Чи не розраховані на тривалий підтримку навантаження, ДБЖ не здатні забезпечити захист критичного обладнання в разі тривалих порушень електропостачання. Рішенням проблеми може стати їх спільне використання з ДГУ, однак такі системи вимагають точного розрахунку параметрів з урахуванням багатьох факторів.
«Нехай він у зв'язці в одній з тобою, - там зрозумієш, хто такий».
У порівнянні з динамічно розвиваються телекомунікаційними або мережевими технологіями, в такий ситуації, галузі, як забезпечення гарантованого захисту електроживлення, зміни відбуваються нечасто. Однак бурхливий прогрес в сфері електроніки та масове виробництво електронного обладнання сприяли руху наукової та інженерної думки і в області енергопостачання.
За останні роки помітно змінилася пропорція між обсягами підключається до електричної мережі лінійної і нелінійної навантаження (до останньої відноситься навантаження, в якій струм і напруга пов'язані між собою нелінійним законом: чутлива електронна техніка з вбудованими імпульсними джерелами живлення, механічне навантаження з регуляторами швидкості обертання приводів і ін.). З одного боку, збільшення частки нелінійного навантаження призвело до зміни характеру її впливу на саму електричну мережу, з іншого - значно підвищилася відповідальність вирішуваних завдань і посилилися вимоги до якості електроживлення. В результаті у проблеми забезпечення безперебійної роботи живиться від електричної мережі обладнання з'явилися додаткові аспекти, і, як наслідок, нові підходи до її вирішення.
ЦИФРИ ТА ФАКТИ
У нашій країні існують стандартні вимоги до характеристик електричної мережі. Так, відповідно до ГОСТу 13109-97 «Норми якості електричної енергії в системах електропостачання загального призначення», в Російській Федерації повинні дотримуватися певні параметри електроживлення. Нормальне значення відхилення чинного напруги від номіналу 220 В має становити 5%, а гранично допустиме - 10%; стандартне значення частоти не повинно виходити з діапазону 50? 0,2 Гц, при цьому допустима межа відхилення дорівнює 0,4 Гц. Коефіцієнт відхилення від синусоїдальної форми сигналу не може перевищувати 8% за тривалий період і 12% за короткий. На жаль, в даний час встановлені норми дотримуються далеко не завжди, і навіть в стабільних щодо електропостачання регіонах з великою кількістю джерел електроенергії найчастіше на якість електричної мережі несприятливо впливають зовнішні фактори (розташовані поблизу великих підприємств, розряди блискавки і т. Д.).
Низька якість параметрів електричної мережі веде до прямих і дуже серйозних збитків в таких секторах економіки, як промисловість, телекомунікації, банківська сфера, де хвилина простою влітає в копієчку. Про медичній сфері і зовсім говорити не доводиться - тут порушення в системі електропостачання є прямою загрозою для життя людей. До того ж втрата даних через перебоїв в напрузі часом обертається втратою чималих коштів, а погана якість електроживлення негативно позначається на працездатності самого обладнання і веде до його передчасного зносу і навіть псування.
ОСТАННІЙ БАСТІОН
Наскільки б не була продуманою і надійної система захисту електричної мережі від збоїв, все ж джерело безперебійного живлення за своєю суттю призначений, в першу чергу, для того, щоб захищається навантаженні вистачило часу для нормального завершення виконуваного завдання. Це пристрій не генерує електроенергію, не розраховане на тривале підтримання навантаження (час роботи від ДБЖ визначається ємністю батарей), а тому не може служити засобом захисту електрообладнання від тривалих капризів електромережі.
Проблема захисту електроживлення особливо гостро постає в офісних будівлях, зосереджених в центрі Москви, де щільність забудови висока, а старі підстанції часто працюють на межі своїх можливостей. Виходом зі скрутного становища може стати застосування дизель-генераторних установок, або ДГУ, що виконують роль електростанцій самої різної потужності (втім, і ці агрегати мають обмежену потужність по відношенню до живиться ними навантаженні). При захисті офісної комп'ютерної електричної мережі ДГУ рідко встановлюють без ДБЖ. У разі короткострокових порушень в подачі напруги ДБЖ підтримує навантаження за допомогою акумуляторних батарей, а при тривалих - навантаження перемикається на дизель-генератор.
