Отказоустойчивые системы электроснабжения и сложность выбора модульных ИБП

Здравствуйте, уважаемые читатели!

Меня зовут Семигин Юрий. Более 10 лет я работаю техническим специалистом установки и эксплуатации ИБП. За все время работы я сталкиваюсь с различными ситуациями в области эксплуатации ИБП, выбираю между производителями, изучаю все характеристики и нюансы работы каждого оборудования. Никаких сложных инструкций, технических статей и материалов. Все мои знания легко и без проблем применяются на практике. Этой статьёй открываю цикл материалов посвящённых сравнению таких важных в сегодняшнем мире систем, как отказоустойчивые системы электроснабжения, а проще говоря Источников бесперебойного питания от различных производителей.

Качество электрической энергии может меняться в зависимости от времени суток, погодных и климатических условий, изменения нагрузки энергосистемы, возникновения аварийных режимов в сети и т.д. Снижение качества электрической энергии может привести к заметным изменениям режимов работы электроприёмников и, в результате, уменьшению производительности рабочих механизмов, ухудшению качества продукции, сокращению срока службы электрооборудования, повышению вероятности аварий. В связи с развитием рыночных отношений в электроэнергетике электроэнергию следует рассматривать не только как физическое явление, но и как товар, который должен соответствовать определённому качеству и требованиям рынка.

Обеспечение качества электроснабжения и его надежность, как товара, достигаются различными схемными решениями с применением специального оборудования. Широкое распространение получило наиболее универсальное средство обеспечения качества и надежности электроснабжения – источники бесперебойного питания (ИБП – Uninterruptible Power Supplу). На их основе строятся системы бесперебойного электроснабжения для питания различных типов оборудования.

В последние годы стали весьма актуальными отказоустойчивые системы. Под отказоустойчивостью системы бесперебойного электроснабжения на базе ИБП понимают сохранение способности осуществлять бесперебойное электроснабжение потребителей при аварийных ситуациях в электросетях и в случаях проведения плановых (регламентных, сервисных) и ремонтных (восстановительных) работ. Функции отказоустойчивости напрямую зависят от эксплуатационной готовности системы. Длительная эксплуатационная готовность оценивается как вероятность того, что система при определенных условиях будет в полном объеме выполнять поставленные перед ней задачи. Таким параметром полноценно обладают системы бесперебойного питания в модульном исполнении. Стоит обратить внимание на производителей ИБП, для которых модульные системы являются приоритетными в линейке оборудования. Например, такие как «Centiel», производства Швейцарии, с серией ИБП «Cumuluspower» и «Delta», производства Китай, с серией ИБП «DPH», семейства «Modulon».

Для простого обывателя, как производители, так и сами ИБП покажутся однотипными и мало чем отличающимися друг от друга: названия компаний «на слуху», основные технические параметры во многом идентичны и не имеют значительных отличий. Даже внешний вид стоек может вызвать затруднения при визуальной идентификации производителя. Но, не смотря на общее сходство, модульные системы и «Centiel» и «Delta» заслуживают особого внимания и более подробного рассмотрения. Проведем небольшой анализ данного оборудования, а затем сделаем надлежащие выводы.

Первое, на что следует обратить внимание, это массогабаритные показатели. При максимальной мощности 300 кВА в пределах стойки, занимаемая площадь составляет 0,62 м2 у ИБП «Cumuluspower» от «Centiel» против 0,66 м2 у ИБП «DPH» от «Delta». А при максимально допустимой мощности 600 кВА в пределах стойки, занимаемая площадь составляет 1,235 м2 у «Centiel» и 1,320 м2 у «Delta». При таком сравнении видно сразу, что такой показатель, как плотность мощности в пределах стойки, выше у «Centiel». Но стоит отметить и тот факт, что высота самого силового модуля у «Delta» не превышает 3U при мощности 55,6 кВА, в то время, как у «Centiel» высота равна 4U при меньшей мощности в 50 кВА. И, если разговор пошел о самих модулях, то выбор мощностей у ИБП «Cumuluspower» чуть шире, чем у ИБП «DPH». Это 50 кВА/50 кВт – 60 кВА/60 кВт и 55,6 кВА/50 кВт соответственно.

