Электроэнергия высокого качества является неотъемлемой частью такого параметра, как безотказность электрического снабжения. Все, без исключения, потребители должны получать электроэнергию такого качества, которое не выходит за нормативные пределы, и в таком количестве, которое согласовано в договорных отношениях с энергоснабжающей компанией. Но главенствующим фактором, все-таки, будет являться бесперебойность снабжения электрической энергией. Если нагрузка получает электропитание с соблюдением всех указанных выше требований, то такой режим электроснабжения будет являться соответствующим норме.
Многие причины, влияющие на качество электропитания, кроются в сетях, транслирующих электроэнергию. Множество внешних факторов, напрямую или косвенно, оказывают неблагоприятное воздействие на линии электропередач, протяженность которых составляют многие тысячи километров. Стихийные бедствия, суровые погодные условия, широкий диапазон перепада температур – все эти факторы крайне негативно влияют на нормальный режим электроснабжения. Транспортные и техногенные аварии, коммутационные режимы в силовом оборудовании и выход из строя мощных нагрузок в не меньшей степени ухудшают качественную составляющую электропитания. Помимо перечисленных глобальных отрицательных факторов свой вклад вносят и локальные обстоятельства в виде работ на ближайших строительных площадках, высокие токи при пуске насосов или двигателей, переключения в распределительных щитах, наводки в кабельных трассах.
С повсеместным применением электронных компонентов в составе ответственного оборудования, эксплуатируемого в организациях различного рода деятельности, остро встал вопрос качественного электроснабжения. В современном высокотехнологичном мире неуклонно растет количество микропроцессорной техники, которая крайне чувствительна к малейшим изменениям качества электропитания, а уж тем более, к его прекращению даже на миллисекунды. Множество конвейерных линий, транспортировочных лент, элеваторов, станков различного назначения, имеющих процессорное управление, должны работать непрерывно. Остановка и длительные простои такого рода оборудования абсолютно недопустимы. В энергетике разработаны прогрессивные технические решения, которые способны свести к минимуму или вовсе позволяют избежать всех возможных негативных воздействий некачественного электропитания. Такие решения позволят бесперебойно и качественно снабжать электроэнергией любые нагрузки и надолго забыть о проблемах остановки и простоя оборудования. Таким образом, высокотехнологичные решения в области энергетики напрямую влияют на важнейшие производственные и экономические задачи, стоящие перед любым коммерческим предприятием или организацией.
К одним из оптимальных методов решения вопросов по обеспечению непрерывного и качественного электропитания можно отнести технические решения на основе модульных источников бесперебойного питания. Применение ИБП с модульной архитектурой обусловлено высоким уровнем безопасности для подключенной нагрузки, так как безопасность, так или иначе, зависит от применяемого оборудования и поддержания его в работоспособном состоянии с минимальным количеством и минимальной продолжительностью простоев.
Примером модульных ИБП могут послужить такие качественные системы, как «Enertronic Modular SE» от немецкого концерна «Benning», и «UMB AC 40» от итальянского производителя «Borri». Производственные мощности обоих брендов расположены на территории Европейского Союза, и там же они получили широкое применение.
Учитывая тот факт, что оба производителя имеют сильную инженерно-техническую базу и прогрессивные разработки в этом направлении, то не удивительно, что общие технические характеристики обеих систем весьма схожи и во многом идентичны. Но, даже несмотря на это общее сходство, каждая система ИБП имеет свои индивидуальные особенности и уникальные технические решения. И, как принято говорить, различия скрываются в деталях.
Для начала обратим внимание на такой параметр, как плотность мощности. Модульная стойка «Enertronic Modular SE» от «Benning», с максимальной мощностью 200 кВА/200 кВт, занимает площадь 0,48 м2, что соответствует плотности мощности 416,6 кВт/ м2. У стойки серии «UMB AC 40» от «Borri» этот показатель значительно отличается в меньшую сторону, и составляет 250,0 кВт/ м2 при мощности 200 кВА/200 кВт и занимаемой площади 0,80 м2.