МОЖЛИВО ЛЬ впрягти в один віз?
Організація спільної роботи ДГУ і ДБЖ не так проста, як може здатися на перший погляд, і питання про те, яким чином узгодити унікальні робочі характеристики таких пристроїв, вимагає спеціального розгляду і врахування безлічі чинників в кожному конкретному випадку окремо. Продукція, що за кордоном і в Росії серійні ДГУ призначені для харчування переважно активно-індуктивного навантаження, яка споживає струм синусоїдальної форми з невеликим коефіцієнтом нелінійних спотворень. Тим часом в зв'язці ДГУ і ДБЖ останній виступає в ролі навантаження на генератор, причому це навантаження має суттєво нелінійний характер через наявність імпульсних схем випрямляча. Тому виконання проектів, де передбачається спільне використання ДГУ і ІБП, - це не просто покупка і установка двох агрегатів, але, перш за все, велика попередня робота з розрахунку параметрів з вивченням всіх аспектів. Слід зазначити також, що в подібних проектах застосовуються, як правило, трифазні джерела безперебійного живлення з подвійним перетворенням напруги потужністю понад 20 кВА.
Зовнішнє виконання ДГУ залишається традиційним: для зовнішнього застосування - в контейнерах, шумопоглинаючих кожухах і, в мобільному варіанті, у вигляді причепа, а також для внутрішнього застосування у відкритому вигляді. Останні повинні встановлюватися в передбаченому для таких цілей спеціальному приміщенні, обладнаному системою вентиляції, пожежної сигналізації і пожежогасіння. На жаль, при проектуванні будівлі старий дідівський заповіт «сім разів відміряй» часто забувають: де розташувати дизель-генератор і як співвідносяться його габарити з розмірами дверних прорізів приміщення, відповідальні особи згадують, коли вже важко що-небудь виправити. При реконструкції ділових центрів у всьому світі часто практикують розміщення дизель-генераторних установок на плоских дахах офісів, оскільки самі будівлі, як правило, спеціально не пристосовані для таких цілей, вільного місця немає ні всередині будівлі, ні на прилеглій території, прорізи вікон і дверей вузькі , ліфти не завжди є. При цьому доводиться проводити розрахунок балок покрівлі на міцність, дотримуватись вимог до придушення шуму і до змісту вихлопів. Подібних заходів передує кропітка робота фахівців конструкторського і розрахункового відділу підрядника, а також великий обсяг писанини, з огляду на необхідність узгодження безлічі деталей з різними інстанціями, включаючи організації, які відають наглядом за дотриманням протипожежних правил і екологічних норм. У нашій країні подібні проекти виконують такі компанії, як NeuHaus, ІНЕЛТ, технічний холдинг «Електросистеми», АБІТЕХ, MAS Electronik, ALAS Trest, «Техносерв», ELTECO і інші.
Дизель-генераторна установка і джерело безперебійного живлення розраховані на роботу в різних експлуатаційних режимах, тому їх небажано встановлювати поруч в одному приміщенні. Втім, буває і так, що ДГУ і ДБЖ знаходяться занадто далеко один від одного, що також веде до ряду складнощів - при прокладанні кабелів потрібні непрості кабельні розводки, які не повинні заважати іншої інфраструктури, особливо в центрі міста.
принципом маятника
Яким має бути співвідношення потужностей ДГУ і ДБЖ при розрахунку комплексної системи захисту електроживлення? Для відповіді на це питання слід взяти до уваги безліч чинників. При підборі потужності компонентів системи ДГУ-ІБП особливу увагу приділяють нестабільним процесів, що протікають в пусковому режимі (хоча і в сталому режимі можуть виникнути проблеми, про що буде сказано нижче). Різкий наброс навантаження (100%) провокує значну зміну вихідної напруги генератора і частоти обертання двигуна. Практично всі сучасні ДГУ забезпеченірегуляторами для контролю рівня даних параметрів, однак при великому кидку уникнути просідання вихідної напруги і частоти неможливо. При виході параметрів напруги і частоти ДГУ за межі вхідних параметрів ДБЖ, відбувається наступне: джерело, «оцінивши» таку ситуацію, як зникнення напруги, перестає споживати потужність від генератора і переходить на живлення від батареї; опинившись в холостому режимі, ДГУ збільшує напругу і обороти до номіналу, після чого ДБЖ знову перемикає навантаження на генератор, - таким чином, система потрапляє в режим «автоколебаний». Для боротьби з описуваних явищем все сучасні ІБП, використовувані в зв'язці з ДГУ, забезпечені системою плавного перемикання навантаження - так званого «м'якого» старту. Крім того, уникнути «гойдалок» допомагає завищення потужності ДГУ над потужністю ДБЖ, але це тягне за собою додаткові витрати.
