Блок гарантийного питания это
Когда пропадет электроснабжение в доме, то дополнительный источник электроснабжения поможет вам поддержать тепло в доме или прохладу летом, даст возможность сохранить продукты холодными или приготовить еду на кухне, а также зарядит телефоны и компьютеры.
Но часто задумываются об резервном источнике электроснабжения, когда дом построен, электроустановка собрана, вдруг - пропажа напряжения. В спешке, купив генератор, владелец дома с фонариком пытается его подключить, часто не понимая какой опасности он подвергает себя и своих близких.
Что бы не допускать подобных ошибок, рассмотрим основные понятия, оборудование и структуру
Система гарантированного электроснабжения (СГЭ) - совокупность организационно-технических мероприятий, позволяющих в случаях отключения основных источников внешнего электроснабжения осуществлять электроснабжение нагрузки за счет энергии, накопленной в аккумуляторных батареях источников бесперебойного питания, на время до восстановления внешнего электроснабжения или включения резервных (аварийных) источников электроснабжения (дизель-генераторов, бензо-генераторов) и далее за счет работы генератора на неопределенно долгое время.
1. Обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей электроэнергии при кратковременных и длительных отключениях внешнего электроснабжения ( холодильник, скважинный насос, котел обогрева и т.д.);
2. Обеспечения электропитания критичного к качеству электрической энергии оборудования – компьютерной и бытовой электротехнике;
3. Защиты оборудования от перенапряжений, возникающих при грозовых разрядах и коммутации некоторых видов нагрузки.
Автономный источник электроэнергии - электростанция (дизель-генератор или бензо-генератор), предназначенный для обеспечения электроснабжения потребителей электроэнергии при длительном пропадании напряжения питающей сети, а также подзарядки аккумуляторных батарей ИБП при отсутствии напряжения в основной питающей сети;
Источник бесперебойного питания (ИБП), обеспечивающий электроснабжение потребителей электроэнергии, при кратковременном выходе параметров питающей сети за допустимые пределы, а также энергоснабжение потребителей электроэнергии с повышенными требованиями к качеству электрической энергии;
Средства автоматизации - автоматы ввода резерва (АВР), обеспечивающие автоматизацию переключения нагрузки с ввода внешнего электроснабжения, имеющего неудовлетворительные параметры качества электроэнергии (предельные минимальные и максимальные значения напряжения и частоты) на исправный ввод, а также используемые для автоматизации запуска электростанции;
Устройства ограничения (подавления) высоковольтных импульсов, возникающих при грозовых разрядах или коммутации некоторых видов нагрузки.
Перечень статей по теме : Гарантированное электроснабжение.
Экономия используемых ресурсов
Мир все больше внимания уделяет разработке и применению альтернативных источников электроэнергии, которые могли бы возобновляться сами по себе. Это особенно важно благодаря «зеленым тарифам», которые позволяют реализовывать излишек получаемой электроэнергии в сеть общественного использования, либо расходовать полученную энергию на личные нужды, понижая зависимость от внешних источников.
Дополнительной возможностью сэкономить энергоресурсы и увеличение эффективности бизнеса, служит подробный мониторинг затрат энергии и автоматизация процессов, связанных с этими расходами. Помочь в данном направлении могут особые технологии, именуемые «Интернет вещей» (IoT). Именно благодаря им оборудование стало работать на более «умной» автоматизации, да и сбор информации вышел на принципиально новый уровень.
Цель создания СГЭ и требования к ней
Итак, с целью создания на каком-либо объекте системы гарантированного электропитания всё ясно – такая система должна гарантировать стабильное высококачественное электроснабжение для ответственных потребителей энергии при некорректной работе централизованных электросетей. Результатом создания на объекте подобной системы является обеспечение нормальной работы оборудования при аварийной работе центрального электроснабжения.
При оснащении объекта системами гарантированного электропитания выделяют основные группы особо ответственных потребителей энергии, которые нуждаются в подсоединении к защищённой электросети.
