Бесперебойное электропитание

Современное высокотехнологичное оборудование (компьютеры, активное оборудование вычислительных сетей, телекоммуникационная аппаратура, банковская и медицинская техника) является чувствительным к качеству электроэнергии. Его подключение к существующей системе электропитания связано с повышенным риском нарушения его рабочего режима, а в ряде случаев — с риском выхода из строя. Чтобы защитить инвестиции в дорогостоящую технику, а также обеспечить непрерывность бизнес-процессов, необходимо использовать системы бесперебойного и гарантированного электропитания.

При построении таких систем используются несколько структурных схем, которые обеспечивают защиту практически от всех видов отказа энергосетей. Это распределенная и централизованная структура, двухуровневая система, а также функциональное разделение систем бесперебойного электропитания. К сожалению, ни одна из существующих схем не позволяет полностью исключить влияние человеческого фактора, что необходимо учитывать при построении системы электропитания особой надежности.

В распределенной системе бесперебойного электроснабжения каждый потребитель (или группа потребителей) использует отдельный локальный источник бесперебойного питания (ИБП). Основными преимуществами такой системы являются возможность ее реализации без переделки сетевой разводки в здании, особенно при использовании «розеточных» ИБП, простота наращивания и изменения конфигурации. При отказе одного из ИБП происходит отключение только части системы, и, при наличии аналогичного ИБП в «холодном» резерве, последствия отказа могут быть устранены в течение нескольких минут.

При централизованной структуре система бесперебойного энергоснабжения включает в себя один ИБП (или их комплекс), к которому подключены все значимые потребители электроэнергии. Основой построения систем гарантированного энергоснабжения (СГЭ) являются мощные ИБП, имеющие функцию двойного преобразования напряжения (on-line) и позволяющие получать электроэнергию надлежащего качества. Эти устройства обеспечивают надежную работу подключенного к ним оборудования как в штатном режиме (при наличии электропитания на входе), так и в автономном режиме (при отключении входного напряжения) за счет энергии, накопленной в аккумуляторных батареях. На сегодняшний день время автономной работы таких систем электропитания составляет, как правило, до нескольких часов.

Основное преимущество, которым обладает система бесперебойного питания с централизованной структурой, это концентрация запаса мощности в одном месте и большая емкость батарей. Такая система менее чувствительна к локальным перегрузкам и может выдержать даже короткое замыкание, переходное сопротивление которого превышает величину, определяемую запасом выходной мощности ИБП. Кроме того, при централизованной схеме построения системы бесперебойного питания можно увеличить время автономной работы основного оборудования за счет простого отключения менее ответственных потребителей энергии.

При равной мощности и одинаковых технических решениях источников бесперебойного питания, стоимость оборудования СГЭ централизованной структуры, как правило, ниже стоимости аппаратных средств распределенной системы. Однако при создании централизованной СГЭ необходимо учитывать стоимость возможной реконструкции сети электропитания, а также необходимость выделения специального помещения и подготовки квалифицированного персонала.

Чтобы обеспечить автономную работу оборудования в течение более длительного времени, чем это позволяют ИБП, в качестве резервного источника электроэнергии могут быть использованы электро-генераторные установки на базе двигателей внутреннего сгорания, например, дизельных. В общем случае решение о применении на объекте той или иной схемы или комбинации схем организации системы бесперебойного питания принимается только после изучения поставленных задач и спецификации всего проекта в целом.

Необходимо отметить, что использование централизованной структуры системы бесперебойного питания целесообразно при высокой степени концентрации оборудования, выполняющего единую задачу, состоящего из компонентов одного класса надежности и имеющего близкие характеристики энергопотребления. Такие системы применяются, например, в издательских комплексах, банках, узлах связи, ЦОД и т. п.

В то же время типичной сферой применения СГЭ распределенной структуры являются административные учреждения (здания центральных и региональных аппаратов министерств, мэрии и др.), в которых большое число персональных ЭВМ работает в режиме рабочих станций.

Чтобы избавиться от недостатков, присущих каждой из вышеописанных систем, на практике применяют смешанную структуру, которая представляет собой комбинацию централизованной и распределенной схем. С точки зрения оптимизации мощности и стоимости оборудования задача проектировщика в этом случае состоит в определении ключевых потребителей и минимизации числа их групп путем конфигурирования вычислительной сети. При выборе двухуровневой структуры, кроме установки одного ИБП большой мощности, отдельные потребители защищаются с помощью локальных менее мощных ИБП. Целью такого резервирования является защита ответственного оборудования, например, файловых серверов, рабочих станций управления ЛВС, коммуникационного оборудования и системы связи от обесточивания из-за аварий в электросети.