Системы бесперебойного электропитания постоянного тока » Привет Студент!

Системы бесперебойного электропитания постоянного тока

Под системой бесперебойного электропитания постоянного тока подразумевается совокупность системы электроснабжения, УБП и токораспределительных сетей, объединенных общей целью — обеспечения надежной и бесперебойной подачи к аппаратуре электрической энергии постоянного тока требуемого качества во всех режимах работы электроустановки. Кроме того, система должна:

• обеспечивать высокую степень автоматизации и единство централизованного мониторинга и управления на основе стандартных интерфейсов и программного обеспечения;

• возможность «горячей» замены аккумуляторных батарей и преобразовательных модулей в УБП без перебоев в электропитании аппаратуры;

• иметь средства отображения и индикации состояния устройств и модулей, входящих в состав системы, а также обеспечивать работу оборудования системы без постоянного присутствия эксплуатационного персонала.

Высокая надежность систем бесперебойного электропитания постоянного тока обеспечивается прежде всего за счет: высокой надежности систем электроснабжения; применения необходимого аккумуляторного резерва; высокой надежности элементов и применения избыточного количества модулей в УБП с использованием горячего резервирования их.

В УБП постоянного тока применяется, как правило, аккумуляторный резерв в двухгруппном исполнении, т. е. две аккумуляторные батареи, включенные через устройства защиты и коммутации между собой параллельно. Емкость каждой группы АБ должна обеспечивать электропитание аппаратуры, как правило, в течение по крайней менее 0,5 часа при ее максимальном потреблений.

При недостаточно надежном электроснабжении объекта связи применяется аккумуляторный резерв на большее время. Так, в необслуживаемых регенерационных пунктах (НРП) применяется аккумуляторный резерв в двухгруппном исполнении с суммарным запасом емкости на время не менее 24 часов, что обеспечивает питание оборудования до устранения перерыва в электроснабжении или подъезда передвижной электростанции. Рекомендуемое значение аккумуляторного резерва для объектов связи различного назначения приводится в ВСН-332.

Широкое распространение на сети связи получили УБП постоянного тока с непрерывным подзарядом аккумуляторных батарей (по классификации ОСТ 45. 55-99 «Системы и установки питания средств связи взаимоувязанной сети связи РФ» — буферные системы питания).

В состав УБП входит:

• комплект выпрямительных устройств, состоящий из К выпрямителей (модулей);

• автоматические выключатели A1-1. A1-К, с помощью которых выпрямительные устройства подключаются к вводному щиту (щит вводной распределительный автоматизированный — ЩВРА);

• автоматические выключатели А2-1. А2-К, установленные в минусовом полюсе каждого из выпрямителей;

• двухгруппная аккумуляторная батарея (АБ № 1, АБ № 2);

• автомат (контактор) глубокого разряда АГР;

• батарейные автоматические ч выключатели АБ1, АБ2, установленные в минусовом полюсе каждой из аккумуляторных батарей;

• токовые шунты, с помощью которых осуществляется измерение тока в цепи аккумуляторных батарей Ш1 и в цепи нагрузок Ш2;

• автоматические выключатели An-1. An-m, через которые стативы аппаратуры подключаются к УБП;

• контроллер, обеспечивающий мониторинг и управление УБП.

В УБП общее число выпрямительных устройств (модулей) n вы

бирается с избыточностью по формуле

где nраб — необходимое число рабочих выпрямителей, обеспечивающее питание аппаратуры при ее максимальном потреблении и заряд аккумуляторных батарей; mрез — число резервных выпрямителей.

В нормальных условиях работы УБП все К модулей постоянно включены, т. е. избыточные модули обеспечивают горячий резерв. На рисунке показан вариант УБП с однофазными выпрямителями типа ВБВ, при этом отдельные выпрямители подключаются к различным фазам (L1. L3) трехфазной сети переменного тока через индивидуальные автоматические выключатели (A1-1. А1-К).

В условиях нормального электроснабжения и исправном оборудовании электропитание аппаратуры осуществляется от стабилизирующих выпрямительных устройств. Несекционированная двухгруппная аккумуляторная батарея (АБ № 1, АБ № 2), постоянно подключенная параллельно нагрузке (выходным зажимам выпрямительных устройств), получает непрерывный подзаряд от этих же выпрямительных устройств.

Значение выходного напряжения выпрямительных устройств определяется числом последовательно соединенных элементов (аккумуляторов) в каждой группе АБ и требуемым напряжением содержания одного элемента. При относительно небольшой номинальной емкости каждой группы аккумуляторной батареи (до 100 А-ч) она собирается из моноблоков по три или шесть элементов в каждом.