Прежде всего, сюда относят сетевое оборудование, из которого состоит локальная компьютерная сеть – сервера, роутеры, персональные компьютеры и т.д. Также нуждается в безопасном подключении оборудование связи (в частности, АТС), системы обеспечения жизнедеятельности (вентиляция и системы кондиционирования), различное медицинское оборудование, от которого зависит здоровье и жизнь пациентов.
Охранные системы и системы безопасности (видеонаблюдение, охранная и пожарная сигнализация, система аварийного освещения и пожаротушения и прочие), тоже вполне оправдывают подключение к защищённой сети электропитания, так как последствия отказа таких систем могут быть довольно серьёзными.
Что касается требований, которые предъявляются к работе систем гарантированного электроснабжения, главными тут являются стабильное и бесперебойное электропитание всех запитанных от системы потребителей, максимальная защита от перепадов напряжения и высокая точность параметров выходного тока в плане соответствия существующим стандартам.
Также при проектировании и создании системы гарантированного электропитания важно учитывать удобство и эффективность пользования, для чего современные СГЭ имеют высокую степень автоматизации работы.
Так, необходимым условием для такой системы является оперативное реагирование на причуды электросети и автоматический перевод потребителей на работу от защищённой сети. При нормализации параметров центрального электроснабжения система также автоматически отключается.
Кроме того, важным является возможность удалённого администрирования системы в случае необходимости и наличия в ней средств информирования администратора о возникших проблемах.
Оборудование систем бесперебойного и гарантированного электропитания
В условиях нестабильного электроснабжения часто имеет смысл подстраховаться и оградить себя от неприятных сюрпризов, которые могут преподнести централизованные электросети.
Например, нередко можно наблюдать, как напряжение в сети падает или скачет. Нагляднее всего это можно заметить, обратив внимание на то, как светится обычная лампа накаливания – если она мерцает или горит вполнакала, значит, в вашей электросети возникла проблема. Недостаточный уровень напряжения или его перепады могут вызвать сбои в работе чувствительного оборудования, потерю компьютерных данных и другие неприятные последствия.
Также возможны резкие повышения напряжения, которые чаще всего вызваны короткими замыканиями или попаданием разряда молнии в провода или подстанцию. Несмотря на принимаемые меры по защите от грозы, такие случаи время от времени случаются и кроме сбоев в работе могут повлечь выход оборудования из строя.
Кроме перечисленных нарушений работы сети возможно и полное исчезновение напряжения – кратковременное или довольно долгое. В итоге парализуется производство, перестают работать различные системы – связи, охранные, обеспечения жизнедеятельности и прочие.
Поэтому в ряде случаев требуется принимать дополнительные меры и устанавливать оборудование, которое позволит свести к минимуму негативные последствия отказов централизованной электросети.
Различают два вида таких систем – системы бесперебойного электропитания и системы гарантированного электропитания. Ниже рассмотрим, чем они отличаются.
Структура и принцип действия СГЭ
Поскольку каждый объект имеет свои особенности, конфигурация системы гарантированного электропитания в каждом случае разрабатывается под конкретные условия.
Однако, несмотря на то, что достаточно часто при разработке СГЭ приходится прибегать к нестандартным решениям, схематично такие системы обычно выглядят похожими.
Основными блоками системы, прежде всего, являются автономный источник энергии (обычно это дизель-генератор), один или несколько источников бесперебойного питания (ИБП), а также электропитающие установки постоянного тока. Также подобное безопасное и надёжное решение подразумевает использование средств контроля системы и её управления и специального программного обеспечения.
При нормальной работе централизованной сети питания дизель-генераторная установка пребывает в режиме ожидания, а электроснабжение подключенного оборудования производится через бесперебойники. Сами ИБП в этой ситуации также заряжают свои батареи, выполняя роль сетевого фильтра.
