройств и образуется комплекс по энергетической защите критически важного оборудования.

При проектировании и реализации подобных существует группа факторов, влияющих на выбор резервного оборудования и его корректную работу. Их необходимо знать и учитывать. Приведем лишь некоторые из них, максимально влияющих на совокупную работу ДЭС и ИБП. Любой источник бесперебойного питания, осуществляя питание нагрузки, потребляет электрический ток, причем форма потребления тока несовершенна и отличается от синусоидальной. Это происходит вследствие возникновения гармонических искажений потребления входного тока. Этим свойством обладает любой электрический источник питания, черпающий электрическую энергию из внешней электросети. Каждый ИБП имеет свой характер потребления входного тока и связанно это с индивидуальным входным коэффициентом гармонических искажений (THDi, Total Harmonic Distortion). Источники различного производства имеют широкий разброс значений коэффициента THDi от 3 до 30%, так и характер потребления входного тока варьируется от почти синусоидального до почти импульсного. Задача разработчика и производителя максимально снизить этот коэффициент, сведя токопотребление к синусоидальному виду. Это достигается разными путями - от установки на ИБП дорогостоящих активных LC–фильтров (THD-фильтры) до применения IGBT технологии при производстве выпрямительной части источника. IGBT технология подразумевает использование при конструировании выпрямителя биполярных транзисторов с изолирующим затвором (Isolated Gate Bipolar Transistor), обеспечивающих высокочастотную (до 20 кГц) работу выпрямителя. На сегодняшний день данная технология является наиболее распространенной и пока максимально надежной в области изготовления источников бесперебойного питания.

Так при совместной работе ИБП мощностью 100 кВт (с коэффициентом THD (КНИ) ~30%) и дизельгенератора мощность последнего должна превышать мощность источника в 2 раза, что составит 200 кВт. Коэффициент превышения мощности дизельной электростанции над мощностью ИБП напрямую зависит от коэффициента гармонических искажений и КПД источника. Зависимость наглядно видна из приведенной ниже таблицы.

Даже при минимальных искажениях входного тока необходимо оставлять запас мощности дизельгенератора. Этот запас необходим ИБП на собственные нужды, а именно на тепловые потери, которые косвенно выражаются коэффициентом полезного действия, и на заряд присоединенных аккумуляторных батарей (АКБ). Поэтому не стоит верить умельцам, утверждающим, что мощность дизельной электростанции не должна превышать мощность подключенного к ней ИБП.

Таким образом, выбрав ИБП с низкими входными искажениями, появляется возможность купить дизельгенератор не такой большой мощности, при этом сэкономив средства предусмотренные бюджетом. Зачастую, недобросовестные поставщики энергетического оборудования, в силу своего незнания теоретических основ или с целью снизить общий бюджет системы, предлагают в совокупности с ИБП, у которого высокий коэффициент THDi использовать дизельгенераторную установку с меньшим коэффициентом запаса. Такая система работать будет ровно до тех пор, пока нагрузка на ИБП не достигнет номинального (рабочего) уровня, после этого дизельгенератор может остановиться по перегрузке или выйти из строя.

Единовременный наброс нагрузки на дизельгенератор – еще один параметр, который важен при построении СБГЭ. Как известно его уровень не должен превышать 60-70% от номинальной мощности, так как дизельный двигатель может заглохнуть при большем набросе мощностей. Производители ИБП предусмотрели в выпрямительной части функцию «Мягкого старта» («плавный» старт, «soft start»). Это означает, что во время аварийной ситуации при переходе на работу от дизельгенератора, современные ИБП большой мощности (от 10 кВА) начинают плавно увеличивать потребляемый ток, тем самым не позволяя допустить перегрузку на генератор. Время выхода ИБП на номинальный уровень потребления энергии можно программировать в пределах от 10 секунд до 5 минут.

Следующим фактором, влияющим на корректную работу СБГЭ, является коэффициент мощности нагрузки, а именно отношение потребляемой активной мощности к реактивной. Стоит помнить о том, что при снижении уровня нагрузки на ИБП меняется и его входной коэффициент мощности и КПД. Например, при 100% нагрузке входной коэффициент мощности составляет 0.99, т.е. ИБП является практически активной нагрузкой, то при 50% нагрузке коэффициент мощности может снижаться до уровня 0.7-0.5, при этом увеличивается уровень реактивной мощности. Это необходимо помнить при выборе мощности ДЭС.

