Электроснабжение определяется двумя факторами — качеством электроэнергии и её надёжностью, которые характеризуются напряжением синусоидальной формы, стабильной по величине, форме и частоте. Эти параметры могут отклоняться в небольших пределах, предусмотренных в нормативных требованиях к электроснабжению и не ухудшающих работу электрооборудования.
Проблема качества электроэнергии в электрических сетях энергосистем и системах электроснабжения предприятий является одной из важнейших, определяющих надежность и эффективность электроснабжения потребителей. Непрерывный рост установленной мощности нелинейных, несимметричных и резкопеременных нагрузок приводит к ухудшению качества электроэнергии. В свою очередь низкое качество электроэнергии обусловливает ежегодные ущербы, составляющие сотни млрд. рублей.
Даже самые лучшие системы производства электроэнергии и её распределения не могут быть полностью надёжными, т.к. она проходит долгий путь от электростанции через линии электропередач, трансформаторные подстанции и коммутационные щиты к конечному потребителю. Чем дальше от источника, тем больше риск возникновения проблем с качеством и надёжностью электроснабжения, и, как следствие, неполадок в работе электрооборудования, будь то бытовые электроприборы, или офисная и производственная электротехника. Одним из путей решения описанных проблем может послужить установка ИБП.
ИБП (источник бесперебойного питания) — это автоматическое устройство, устанавливаемое между источником электроснабжения и защищаемым оборудованием. Основная функция ИБП заключается в бесперебойном питании подключенной к нему нагрузки за счёт энергии аккумуляторных батарей при пропадании сетевого напряжения или выхода его параметров (напряжение, частота) за допустимые пределы. Когда сетевое напряжение находится в допустимых пределах, ИБП, в зависимости от схемы построения, корректирует параметры электропитания.
Осмелимся заявить, что одним из самых надежных решений для защиты электрооборудования является система бесперебойного питания модульного типа. Из всего большого списка производителей ИБП рассмотрим лишь две компании, которые зарекомендовали себя, как поставщики надежного, качественного оборудования. А именно, это швейцарская компания «Centiel с серией ИБП «Cumuluspower» и американская компания «Vertiv» (бывший «Emerson Network Power») с серией «Trinergy™ Cube».
Бренд «Vertiv» был запущен в 2016 году, и в настоящее время стал часто упоминаться в сфере энергетики. Деятельность самой компании основана на прежних успехах «Emerson Network Power», некогда очень сильным игроком на рынке источников бесперебойного питания.
Как «Centiel», так и «Vertiv» имеют штат высококвалифицированных инженеров, работающих в отрасли ИБП вот уже несколько лет. А специализированный и хорошо обученный производственный и административный персонал легко справляется с выполнением основной задачи компании по проектированию, созданию и обслуживанию критически важных технологий. Продукция обеих компаний имеет широкий спектр серий и мощностей, и занимает на российском рынке достаточно весомую долю. Но мы рассмотрим лишь модульные серии в самом мощном исполнении. Это серия «Trinergy™ Cube» от «Vertiv» и серия «Cumuluspower» от «Centiel».
«Trinergy™ Cube» состоит из модулей с линией выпрямитель/инвертор и не имеющих индивидуального статического байпаса. В ИБП от «Vertiv» он реализован отдельным централизованным субмодулем, в отличие от полноценных модулей «Cumuluspower», которые имеют, так называемый, дистрибутивный статический байпас, то есть устанавливаемый в каждом силовом модуле. Таким решением с распределенным статическим байпасом «Centiel» обеспечивает избыточность и минимизирует количество единых точек отказа всей системы.
Предохранители линии статического байпаса «Cumuluspower» установлены в стойке с лицевой стороны и доступ к ним открыт, что позволяет сократить время их замены. Но такое техническое решение увеличивает стоимость самого фрейма. У ИБП «Trinergy™ Cube» обратная ситуация: предохранители установлены непосредственно внутри субмодуля статического байпаса, что ведет к снижению себестоимости стойки. Но при проверке/замене предохранителей вся линия централизованного статического байпаса временно будет разомкнута, что резко снижает отказоустойчивость системы ИБП на период проведения работ.
«Trinergy™ Cube» (Vertiv)
Отказоустойчивость модулей «Cumuluspower» поддерживается на высоком уровне и мультипроцессорной логикой управления, то есть сам процессор имеет двойную степень резервирования. Модули «Trinergy™ Cube» управляются одним процессором. DC шины этих двух систем также имеют отличия. А заключаются они в наличии у «Cumuluspower» независимого интеллектуального зарядного устройства аккумуляторных батарей, что позволяет не отключать контактор на входе и тестировать подключенный батарейный массив абсолютно безопасно для защищаемой нагрузки. Модули «Trinergy™ Cube» тестируют аккумуляторные батареи с отключением входного контактора, рискуя в экстренной ситуации допустить кратковременный разрыв питания критичной нагрузки.
Инверторные части, как у «Centiel», так и у «Vertiv», разительно не отличаются друг от друга. Оба имеют одинаковую перегрузочную способность, но «Centiel» все-таки обладает способностью непрерывно питать нагрузку до 125% (у «Vertiv» до 100% включительно). ИБП обоих производителей способны плавно передавать нагрузку на входную сеть при возобновлении питания. Такая функция дает возможность не завышать мощность резервных дизель-генераторов при проектировании системы электроснабжения на объекте.