При возникновении в электрической сети сбоя контроллер системы запускает дизель-генератор, пока это происходит, работа подключенного оборудования осуществляется от ИБП. После того, как ДГУ вышла на заданные обороты, нагрузка переключается на неё, аккумуляторы ИБП при этом вновь подзаряжаются от дизеля.
После того, как проблемы работы централизованной электросети устранены, контроллер переключает оборудование с питания от ДГУ на внешнюю сеть. Во время этого процесса питание потребителей также производится от ИБП. Глушение дизельного двигателя установки тоже производится автоматически, после того, как оборудование перешло на штатное электропитание.
Время автономной работы потребителей от системы гарантированного электропитания зависит ресурса работы ДГУ (объём топлива в баке и его расход) и ёмкости батарей ИБП. Если ресурс топлива почти исчерпан, а централизованное электропитание не восстановилось, оператор должен принять решение о завершении работы потребителей или продолжать её до полного истощения ресурсов ДГУ и источника бесперебойного питания.
Необходимость СГП в России
В России не только остро стоит вопрос электроснабжения, однако и наблюдаются проблемы с качеством электричества, которую поставляют потребителям по распределительным сетям общего назначения. Поэтому возникла необходимость в создании СГП – системы гарантированного питания. Она применяется в схеме релейной защиты, автоматики и технологической сигнализации электроустановок разного класса напряжения предприятий энергетики и других важных объектов.
Преимущества СГП:
- Стабильность параметров сети ~220В при подключении =220В с нулевым временем переключения в аварийный режим без возникновения переходного процесса на выходе устройства.
- Пользователь может самостоятельно подключить СГП, поскольку ее конструкция проста и понятна.
- При аварийных отключениях сохраняются регламентные требования.
- Напряжение сети постоянного тока =220В в СГП производится тремя однотипными каналами, обеспечивая трехкратный запас надежности, если при аварии отказывает один канал, СГП сохраняет свою работоспособность.
- Преобразователь напряжения работает в экономном режиме.
- Эксплуатация практичная и долговечная.
Конструкция СГП предполагает применение унифицированных элементов: источника бесперебойного питания, блока питания постоянного напряжения (преобразователь постоянного напряжения), реле переменного тока. Если что-либо выходит из строя, деталь легко можно заменить аналогичной. При необходимости можно обратиться в сервисную службу, однако устройство целиком предназначено для самостоятельной эксплуатации.
В современных условиях электричество играет одну из ключевых ролей. Для человека достаточно сложно перестроиться на альтернативные источники энергии, при этом отключение электричества для него нередко оборачивается настоящей катастрофой. Если только представить последствия отключения энергии в банках или на заводах, то вырисовывается внушительная сумма убытков, не говоря уже о том, что в результате отключения электрического питания в лечебных учреждениях может пострадать бессчетное количество людей. Опасность катастрофических последствий давно осознана, и человек серьезно озабочен поиском альтернативных источников питания. Поэтому сегодня на лидирующие позиции выходит автономное электроснабжение.
Наиболее оптимальным способом резервного электропитания сегодня выступает установка дизельной электростанции или источника бесперебойного питания. Обеспечение электроснабжения в случае исчезновения напряжения основной питающей сети потребителей I категории и потребителей I категории особой группы согласно ПУЭ – главная проблема, которая решается посредствам установки на объектах дизель-генераторной установки (ДГУ) и источника бесперебойного электропитания (ИБП).
В зависимости от требований к электропитанию в компании, используются разные варианты построения схем электропитания. Рассмотрим несколько вариантов.
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. В пользу приобретения дизельной электростанции говорят несколько неоспоримых преимуществ:
- относительная дешевизна топлива. По сравнению с другими видами энергоресурсов цена дизельного топлива была и остается на выгодных позициях в условиях постоянного роста цена на нефть;
- способность работать на альтернативных, экологически чистых видах топлива. В числе таковых сегодня широко применяется рапсовое масло и подобные ему растительные составы.
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.
Совместное использование на объекте схемы бесперебойного и гарантированного питания
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 полной остановки, 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.