При работе дизельной электростанции в совокупности с параллельной системой ИБП, производители источников бесперебойного питания предусмотрели программируемую возможность поочередного включения выпрямителей каждого источника, т.е. если в системе параллельно включены 3 ИБП, то их выпрямители, обладающие функцией «мягкого» старта, начнут потреблять электроэнергию поочередно с задержкой, например, в 30 секунд. Это необходимо при построении систем бесперебойного гарантированного электропитания большой мощности.

Следует помнить, что ИБП и дизельгенераторы, работая в совокупности соединены между собой только лишь силовыми кабелями, но при этом существует опция для источников, которая позволяет информационно связывать ИБП и дизельную электростанцию для наиболее мягкой корректной работы, продлевающий общий срок службы и наработку на отказ всей системы бесперебойного гарантированного электропитания (СБГЭ) в целом. Для просчета СБГЭ и подбора оборудования обращайтесь в надежные компании, которые умеют владеть не только коммерческими навыками, но и в состоянии квалифицированно обеспечить техническую поддержку Вашей сделки.

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.

Чем обусловлена необходимость использования
В наш век быстро развивающихся информационных технологий значительно повышается нагрузка на имеющиеся сети электроснабжения. Становится крайне трудно гарантировать бесперебойность работы телекоммуникационных и компьютеризированных систем, учащаются случаи падений напряжения и аварий в электросетях. Создание сети надежного электропитания позволит исключить простои в работе и потерю важных данных из-за прекращения подачи электроэнергии, продлит срок службы технической инфраструктуры компании, и, в конечном итоге, позволит сэкономить на издержках.

Надежное электрообеспечение коммерческих, производственных и государственных предприятий возможно с помощью систем гарантированного и бесперебойного электропитания. В случае принятия решения об оснащении объекта системой гарантированного или бесперебойного электропитания, нужно определиться с количеством и категорией потребителей, которым предназначается гарантированное или бесперебойное питание, и с длительностью времени, во время которого будет обеспечиваться автономное электропитание.

Выписка из ПУЭ (Правила устройства электроустановок) дает определения основных понятий, касающихся систем гарантированного и бесперебойного питания:

Потребители электроэнергии - это единичный электроприемник (ЭП) или группа ЭП, объединенная единым технологическим процессом и находящаяся на некоторой территории.

Виды злектроприемников:

• ЭП 1 категории являются объекты, перерыв в электропитании которых сопряжен с:

Угрозой жизни людей;
- угрозой государственной безопасности;
- значительным материальным ущербом;
- расстройством важных технологических процессов;
- нарушением работы объектов особой важности коммунального хозяйства;
- нарушением работы систем связи и телекоммуникаций.
ЭП 1 категории следует обеспечивать электропитанием с помощью двух независимых и взаимно резервирующих источников, допускается кратковременное прекращение электропитания только для автоматического перехода на резервное питание.

• ЭП1 категории особой группы являются объекты, от бесперебойной работы которых зависит возможность предотвращения:

Угрозы жизни людей;
- угрозы взрывов и пожаров.
Особую группу следует обеспечивать дополнительным, третьим независимым и взаимно резервирующим источником питания.

• ЭП 2 категории являются объекты, перебои в электроснабжении которых приводят к:

Массовому сбою выпуска продукции;
- простоям (работников, оборудования и промышленного транспорта);
- нарушению работы городского и сельского населения.
ЭП 2 категории в обычном режиме следует обеспечивать электроснабжением от двух взаимно резервирующих независимых питающих источников.

• ЭП 3 категории являются все остальные объекты, не требующие резервного питания. Электропитание осуществляется от одного источника с условием, что срок проведения ремонтных работ электрических сетей не превысит 1 сутки.

Система гарантированного электропитания

При использовании на объекте только дизель-генераторной установки (ДГУ) в качестве резервного источника, электропитание объекта осуществляется с применением схемы гарантированного электропитания.
Гарантированное электропитание осуществляет подачу электроэнергии при прекращении подачи напряжения в основной сети питания потребителям 1 категории (согласно гл. 1.2.17 ПУЭ), при этом параметры электрического тока должны соответствовать ГОСТ13109-87.

Система гарантированного электропитания:

• Обеспечивает гарантированное электроснабжение подключенных потребителей.
• Автоматически запускает (не более чем с 3 попыток) дизель-генератор по истечении 9 секунд с момента возникновения отклонений значений базовой питающей сети от требований ГОСТ13109-87 и при полном прекращении подачи электроэнергии.
• Обеспечивает автоматическую передачу нагрузки внешней сети на дизель-генератор и обратно.
• Сигнализирует на диспетчерский пост при возникновении аварийных событий с оборудованием ДГУ.

