Системы и источники бесперебойного питания
Для электрических сетей общего назначения Российской Федерации
характерны невысокая надежность электроснабжения и низкое качество
электроэнергии. На снижение надежности и качества электрической энергии
влияет несоответствие характеристик производителей и потребителей
электроэнергии, что особенно проявляется в переходных процессах нагрузки
и источников; устаревшие схемы электрических сетей; износ и ухудшение
технических параметров оборудования; наличие преобразователей
электроэнергии с низкими характеристиками; природно-климатические
факторы; диверсии и ошибки в электрических сетях. В этих условиях
создание системы бесперебойного питания является важной предпосылкой
устойчивой работы оборудования, чувствительного к перебоям в
электроснабжении и к ухудшению качества электроэнергии. В
промышленности системы бесперебойного питания должны обеспечить
надежную бесперебойную работу оборудования наиболее ответственных
потребителей 1-й категории, включая потребителей особой группы в случаях
длительных (не менее суток) пропаданиях напряжения на двух вводах
питающей сети; кратковременных провалах напряжения питающей сети;
импульсных и кратковременных перенапряжений; электрического шума
(электромагнитная интерференция, приводящая к нарушению синусоидальной
формы питающего напряжения).
К потребителям электрической энергии особой группы 1-й категории относятся:
локальные вычислительные сети;
системы КИПиА, АСУ, ЭХЗ, связи;
охранная и пожарная сигнализация (включая охранное телевидение);
аварийное освещение, а также другие потребители в соответствии с назначением объекта.
К потребителям электрической энергии 1-й категории относятся:
объекты добычи, транспортировки газа и нефтепродуктов; подземные
хранилища газа; котельные установки; системы пожаротушения; рабочее
освещение;
собственные нужды систем бесперебойного питания, а также другие потребители с соответствующими нормами и назначением объекта.
Расчет потребляемой мощности, сечения силовых кабелей и проводов для
питания оборудования особой группы 1-й категории должен производиться в
соответствии с их паспортными данными; при отсутствии данных на
оборудование информационных технологий в проектах рекомендуется
использовать следующие показатели нагрузки:
одно автоматизированное рабочее место — 0,43 кВ-А;
один сервер — 3 кВ-А;
активное сетевое оборудование на 1 00 рабочих мест — 1 ,4 кВ-А;
один прибор КИПиА — 0,03 кВ-А;
коэффициент использования рабочих мест — 0,8.
Основными компонентами систем бесперебойного питания являются вводные
распределительные устройства (ВРУ) и источники бесперебойного питания.
Наряду с источниками бесперебойного питания в систему питания
электроэнергетических объектов могут включаться дизель-генераторные
установки (ДГУ), при этом реализуется схема системы бесперебойного
гарантированного электропитания (СБГЭ).
В соответствии с ПУЭ п. 1 .2.1 8 питание потребителей 1 -й категории
должно обеспечиваться от двух независимых взаиморезервирующих
источников, для потребителей особой группы 1-й категории должен
предусматриваться и третий независимый взаиморезервирующий источник.
Организация ввода электрической энергии от независимых источников
питания производится в вводных распределительных устройствах. В типовых
решениях систем питания с использованием дизель-генераторные установок
часто в помещениях с вводными распределительными устройствами
устанавливаются устройства автоматического включения резервного питания
(АВР).
Устанавливаемые на электроэнергетических объектах источники
бесперебойного питания должны отвечать требованиям ГОСТ 27699 — 88 и
ГОСТ 50745 — 95, а их производство сертифицировано по стандарту ISO9001.
Основными задачами источников бесперебойного питания в системе
бесперебойного питания являются:
обеспечение питания ответственных потребителей на время не менее 15 мин при нарушениях в работе электрической сети;
повышение качества электрической энергии, получаемой от питающей сети и поступающей к ответственным потребителям;
создание гальванической развязки электрическая сеть — ответственный
потребитель для решения вопросов электрической безопасности.