Гармоніки ПОРОДЖУЮТЬ ХАОС
Як вже говорилося вище, за останнє десятиліття різко зріс обсяг нелінійного навантаження, що підключається до електромережі, історично призначалася для підтримки лінійної навантаження. Крива споживаного нелінійним навантаженням струму має відхилення від ідеальної синусоїди через наявність гармонійних складових вищого порядку. Серйозні гармонійні спотворення в електромережу вносять комп'ютери, мережеві пристрої, ДБЖ, газорозрядні і люмінесцентні світильники, складне медичне обладнання, а також електродугові печі постійного і змінного струму, електродвигуни змінного струму з регульованою швидкістю обертання, зварювальні апарати, широкий спектр побутової техніки та багато іншого .
Як уже згадувалося, в системі ДБЖ-ДГУ потужним джерелом нелінійних спотворень є випрямляч ДБЖ. Присутність вищих по відношенню до промислової частоті 50 Гц гармонік робить негативний вплив на саму електричну мережу. Найбільш небезпечно вплив третьої і в дещо меншій мірі кратних їй гармонік, струми яких в провідниках нульовий фази викликають перегрів кабелів і, як наслідок, старіння ізоляції, руйнування самих провідників і псування устаткування. Крім того, більш плоска форма синусоїди, внаслідок нелінійних спотворень, стає причиною зниження рівня випрямленої напруги; вищі гармоніки струму викликають додаткові втрати потужності і перегрів в трансформаторах, сприяють нагріванню ДГУ (а отже, і зменшення його корисної потужності) і негативно позначаються на роботі автоматичного регулятора напруги дизель-генератора (Арн). Нелінійні спотворення провокують наведення в сусідніх кабелях і неадекватне спрацьовування автоматичних перемикачів через збільшення температури їх внутрішніх компонентів, в результаті чого відбувається порушення роботи ланцюгів синхронізації. Таким чином, імпульсний характер споживаного нелінійним навантаженням струму обумовлює зниження стійкості результуючої системи ДГУ-ІБП (при цьому ДГУ на підтримку лінійної навантаження працює стабільно).
Породжувані нелінійним навантаженням спотворення характеризуються сумарним коефіцієнтом нелінійних спотворень (Total Harmonic Distortion, THD), який є не що інше, як ступінь відхилення форми напруги або струму від ідеальної синусоїдальної форми. Нульове значення цього показника свідчить про ідеальну синусоїдальної формі сигналу, 3-5% - форма, близька до синусоїди, до 21% - сигнал трапецієподібної форми, 43% - сигнал прямокутної форми.
Малюнок 1. Трифазний міст.
У даній системі ДГУ-ІБП навантаженням на генератор є джерело безперебійного живлення, випрямляч (або зарядний пристрій) якого зазвичай виконується з застосуванням тиристорів і, як наслідок, споживає струм імпульсного характеру. Традиційно в трифазних ДБЖ застосовуються 6-імпульсні (або 6-полупериодного) випрямлячі. Принципова схема такого випрямляча представлена трифазним мостом (див. Малюнок 1). Як випливає з назви, за один період в трифазній мережі на виході 6-полупериодного випрямляча виникає шість імпульсів струму. Для зниження рівня нелінійних спотворень застосовують 12-імпульсні випрямлячі, до складу схеми яких входить два трифазних моста.
Як правило, значення THD по входу ДБЖ з 12-імпульсним випрямлячем становить приблизно 8% при домінуючою 11-й гармоніці, а для 6-імпульсного випрямляча - 29% при домінуючою 5-й гармоніці. У порівнянні з 6-імпульсними випрямлячами, які вносять великі спотворення у вхідні мережу, ДБЖ з 12-імпульсними випрямлячами має досить хороші показники форми споживаного струму і напруги. При їх використанні рівень спотворень помітно знижується.