Система гарантированного электропитания объекта должна соответствовать следующим требованиям:

• Показатель наработки на отказ дизель-генераторными установками должен быть не менее 40000 часов.
• Загрузка ДГУ по мощности должна быть более 50%, при меньшей загрузки ДГУ рекомендуется только кратковременная эксплуатация, а загрузка на 30% повлечет за собой отказ поставщика в предоставлении гарантийных обязательств на оборудование.
• Экстренный старт и прием нагрузки при выходе из режима ожидания в горячем резерве не может превышать 9 секунд.
• Необходимо создать условия для регламентного обслуживания и ремонта дизель-генераторной установки при работающей системе электропитания.
• Обязателен удаленный контроль работы ДГУ.
• Полностью исключить параллельную работу ДГУ и внешней системы электропитания.

Система бесперебойного электропитания

При использовании на объекте источника бесперебойного питания (ИБП) в качестве резервного источника, электропитание объекта осуществляется с применением схемы бесперебойного электропитания. Потребители, использующиеся электропитание от ИБП при прекращении подачи электричества по основным электросетям, называются потребителями бесперебойного электропитания.

Система бесперебойного электропитания обеспечивает потребителей 1 категории особой группы электроэнергией без разрыва синусоиды питающего напряжения, соответствующей ГОСТ13109-87 (согласно гл. 1.2.17 ПУЭ).

Системой бесперебойного электропитания обеспечивается:

• Бесперебойное электроснабжение без разрыва синусоиды потребителей электроэнергии, подключенных через ИБП.
• Полная регулировка напряжения на выходе.
• Чистая синусоидальная форма выходного напряжения.
• Большой КПД системы.
• Совместимость с ДГУ с коэффициентом запаса мощности менее 1,3.
• Максимальная защита от отключения, перепадов, всплесков и скачков напряжения.
• Возможность подключать параллельно несколько ИБП.
• Автономная поддержка электрической нагрузки 20 минут.
• Бесперебойное переключение нагрузки через внешний и встроенный байпас на электропитание от внешних электросетей.
• Наличие гальванической развязки цепей (на входе и выходе).

Создавая систему бесперебойного электропитания на объекте, необходимо учитывать определенные требования:

• Из-за одиночного отказа любого из элементов СБП работоспособность системы не должна быть полностью нарушена.
• СБП должна иметь срок службы, составляющие не менее 10 лет.
• Нейтральные кабеля входящих электрических сетей и трансформаторные подстанции подстанций не должны быть перегружены.
• Регламентированное техобслуживание и ремонт ИБП должны проводиться без отключения системы электроснабжения здания.
• Мониторинг параметров ИБП должен быть дистанционным.
• По истечении ресурсного времени работы автономных аккумуляторов при отсутствии внешнего напряжения технологические процессы должны быть завершены корректно.

Совместное использование на объекте схем бесперебойного и гарантированного питания

При оснащении объекта дизель-генераторной установкой и источником бесперебойного электропитания, электропитание объекта осуществляется с применением схемы повышенной надежности с применением бесперебойного и гарантированного электропитания.

При потере напряжения основной питающей сети автоматически происходит подача сигнала на запуск ДГУ. Запуск ДГУ происходит в течение 5-10 секунд, когда напряжение потребителям не подается. При выходе ДГУ в режим номинальной частоты и напряжения электропитание потребителей восстанавливается.

В момент запуска ДГУ происходит переключение ИБП на аккумуляторные батареи. Электропитание потребителей во время пуска дизель-генератора происходит от батарей ИБП. Таким образом, исключается разрыв синусоиды питающего напряжения сети.

В момент возврата напряжения внешней энергосети происходит отключение потребителей от ДГУ и подключение к внешнему источнику. Кратковременно потребители гарантированного электропитания остаются без напряжения; происходит остановка дизель-генератора и он переходит в дежурный режим.

Возможность питания от ДГУ в течение определенного времени определяется удельным расходом топлива, зависящим от нагрузки, и количеством топлива в баке. Возможно дозаправить ДГУ во время работы. В случае окончания топлива в топливном баке блок автоматики ДГУ произведет останов дизель-генераторной установки.