ИБП в составе систем бесперебойного питания должны:
работать в широком диапазоне изменения входного напряжения (не менее ±15 %);
иметь как можно более близкое к единице значение коэффициента входной
мощности, что позволяет наиболее корректно работать совместно с
дизель-генераторные установками;
иметь высокую перегрузочную способность (не менее 200 % в течение 1 мин и
1 25 % в течение 1 0 мин) и устойчивость к большим фазовым перекосам;
иметь коэффициент гармонических искажений на входе не более 8 %;
иметь КПД не ниже 92 — 94 %;
иметь в своем составе (или иметь возможность подключить) разделительный трансформатор;
иметь возможность параллельного включения однотипных систем;
при переходе на питание от аккумуляторной батареи переключаться без разрыва синусоиды (система on-line);
иметь удобную и гибкую систему управления;
использовать высококачественные герметичные необслуживаемые
свинцово-цинковые кислотные аккумуляторные батареи со сроком службы до 1
0 лет;
обладать развитым программным обеспечением (мониторинг, автоматическое
управление локальной вычислительной сетью, удаленное оповещение);
быть удобными в обслуживании и ремонте.
Источники бесперебойного питания, работающие в составе систем
бесперебойного питания (или СБГЭ) предъявляют определенные требования к
сетям, нагрузке, вспомогательным системам, помещениям и т.д., в том
числе:
к сетям и нагрузке;
питающая сеть до источников бесперебойного питания выполняется 3-х
фазной 4-х или 5-ти проводной с номинальным напряжением до 380 В;
питающая сеть от источников бесперебойного питания до групповых
распределительных щитков выполняется 3-х фазной 5-ти проводной с
номинальным напряжением 380 В;
распределительная сеть от групповых щитков до токоприемников должна быть однофазной, 3-х проводной;
потери напряжения в распределительных сетях от источников бесперебойного
питания до самого удаленного токоприемника не должны превышать
3,0 %;
нагрузка по фазам должна быть распределена равномерно. К системе пожаробезопасности:
электропомещения систем бесперебойного питания по пожарной опасности относятся к категории «Г»;
специальных требований к системе пожаротушения в помещении, где
размещается оборудование систем бесперебойного питания не предъявляется.
К системе заземления и зануления:
заземления должны объединять в себе функции трех систем — системы
защитного заземления; системы технологического заземления; системы
заземления молниезащиты;
на объектах с источниками бесперебойного питания для измерительной
техники и средств связи должны быть выполнены две системы заземления —
защитное и технологическое (рабочее); защитное и технологическое
заземления могут быть выведены на одно заземляющее устройство;
действующее значение тока в нулевом проводе в выделенных сетях с
компьютерами в 1,5—1,8 раза превосходит ток в фазном проводе, поэтому
сечение нулевого провода должно определяться по нагреву согласно ПУЭ гл.
1.3 и в любом случае должно быть не менее сечения фазного провода;
все металлические, нормально не находящиеся под напряжением части
электроустановки, должны быть присоединены к защитному заземлению;
средства информационных технологий (компьютеры, серверы и т.п.) должны быть присоединены к системе технологического заземления;
в качестве заземлителей технических средств измерительной техники, связи
и информационных технологий рекомендуется использовать искусственные
заземлители; не следует использовать трубопроводы, водоводы и оболочки
кабелей, выходящие за пределы контролируемой зоны;
при отсутствии особых требований предприятий-изготовителей сопротивление
заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом в любое время года.
К помещениям для размещения источников бесперебойного питания и аккумуляторных батарей:
ИБП должны размещаться в специально подготовленных помещениях;
подготовка помещений производится в соответствии с требованиями ПЭУ гл.
