Готовность и качество электроэнергии

Материал из Руководство по устройству электроустановок

Перейти к: навигация , поиск
Общие правила проектирования электроустановок
Подключение к распределительной сети высокого напряжения
Подключение к низковольтной распределительной сети
Руководство по выбору архитектуры сети высокого и низкого напряжения
Распределение в системах низкого напряжения
Защита от поражения электрическим током
Выбор сечения и защита проводников
Низковольтная распределительная аппаратура
Защита от перенапряжений в низковольтных сетях
Энергоэффективность в электрических сетях
Компенсация реактивной мощности и фильтрация гармоник
Управление гармониками
Особые источники питания и нагрузки
Электроустановки жилых помещений и коттеджей
Электромагнитная совместимость (ЭМС)


Помехи в электросети отрицательно влияют на:

  • безопасность людей;
  • безопасность имущества;
  • рентабельность компании или технологического процесса.

Поэтому помехи должны устраняться.

Ряд технических решений вносит вклад в достижение этой цели с различной степенью эффективности. Такие решения могут сопоставляться на основе двух критериев:

  • готовность (безотказность) системы электроснабжения;
  • качество поставляемой электроэнергии.

Готовность может определяться как количество времени в году, в течение которого напряжение присутствует на клеммах нагрузки. Готовность снижается главным образом из-за перерывов в электроснабжении в результате выхода источников питания из строя или повреждений в электрических цепях.

Существует ряд решений по ограничению риска:

  • обеспечение возможности питания от нескольких различных источников, а не от одного источника питания;
  • подразделения цепей на приоритетные и неприоритетные с обеспечением питания (при необходимости) приоритетных цепей от другого имеющегося источника;
  • сброс нагрузки при необходимости, чтобы пониженная мощность нагрузки могла быть обеспечена питанием от резервного источника;
  • выбор системы заземления в соответствии с целями бесперебойного питания, например, система IT;
  • селективность устройств защиты (селективное отключение) для ограничения последствий повреждения части системы.

Следует отметить, что единственный способ обеспечить готовность системы с учетом выхода источников из строя (в дополнение к вышеуказанным мерам) - это предусмотреть автономный альтернативный источник питания, по крайней мере, для приоритетных нагрузок (см. рис. N15).


Рис N15.jpg


Рис. N15 : Повышение надежности электроснабжения


Такой источник принимает нагрузку в случае повреждения в системе. При этом необходимо учитывать два фактора:

  • время переключения (время, требуемое для переключения с системы на источник), которое должно быть приемлемо для нагрузки;
  • время работы, в течение которого такой источник может питать нагрузку.

Качество электроэнергии определяется устранением помех на клеммах нагрузки.

Альтернативный источник является средством обеспечения бесперебойного электроснабжения нагрузки. Однако, во многих случаях он не гарантирует качество подаваемой электроэнергии с учетом имеющихся помех.

Сегодня многие чувствительные электронные нагрузки требуют электропитания с низким уровнем помех, не говоря уже о возможности перерыва в электроснабжении.

Например, вычислительные центры, АТС и многие системы управления и контроля производственного процесса.

Такие области требуют решений, которые обеспечивают бесперебойность электроснабжения и качество электроэнергии.


Решение на основе ИБП

Решение для чувствительных нагрузок состоит в выборе специальных источников питания с повышенными требованиями к выходному напряжению. Выходное напряжение должно отвечать следующим требованиям:

  • Отсутствие каких-либо помех в энергоснабжении и соблюдение строгих допусков, требуемых нагрузкой.
  • Бесперебойность электроснабжения в случае выхода из строя одного из источников питания.

Источники бесперебойного питания (ИБП) отвечают таким требованиям по бесперебойности электроснабжения и качеству электроэнергии в силу следующих своих характеристик:

  • Подвод напряжения к нагрузке требуемого качества благодаря использованию инвертера.
  • Обеспечение автономной работы посредством использования аккумуляторных батарей.
  • Переключение с энергосистемы на ИБП без прерывания электропитания нагрузки, с использованием бесконтактного переключателя (без подвижных частей).

Такие характеристики делают ИБП идеальным источником питания для всех чувствительных нагрузок, поскольку они обеспечивают качество и бесперебойность электроснабжения независимо от состояния энергосистемы.

ИБП включает в себя следующие основные компоненты:

  • Выпрямитель/зарядное устройство, которое вырабатывает постоянный ток для зарядки батареи и питания инвертера
  • Инвертер, который обеспечивает качественную электроэнергию:

  -  без помех (возмущений имеющихся в системе электроснабжения), в частности, кратковременных перерывов в электроснабжении;
  -  в пределах допусков, отвечающих требованиям чувствительных электронных устройств (например, для Galaxy допуски на амплитуду - ± 0,5% и частоту - ± 1%, в сравнении с ± 10% и ± 5% в энергосистеме, что в 20 и 5 раз лучше, соответственно).

  • Аккумуляторная батарея с достаточным временем резервного питания (от 8 минут до 1 часа и более) для обеспечения безопасности людей и имущества.
  • Бесконтактный переключатель (без подвижных частей) – полупроводниковое устройство, которое переключает нагрузку с инвертера на энергосистему и обратно без перерыва в электроснабжении.