Вся правда о защите нагрузки с помощью ИБП

Павел Пономарев - менеджер по развитию направления «Трехфазные ИБП»

подразделения IT Division компании Schneider Electric

На сегодняшний день вряд ли кого-то необходимо убежать в защите нагрузки с помощью ИБП: электропитание в сети не всегда стабильно и каждый хотя бы раз сталкивался с неприятными последствиями проблем в сети электропитания – на работе или дома. И если для домашнего применения выбор ИБП огромен, то для защиты нагрузок средних мощностей, сделать правильный выбор сложнее и цена ошибки при подборе оборудования выше. Есть несколько критериев, по которым обычно заказчик выбирает ИБП, ключевыми из которых является три: тип нагрузки и ее мощность, необходимое время автономной работы, а также цена решения.

Если говорить о типах нагрузки, то, пожалуй, все, что требует защиты, можно условно разделить на две большие группы – IT и не IT нагрузку (non-IT). Под IT нагрузкой понимаются серверные комнаты и центры обработки данных, с расположенными в них серверами, системами хранения данных и телекоммуникационным оборудованием. Защите и правилам построения таких систем посвящено множество различных тематических журналов и статей, и мы не будем на них останавливаться. Гораздо интереснее вторая группа – это все остальное оборудование, которое может быть подключено к ИБП. Это относительно большой сегмент и сейчас в России наблюдается повышенный интерес к обеспечению защитой этого сегмента.

Что же конкретно требует бесперебойного питания в этом сегменте? Ответ на этот вопрос зависит от того, для какого объекта планируется внедрение системы бесперебойного электропитания, насколько простой или остановка защищаемых систем критична для бизнеса компании и для безопасности объекта в целом. И это ключевой момент необходимости внедрения ИБП: если простой подсистемы объекта не влияет на безопасность или бизнес компании негативным образом, то, вероятно, и защита ему не нужна. Очевидно, что в этом случае предложение любой защиты со стороны поставщиков будет обречено на неудачу в самом начале - даже очень дешевое решение окажется для заказчика дорогим, так как он не сможет для самого себя обосновать необходимость его внедрения. Так где же применение ИБП будет финансово обоснованным?

Это объекты гражданского строительства, к которым можно отнести бизнес-центры, стадионы и магазины, аэропорты. Всем этим объектам требуется защита систем видеонаблюдения, систем аварийного оповещения и эвакуации, обычного освещения. Последнее особенно часто обеспечивается защитой на стадионах, где в зависимости от его размера, может достигать мощностей до сотен киловатт. Подчас также обеспечивают бесперебойным питанием лифты и траволаторы – конечно на небольшое время (в целях оптимизации бюджета), пока не запустится резервный генератор. В магазинах и аэропортах нелишним будет обеспечить защиту питания для различных табло, касс, рамок безопасности, и дополнительно в аэропорте - системы выдачи багажа, освещения взлетно-посадочных полос и систем управления воздушным движением.

Разумеется, при выборе ИБП для вышеперечисленных систем, как и при выборе ИБП для защиты любой нагрузки важно понимать характеристики потребления нагрузки: если она имеет стартовые токи , например как любой электромотор или компрессор, то ИБП должен обеспечить нормальный пуск этой нагрузки. Этого можно достигнуть или переразмериванием номинала ИБП, для спокойной эксплуатации при частых пусках, или опереться на возможность любого ИБП выдавать больше номинальной мощности на свой выход, работу в режиме перегрузки, в течение ограниченного времени, при редких однократных пусках системы. Еще одним из вариантов решения данной проблемы, является оснащение электромоторов системами плавного пуска, что гораздо выгоднее, чем переразмеривать номинал ИБП. Обратная ситуация: когда нагрузка при торможении выдает энергию обратно в сеть, к примеру, бывают лифты с рекуперацией энергии. К ИБП подобные системы напрямую подключать нельзя, необходимо использовать дополнительные аксессуары, которые избавляются от этой энергии (обычно выделяя ее в виде тепла на тенах).