Чаще всего эти моноблоки и все остальное оборудование СЭП размещаются в одном стативе. В случае применения кислотных аккумуляторов закрытого типа большой номинальной емкости эти аккумуляторы размещаются в отдельном помещении (аккумуляторной), имеющем приточно-вытяжную вентиляцию.

В последнем случае для уменьшения индуктивности проводников (шин) подключающих к СЭП аккумуляторную батарею ее плюсовые и минусовые выводы должны располагаться как можно ближе друг к другу, для чего элементы каждой группы АБ разворачиваются как показано на рисунке (размещаются по так называемой U-образной схеме).

При перерывах в электроснабжении питание аппаратуры осуществляется от разряжающейся АБ. Для того чтобы не допустить сульфатации аккумуляторов в результате недопустимо глубокого их разряда, в систему электропитания вводится контактор АГР (автомат глубокого разряда), с помощью которого осуществляется отключение АБ от аппаратуры.

При восстановлении электроснабжения выпрямительные устройства должны обеспечить питание аппаратуры и заряд АБ, без отключения ее от нагрузки. Заряд АБ может осуществляться либо в одну ступень (при напряжении, равном напряжению содержания АБ), либо в две ступени.

Функции, выполняемые контроллером в данной СЭП, могут быть различными в зависимости от фирмы-изготовителя аппаратуры электропитания. Так, в системе электропитания УЭПС-2, выпускаемой Юрьев-Польским заводом, контроллер выполняет следующие функции:

• обеспечивает контроль: тока АБ и тока нагрузки; напряжения на АБ и нагрузке; текущей температуры окружающей среды; емкости полученной АБ при ее заряде; емкости отданной АБ при ее разряде. На дисплей контроллера выводятся значения выше перечисленных параметров, а также текущие время и дата;

• следит за состоянием автоматических выключателей: на выходе, выпрямителей (А2-1. А2-К); аккумуляторной батареи (АБ1, АБ2) и нагрузки. (An-1. An—m); аварийных реле выпрямителей; автомата (АГР); наличием всех трех фаз питающей сети. При отключении любого из автоматов или срабатывании защиты на дисплее контроллера появляется соответствующая информация.

• обеспечивает дискретное изменение выходного напряжения выпрямителей (напряжения содержания АБ) при отклонении температуры окружающей среды от номинального значения (20 °С) на ±10 °С.

Во время работы контроллер непрерывно ведет протокол, записывая информацию в энергонезависимую память, поэтому при соединении контроллера с компьютером на экран монитора можно вывести все текущие параметры и состояние всех сигналов ввода и вывода в позиционном коде с указанием даты и времени возникшей аварийной ситуации.

С помощью модема можно передавать текущие параметры и все сигналы по телефонной линии на любое расстояние. Обмен информацией с компьютером ведется по интерфейсу RS-232 со скоростью 9600 бит/с. Питание контроллера осуществляется непосредственно от АБ.

К достоинствам рассмотренной СЭП, называемой часто буферной модульной СЭП, следует отнести:

• высокое качество вырабатываемой электрической энергии, так как во всех режимах работы СЭП АБ остается подключенной к нагрузке;

• минимальное количество устройств, входящих в состав ЭПУ, что объясняет ее относительно низкую стоимость и высокую надежность;

• высокий КПД (практически равный КПД выпрямителей может достигать 91. 94 %) и высокий коэффициент мощности (в случае применения выпрямителей с корректором коэффициента мощности).

Буферная модульная система электропитания находит самое широкое применение для цифровой аппаратуры как автоматической и многоканальной электросвязи, так и радиосвязи.

К недостаткам данной системы обычно относят широкие пределы изменения выходного напряжения. Например, при 30 элементах в каждой группе АБ и при конечном разрядном напряжении одного элемента до 1, 70 В напряжение на выходных зажимах УБП (ЭПУ) изменяется от 30 • 1,7 = 51,1 В до 30 • 2,35 = 70,5 В.

Столь широкие изменения напряжения на выходе ЭПУ недопустимы для аппаратуры электромеханических систем коммутации. Так, для координатных АТС допустимое изменение напряжения на зажимах стативов аппаратуры лежит в пределах 58. 72 В, что не позволяет выполнять ЭПУ по буферной модульной системе электропитания, являющейся наиболее простой, экономичной и надежной по сравнению с другими буферными системами электропитания.