Силовые модули «Cumuluspower» (Centiel) и «DPH» (Delta)
Силовые модули «Cumuluspower» (Centiel) и «DPH» (Delta)

Силовые модули «Cumuluspower» уже имеют полноценный внутренний статический байпас, а в ИБП «DPH» установлен централизованный, что, естественно, снижает отказоустойчивость всей системы. Также для повышения отказоустойчивости модули «Cumuluspower» обладают мультипроцессорной логикой управления (у «DPH» монопроцессорная логика), устойчивостью к троекратному превышению номинального тока (у «DPH» устойчивость к двукратному превышению) и способностью непрерывно питать нагрузку до 125% (у «DPH» до 100% включительно).

Наличие у «Cumuluspower» независимого интеллектуального бустера батарей дает возможность не размыкать входной контактор и проводить тестирование батарейного массива безопасно для защищаемой нагрузки, а также позволяет выбирать количество АКБ в линейке в широком диапазоне. Плавная передача тока нагрузки на сеть источником бесперебойного питания «Cumuluspower», безусловно, является весомым аргументом при выборе мощности дизель-генератора, то есть нет необходимости закладывать избыточную мощность при его проектировании. Такими возможностями серия «DPH» похвастаться не может, разве что предложить гибкий выбор количества АКБ в линейке. Да и зарядный ток «DPH» (15 А) ниже, чем у «Cumuluspower» (40 А).

Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала при проведении технического обслуживания и других работ с источником бесперебойного питания инженеры «Centiel» предусмотрели в конструкции защиту от обратных токов. В «Delta» приняли решение устанавливать защиту опционально. Разработчики «Centiel» позаботились и об удобстве при обслуживании и замене внутренних элементов модулей. Благодаря технологии быстрого конфигурирования «Plug-and-play» обслуживающий персонал экономит значительную часть времени при регламентных или аварийных работах с оборудованием.

Производители ИБП «Cumuluspower» не забыли и о таком важном параметре, как «Total Cost of Ownership, TCO» (Совокупная стоимость владения или стоимость жизненного цикла оборудования). В данном случае имеется ввиду снижение стоимости владения за счет внедрения активной системы контроля скорости вращения вентиляторов модуля. Это позволит продлить срок эксплуатации, и произвести их замену не через 5-6 лет, как регламентируют производители «Delta», а лишь когда в этом возникнет необходимость.

Получение оперативной и полной информации о состоянии модуля и параметров сети очень важно для конечного пользователя. В связи с этим возникает необходимость установки панелей управления как на самих модулях, так и общей панели на всю стойку или систему. ИБП «Cumuluspower» обладает обеими типами панелей, в то время, как на ИБП «DPH» установлена лишь системная панель.

Модули «Cumuluspower» (Centiel) имеют индивидуальный и общий дисплеи. Модули «DPH» (Delta) обладают только общим дисплеем
Модули «Cumuluspower» (Centiel) имеют индивидуальный и общий дисплеи. Модули «DPH» (Delta) обладают только общим дисплеем

Ранее мы упоминали о том, что силовые модули «Cumuluspower» оснащены внутренним статическим байпасом, а в ИБП «DPH» установлен централизованный. Для обеспечения лучшей доступности предохранители статического байпаса «Cumuluspower» вынесены на фронтальную часть стойки, что позволяет сократить среднее время, необходимое для восстановления нормальной работы после срабатывания предохранителей. В системе «DPH» замена предохранителей статического байпаса требует отключения байпасного модуля.