При низьких значеннях коефіцієнта THD (
Застосування пасивних фільтрів
У схемі некомпенсованого LC-фільтра (див. Малюнок 2a) присутні поздовжня індуктивність Др1 і поперечна ланцюг, що складається з послідовно включених і налаштованих на певну гармоніку індуктивності Др2 і ємності С. Для настройки фільтра на конкретну гармоніку опір поперечної ланцюга (близьке до нуля) підбирається таким чином, щоб струм, споживаний від джерела, не містив цю гармоніку. Тим часом ДГУ з обмеженою настановної потужністю може забезпечити струм навантаження з відносно низьким значенням ємнісної складової (10-30%). При перемиканні ДБЖ на ДГУ під час «м'якого» старту генератор ДГУ виявляється навантаженим тільки на ємнісний опір фільтра, оскільки активна потужність, споживана навантаженням, дорівнює нулю. Такі дії здатні призвести до порушення нормальної роботи генераторної системи і відключення ДГУ. Тому при використанні некомпенсованих LC-фільтрів слід ретельно узгодити характеристики генератора і параметрів фільтра.
Завдяки додатковою поперечною індуктивності Др3 компенсований LC-фільтр (див. Малюнок 2б) по відношенню до генератора має індуктивний характер, що знижує емкостную складову споживаного струму і полегшує роботу генератора, але веде до зниження коефіцієнта потужності системи в цілому.
Некомпенсований LC-фільтр з комутатором (див. Малюнок 2в) зручний при виборі ДГУ обмеженою потужності, яка відповідає потужністю ДБЖ. Поперечна ланцюг фільтра підключається автоматично тільки після виходу ДБЖ на номінальний режим.
ресурси Internet
Словник термінів
Випрямляч - пристрій, що перетворює змінну напругу електромережі в постійне. Однофазні ДБЖ оснащуються дво- або четирехімпульснимі випрямлячами, а трифазні ДБЖ - шести- або 12-полупериодного випрямлячами.
Дизель-генераторна установка (ДГУ) - агрегат, що перетворить механічну енергію паливних двигунів в електричну для живлення навантаження в аварійному режимі.
Джерело безперебійного живлення (ДБЖ) - пристрій, що підтримує вихідну напругу при порушеннях електроживлення на вході.
Коефіцієнт нелінійних спотворень (КНС) - ступінь наближення форми напруги до синусоїдальної формі. Він визначається вагою вищих гармонік змінного струму по відношенню до основній гармоніці. Чим нижче КНІ, тим більше форма напруги наближена до синусоїді.
Критичне навантаження - обладнання, незадовільна робота якого призводить до втрати функціональних можливостей, фінансових втрат, пошкодження майна, а також загрожує здоров'ю і безпеці людей.
Лінійне навантаження - навантаження, в якій струм і напруга пов'язані між собою лінійним законом.
Нелінійна навантаження - навантаження, в якій струм і напруга пов'язані між собою нелінійним законом.
Основна гармоніка - перша гармоніка (50 або 60 Гц) в розкладанні періодичної величини в ряд Фур'є.
Поділіться матеріалом з колегами і друзями
Розширення - завдяки Internet - радіуса дій призводить до того, що все більше число співробітників підприємств звертаються до додатків по стаціонарним або мобільним мережам, причому іноді їм доводиться обмінюватися і важливими діловими даними. При цьому внаслідок.
«Немає нічого більш постійного, ніж зміни». Злегка перефразований, ця відома приказка повною мірою відноситься до сучасних підприємствам, які практично щодня змушені в тій чи іншій мірі модернізувати свою інфраструктуру. Злиття та поглинання.
Стосовно до захисту інформації нерідко виникає резонне питання - а чи можна віддати на аутсорсинг систему інформаційної безпеки підприємства або, принаймні, її антивірусну складову? Який виграш отримує компанія від аутсорсингу і коли звернення до.
Клієнти висувають високі вимоги до обчислювальних центрів при аутсорсингу інфраструктури. Спеціальні знання знадобляться при виборі провайдера, але їх можна з користю застосувати і до власної інфраструктури. При цьому корисним критерієм є сертифікація.