Создавая схему бесперебойного и гарантированного электропитания на объекте, необходимо учитывать следующие требования:

• Применение ИБП класса on-line, так как нагрузка будет защищена от всех имеющихся неполадок электросети.
• Мощность ИБП должна соответствовать нагрузке.
• В комплекте с ИБП обязательно должны быть аккумуляторные батареи. Время аккумуляторного резервирования должно быть не менее 5-10 минут.
• В целях понижения нелинейного искажения тока, возникающего от ИБП, следует использовать ИБП с выпрямителями на IGBT-транзисторах с активными или с 12- пульсными выпрямителями.
• Рекомендован выбор ИБП, которые плавно переходят на питание сети с батареи.
• Соотношение мощностей ДГУ и ИБП должно быть равно 1,3.
• ДГУ должен быть укомплектован электронным регулятором скорости приводного двигателя и автоматическим регулятором выходного напряжения

1.1. Необходимость в создании системы

Основная проблема, с которой приходится сталкиваться при решении вопроса о необходимости установки на объект дизель-генераторной установки (ДГУ) и источника бесперебойного электропитания (ИБП) - это обеспечение электроснабжения в случае исчезновения напряжения основной питающей сети потребителей I категории и потребителей I категории особой группы согласно ПУЭ.

К сожалению, на практике, нередкие ситуации выхода из стоя оборудования распределительной трансформаторной понижающей подстанции (РТП 10/0,4кВ или РТП 6/0,4кВ), сбой в электросетях района и т.п. Поэтому, 2-х вводов от РТП, как требует ПУЭ, на практике бывает недостаточно и на таких объектах существует необходимость в установке дизель-генераторной станции - гарантированное электропитание, и источников бесперебойного электропитания - бесперебойное электропитание.

Система гарантированного электропитания служит для обеспечения электроэнергией требуемого качества (ГОСТ 13109-87) потребителей I категории (ПУЭ гл.1.2.17), в случае исчезновения напряжения основной питающей сети.

Система бесперебойного электропитания служит для обеспечения электроэнергией требуемого качества (ГОСТ 13109-87) без разрыва синусоиды питающего напряжения потребителей I категории особой группы (ПУЭ гл.1.2.17).

2. Описание решения

2.1. Общие сведения

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 бесперебойного электроснабжения должна обеспечивать:
• бесперебойное электропитание (без разрыва синусоиды питающего напряжения) потребителей, подключенных через ИБП; Полностью регулируемое выходное напряжение.
• выходное напряжение чистой синусоидальной формы;
• высокий КПД;
• совместимость с дизель-генераторами с коэффициентом запаса мощности не более 1,3;
• максимальную защиту против всплесков, скачков, перепадов и отключений напряжения;
• возможность параллельного включения нескольких ИБП;
• возможность автономной поддержки нагрузки в течение 20мин.;
• возможность бесперебойного переключения нагрузки на питание от внешней электросети через встроенный и внешний байпас;
• гальваническую развязку входных и выходных цепей;
• дистанционный мониторинг и управление параметрами ИБП.

2.2. Структура решения

В зависимости от требований к электропитанию потребителей, используются разные варианты построения схем электропитания. Рассмотрим несколько вариантов.

2.2.1. Использование на объекте схемы гарантированного электропитания

Если на объекте в качестве резервного источника электропитания используется только дизель-генераторная установка, 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.

2.2.2. Использование на объекте схемы бесперебойного питания

Если на объекте в качестве резервного источника электропитания используется только источник бесперебойного электропитания, то такая схема называется схемой бесперебойного электропитания, а потребители, получающие электропитание от ИБП в случае исчезновения напряжения основной питающей сети - потребители бесперебойного электропитания.

Такую схему целесообразно использовать в случаях нечастого и кратковременного исчезновения напряжения основной питающей сети и при наличии на объекте потребителей I категории особой группы.

2.2.3. Использование на объекте схемы бесперебойного и гарантированного питания совмещённо

Если на объекте в качестве резервного источника электропитания используется и дизель-генераторная установка, и источник бесперебойного электропитания, то такая схема называется схемой повышенной надёжности с использованием бесперебойного и гарантированного электропитания.

В случае исчезновения напряжения основной питающей сети - на ДГУ поступает команда на его запуск. В момент запуска ДГУ (5-10сек.) потребители гарантированного электропитания, кратковременно остаются без напряжения. Электроснабжение потребителей гарантированного электропитания восстанавливается при выходе ДГУ на номинальную частоту и напряжение.

Во время запуска ДГУ, ИБП переходит на аккумуляторные батареи, и питание потребителей бесперебойного электропитания осуществляется от батарей ИБП столько времени, сколько необходимо для запуска дизель-генераторной установки. Таким образом, питание потребителей бесперебойного электропитания осуществляется без разрыва синусоиды питающего напряжения.

При восстановлении питающего напряжения внешней энергосети при переключении потребителей от ДГУ к внешней питающей сети, потребители гарантированного электропитания кратковременно остаются без напряжения. Таким образом, питание потребителей переходит в нормальный режим. Дизель-генераторная установка, после полного останова, переходит в дежурный режим.