Чтобы иметь возможность перед включением протестировать модуль непосредственно в работающей стойке без риска обесточить нагрузку, в модульной системе «Cumuluspower» предусмотрены фронтальные параллельные выходные рубильники для каждого модуля. Защита линии постоянного тока также имеет фронтальный доступ и упрощает эксплуатацию. Все сказанное выше о системе ИБП «Centiel» также сокращает среднее время до восстановления работоспособности в случае отказа. И при отсутствии такого функционала у ИБП «Delta» время восстановления работоспособности значительно возрастает.

А так как модули «Cumuluspower» имеют каждый свою линию постоянного тока, то к этой модульной системе есть возможность подключить как общий батарейный массив, так и отдельный для каждого модуля. Этот параметр устанавливается в настройках при пуско-наладочных работах.

Сравнение стоек модульных ИБП «Cumuluspower» (Centiel)и «DPH» (Delta)
Сравнение стоек модульных ИБП «Cumuluspower» (Centiel)и «DPH» (Delta)

При горизонтальном наращивании мощности системы, то есть при параллельном соединении стоек, возникает задача защиты коммуникационных линий. Потеря связи между стойками в параллельной системе недопустима. По этой причине разные производители разрабатывают свои системы коммуникационных соединений. «Delta» в ИБП «DPH» использует структуру кольцевого соединения с одним шлейфом. Безусловно, это значительно повышает уровень надежности коммуникационных линий. Но «Centiel» решили использовать в «Cumuluspower» концепцию трех независимых коммуникационных блоков и линий связи между стойками. Сами информационные кабели также защищены от внешнего механического воздействия. Такое решение позволяет всей системе оставаться в устойчивом состоянии даже если одна из линий будет повреждена. А усиленный сигнал, предаваемый по этим линиям, более устойчив к появлению посторонних электромагнитных шумов.

Расположение коммуникационных соединений ИБП «Cumuluspower» (Centiel) и «DPH» (Delta)
Расположение коммуникационных соединений ИБП «Cumuluspower» (Centiel) и «DPH» (Delta)

Если обратить внимание на терминалы подключения силовых кабелей и их расположение, то сразу можно выделить явные преимущества у «Centiel»: расположение фронтальное в нижней части стойки, что упрощает работы по подключению и сокращает время монтажа, а также снижает требования по расстоянию за ИБП; расположение колодок исключает контакт с горячим воздухом, идущим от силовых плат модулей. Терминалы имеют четкую маркировку и расположение, что не вызывает дополнительных вопросов при подключении линий постоянного и переменного тока. Производитель «Delta» по каким-то причинам не учел вышеописанные факторы и разместил терминалы подключения с задней части стоек «DPH». Подключаемые кабели постоянного и переменного тока накладываются друг на друга, что может потребовать использование специальных типов кабелей, да и подведены они таким образом, что могут быть нагреты горячим воздухом от охлаждающих вентиляторов.

Расположение терминалов ИБП «Cumuluspower» (Centiel)и подключение кабелей ИБП «DPH» (Delta)
Расположение терминалов ИБП «Cumuluspower» (Centiel)и подключение кабелей ИБП «DPH» (Delta)

В данном обзоре мы лишь поверхностно рассмотрели двух ярких представителей модульного сегмента рынка источников бесперебойного питания. Оба производителя поставляют качественную продукцию и уже зарекомендовали себя с лучшей стороны. Но, стоит помнить, что не существует абсолютно отказоустойчивых систем, не чувствительных вовсе ни к человеческому фактору, ни к природным катаклизмам. Но есть меры предотвращения аварийных ситуаций и сведения рисков к минимуму. И выбору правильных мер способствует грамотный и непредвзятый анализ, осуществляемый конечным пользователем.

Анализ поможет решить проблему сложности выбора.
Анализ поможет решить проблему сложности выбора.
Tags:
источник питания, ups, бесперебойник, безопасность данных, элементы питания, энергоэффективность, энергосбережение, проектирование систем

You can't comment this post because its author is not yet a full member of the community. You will be able to contact the author only after he or she has been invited by someone in the community. Until then, author's username will be hidden by an alias.