2.1.3       Типовая функциональная схема СГЭ здания Заказчика

Функциональная схема типовой СГЭ для здания Заказчика показана на Рис. 0-5. На схеме изображены основные линии энергоснабжения, выделены технологические и бытовые потребители (общее освещение, сеть электрических розеток для подключения бытовых электроприборов), технические средства и линии энергоснабжения, входящие в состав СГЭ.

 

Энергопотребители СГЭ целесообразно разделить на две группы:

  1. К первой группе относят оборудование, требующее электропитания со стабильно высокими показателями качества электроэнергии, а также не допускающие (по условиям технологического цикла) перерывов в электропитании. В эту группу потребителей входит все компьютерное оборудование, системы связи, активное сетевое оборудование, аппаратура видеонаблюдения, сигнализации, медицинское оборудование. На схемах эта группа обозначена "Потребители СГЭ - "А"". Потребители этой группы подключаются к выходу ИБП.
  2. Вторая группа содержит оборудование, подключаемое непосредственно к выходу ДГУ, не требующее стабильно высоких качественных показателей качества электроэнергии и допускающее кратковременный перерыв (30-120 сек.) в электропитании. Эта группа потребителей включает в себя системы аварийного освещения, а также оборудование кондиционирования помещения для размещения комплекса ИБП. На схемах эта группа обозначена "Потребители СГЭ - "В"". Также в эту группу включаются такие системы, как например, комплекс средств охраны, сигнализации и другое оборудование, защищенное локальными ИБП.

Рис. 0-5 Функциональная схема СГЭ здания.

Выделение в рамках СГЭ двух групп потребителей, подключаемых к источникам электропитания различного типа (ИБП и ДГУ) позволяет достичь следующих результатов:

  1. Исключение из группы "А" таких потребителей, как системы кондиционирования и аварийное освещение позволяет снизить нагрузку на ИБП, что, в свою очередь, увеличивает время автономной работы ИБП в аварийном режиме и дает возможность использовать ИБП меньшей мощности.
  2. При такой схеме подключения ИБП осуществляет гальваническую развязку между сетями электропитания компьютерного и коммуникационного оборудования и сетью электропитания технологического оборудования (в частности, системы кондиционирования). Это позволяет значительно снизить уровень помех в сети защищенного электропитания при включении и выключении оборудования, характеризующегося нелинейным характером и большими пусковыми значениями тока потребления.

 

2.1.3.1   Обеспечение надежности работы СГЭ. Специальные требования к оборудованию СГЭ.

В рассматриваемом проекте СГЭ повышение надежности достигается за счет использования каскадной структуры СГЭ и параллельного комплекса ИБП на базовом уровне защиты. Сущность и преимущества каскадной схемы были рассмотрены выше.

 

Решения по построению параллельного комплекса ИБП, предлагаемые фирмой ServoMatik, являются оптимальным в секторе мощных ИБП и заключаются в следующем:

  • возможно объединение до нескольких аппаратов одной модели, таким образом, общая выходная мощность комплекса может достигать 1200 кВА ;
  • построение параллельного комплекса может производиться как по централизованному принципу (с выделением статического переключателя обходной цепи в виде объединительного блока), так и по децентрализованному (модульному) принципу - без объединительного блока (см. Рис. 0-6). Другие фирмы-производители мощных ИБП реализуют, как правило, только одну из этих схем параллельного комплекса;
  • централизованная структура обладает более высокой надежностью (при обеспечении условия изботочности), однако требует установки объединительного блока в соответствии с прогнозируемым значением суммарной выходной мощности комплекса. Модульная структура позволяет наращивать комплекс постепенно, добавляя новые блоки к уже установленным (при этом практически не требуется модификация оборудования или его замена);
  • управление комплексом как централизованной, так и модульной структуры производится по принципу распределенной логики, т.е. без центрального управляющего звена. Таким образом, микропроцессорные блоки синхронизации работы параллельного комплекса в каждом ИБП полностью равноправны и отключение либо выход из строя одного из ИБП не приводит к потере работоспособности комплекса в целом.

Рис. 0-6 Модульная и централизованная схемы построения СГЭ.

Объединение нескольких блоков  в параллельный комплекс, как правило, имеет целью решение следующих задач:

  • После установки одного блока СГЭ определенной мощности увеличивается количество технических систем, требующих защищенного питания. Как следствие, необходимо увеличить мощность СГЭ, что достигается подключением еще одного блока ИБП такой же мощности. Все ИБП в таком комплексе работают параллельно на общую нагрузку, увеличивая выходную мощность.

По техническим условиям эксплуатации оборудования необходимо гарантировать его энергоснабжение даже в случае отказа одного из блоков ИБП. В таком случае необходимо построить параллельный комплекс по схеме с горячим аппаратным резервированием (избыточностью). Такая схема позволяет также производить техническое обслуживание и ремонт любого блока ИБП не только без отключения нагрузки, но и с сохранением стабильно высоких показателей качества электроэнергии на выходе комплекса (см. функциональные схемы на Рис. 0-7)

Рис. 0-7 Диаграммы функционирования параллельных комплексов ИБП.

