Технологические процессы любого производства в значительной мере зависят от качества электроэнергии. В общем случае низкое качество электроэнергии может быть охарактеризовано, как любые изменения в энергоснабжении, приводящие к нарушениям нормального хода производственного процесса или к повреждению любого типа оборудования. Под качеством электроэнергии подразумевается совокупность свойств электроэнергии, обуславливающие ее пригодность для нормальной работы электроприемников в соответствии с их назначением при расчетной работоспособности.
Несомненно, проблемы, связанные с низким качеством электрической энергии в электросети в бытовом секторе, доставляют немало неприятностей потребителям, например, могут привести к выходу из строя бытовой техники, а также способны повлечь за собой и другие серьезные последствия. Однако, ещё более значимые потери, с финансовой точки зрения, грозят промышленному сектору.
Одной из главных проблем энергетических систем является значительный износ используемого оборудования, устаревание инженерных сетей. Большинство электростанций и сетей требуют реконструкции и модернизации.
Помимо морального износа сетей, к причинам некачественного электропитания относятся экстремальные погодные условия, динамично возрастающая нагрузка на электросетевой комплекс и наличие в питающей сети мощного промышленного оборудования с большим импульсным энергопотреблением или большим пусковым моментом.
Несмотря на возникшую в последние годы тенденцию к снижению уровня аварийности, количество аварий в области электроэнергетики остается достаточно высоким.
Задача поддержания высокого уровня безаварийности, а также обеспечения бесперебойного электропитания и стабилизации его параметров может решаться разными способами. Все зависит от используемого заказчиком оборудования и условий его эксплуатации.
Установка источников бесперебойного питания (ИБП) является распространенным способом улучшения качества электропитания. И, безусловно, лучшими среди этого оборудования считаются модульные ИБП. Модульность позволяет оперативно и качественно выполнять задачи, поставленные перед системой бесперебойного питания.
Модульность разные производители реализуют каждый по-своему. Здесь мы предпримем попытку разобраться, какие могут быть различия в значении «модульность» для некоторых вендоров.
На рынке модульных ИБП уже хорошо известны такие европейские бренды, как «Riello», с модульной серией «Multi Power», которые приходят к нам из Италии, и модульная серия «Cumuluspower» от швейцарского производителя «Centiel».
Первоначально следует обратить внимание на такой показатель, как плотность мощности. Модульная стойка «Multi Power» от «Riello», с максимальной мощностью 294 кВА/294 кВт, занимает площадь 0,622 м2, что соответствует плотности мощности 472,6 кВт/ м2. У стойки серии «Cumuluspower» от «Centiel» этот показатель отличается незначительно, и составляет 486,2 кВт/ м2 при мощности 300 кВА/300 кВт и занимаемой площади 0,617 м2.
и ИБП «Multi Power» (Riello)
Максимальные мощности обеих стоек почти равны, но различаются по количеству устанавливаемых модулей и по их единичной мощности. В стойку «Multi Power» устанавливается до семи модулей мощностью только 42 кВА/42 кВт, а в «Cumuluspower» есть возможность установки до пяти модулей с мощностным рядом в 50 кВА/50 кВт и 60 кВА/60 Вт.
Оба модуля имеют резервируемую мультипроцессорную логику, что значительно повышает доступность системы управления. Модули «Cumuluspower» имеют независимый интеллектуальный бустер на шине постоянного тока, что позволяет не размыкать входной контактор и проводить тестирование аккумуляторных батарей безопасно для защищаемой нагрузки, а также дает возможность гибко подходить к выбору количества АКБ в линейке в широком диапазоне. Плавная передача питаемой нагрузки на входную сеть источником бесперебойного питания «Cumuluspower» является важным фактором при выборе мощности дизель-генератора. Это означает, что нет необходимости закладывать избыточную мощность при его проектировании. Такими функциями модули «Multi Power», к сожалению, не обладают. Да и зарядный ток «Multi Power» (8 А) ниже, чем у «Cumuluspower» (40 А).
Еще несколько существенных отличий скрыто в архитектуре модулей. Обратим внимание на статический (электронный) байпас. В «Riello» взяли за основу архитектуру с централизованным байпасом, а в «Centiel» пошли более сложным путем и, в результате, приняли решение использовать распределенный байпас. Это значит, что силовые модули «Cumuluspower» обладают полноценным внутренним статическим байпасом, а в ИБП «Multi Power» установлен централизованный, в виде отдельного субмодуля, что, естественно, не допускает избыточности и снижает отказоустойчивость всей системы.
Линия статического байпаса «Cumuluspower» защищена предохранителями, установленными в стойке с лицевой стороны, доступ к которым открыт. Такое решение сокращает время замены предохранителей, но увеличивает стоимость самого фрейма. У ИБП «Multi Power» предохранители установлены непосредственно внутри субмодуля статического байпаса, что снижает себестоимости стойки. Замена предохранителей статического байпаса требует отключения байпасного модуля, что сказывается на отказоустойчивости системы ИБП.