Наибольшее применение в настоящее время для аппаратуры электромеханических систем коммутации находят ЭПУ, выполненные по буферной системе электропитания с вольтодобавочными конверторами.

В состав оборудования ЭПУ входят: вводной распределительный щит ЩВРА; два буферных выпрямительных устройства БВ1, БВ2; резервный зарядный выпрямитель РЗВ; вольтодобавочные конверторы ВДК (в количестве К модулей); обходной диод ОД; двухгруппная аккумуляторная батарея АБ1, АБ2; перекидной рубильник ПР; блок разрядных резисторов БРР; токовые шунты Ш1. Ш4; перемычки П1, П2; автоматические выключатели.

В этой системе в нормальном режиме (при наличии сети переменного тока и исправных выпрямительных устройствах) электропитание аппаратуры осуществляется от выпрямителей (БВ1, БВ2) как через так называемый обходной диод ОД, так и через выходные диоды самих ВДК. Обходной диод вводится в ЭПУ для повышения ее надежности работы.

Двухгруппная аккумуляторная батарея подключена параллельно выходу выпрямителей и находится в режиме содержания, т. е. как и в предыдущей СЭП значение выходного напряжения выпрямителей в нормальном режиме определяется числом последовательно соединенных элементов (аккумуляторов) в каждой группе АБ и необходимым напряжением содержания аккумулятора.

Обычно в качестве выпрямительных устройств в этой СЭП применяются выпрямительные устройства типа БУК или БУТ, представляющие собой управляемые выпрямители с фазоимпульсным способом регулирования напряжения в цепи постоянного тока посредством либо дросселей насыщения (выпрямители БУК), либо тиристоров (выпрямители БУТ).

Эти выпрямители имеют относительно низкие значения КПД и коэффициента мощности, поэтому для аппаратуры, имеющей существенные изменения потребления в течение суток (например, аппаратура координатных АТС), буферные выпрямители работают по принципу ведущий-ведомый.

При малой нагрузке на ЭПУ работает только один из буферных выпрямителей — ведущий, что позволяет загрузить его на мощность, близкую к его номинальной, и тем самым иметь относительно высокие энергетические показатели ЭПУ в целом. Ведущий выпрямитель включает другой выпрямитель — ведомый только тогда, когда сам загружается на 90.

95 % своей номинальной мощности. Следовательно, в этом случае имеет место холодное резервирование выпрямителей. Максимальное число буферных выпрямителей в ЭПУ равно трем. Резервный зарядный выпрямитель автоматически включается в случае отказа любого из буферных выпрямителей.

Вольтодобавочные конверторы ВДК, подключенные к выходу выпрямителей, находятся в ждущем режиме, так как они настраиваются на стабилизацию выходного напряжения ЭПУ на уровне на 2. 3 В ниже уровня напряжения содержания АБ.

При отключении сети переменного тока питание аппаратуры осуществляется суммарным напряжением разряжающейся АБ и тем напряжением, которое появляется на выходе ВДК. Обходной диод при этом закрыт. Если каждая группа АБ содержит по 28 кислотных аккумуляторов закрытого типа, то в этом случае ВДК обычно настраиваются на стабилизацию выходного напряжения ЭПУ на уровне 60, 5 В, тогда как напряжение содержания АБ составляет 62, 5 В.

С целью получения необходимой надежности бесперебойной подачи электрической энергии к аппаратуре число ВДК выбирается с избыточностью не менее чем 5/4. Принципиально ВДК позволяют наращивать выходную мощность ЭПУ за счет дополнительной установки любого числа конверторов.

В настоящее время на вновь вводимых и модернизируемых ЭПУ на выходное напряжение 60 В чаще всего устанавливаются ВДК типа КУВ-12/100-2 (конвертор унифицированный вольтодобавочный на номинальный выходной ток, равный 100 А). Этот конвертор представляет собой два идентичных однотактных преобразователя с прямым включением диода, работающих на частоте 20 кГц.

Причем выходные напряжения этих преобразователей сдвинуты по фазе друг относительно друга на половину периода так, что их общий выходной сглаживающий фильтр работает на частоте 40 кГц. Управление силовыми транзисторами этих преобразователей осуществляется широтно-импульсным методом.

При появлении напряжения сети переменного тока включаются все выпрямители ЭПУ (включая РЗВ) и обеспечивают электропитание аппаратуры и заряд обеих групп АБ. Заряд АБ осуществляется, как правило, в две ступени. Причем в начале заряда на первой ступени все выпрямители работают в режиме ограничения тока (стабилизации тока), так как даже частично разряженная АБ представляет для выпрямителей по существу короткое замыкание.