Рекомендации по выбору производителя оборудования
В заключение – несколько советов относительно того, чем следует руководствоваться при выборе производителя оборудования для оборудования системы аварийного электроснабжения.
Основными требованиями являются гарантированное электропитание, его высокое качество и надёжность работы поставляемого оборудования, а также соответствие его отечественным стандартам. Руководствуясь этим параметром, важно выбирать в качестве поставщика серьёзные компании, имеющие вес и авторитет на отечественном рынке силового оборудования.
Такие фирмы, к тому же, смогут гарантировать вам квалифицированную техническую поддержку и обслуживание поставляемой техники. Наконец, при поставке оборудования могут иметь значение и такие факторы, как оперативность поставки и приемлемые, экономически обоснованные цены на продукцию.
Первое и самое главное назначение источника бесперебойного питания - обеспечить электропитание компьютерной системы или другого оборудования в то время, когда электрическая сеть по каким-то причинам не может это делать. Во время такого сбоя электрической сети ИБП питается самостоятельно и питает нагрузку за счет энергии, которую накапливает за счет аккумуляторной батареи. Люди, которые постоянно работают с компьютером, особенно должны ценить систему бесперебойного питания.
Компьютерщики с инженерным образованием и творческой жилкой немедленно начинают изобретать "велосипед" и придумывать систему, которая поможет постоянно питать компьютер электроэнергией. Обычно люди придумывают естественную и простую, на их взгляд, схему, традиционное название которой «схема с двойным преобразованием энергии».
ИБП с двойным преобразователем
Основной идее схемы является преобразование в постоянного тока в переменный. Внутри у ИБП должно быть постоянное напряжение, необходимое для подпитки аккумуляторной батареи. То есть, получаем первую схему источника бесперебойного питания. Мощность, потребляемая ИБП от сети, преобразуется сначала из переменного тока в постоянный при помощи выпрямителя. Затем к действию приступает преобразователь постоянного тока в переменный - инвертор, который обеспечивает на выходе ИБП нужное переменное напряжение.
Аккумуляторная батарея, как и положено ей, размещается в цепи постоянного тока между инвертором и выпрямителем. При наличии нормального напряжения в сети, выходного тока выпрямителя достаточно для работы инвертора, а также подзарядки батареи. Как только напряжение в сети спадает до минимума, из-за которого выпрямитель не может уже обеспечить нормальную работу инвертора, аккумуляторные батареи заменяют выпрямитель и в результате инвертор питается необходимым ему постоянным током. В свою очередь инвертор продолжает подавать напряжение к компьютеру.
Тем не менее, замену выпрямителя батареей нельзя назвать полноценной: батарея питает инвертор только в течение ограниченного времени, которое зависит от заряда мощности, который она накопила и мощности компьютерной системы. Такая схема называется еще схемой online, что означает постоянное подключение к сети. Современные ИБП с двойным преобразователем выстроены несколько сложнее. Подробнее о них мы поговорим в главе, посвященной этим устройствам.
Недостатки
Самым главным недостатком является возникновение скачков напряжения при переключении ИБП с режима работы от батареи на режим работы от сети. Блок питания не сможет их погасить, если будет неблагоприятная фаза напряжения в момент переключения блока питания компьютера. В результате на чувствительных электронных компонентах компьютера появляются импульсные напряжения. Сами по себе они не опасны, но в сочетании с другими помехами в принципе могут быть причиной сбоя при работе компьютера.
Различия систем бесперебойного и гарантированного электроснабжения
Система бесперебойного электроснабжения чаще всего подразумевает наличие источников бесперебойного питания (ИБП), которые при необходимости переключают запитанное от них оборудование на работу от аккумулятора. В штатном режиме работы электросети батареи ИБП заряжаются. Также ИБП оснащены сетевыми фильтрами, которые помогают отсекать высокочастотные помехи в электросети, перепады напряжения и прочее.
