Гарантированное и бесперебойное электропитание
 

Ответственные объекты должны иметь постоянное качественное электропитание независимо от состояния внешней сети.
В зависимости от типа и назначения объекта требования варьируются в широком диапазоне. Маленькому филиалу банка достаточно проработать до конца рабочего дня, пусть даже без возможности вскипятить чайник. Магазину или продуктовому складу нужно обеспечить сохранность продуктов в холодильниках, но относительно короткие перерывы подачи энергии допустимы. Дата-центру, больнице, объектам связи или управления движением нужна полностью бесперебойная работа основного оборудования, а остановка систем кондиционирования допустима лишь на короткое время.
Технологически выделяют подсистемы гарантированного питания (short-break power) и бесперебойного питания (no-break power), которые работают совместно. Существуют установки, объединяющие обе функции, такие как дизель-роторные динамические UPS.

Дизель-генераторные установки (ДГУ)

Гарантированное питание обычно обеспечивают дизель-генераторные. При переключении с городской сети на местную генерацию происходит перерыв на время выхода ДГУ на рабочий режим и срабатывания автоматического переключателя. Для сокращения этого перерыва двигатель ДГУ может иметь постоянный электрический подогрев и принудительную прокачку масла. В этом случае возобновление питания произойдет через считанные секунды. Более экономные варианты, когда перед приемом нагрузки двигатель прогревается на холостом ходу, обеспечат возобновление через минуты.

Для правильной работы ДГУ необходимо выбрать ее мощность в соответствии с нагрузкой. Рекомендуется, чтобы нагрузка составляла от 30% до 75% от максимальной мощности. При меньшей нагрузке дизельный двигатель страдает от отложений продуктов сгорания на поршнях и клапанах вплоть до полной потери мощности. Длительная работа на максимально возможной мощности приводит к быстрому исчерпанию ресурса. Стандарт ISO 8528 задает типовые профили нагрузки во времени (Standby, Prime, Continuous). Обычно производители ДГУ указывают номинальные мощности своих установок для этих профилей. Но возможны и более сложные случаи, когда характер изменения нагрузки во времени не похож ни на один из типовых профилей, или производитель приводит характеристику своей расчетной нагрузки, являющуюся комбинацией типовых профилей.
Кроме этого необходимо учитывать пиковые нагрузки, такие, как стартовые токи электродвигателей, особенно мощного насосного оборудования. Да и резкое подключение мощных потребителей без больших стартовых токов является испытанием для системы автоматического регулирования частоты и напряжения ДГУ. Такие броски нагрузки не должны привести к аварийной остановке или отключению питаемого оборудования из-за выхода напряжения и частоты за разрешенные пределы. Для снижения бросков нагрузки применяются различные приемы, такие как ступенчатое подключение потребителей при возобновлении питания и другие.
Чтобы иметь возможность длительной непрерывной работы в любую погоду ДГУ должна иметь адекватное охлаждение, а выхлоп и шум не должны создавать критических неудобств для окружающих. Здесь ключевое значение имеет правильное размещение, выбор глушителей, кожухов, воздуховодов.
Размер топливного бака должен соответствовать решаемой задаче и времени подвоза топлива. При необходимости организуются внешние баки или подземное топливохранилище.
Важно правильно выбрать схему автоматического запуска, а в случае взаимного резервирования ДГУ и переключения нагрузки с основной машины на резервную. В больших дизельных электростанциях несколько ДГУ работают параллельно. Для них необходима схема синхронизации и распределения нагрузки.
Для поддержания надежности в процессе эксплуатации очень важны периодические испытания под нагрузкой. На особо ответственных объектах нагрузочные модули встраивают в систему гарантированного питания, чтобы иметь возможность регулярно проводить испытания, не прерывая надолго готовности ДГУ принять рабочую нагрузку.

Источники бесперебойного питания (ИБП)

Задачу сохранения непрерывности питания критического оборудования решают источники бесперебойного питания. Для больших объектов с потреблением в несколько мегаватт и выше широко используются динамические UPS различных конструкций. Для меньших мощностей экономически более целесообразны установки с химическими аккумуляторами (свинцово-кислотными, литий-ионными) и электронными преобразователями тока из переменного в постоянный и обратно.
В связи с быстрым прогрессом силовой электроники, появлением надежных, относительно недорогих инверторов, основным типом UPS стал вариант с двойным преобразованием. В этом режиме вся мощность со входа преобразуется в постоянное напряжение из которого потом синтезируется переменный ток заданного напряжения и частоты. При этом обеспечивается наиболее качественная стабилизация и переход на питание от батарей «без разрыва фазы». Производители UPS также реализуют различные дополнительные режимы работы для снижения потерь, преобразования частоты и т.д.
UPS для ответственных применений имеют встроенные электронные цепи байпаса. Электронные ключи мгновенно переводят нагрузку на питание прямо от входа если источник выводится в обслуживание или возник отказ инвертора. Мощные UPS как правило имеют несколько независимых инверторных модулей, работающих параллельно. В случае отказа одного из модулей остальные могут продолжить работу.
Для достижения больших мощностей UPS могут объединяться для параллельной синхронной работы.
Большинство современных моделей UPS выдает на выходе так называемую «чистую синусоиду», т.е. переменное напряжение максимально схожее с сетевым или получаемым от физического генератора. Лишь в самом недорогом сегменте остались модели, выдающие напряжение в виде прямоугольных или ступенчатых пульсаций, однако для определенных типов потребителей они вполне адекватны своей задаче.
Исключительно важной задачей является правильный выбор аккумуляторов. Для малых и средних мощностей предлагаются модели с внутренними батареями. Как правило производители поставляют их с «оригинальными» аккумуляторами. Для мощных UPS батареи размещаются во внешних шкафах или на стеллажах. В этом случае возможен выбор между «оригинальными» аккумуляторами и решениями независимых производителей (многие из которых производят и «оригинальные» аккумуляторы по заказам производителей самих UPS). Техническая репутация производителей и моделей аккумуляторов должна обязательно приниматься во внимание при подборе качественного решения по разумной цене.
Массив аккумуляторов должен быть корректно спроектирован исходя из нагрузки, требуемой автономности, необходимого времени службы, условий размещения. В цепи может быть до 50 батарей, соединенных последовательно, имеющих суммарное напряжение до 600 В, поэтому необходимо обеспечить условия для их безопасного обслуживания.
Все эти задачи, и многое другое, необходимое для обеспечения длительной безотказной работы Вам помогут решить квалифицированные специалисты ENCOS. Свою работу они начинают с уточнения и анализа потребностей заказчика на конкретном объекте. Это позволяет оптимизировать выбор, и зачастую предложить более эффективные варианты решения задачи, чем подразумевалось в первоначальном запросе.