Перевод выпрямителей на первую ступень заряда осуществляется за счет закорачивания контактами реле одного из сопротивлений выходного сравнивающего делителя выпрямителя. По мере заряда АБ напряжение на ней возрастает и при достижении значения, равного произведению числа элементов в каждой группе АБ (nэл)

на 2, 35 В выпрямители переходят из режима ограничения тока в режим стабилизации напряжения на этом уровне. На начальной стадии заряда АБ, пока напряжение на АБ меньше 60, 5 В, ВДК находятся в работе, обеспечивая стабилизацию выходного напряжения ЭПУ на уровне 60, 5 В.

После перехода выпрямителей в режим стабилизации напряжения зарядный ток по мере заряда АБ начинает уменьшаться. Перевод выпрямителей с первой ступени на вторую осуществляется тогда, когда уменьшающийся зарядный ток спадает до значения в 50. 100 раз большего значения тока содержания АБ.

Для того чтобы обеспечить возможность проведения контрольных и уравнительных зарядов каждой из групп АБ, РЗВ подключается к АБ через перекидной рубильник ПР. Перемычки П1 или П2 устанавливаются для проведения контрольных разрядов одной из. групп АБ.

Рассмотренная СЭП в отличие от предыдущей требует больших капитальных затрат, что объясняется необходимостью установки ВДК и увеличения емкости аккумуляторной батареи с целью компенсации потерь в этих ВДК. Кроме того, коэффициент полезного действия ЭПУ, выполненной по этой системе (в нормальном ее режиме работы), также оказывается несколько ниже за счет дополнительных потерь в обходных диодах ОД и мощности, потребляемой ВДК, находящимися в ждущем режиме.

Следует также отметить, что в отличие от буферной модульной СЭП качество электрической энергии, вырабатываемой ЭПУ в этой СЭП при отсутствии сети переменного тока, определяется не только параметрами АБ и токораспределительной сети постоянного тока, но и внутренним сопротивлением ВДК.

В связи с этим при импульсном изменении тока нагрузки и подключении к ЭПУ нелинейных нагрузок эта СЭП может в отдельных случаях терять устойчивость, что приводит к резкому увеличению пульсации на выходе ЭПУ и выходу из строя аппаратуры. Следует отметить, что по мере перехода с электромеханических систем коммутации на цифровые необходимость в применении буферных СЭП с вольтодобавочными конверторами отпадает.

Общим недостатком рассмотренных УБП (ЭПУ) является необходимость применения на каждый номинал выходного напряжения постоянного тока отдельную АБ, т. е. в УБП на выходные напряжения —24, —48 и —60 В следует устанавливать три АБ, каждая из которых рассчитана на свой номинал.

Возможно использование на объекте одной АБ (на один номинал выходного напряжения), а другие номиналы выходного напряжения получать с помощью дополнительно устанавливаемых преобразователей. Но такое решение приводит к снижению КПД системы в целом, а также к снижению его надёжности.

Децентрализация СЭП. В настоящее время все более широкое применение в практике электропитания аппаратуры связи находят децентрализованные системы электропитания с радиальными токораспределительными сетями ТРС постоянного тока. В случае радиальной ТРС от УБП к каждому стативу оборудования прокладывается индивидуальная пара токонесущих проводников (от плюсового и минусового полюсов УБП).

Применение децентрализованной системы позволяет размещать УБП в непосредственной близости к питаемой аппаратуре, что значительно сокращает длину токораспределительной сети постоянного тока и тем самым снижает потери в ней, позволяя на 3. 5 % повысить КПД СЭП в целом, а также уменьшает помехи и динамические изменения напряжения на зажимах аппаратуры связи.

Важным экономическим фактором, отличающим децентрализованную систему, является возможность снижения первоначальных капитальных затрат при ее применении и ускорения отдачи вложенных средств.

Таким образом, упрощается и становится более гибкой схема наращивания мощности оборудования электропитания и проведения реконструкции, повышается ремонтнопригодность, снижаются доля избыточности в установленной мощности и первоначальные капитальные затраты.

Все это приводит к тому, что при более высокой надежности децентрализованных систем их суммарная стоимость становится ниже по отношению к централизованным, при повышении качества выходных характеристик.

Следует отметить еще одну важную особенность децентрализованной системы, которая заключается в возможности создания универсальных УБП. В этих УБП конструктивно могут быть объединены устройства постоянного и переменного тока, а также устройства с различными выходными напряжениями.