Не стоит упускать из вида и обратить особое внимание на обеспечение безопасности обслуживающего персонала, работающего с источником бесперебойного питания при проведении регламентного технического обслуживания или при ремонтных работах. «Centiel» неукоснительно следует принципу «Safety first», в связи с чем серия «Cumuluspower» имеет «по умолчанию» предустановленную на заводе защиту от обратных токов. «Vertiv», к сожалению, данную функцию определил, как опцию, и лишь по запросу конечного пользователя. Наличие/отсутствие подобной защиты красноречиво говорит об обеспечении безопасности и уровне ответственности производителя.
Разница в подходе к конструктиву силовых плат также имеет место. Это напрямую влияет на удобство и временные затраты при обслуживании и замене запасных частей, что в свою очередь имеет большое значение для конечного пользователя при эксплуатации ИБП. На силовых платах модулей «Trinergy™ Cube» AC и DC конденсаторы припаяны. В модулях «Cumuluspower» все платы с конденсаторами имеют исполнение по технологии «Plug-and-play», что значительно сокращает время, потраченное на замену этих элементов.
Инженеры «Centiel» ответственно подходят и к такому немаловажному параметру, как совокупная стоимость владения или стоимость жизненного цикла оборудования (Total Cost of Ownership, TCO). Снижение стоимости владения связано с использованием активной системы контроля скорости вращения вентиляторов в каждом модуле, что позволяет продлить их срок эксплуатации, и производить замену не через 5-6 лет, как регламентирует техническая поддержка «Vertiv», а только в случае, когда возникнет необходимость. В каждом модуле «Trinergy™ Cube» установлено по 3 вентилятора.
Информативность и удобство функционала являются важным фактором как для конечного пользователя, так и для сервисного инженера. Речь идет дисплее, позволяющем оперативно получать информацию о состоянии ИБП и производить пользовательские настройки силовых модулей и всей системы в целом. Значит, будет полностью оправдана установка панелей управления как на самих модулях, так и общей панели на всю стойку или систему. На ИБП «Centiel» установлены оба типа панелей, но на ИБП «Vertiv» установлена лишь общая системная панель.
Когда требуется инсталлировать в стойку новый модуль для увеличения мощности системы, то возникает необходимость протестировать модуль непосредственно в работающей стойке без риска обесточить нагрузку. В модульной системе «Cumuluspower» в самой стойке предусмотрены фронтальные параллельные выходные рубильники для каждого модуля. Благодаря такому решению тестирование и настройка параметров модуля происходит без подключения к общей шине, а также снижает риск возникновения «человеческого фактора». Аппараты защиты линии аккумуляторных батарей имеют аналогичный фронтальный доступ и упрощают эксплуатацию. Такие особенности ИБП «Centiel» сокращают среднее время до восстановления работоспособности системы в случае отказа. Вполне логично, что при отсутствии такого функционала у ИБП «Vertiv» время восстановления работоспособности значительно возрастает.
Так как каждый модуль «Cumuluspower» имеет свою линию постоянного тока, то к системе, по желанию, можно подключить как общие (Common) аккумуляторные батареи, так и отдельные (Separate) для каждого модуля. При пуско-наладочных работах данный параметр настраивается инженером.
и «Trinergy™ Cube» (Vertiv)
Обе системы ИБП имеют возможность вертикального и горизонтального наращивания мощности. При параллельном соединении стоек возникает необходимость защиты коммуникационной шины, так как любой сбой связи внутри параллельной системы может привести к непоправимым последствиям. Чтобы избежать подобных проблем производители стараются всячески защитить все коммуникационные соединения. «Vertiv» в ИБП «Trinergy™ Cube» в параллельном соединении стоек использует одиночный усиленный шлейф. Решение надежно защищает коммуникационные линии, но не безупречно. Инженеры «Centiel» пошли немного дальше и решили использовать при параллельном соединении «Cumuluspower» три независимые коммуникационные блоки и линии связи между стойками. Внешняя оболочка информационных кабелей также защищена от механического воздействия. Подобная концепция позволяет всей системе функционировать устойчиво и без колебаний, даже если одна из коммуникационных линий будет повреждена. А чтобы свести к нулю воздействие извне посторонних электромагнитных шумов, передаваемый по этим линиям сигнал дополнительно усиливается.
ИБП «Cumuluspower» (Centiel) и «Trinergy™ Cube» (Vertiv)
Вкратце опишем и архитектуру рассматриваемых модульных систем ИБП. В серии «Cumuluspower» каждый модуль – это независимый и полноценный источник бесперебойного питания, который имеет все основные конструктивные и интеллектуальные элементы, необходимые для бесперебойного выполнения всех поставленных перед ним задач. «Centiel» разработал и внедрил инновационную модульную систему «DARA». Данная технология строится по принципу «распределенности» каждого модуля, то есть его полной автономности с собственным инвертором, статическим байпасом, логическим контроллером с резервируемыми процессорами, защитой от обратного тока, зарядным устройством и панелью управления. В ИБП серии «Trinergy™ Cube» реализована «модульность» другого типа. В этом контексте термин «модульный» означает, что несколько силовых блоков размещаются параллельно для достижения требуемой общей выходной мощности. В систему интегрированы отдельные интеллектуальный модуль и модуль статического байпаса. Но в данном случае модульность не обязательно означает высокий уровень отказоустойчивости, поскольку повышенная сложность применения таких модулей имеет несколько единых слабых точек, что может привести к более высокой общей частоте отказов.
Разработчики уделяют большое внимание всем аспектам бесперебойности, надежности и безопасности своего оборудования. И сложно однозначно определить, какая из модульных систем имеет более высокую готовность и минимально возможный простой при обслуживании и ремонте, а также позволяет поддерживать совокупную стоимость владения системой на самом низком уровне при сочетании минимальных энергетических потерь, первоначальных инвестиций и расходов на обслуживание.