4.3, а также требованиями технической документации
предприятий-изготовителей;
при подготовке помещений для размещения аккумуляторных батарей
необходимо учитывать, что в системах бесперебойного питания используются
герметичные необслуживаемые свинцовые (свинцово-цинковые) кислотные
батареи;
в соответствии с требованиями ПУЭ п. 4.4.30 герметичные аккумуляторные
батареи источников бесперебойного питания могут устанавливаться в общих
производственных невзрыво- и непожароопасных помещениях при условии
установки над ними вентиляционного зонта; при этом класс помещений в
отношении взрыво- и пожароопасности не изменяется;
помещения аккумуляторных батарей должны быть изолированы от попадания в
них пыли, испарений и газа, а также от проникновения воды через
перекрытия и легко доступны для обслуживающего персонала;
системы водяного отопления в пределах помещений с аккумуляторными
батареями должны выполняться гладкими трубами, соединенными сваркой;
фланцевые соединения и установка вентилей на системах отопления в
пределах таких помещений не допускается;
помещения с установленными в них герметичными аккумуляторными батареями
относятся к производствам категории «Г» и должны размещаться в здания не
ниже II степени огнестойкости по противопожарным требованиям; двери и
оконные рамы этих помещений могут быть деревянными;
помещения аккумуляторных батарей допускается выполнять без естественного
освещения; допускается также размещение аккумуляторных батарей в сухих
подвальных помещениях.
К системам вентиляции и кондиционирования:
используемые технологические системы кондиционирования должны
обеспечивать круглосуточный и круглогодичный режим фильтрации воздуха,
вентиляции и охлаждения помещения при эксплуатации в диапазоне
температур наружного воздуха от —35 до +40 °С;
системы кондиционирования должны обладать автономным режимом охлаждения,
который обеспечивает эксплуатацию оборудования при отключении основного
питания в течение заданного времени;
в проектах должны использоваться энергосберегающие системы кондиционирования;
в помещениях для аккумуляторных батарей необходимо обеспечивать
кондиционирование воздуха для круглогодичного обеспечения температуры в
интервале от 15 до 25 °С и влажности до 85 % (при температуре свыше 25
°С резко снижается срок службы батарей, а при температуре ниже 15 °С
снижается емкость батарей).
К защите от несанкционированного доступа:
все помещения систем бесперебойного питания должны быть защищены от
несанкционированного доступа, должны иметь закрывающиеся на замок двери и
быть оборудованы охранной сигнализацией.
Выбор типа источников бесперебойного питания производится на стадии
разработки проектной рекомендации на системы бесперебойного питания.
Основную часть рынка источников бесперебойного питания мощностью свыше
10 кВ-А, позволяющих решать основные задачи системы бесперебойного
питания, составляют источники бесперебойного питания с двойным
преобразованием типа «on-line». Фирмой АРС (США) выпускаются мощные
источники бесперебойного питания серии Silcon DP300E, построенные по
новой технологии дельта-преобразования.
Традиционные источники бесперебойного питания с двойным преобразованием
тока с управляемым тиристорным выпрямителем успешно используются более
20 лет. Технология двойного преобразования отработана и системы
достаточно надежны, однако они обладают тремя существенными
недостатками:
являются причиной негармонических искажений тока в магистральной
электрической сети и, таким образом, потенциально могут вызывать
нарушение работы другого оборудования, соединенного с магистральной
электрической сетью;
вносят дополнительную реактивную составляющую, снижая коэффициент мощности сети cosφ;
имеют значительные энергетические потери, так как принципом получения
выходного переменного тока является первичное преобразование в форму
постоянного тока, а затем снова преобразование в форму переменного тока,
поставляемого ответственному потребителю (обычно около 10 % энергии
теряется в процессе такого двойного преобразования).
Новый принцип преобразования (Delta-conversion), разработанный и
запатентованный (Patent Direction in Copenhagen № 157274 от 30.04.90)
фирмой Silcon (подразделение фирмы АРС), лишен указанных недостатков.
