Системы с резервированием шины питания нагрузки lbr (3 видео)

Повышение надежности централизованной системы бесперебойного электропитания (обзор типовых схем резервирования)

Основным способом защиты критичной нагрузки от возможных неполадок в электросети является установка источника бесперебойного питания (ИБП). Широкое распространение получила централизованная схема электропитания с использованием одномодульного ИБП. Однако для проведения профилактических, регламентных и др. работ ИБП переводится в режим Bypass, и нагрузка остается незащищенной на некоторое время. Для определенных типов нагрузок при непрерывном производственном цикле данный риск неприемлем. Предлагаемый Вашему вниманию обзор исследует распространенные схемы резервирования ИБП: системы с параллельным резервированием, системы с последовательным резервированием, системы с резервированием шины питания нагрузки (LBR) и системы с синхронизацией выхода (LBS). Здесь же описаны основные преимущества и недостатки каждого варианта.

К сожалению, промышленные электросети не обладают 100-процентной надежностью, гарантирующей отсутствие возможных перебоев с электроснабжением. Стандартным средством защиты критичной нагрузки являются одномодульные ИБП, построенные по схеме с двойным преобразованием напряжения (On-Line). Они комплектуются батарейными комплектами, рассчитанными на непродолжительное время работы в автономном режиме (обычно не более 30 минут). Для защиты от долговременных перебоев устанавливают дополнительный дизель-генератор с запасом топлива для непрерывной работы 8 … 24 часа.

Основными элементами одномодульного ИБП (рис.1), работающего по схеме On-Line, являются выпрямитель, инвертор, аккумуляторные батареи, зарядное устройство, а также устройства коммутации цепи Bypass (обходная цепь питания нагрузки, минуя схему двойного преобразования). Одномодульная система отличается высокой надежностью и простотой. Она является оптимальным решением для нагрузок, допускающих кратковременные запланированные отключения для обслуживания ИБП. Однако в моменты технического обслуживания ИБП или выполнения других регламентных работ возникает необходимость его перевода в режим Bypass. Для некоторых видов нагрузок с непрерывным технологическим процессом данный риск недопустим. Кроме того, нельзя забывать о возможности выхода из строя самого ИБП.

Видео:ПРОМФОРМАТ: источники бесперебойного питания и комплексные системы гарантированного электроснабженияСкачать

Для решения вышеупомянутых задач были разработаны всевозможные схемы резервирования. Приведенная таблица иллюстрирует преимущества и недостатки схем резервирования, рассматриваемых в данном обзоре.

Сравнение различных схем резервирования ИБП

Схема	Надежность	Простота	Резерви- рование в обслужи- вании *	Удобство		Защита
Схема	Надежность	Простота	Резерви- рование в обслужи- вании *	Модуль	Силовая электросеть	Защита
Одномодульные ИБП	Да	Да	Нет	Нет	Нет	Только модуль
Параллельное резервирование	Да	Да	Да	Да	Нет	Только модуль
Последовательное двойное резервирование модулей	Да	Да	Да	Да	Нет	Только модуль
Последовательное резервирование модулей (тройное и более)	Возможно	Нет	Да	Да	Нет	Только модуль
Системы с резервированием шины питания нагрузки (LBR)	Да	Нет	Да	Да	Да	Модуль и шина питания
Системы с синхронизацией выхода (LBS)	Да	Да	Да	Да	Да	Модуль и шина питания

* Подразумевается возможность обслуживания системы бесперебойного питания без отключения нагрузки и без питания ее от “грязной” сети.

BCB — батарейный размыкатель;
MBB — переключатель ручного Bypass;
MIB — размыкатель ручного Bypass;
SBB — статический переключатель;
UIB — входной размыкатель модуля;
UOB — выходной размыкатель модуля

Видео:Как увеличить время автономной работы источника бесперебойного питания в два разаСкачать

Системы с параллельным резервированием ИБП

Система с параллельным резервированием состоит из двух или более модулей ИБП, включенных в параллель и работающих на общую нагрузку. По отношению к проектной нагрузке система должна иметь определенную избыточность по мощности в виде одного или нескольких дополнительных модулей для обеспечения резерва. Как правило, каждый модуль оснащен своим батарейным блоком, хотя и не исключен вариант использования общего батарейного комплекта для всей системы в целом.

При безаварийной работе нагрузка системы равномерно распределяется между модулями ИБП, а в случае выхода из строя или принудительного отключения одного из них нагрузка распределяется среди оставшихся модулей. Такая схема включения обеспечивает высокую степень защиты (99.99%). При этом процесс технического обслуживания отдельных модулей не приводит к временному питанию нагрузки от “грязной” сети. Однако все еще остается необходимость отключения системы при проведении работ с шиной питания нагрузки или оборудованием, расположенным между ИБП и нагрузкой.