Также разработчики «Centiel» подумали и об удобстве для технического персонала при сервисном обслуживании и замене внутренних элементов модулей. Благодаря прогрессивной технологии быстрого конфигурирования «Plug-and-play» инженеры экономят значительную часть времени при сервисных и аварийных работах с оборудованием. В «Riello», к сожалению, приняли решение следовать классическому принципу, используя встроенные конденсаторы постоянного и переменного тока. Такое решение приводит не только к увеличению временных затрат на обслуживание, но и к удорожанию компонентов и, как следствие, к росту совокупной стоимости владения (стоимости жизненного цикла оборудования). Ведь и замену вентиляторов в модулях «Riello» рекомендует производить через 5-6 лет, в то время, как «Centiel», указывает на их увеличенный срок эксплуатации благодаря внедрению активной системы контроля скорости вращения вентиляторов. То есть, замену вентиляторов можно производить, когда в этом возникнет необходимость.
Для получения всей необходимой информации о состоянии модуля и системы ИБП в целом в «Cumuluspower» предусмотрены как индивидуальные панели управления на каждом модуле, так и общая панель для всей стойки или системы. В ИБП «Multi Power» установлена лишь системная панель. Конечно, это снижает себестоимость системы бесперебойного питания, но и снижает ее отказоустойчивость.
Для того, чтобы протестировать модуль перед включением непосредственно в работающей стойке без риска «уронить» нагрузку, в системе бесперебойного питания «Cumuluspower» установлены фронтальные параллельные выходные рубильники для каждого модуля. Они и выполняют функцию коммутирования отходящих линий модулей с общей силовой шиной. В стойке «Multi Power» силовые модули перманентно подключены к общей силовой шине.
Линии постоянного тока у «Cumuluspower» также имеют коммутационные защитные аппараты с фронтальным доступом, что упрощает сервисное обслуживание и эксплуатацию в целом. «Multi Power» обладает защитой только на самих зарядных устройствах внутри модуля и в батарейных кабинетах. При таком функционале у ИБП «Multi Power» время восстановления работоспособности значительно возрастает.
Так как в системе «Cumuluspower» предусмотрена индивидуальная линия постоянного тока для каждого модуля, то в этой модульной системе есть возможность использовать как общий, так и отдельный батарейный массив для каждого модуля. Параметр можно изменить в настройках при пуско-наладочных работах.
Систему бесперебойного питания «Multi Power» можно эксплуатировать только с общим аккумуляторным массивом. Это правило обязательно при использовании как одной модульной стойки, так и нескольких стоек, подключенных параллельно.
и «Multi Power» (Riello)
При параллельном соединении стоек, то есть при горизонтальном наращивании мощности системы, необходимо защитить коммуникационные линии, так как потеря связи между стойками в параллельной системе недопустима и чревата непоправимыми последствиями. Во избежание подобных проблем разные производители разрабатывают свои системы коммуникационных соединений. «Riello» в модульной системе «Multi Power» использует структуру соединения с одним усиленным коммуникационным шлейфом. Безусловно, это значительно повышает уровень надежности коммуникационной линии. В «Centiel» решили использовать в ИБП «Cumuluspower» концепцию трех независимых коммуникационных блоков и линий связи между стойками. Физически информационные кабели также защищены от внешнего механического воздействия. Такое решение позволяет всей системе оставаться в рабочем состоянии даже если одна из линий будет повреждена или отключена. А усиленный цифровой сигнал, предаваемый по этим линиям, более устойчив к появлению посторонних электромагнитных помех.
ИБП «Cumuluspower» (Centiel) и «Multi Power» (Riello)
Обратим внимание на терминалы подключения силовых кабелей и их расположение. Здесь сразу можно выделить явные преимущества у стоек «Cumuluspower»: расположение фронтальное в нижней части стойки, что упрощает монтажные работы по подключению и сокращает время монтажа, а также снижает требование по расстоянию от задней стенки ИБП до стены помещения; расположение колодок исключает контакт с горячим воздухом, идущим от силовых плат модулей. Терминалы имеют четкую маркировку и расположение, что не вызывает недопониманий и дополнительных вопросов при подключении линий постоянного и переменного тока. Производитель модульной серии «Multi Power» проигнорировал вышеописанные факторы и разместил терминалы подключения в верхней задней части стоек.
Подключаемые кабели постоянного и переменного тока накладываются друг на друга, что может потребовать использование специальных типов кабелей, да и подведены они таким образом, что подвержены воздействию горячего воздуха от охлаждающих вентиляторов. И, как следствие, требуется увеличенное расстояние между задней стенкой ИБП и стеной помещения.
и подключение кабелей ИБП «Multi Power» (Riello)
В этой статье мы попытались простым языком описать основные преимущества и недостатки лишь двух известных производителей модульных источников бесперебойного питания. Производственные мощности обоих заводов расположены в Европе. Они поставляют качественную продукцию, отвечающую всем современным требованиям, и уже достаточно давно положительно себя зарекомендовали. Но, не стоит забывать, что абсолютно отказоустойчивых систем не существует. Всегда будут присутствовать и человеческий фактор, и природные катаклизмы, и другие непредвиденные обстоятельства непреодолимой силы. Но всегда существуют меры предотвращения аварийных ситуаций и сведения возможных рисков к минимуму. И тот единственный правильный выбор необходимых мер способен сделать конечный заказчик, предварительно осуществив грамотный и непредвзятый анализ всех доступных вариантов решения задачи.