Питание от ДГУ возможно в течение промежутка времени, определяемого запасом топлива в топливном баке ДГУ и удельным расходом топлива (величина этого параметра зависит от нагрузки), а также возможностью дозаправки ДГУ во время работы. Если энергоснабжение от основного ввода не восстановится до окончания ресурса топлива в штатном топливном баке, то блок автоматики ДГУ остановит дизель-генератор.

Такую схему целесообразно использовать для объектов, требующих повышенной надежности электропитания.

3. Создание системы бесперебойного и гарантированного электроснабжения на объекте

3.1. Необходимые условия для создания на объекте схемы гарантированного электропитания

При создании на объекте схемы гарантированного электропитания необходимо учесть следующие требования:
• дизель-генераторные установки должны иметь показатель наработки на отказ не менее 40000 часов;
• эксплуатация ДГУ с загрузкой по мощности менее 50% длительное время не рекомендуется, а с загрузкой менее 30% - ведет к отказу поставщика от гарантийных обязательств на оборудование;
• время экстренного старта и приема нагрузки из режима ожидания в горячем резерве не более 9 сек.
• обеспечить возможность проведения ремонтных работ и регламентного обслуживания дизель-генераторной установки без нарушения нормальной работы системы электроснабжения;
• обеспечить дистанционный контроль работы ДГУ;
• исключить возможность параллельной работы ДГУ с внешней системой электроснабжения;

3.2. Необходимые условия для создания на объекте схемы бесперебойного электропитания

• одиночный отказ любого элемента СБП не должен приводить к полной потере работоспособности системы;
• средний срок службы СБП не менее 10 лет;
• избегание перегрузок нейтральных кабелей входных электросетей и оборудования трансформаторных подстанций;
• работа длительное время в режиме отключения внешней энергосети и обеспечение питания ответственных потребителей от ИБП;
• обеспечение возможности проведения ремонтных работ и регламентного обслуживания ИБП без нарушения нормальной работы системы электроснабжения;
• обеспечение дистанционный контроль работы и ИБП;
• выполнение корректного завершения технологических процессов при исчезновении внешнего питания и истечения ресурса автономии аккумуляторных батарей.

3.3. Необходимые условия для создания на объекте схемы бесперебойного и гарантированного электропитания совмещённо

При создании на объекте схемы бесперебойного электропитания необходимо учесть следующие требования:
• класс ИБП - on-line, как единственный защищающий нагрузку от всех существующих неполадок в электросети;
• мощность ИБП выбирается, исходя из мощности нагрузки;
• ИБП обязательном порядке комплектуется аккумуляторными батареями. В общем случае, время резервирования аккумуляторов выбирается в диапазоне 5-10 минут;
• для снижения нелинейных искажений токов, вносимых ИБП в питающую сеть, применяются ИБП с выпрямителями на IGBT - транзисторах с 12-пульсными выпрямителями или с активными выпрямителями;
• желательно подбирать ИБП с системой плавного перехода ИБП на питание с батареи на сеть;
• мощности ДГУ и ИБП подбираются в соотношении: ДГУ/ИБП= 1,3;
• ДГУ должна комплектоваться автоматическим регулятором выходного напряжения и электронным регулятором скорости приводного двигателя.

Как показывает опыт "НИЦ", выбор звеньев системы бесперебойного и гарантированного электропитания с учетом приведённых выше требований обеспечивает согласованную и устойчивую совместную работу ИБП и ДГУ. Дополнительное преимущество этой схемы над предыдущими двумя - практически неограниченное время работы в автономном режиме, т.е., полная независимость электроснабжения ответственной нагрузки (потребителей I категории и потребителей I категории особой группы) от неполадок основной сети.

4. Схемы решений

4.1. Схема гарантированного электропитания

4.2. Схема бесперебойного электропитания

4.3. Схема бесперебойного и гарантированного электропитания

5. Производители оборудования для реализации схемы гарантированного и бесперебойного электропитания

5.1. Общие принципы при выборе производителя

При выборе производителя для поставки оборудования по созданию системы гарантированного электропитания на объектах, компания "НИЦ" опирается на следующие показатели:
• соответствие оборудования российским стандартам;
• гарантия качества и надежность работы;
• приемлемые сроки поставки;
• грамотная техническая поддержка от производителя.

5.2. Производители дизель-генераторных установок и источников бесперебойного электропитания

Имея немалый опыт по созданию систем гарантированного электропитания, наша компания отдаёт предпочтение таким производителям, как: F.G.Wilson, Gesan, Cummins, SDMO.

При создании на объектах систем бесперебойного электропитания чаще всего наша компания использует ИБП фирмы APC , также, довольно часто используются ИБП Powerware, реже - Libert.