Несмотря на простоту концепции построения параллельной системы резервирования, методы ее конкретной реализации существенно различаются у разных производителей ИБП.

Читайте также: Зимние шины кордиант snow cross 2 suv

Видео:Самая простая и эффективная схема бесперебойного питанияСкачать

Главное различие заключено в механизме распределения нагрузки между модулями. Большинство производителей используют инверторы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), обладающие высокими динамическими характеристиками. Однако для их параллельной работы на единую нагрузку требуются дополнительные устройства синхронизации. При этом один из модулей ИБП становится ведущим и по его выходному напряжению синхронизируются оставшиеся модули системы. Недостаток данного решения очевиден. При выходе из строя ведущего модуля или цепей синхронизации выходит из строя вся система. Ведущий модуль — ее слабое звено.

Для преодоления этого недостатка в ИБП Powerware используется технология HotSync . Уникальность этой технологии заключается в отсутствии сигнальных интерфейсных связей между ИБП — ИБП Powerware «видят» друг друга через силовые выходы, равномерно распределяя нагрузку между собой. Технология позволяет использовать до 4 ИБП в параллель. Т.е., например, иметь систему Powerware 4х80=320 кВА или 4х80= 240+80 кВА (один ИБП обеспечивает резервирование по схеме N+1)

При этом возможно использование дополнительного кабинета управления, который не является блоком синхронизации или распределения мощности, а содержит коммутационные компоненты режима общего статического Bypass, устройства изоляции модулей ИБП относительно друг друга и контрольно-измерительные элементы для сбора и передачи информации (рис. 2).

Рис. 2. Система с параллельным резервированием

BCB — батарейный размыкатель;
MBB — переключатель ручного Bypass;
MIB — размыкатель ручного Bypass;
SBB — статический переключатель;
SOB — выходной размыкатель системы;
UIB — входной размыкатель модуля;
UOB — выходной размыкатель модуля

Видео:Как работает источник бесперебойного питания бесперебойник Принцип работы линейно-интерактивного ИБПСкачать

Дополнительные возможности систем с параллельным резервированием

Для экономии денежных средств совсем не обязательно использовать схему с двойным резервированием, обладающую двойной стоимостью. Например, для нагрузки 600 кВА можно построить систему 2 x 600 кВА, а можно 3 x 300 кВА. В последнем случае схема обладает полуторной избыточностью по мощности и, следовательно, такой же избыточностью по стоимости и является удачным компромиссом между высокой надежностью и экономичностью.

Схемы с параллельным резервированием позволяют производить техническое обслуживание отдельных модулей ИБП, не прерывая процесс защиты критичной нагрузки. Однако для обслуживания системы в целом или ее переконфигурирования, а также для проведения регламентных работ с элементами шины питания нагрузки требуется перевод системы в Bypass или полное отключение нагрузки. Поэтому схемы с параллельным
резервированием непригодны в тех случаях, когда работа системы в режиме Bypass недопустима даже на короткое время. Кроме того, в них не предусмотрена защита от сбоев на участке шины питания нагрузки.

Для повышения надежности защиты критичной нагрузки рекомендуется использовать схемы с синхронизированным выходом (LBS) и схемы резервирования шины питания нагрузки (LBR). Но прежде чем перейти к их рассмотрению, остановимся на схеме последовательного резервирования модулей ИБП.

Системы с последовательным резервированием ИБП

Видео:Тест нагрузки ИБП SNR 3 кВт серии Element 3000 VA, 72VDCСкачать

Система с последовательным резервированием состоит из одного или нескольких основных модулей и одного резервного. Каждый основной модуль работает на собственную нагрузку. Резервный модуль используется в качестве первичного источника питания входов Bypass основных модулей системы (рис. 3, 4).

Такая конфигурация позволяет производить техническое обслуживание основных и резервного модулей без отключения нагрузки и без снятия ее защиты. В этой схеме выходы основных модулей синхронизированы c выходом резервного модуля системы.

При пропадании питания на входе одного из основных модулей ИБП переходит в автономный режим работы и нагрузка потребляет энергию батарейного комплекта данного ИБП. Если к моменту его разряда питание не восстановится, произойдет автоматический переход модуля в Bypass, т.е. на резервный блок. Разумеется, в этом случае резервный блок становится недоступен для оставшихся основных модулей, и при переходе в Bypass второго основного модуля подключенный к нему сегмент нагрузки запитывается от незащищенного входа системы.

Рис. 3. Простейшая система с последовательным резервированием

ABB — размыкатель резервной цепи Bypass;
BIB — размыкатель цепи статического Bypass;
BSB — входной размыкатель цепи Bypass;
MBB — переключатель ручного Bypass;
MIB — размыкатель ручного Bypass;
PBB — размыкатель основной цепи Bypass;
RIB — входной размыкатель цепи выпрямителя

Видео:ИБП российского производства и отечественные системы резервированного питанияСкачать