Конечные заказчики, как правило, стараются скрупулезно расставлять оборудование на свободной площади в целях ее экономии, а при ближайшем рассмотрении такой показатель, как плотность мощности, способен окончательно определить выбор в пользу одного из производителей источников бесперебойного питания.
и ИБП «UMB AC 40» (Borri)
Небольшое упоминание об удобстве эксплуатации для эксплуатирующего персонала. Оперативное получение актуальной и полной информации о состоянии модулей, всей системы ИБП, аварийных сигналах и параметров сети очень важно для заказчика. В связи с этим возникает необходимость установки локальных панелей управления как на самих модулях, так и общей панели на всю стойку или систему, или удаленной панели. Ввиду конструктивных особенностей обе системы ИБП, к сожалению, не оснащены индивидуальными панелями управления на каждом модуле. Ну, а сенсорные системные панели, установленные в стойках, обладают хорошей информативностью и понятной мнемосхемой. При желании к любой системе можно подключить удаленную панель, но такую опцию надо заказывать дополнительно.
Система бесперебойного питания «Enertronic Modular SE» состоит из модулей с архитектурой выпрямитель/инвертор/статический байпас/зарядное устройство. То есть, система обладает дистрибутивным байпасом. Силовые модули «UMB AC 40» имеют подобную полноценную архитектуру, но в данной модели выпрямитель совмещен с зарядным устройством. И этот нюанс можно назвать слабым звеном, так как при выходе из строя одного из вышеуказанных элементов (выпрямитель/зарядное устройство) заменить придется всю силовую плату. Тем не менее, решение с распределенным статическим байпасом позволяет, как «Enertronic Modular SE», так и «UMB AC 40» обеспечивать полноценную избыточность и минимизирует количество единых точек отказа всей системы.
Сами зарядные устройства также имеют отличия, и заключаются они в величине зарядного тока и в количестве подключаемых аккумуляторных батарей. Силовые модули «Enertronic Modular SE» способны заряжать батарейный массив током 10 Ампер с количеством АКБ в линейках равным 40 блокам. Модули «UMB AC 40» оснащены менее мощным зарядным устройством, выдающим ток заряда до 4 Ампер, а количество блоков в линейке не превышает 20 штук.
Оба производителя предохранители линий статического байпаса установили непосредственно внутри силового модуля, что дает возможность уменьшить трудозатраты при производстве и снизить себестоимости стойки. Но при проверке либо замене предохранителей в линии статического байпаса весь силовой модуль будет отключен от нагрузки, что резко снижает резервирование и отказоустойчивость системы ИБП на период проведения работ.
«UMB AC 40» от «Borri»
Если рассмотреть инверторные части, то как у «Enertronic Modular SE», так и у «UMB AC 40», значительных отличий они не имеют. Инверторы обоих производителей имеют одинаковую перегрузочную способность, тем не менее «Benning» обладает более высокой эффективностью в режиме преобразования по сравнению с «Borri», что составляет 96% против 94%. На первый взгляд разница незначительная, но в процессе длительной эксплуатации это позволит снизить суммарную стоимость затрат на электроэнергию. Источники бесперебойного питания 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 пренебрегать мерами безопасности и обратить особое внимание на обеспечение защищенности обслуживающего персонала, работающего с источником бесперебойного питания при проведении регламентного технического обслуживания или при ремонтных работах. Оба производителя оборудования четко придерживаются основного принципа «Безопасность превыше всего», в связи с чем системы ИБП могут быть оснащены защитой от обратных токов, но только опционально, а не «по умолчанию». Данную функцию можно установить по запросу конечного заказчика. Наличие подобной защиты красноречиво говорит об обеспечении безопасности и уровне ответственности производителя оборудования.
Отсутствует и разница в подходе к конструктиву плат, применяемых в модулях. Конструкторское решение напрямую влияет на удобство, временные затраты и стоимость жизненного цикла при обслуживании и замене запасных частей, что в свою очередь имеет большое значение для конечного пользователя при эксплуатации источников бесперебойного питания. На внутренних платах модулей «Enertronic Modular SE» и «UMB AC 40» конденсаторы постоянного и переменного тока крепятся пайкой, что идет в пользу надежности, но уступает технологии «Plug-and-play» в плане совокупной стоимости владения и длительности работ по замене этих элементов.