Если говорить о промышленных нагрузках, практически в любом промышленном производстве существуют системы непрерывного действия, остановка которых по причинам перебоев электроэнергии недопустима даже на короткое время. Это может не только привести к финансовым потерям, но и подвергнуть опасности персонал завода а иногда и близлежащих населенных пунктов. Каждый завод имеет в своем составе множество подсистем, нуждающихся в защите электропитания. Часть из них расположена в “чистых” помещениях, обслуживается IT специалистами. Другие же могут быть расположены в помещении рядом с промышленной нагрузкой, где к ИБП выдвигаются особые требования по ряду параметров: устойчивость работы при повышенных температурах, сейсмоустойчивость, защита от пыли и взвесей и т.д.
Для каждого типа нагрузок применим свой вариант решений, обеспечивающих бесперебойную защиту и подходящих под индивидуальные требования заказчика. Количество типов различных нагрузок на заводе огромно и зависит от специализации завода, начиная от защиты различных станков (например лазерной раскройки металла, станков с ЧПУ, краскопультов и манипуляторов, конвейерных лент ), силового оборудования (погружные насосы и компрессоры, реакторы процессов, системы подготовки газов и жидкостей), установки АСУТП для критичных и производственных процессов (включая комнаты управления операторов, системы контроля и измерения включая удаленные панели операторов, промышленные контроллеры и т.д.). 

Специфика заводов может предъявлять дополнительные требования к самим ИБП по пылезащите, сейсмо- и вибростойкости, температурным параметрам. Используя решения герметических климатических шкафов SmartBunker, можно удовлетворить большинству требований и использовать на таких объектах ИБП, которые чаще устанавливаются там, где особые требования по защите от окружающей среды отсутствуют.

Речь идет о новой серии ИБП Easy UPS 3S компании Schneider Electric мощностью 10...40кВА. Данная серия была выпущена в первую очередь для проектов, где экономия капитальных расходов важнее снижения операционных расходов, и основана на пожеланиях, высказанных по результатам эксплуатации предыдущей серии Galaxy 300. При более выгодном на 10-20% решении по цене, новые ИБП имеют единичный коэффициент мощности по выходу, что позволяет, к примеру, к ИБП на 40кВА подключить 40кВт активной нагрузки. Для обеспечения длительного времени автономии, подчас необходимого для некоторых подсистем, а вернее более быстрого заряда батарей, ИБП снабжен усиленным зарядным устройством, которое в два раза мощнее, чем у Galaxy 300 и иных ИБП в данного сегмента. Устройство имеет вариант исполнения как со встроенными модульными батареями на время автономной работы до 30 минут, так и с отдельными традиционными, которые могут быть в шкафах или на стеллажах. Для удобства проведения приемо-сдаточного тестирования, ИБП снабжен функцией нагрузочного тестирования SPoT.

Рис 1 ИБП Easy UPS 3S различных мощностей и конфигураций

Данная функция позволяет проверить ИБП под нагрузкой, не подключая ее, что достигается особым алгоритмом работы инвертора (в режиме источника тока с подачей выходной мощности на вход ИБП) и минимальным потреблением ИБП из сети в этом режиме, только лишь на компенсацию потерь на КПД. КПД ИБП в режиме двойного преобразования составляет 95.5% при типичном уровне нагрузки на него, что позволяет дополнительно экономить электроэнергию по сравнению с ИБП Galaxy 300.

Рис 2 ИБП Easy UPS 3S без внутренних батарей

Easy UPS 3S имеет перегрузочную способность выше предшественника и характерную для более дорогих систем – 125% 10 минут, 150% 1 минута, что позволяет подключать к нему нагрузку со стартовыми токами. Для интеграции в системы диспетчеризации ИБП снабжен сухими контактами и интерфейсом Modbus-RTU. В случае использования систем диспетчеризации, более близких к IT системам, ИБП можно укомплектовать дополнительной сетевой картой.

Подводя итог отметим, что новые ИБП Easy UPS 3S сделали несколько шагов вперед в техническом плане по сравнению с предшественником и продолжили обновление продуктовой линейки трехфазных ИБП компании Schneider Electric.