Такая мера эффективна, если у вас в сети наблюдаются кратковременные отключения или перепады напряжения – с такими неприятностями ИБП вполне эффективно справляются. Однако для того, чтобы поддерживать работу аппаратуры или оргтехники при длительном отключении, ресурсов бесперебойников недостаточно. Всё, что они смогут сделать в аварийной ситуации – дадут пользователям несколько минут на то, чтобы штатно выключить оргтехнику и сохранить необходимые данные.
Чтобы противостоять продолжительным отключениям электричества, требуются системы гарантированного электропитания, или сокращённо - СГЭ. Кроме источников бесперебойного питания подобная безопасная система предполагает наличие дизель-генераторной установки (сокращённо - ДГУ), выполняющей во время длительного отключения центральной электросети роль блока аварийного электроснабжения, и необходимого оборудования контроля и управления, которое даёт возможность ИБП и ДГУ взаимодействовать в комплексе.
Проектирование и установка бесперебойного питания оправданы в том случае, если часто наблюдаются выключения электричества, и на вашем объекте имеются потребители, для которых критичным считается бесперебойность и высокое качество электроснабжения.
При таких условиях убытки от сбоев в деятельности электросети могут оказаться столь значительными, что многократно превысят стоимость закупки и установки специального оборудования, также следует озаботиться установкой такой схемы подключения на стратегических объектах или же в том случае, когда отключение напряжения может повлечь человеческие жертвы.
Скачкообразные изменения напряжения имеют ряд причин:
- Когда работает батарея, напряжение на выходе ИБП с переключением несинусоидальное (имеет вид чередующихся прямоугольным импульсов с паузами). При переключении на выходе ИБП напряжение отсутствует. Таким образом, образуется незначительный разрыв в напряжении, которое питает компьютер.
- Практически единственной функцией ИБП с переключением является поддержание работы компьютера, когда в сети отсутствует напряжение. Однако устройство не может взаимодействовать с электрической сетью эффективно и следить за отсутствием искажений сетевого напряжения и регулировать напряжение, когда то слишком падает или, наоборот, чрезмерно растет.
Работа большинства современных организаций строится на использовании техники, чувствительной к качеству энергии. Выход из строя компьютеров, банковской и медицинской аппаратуры, системы автоматики и других приборов влечет за собой серьезные последствия, которые порой могут быть непоправимы. Существующая система питания несовершенна, и процесс снабжения может внезапно прерваться. Чтобы этго не произошло, рекомендуется применение:
- систем бесперебойного электропитания (СБЭ), работа которых базируется на базе источников бесперебойного питания (ИБП, UPS);
- систем гарантированного электропитания (СГЭ), работа которых базируется на дизельгенераторных электростанций (ДЭС, ДГУ);
- систем бесперебойного и гарантированного электропитания, как сочетание двух вышеперечисленных систем.
Как правило, задача обеспечить бесперебойное питание возлагается на ИБП и дизельные генераторы, которые берут на себя питание ответственного потребителя на период отсутствия электричества в сети. Тем не менее, в данном случае играют роль и вспомогательные решения, среди которых может быть резервирование подвода силовых линий, системы тушения пожара и защиты от молнии. Важно понимать, что гарантированное электропитание должно быть обеспечено в условиях любых экстремальных ситуаций.
Ключевыми характеристика систем бесперебойного питания являются надежность, отказоустойчивость, энергоэффективность. Тем не менее, экономия электроэнергии, увеличение сроков эксплуатации аккумуляторов и увеличение КПД аппаратуры служат лишь частью решения задачи. К прочим значимым направлениям можно отнести разработку мощных аккумуляторных батарей и применение кинетических накопителей.
СГП обеспечивает непрерывное питание ~ 220В:
- от централизованной сети переменного тока ~220В в штатном режиме,
- от резервной сети постоянного тока =220В при отключении напряжения в сети переменного тока, используя резерв аккумуляторов пользователя,
- от ресурса батарей источника бесперебойного питания в отсутствие напряжений, как в сети переменного тока, так и в сети постоянного тока.
Читайте также: