Работаем в паре - ДГУ и ИБП

Сегодня все большее число ответственных потребителей электроэнергии - получает питание от систем бесперебойного электроснабжения (СБЭ).

  Самое широкое распространение получили СБЭ централизованной и многоуровневой структур. Первые имеют мощный источник бесперебойного питания (ИБП), к которому подключается критическая нагрузка. Во вторых критическая нагрузка подключается как к централизованному ИБП, так и к источникам младшего уровня. В качестве резервных источников электроэнергии в таких СБЭ, помимо аккумуляторных батарей, все чаще используются дизель-генераторные установки (ДГУ).

       Однако иногда довольно сложно убедить клиента в необходимости установить в СБЭ резервный генератор. Альтернативой ему обычно выступают аккумуляторные батареи. Производство аккумуляторов хорошо освоено промышленностью; надежные и простые в обслуживании, они давно и успешно эксплуатируются.

Вместе с тем, если говорить о мощных системах, работающих при длительных пропаданиях основной сети, становятся заметными и недостатки аккумуляторных батарей. Главные из них - значительное время заряда батарей, во время которого критическая нагрузка остается фактически без резервного источника электроэнергии; сравнительно небольшой срок службы; сложности с утилизацией использованных аккумуляторов и их высокая стоимость. Все перечисленное определило рост интереса проектировщиков и потребителей «чистого электропитания» к автономным генераторам. ups_dgu.gif

Среди автономных генераторов наибольшей популярностью пользуются дизель-генераторные установки. Они универсальны, надежны, долговечны, давно применяются в народном хозяйстве.

И сегодня мощные СБЭ, как правило, включают в себя и ИБП с аккумуляторными батареями, и ДГУ.

При питании нагрузи от основной сети или генератора ИБП повышает качество потребляемой электроэнергии: устраняются нестабиль­ность напряжения, отклонения частоты, высокочастотные помехи и т.п. (рис. а).

При кратковременном отключении питания ИБП снабжает нагрузку электроэнергией, запасенной в аккумуляторных батареях (рис. б).

При длительном пропадании напряжения нагрузка переключается с батареи на резервный генератор (рис. в), причем на время пуска генератора она остается подключенной к батарее.

СБЭ в составе работающей ДГУ, ИБП и ответственной нагрузки представляет собой автономную энергетическую систему. Элементы этой системы взаимно влияют друг на друга, и это несколько усложняет анализ и выбор как всей СБЭ, так и отдельных ее звеньев. Наиболее часто обсуждаемая проблема - выбор мощности ДГУ при известной мощности источника бесперебойного питания.

Кратко можно изложить  основные требования которыми следует руководствоваться при выборе ИБП и ДГУ при построении системы электроснабжения ответственной нагрузки.

1.    Класс ИБП  On - Line, как единственный, защищающий нагрузку от всех существующих    неполадок в электросети: высоковольтных выбросов, всплесков напряжения, электромагнитных и радиочастотных помех, кратковременного повышения или понижения напряжения, искажения его формы и, что особенно важно при питании ИБП от ДГУ, от нестабильности частоты.

2. Мощность ИБП выбирается, исходя из требований нагрузки.

3. ИБП в обязательном порядке комплектуются аккумуляторными батареями. По статистике, около 90% сбоев электроснабжения длятся не более 1-3 минут, поэтому совсем отказаться от аккумуляторных батарей и использовать при каждом пропадании напряжения ДГУ неправильно. Во-первых, частые пуски и остановки значительно снижают срок службы генераторного агрегата, в частности, до 36% от общего износа дизельного двигателя приходится на износ при запусках. Во-вторых, резервная ДГУ обладает некоторой инерцией - механической и электромагнитной. Время выхода дизельного двигателя на номинальную частоту вращения составляет 5 - 10 секунд (при низких температурах - больше); время установления номинального выходного напряжения на зажимах генератора при подаче возбуждения - до 6 секунд. Вследствие такой инерции ДГУ, нагрузка, допускающая перерывы в питании не более 10 мс (либо вообще не допускающая бестоковых пауз), может быть обесточена в течение несколько секунд.

В общем случае время резервирования аккумуляторов выбирается в диапазоне 5-10 минут.

4. Принимаются меры для снижения нелинейных искажений токов, вносимых ИБП в питающую сеть, применяются ИБП - с выпрямителями на IGBT-транзисторах, с 12-пульсными тиристорными выпрямителями или с активными выпрямителями.

5.  При выборе ИБП отдается предпочтение источникам с системой плавного перевода ИБП на питание с батареи на сеть.

6.  При выборе мощности ДГУ учитываются:

мощность ИБП;

степень создаваемых им искажений входного тока;

внутренние параметры ДГУ;

диапазоны напряжения и частоты сети, при которых ИБП не переходит в автономный режим работы;

изменение напряжения и частоты ДГУ при 100% «набросе» нагрузки.

7. ДГУ комплектуются автоматическим регулятором выходного напряжения и электронным регулятором скорости приводного двигателя.

СБЭ с совмесно  работающим  ИБП и ДГУ обеспечит - практически неограниченное время работы в автономном режиме, т.е. полная независимость электроснабжения ответственной нагрузки от неполадок основной сети.