Сравнение статистических характеристик надежности параллельных комплексов, построенных по централизованному и модульному принципу, показывает следующее:

  • наличие резервного ввода (с такой же надежностью, что и основной ввод) существенно повышает надежность комплекса в целом. Однако, необходимо иметь в виду, что при подключении нагрузки к резервному вводу ее питание производится от нестабилизированной сети;
    • модульная система при прочих равных условиях обладает меньшим уровнем надежности. Положительным свойством такой системы является, как отмечалось выше, ее меньшая стоимость и гибкость наращивания.

2.2          ИСТОЧНИКИ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ

2.2.1       ИБП двойного преобразования. Общая информация.

Функциональная схема ИБП, построенного по технологии двойного преобразования, изображена на Рис. 0-8. Основные компоненты ИБП имеют следующее назначение:

Входной и выходной ВЧ фильтры предназначены для фильтрации высокочастотных и импульсных помех.

Рис. 0-8 Функциональная схема ИБП двойного преобразования.

  1. Входной конвертер преобразует переменный ток в постоянный и обеспечивает синусоидальный характер потребления (cosf=1).
  2. Выходной конвертер преобразует энергию постоянного тока, источником которой является входной конвертер или аккумуляторная батарея (при работе в автономном режиме) в переменное напряжение со стабильно высокими ПКЭ.
  3. Блок аккумуляторных батарей осуществляет накопление электрической энергии в аккумуляторах.
  4. Ключ резервной линии by-pass обеспечивает автоматическую либо ручную переключение нагрузки между выходом конвертера и резервной линией. Переключение осуществляется с синхронизацией выходного напряжения, длительность переключения составляет доли миллисекунд.
  5. Блок микропроцессорного управления осуществляет контроль параметров функционирования всех компонентов ИБП и управление ими, а также информационный обмен с внешними устройствами.

 

Основная информация о состоянии ИБП выводится на жидкокристаллический дисплей на передней панели ИБП.

 

Разъем на задней панели может использоваться как для передачи сигнальной информации (сообщения об аварии входной сети, переходе на резервную линию, разряде батарей), так и для мониторинга и управления ИБП по протоколу RS232.

 

При установке специализированного программного обеспечения пользователь может контролировать следующие параметры:

  1. Режим работы ИБП (от входной сети, от батарей, подключение нагрузки по резервной линии).
    1. Текущее значение входного напряжения (в В).
    2. Текущее значение потребляемой мощности нагрузки (в ВА).
    3. Прогнозируемое время автономной работы ИБП (в минутах).
    4. Температура и напряжение аккумуляторных батарей.
    5. Значения выходного напряжения и частоты.

 

При необходимости могут быть запрограммированы такие действия, как автоматический тест ИБП, тест аккумуляторных батарей, калибровочный тест аккумуляторов (для определения реальной емкости по истечении определенного времени работы), а также отключение и включение ИБП в заданное время. Более подробная информация о программном обеспечении и интерфейсах с информационными системами приводится в разделе 0 на стр. 17.

 

2.2.2       Расчетные данные

Выбор конкретных моделей ИБП и ДГУ для проектируемой СГЭ производится на основе данных о текущем и прогнозируемом состоянии оборудования Заказчика, требующего подключения к сети гарантированного электропитания.

 

При расчете необходимой мощности ИБП учитывается, что при длительной эксплуатации мощных ИБП в условиях распределенной сети потребителей, подключенной к его выходу, нельзя исключать возможность локальных перегрузок и включения несанкционированной нагрузки. Для обеспечения устойчивой безаварийной работы оборудования его мощность выбирается с запасом, составляющим 15-20% от расчетной мощности нагрузки. С другой стороны, для обеспечения резервирования параллельного комплекса ИБП в здании Заказчика необходимо выполнение условия, чтобы расчетная мощность нагрузки не превышала суммарной выходной мощности ИБП без учёта резервирования.

 

При расчете мощности ДГУ необходимо принимать во внимание как суммарную потребляемую мощность нагрузки, так и рекомендации по минимально допустимому значению нагрузки, составляющему 30%. При длительной эксплуатации ДГУ с меньшим значением нагрузки значительно уменьшается ресурс работы двигателя и требуются специальные мероприятия по техническому обслуживанию.

 

Поскольку суммарная потребляемая мощность параллельного комплекса ИБП (т.е., мощность на входе ИБП) в дальнейшем может увеличиваться при наращивании количества рабочих мест, то при расчете мощности ДГУ учитывается суммарная потребляемая мощность для всех ИБП, подключенных к выходу ДГУ и работающих  в режиме полной нагрузки и заряда аккумуляторных батарей, а также дополнительного оборудования (нагрузка группы "В").

