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» 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.

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.

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.

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.

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.