Существенным отличием нового принципа преобразования является
прохождение переменного тока от магистральной сети через первичную
обмотку дельта-трансформатора в нагрузку.
Источники бесперебойного питания, использующие дельта-преобразование,
не вносят собственных нелинейных искажений в питающую электросеть.
Более того, они защищают ее от нелинейных искажений. Сравнение
источников бесперебойного питания с двойным и дельта-преобразованием
показывает:
1. источники бесперебойного питания с дельта-преобразованием по целому
ряду технических параметров (КПД, входной коэффициент мощности,
генерация гармоник тока на входе, перегрузочная способность и других)
существенно превосходят традиционные источники бесперебойного питания .
2. источники бесперебойного питания с дельта-преобразованием имеют
практически идеальную электромагнитную совместимость с сетями и
дизель-генераторами. Чтобы соответствовать источникам бесперебойного
питания с дельта-преобразованием, источники бесперебойного питания
двойного преобразования должен быть дополнительно оборудован на своем
входе компенсатором коэффициента мощности и гармоническим фильтром и
иметь в своем составе двенадцатиимпульсный выпрямитель. При этом
традиционный источник будет значительно уступать источникам
бесперебойного питания с дельта-преобразованием по стоимостным
характеристикам.
3. Для источников бесперебойного питания двойного преобразования при
работе с дизель-генераторные установками мощность генератора должна в 3 —
5 раз превышать мощность источника. В случае применения источников
бесперебойного питания с дельта-преобразованием диапазон указанного
параметра составляет от 1 до 2.
4. При работе генератора с источниками бесперебойного питания с
дельта-преобразованием генератор может нагружаться постепенно (плавный
старт осуществляется за счет программного изменения входного тока). При
работе с традиционным источниками бесперебойного питания имеет место
скачкообразный наброс нагрузки на генератор.
5. Источники бесперебойного питания с дельта-преобразованием, по
сравнению с источниками бесперебойного питания с двойным
преобразованием, значительно сильнее ослабляет гармоники напряжения как
со стороны входа, так и со стороны выхода.
6. ИБП с дельта-преобразованием по сравнению с традиционными источниками существенно более экономичен в эксплуатации.
Для сравнения в таблице ниже приведены эксплуатационные характеристики
источников бесперебойного питания с двойным преобразованием и с
дельта-преобразованием. В таблице приведена техническая характеристика
источников бесперибойного питания типа DP 300E. Номенклатурный ряд
данного типа источников бесперебойного питания включает десять единиц.
Все источники DP300E работают от трехфазной сети напряжением 380 В (в
диапазоне 304 — 437 В), с трехфазным выходом на напряжение 380 В.
Эксплуатационные параметры источников бесперебойного питания с двойным преобразованием и с дельта-преобразованием
Базисные параметры |
источники бесперебойного питания с двойным преобразованием
|
источники бесперебойного питания с дельта-
преобразованием
|
Истинная функция on-line
|
Да
|
Да
|
Функция двухстороннего фильтра
|
Да
|
Да
|
Генерация гармоник тока на входе
|
До 30 %
|
Нет
|
Близость входного коэффициента мощности к 1
|
При использовании дополнительного оборудования
|
Да
|
Энергетические потери системы мощностью до 10 кВ-А
|
10-15 %
|
До 5 %
|
Энергетические потери системы мощностью от 10 до 100 кВ-А
|
8-12 %
|
До 4 %
|
Энергетические потери системы мощностью свыше 100 кВ-А
|
6,5-10 %
|
До 3 %
|
Возможность работы на полностью нелинейную нагрузку
|
Да
|
Да
|
Превышение мощности для ДГУ
|
3 — 5 раз
|
1 — 2 раза |
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[
Регистрация |
Вход ]
Новости сайта ukrelektrik.com
Последние статьи ukrelektrik.com
Последние ответы на форуме ukrelektrik.com