2.3          ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНЫЕ СТАНЦИИ

2.3.1       Фирмы-производители бензиновых и дизельных генераторов.

Дизельные генераторы, используются в качестве автономного источника электроэнергии и могут работать как в аварийном (кратковременном) режиме, так и в непрерывном режиме работы и играть роль основного источника энергоснабжения.

 

В рассматриваемой СГЭ могут использоваться модели генераторных установок, построенных на базе дизельных двигателей производства фирм:

Europower (Бельгия) дизель–генераторы с двигателями Honda(Япония), Kubota (Япония), Yanmar (Япония) от 2кВт до 32кВт.

Gesan (Испания) бензогенераторы, дизельные электростанции с двигателями: Honda, Vanguard, Volvo, Lombardini, Mitsubishi, Perkins, Cummins и MTU от 8кВт до 1780кВт.

Himoinsa (Испания) дизельные генераторы и бензиновые генераторы с  двигателями Yanmar(Япония), Iveco (Италия), Volvo (Швеция), Scania (Швеция), Perkins (Англия) и Doosan (Южная Корея) от 8кВт до 1800кВт.

Pex-Pool (Польша) электростанции дизельные выпускаются с двигателями: Yanmar (Япония),Deutz (Германия), Doosan (Южная Корея), Iveco (Италия), Volvo-Penta (Швеция), Perkins(Англия). Lombardini (Италия), John Deere (США) от 26кВт до 1890кВт.

Cummins (Англия) дизель-генераторы от 10кВА до 3325кВА, газопоршневые электростанции от315кВт до 2000кВт, когенерационные газопоршневые установки Cummins (Великобритания), биогазовые генераторные установки Cummins (Великобритания).

VISA S.p.A. (Италия) дизельные электростанции выпускаются как в шумопоглащающих кожухах, так и открытого исполнения от 20кВт до 2400кВт.

- Японская корпорация Yamaha (Япония)  - электростанции портативные, инверторные, дизельные генераторы не большой мощности как однофазные, так и трехфазные мощностью от1кВт до 20кВт.

 

Конструктивные параметры дизельных генераторных установок.

Применяемые генераторные установки имеют систему жидкостного охлаждения с радиатором и вентилятором, приводимым в действие двигателем установки, температура воздуха на выходе системы охлаждения не превышает +55С. Двигательные установки имеют систему электрического запуска от штатной аккумуляторной батареи (с рабочим напряжением 12В или 24В).

 

Система глушения выхлопных газов включает стандартный глушитель выхлопных газов -9dB с патрубком изменяемой конфигурации. Отвод выхлопных газов из помещения, где установлена ДГУ, производится с помощью штатной выхлопной трубы. В качестве вариантного исполнения может быть поставлен ДГУ с глушителями повышенной эффективности (‑29dB и ‑40dB).

 

Двигательная установка имеет воздушный, масляный, топливный фильтры, электронный регулятор частоты вращения двигателя с точностью не хуже ±1%. Система автоматического управления двигателем предусматривает его защиту и аварийный останов ДГУ при низком давлении масла и высокой температуре охлаждающей жидкости.

 

Конструктивно двигательная установка и генератор с панелью управления размещены на трех опорах на несущей раме с антивибрационными демпферами, обеспечивающими уровень поглощения колебаний не менее 96%.

 

Панель управления имеет стоечную конструкцию, совмещенную с генератором, и установлена на полозьях для облегчения доступа при обслуживании или ремонте. Применяемая в рассматриваемых ДГУ панель управления серии MICS Auto 3 имеет следующие режимы работы:

  1. "Автоматический режим" предусматривает автоматический запуск установки по истечении периода времени 0.5-30 секунд после отключения входной сети либо падении напряжения в любой фазе ниже 50% от номинального значения. Число попыток запуска - от 3 до 6. Длительность ожидания выхода на рабочий режим - 0.5-30 секунд, в течение этого времени происходит стабилизация напряжения и частоты на выходе генератора. Команда на блок коммутации нагрузки для переключения нагрузки на основную сеть подается через 15-180 секунд после восстановления входной сети. Автоматический останов ДГУ производится через 120-300 секунд после отключения нагрузки.
  2. "Ручной режим" предусматривает запуск ДГУ с приборной панели для тестирования либо в случае отказа автоматики
  3. "Режим тестирования" позволяет выполнить немедленный запуск установки без подключения нагрузки для тестирования основных систем ДГУ.
  4. "Режим стоп" при работе ДГУ выполняет немедленный останов двигателя, при неработающей ДГУ исключает возможность автоматического запуска.

 

Панель управления имеет в своем составе также автоматическое зарядное устройство для аккумуляторной батареи и систему контроля температуры и подогрева рубашки охлаждения двигателя для облегчения запуска ДГУ при пониженных температурах.

1<<2>>3