Инженеры завода «Borri» ответственно подходят к такому немаловажному параметру, как оценка экономической эффективности использования оборудования (другими словами – Total Cost of Ownership, TCO). Снижение стоимости эксплуатационного цикла связано с использованием системы контроля скорости вращения вентиляторов в каждом модуле, что позволяет продлить их срок эксплуатации до 6 лет. Также имеет большое значение и использование конденсаторов постоянного тока с увеличенным сроком службы. «Borri» в модульных ИБП устанавливает DC-конденсаторы со сроком службы 7 лет, в то время, как «Benning» заявляет о регламентируемом сроке службы своих конденсаторов в 5 лет.
Подобный критерий является весомым и ставит заказчика перед определенным выбором.
и «UMB AC 40» (Borri)
При увеличении мощности системы в горизонтальной плоскости, то есть при подключении стоек в параллель, остро встает вопрос защиты линий коммуникаций. Обрыв линий связи между фреймами в параллельной системе абсолютно недопустима. В связи с этим, все производители разрабатывают свои индивидуальные системы связи для параллельных систем. «Benning» и «Borri» приняли решение подключать стойки соединением с одним шлейфом. Кабели, осуществляющие обмен информацией внутри параллельной системы ИБП, имеют устойчивую защиту от внешнего негативного воздействия, что обеспечивает и нивелирование электромагнитных помех от стороннего оборудования. Безусловно, это обеспечивает безопасность для коммуникационных соединений. Подобного рода техническое решение дает возможность всей системе достаточно долго оставаться в работоспособном состоянии. Но использование кольцевого соединения или нескольких независимых информационных линий связи между стойками могло бы на несколько порядков повысить отказоустойчивость системы бесперебойного питания при возникновении нештатной ситуации при повреждении коммуникационного кабеля.
ИБП «Enertronic Modular SE» (Benning) и «UMB AC 40» (Borri)
Ну и, конечно же, нельзя не упомянуть саму архитектуру рассматриваемых модульных ИБП. Обе системы имеют полностью автономные силовые модули и высокий уровень отказоустойчивости и резервирования (N+1; N+x). Не имеют централизованного параллельного управления и централизованного статического байпаса, а соединение реализовано в пределах стойки через параллельную шину. Такая система имеет свое наименование – Децентрализованная параллельная архитектура многомодульной системы ИБП. Децентрализованная параллельная архитектура была разработана исходя из требований самой высокой готовности ИБП для чистого питания нагрузки. Реализация этого требования достигается через имплементацию решения «демократичного» большинства модулей системы по переводу нагрузки в байпас (то есть на грязную сеть) в случае критического отказа, а также благодаря правильному управлению распределения нагрузки между модулями системы во избежание перекрестных токов между модулями. Связь между логическими схемами модулей обеспечивается посредством защищенной коммуникационной шины.
Обе серии модульных ИБП выгодно сочетают очень высокую надежность работы с очень низкой средней продолжительностью ремонта (MTTR), создавая максимально доступную систему аварийного энергоснабжения. Используя комплектующие только высочайшего класса, предъявляя чрезвычайно высокие требования к техническим характеристикам критически важных узлов и обеспечивая приоритет надежности конструктивных параметров, а не цены, компании «Benning» и «Borri» создали и продолжают создавать ИБП промышленного класса надежности. Такая надежность имеет преимущества ремонта и технического обслуживания путем действительно «горячей замены» силовых модулей.
Удобство эксплуатации источников бесперебойного питания определяет уровень технической эстетики и эргономики эксплуатируемого оборудования, применение передовых приемов и методов, предотвращающих ошибочные действия, вызванные «человеческим фактором».
Из всего вышесказанного трудно сделать краткие выводы о том, какая из модульных систем имеет более высокую готовность и минимально возможный простой при обслуживании и ремонте, а также позволяет довести совокупную стоимость владения системой до самого низкого уровня при сочетании минимальных энергетических потерь, первоначальных инвестиций и расходов на обслуживание.