Используемая литература: Электропитание устройств и систем телекоммуникаций: Учебное пособие для вузов / В. М. Бушуев, В. А. Демянский, Л. Ф. Захаров и др. — М.: Горячая линия—Телеком, 2009. — 384 с.: ил.

Требования

Вводно-распределительные устройства могут быть выполнены как электрооборудование класса I или класса II.

« Элементы конструкции ВРУ класса I, относящиеся к каркасам, оболочкам и другим проводящим частям, следует изготавливать преимущественно из стали с защитным покрытием. »

п. 6.2.1 [3]

« Оболочки ВРУ класса II, если они не выполняют функцию опорных элементов для токоведущих частей, должны изготавливаться из изоляционных материалов, обладающих стойкостью к воспламенению при воздействии нагретой до температуры (850±10)°С проволокой, при встраивании ВРУ в трудновоспламеняющиеся стены — до (650±10)°С (согласно ГОСТ IEC 60439-3). »

п. 6.2.2 [3]

Харечко Ю.В. требования пунктов 6.6 и 6.2.19 ГОСТ 32396-2022 сформулировал следующим образом [2]:

« Конструкция вводно-распределительного устройства должна обеспечивать одностороннее обслуживание с фасадной стороны. Органы управления коммутационной аппаратуры и аппаратуры управления размещают за дверями ВРУ. Вводно-распределительные устройства, которые устанавливают в электрощитовых помещениях, обычно изготавливают со степенью защиты не менее IP2X с передней и боковых сторон и IP00 – сверху, снизу и сзади. ВРУ, устанавливаемые вне электрощитовых помещений, должны иметь степень защиты (при закрытых дверях) не менее IP31 со всех сторон, кроме нижнего основания, примыкающего к полу. Степень защиты, обеспечиваемая оперативной панелью, при открытых дверях ВРУ должна быть не менее IP2X. В вводно-распределительном устройстве шкафного исполнения класса I оперативная панель может быть выполнена из проводящего или изоляционного материала, а во ВРУ класса II – только из изоляционного материала. »

[2]

Харечко Ю.В. в своем словаре [2] сформулировал требования п. 6.2.8, 6.2.9 и 6.2.14 из [3] следующим образом:

« Блоки ввода и распределения ВРУ должны иметь достаточный объем для размещения в них проводников и присоединения проводников к коммутационной аппаратуре и аппаратуре управления, к шинам и блокам зажимов, которое выполняют с соблюдением нормированных радиусов изгиба изолированных проводов и жил кабелей. В этих блоках должны быть предусмотрены элементы для крепления проводов и кабелей. В блоках ввода ВРУ также устанавливают устройства защиты от импульсных перенапряжений, которые подключают после вводной защитной аппаратуры. »

[2]

На основании пунктов 6.2.15, 6.2.17 из [3] Харечко Ю.В. сформулировал следующие требования [2]:

« В однопанельных ВРУ и вводных панелях многопанельных ВРУ следует предусматривать специальные отсеки с дверцами для размещения блоков учета электроэнергии. Дверцы должны запираться на ключ и иметь элементы для их опломбирования. Во ВРУ шкафного типа вводные зажимы для проводников питающей сети и цепи учета следует располагать за оперативной панелью, которая должна быть снабжена элементами для опломбирования, при этом блоки учета в отдельные отсеки могут не выделяться. »

[2]

Согласно п. 6.2.29 ГОСТ 32396-2022:

« Для снятия показаний счетчиков в дверцах отсеков или в дверях одно- и многопанельных ВРУ должны быть окна, закрытые ударопрочным прозрачным материалом. Такие окна могут предусматриваться также в дверях ВРУ шкафного типа. Допускается не выполнять окна для снятия показаний счетчиков во ВРУ, устанавливаемых в электрощитовых помещениях. »

[3]

Сечения фазных шин ВРУ выбирают в зависимости от значений номинальных токов вводной аппаратуры, приведенных в таблице 2 ГОСТ 32396-2022, с учетом их допустимого нагрева. Сечения защитной шины РЕ и нейтральной шины N принимают в зависимости от сечения фазных шин в соответствии с требованиями таблиц 3 и 4 ГОСТ 32396-2022 [3].

« Сборные шины ВРУ оснащают специальными зажимами, посредством которых осуществляют разборные присоединения фазных, нейтральных и защитных проводников. Число зажимов на сборных шинах и их сечения должны соответствовать числу присоединяемых к ним проводников внешних и внутренних электрических цепей и их сечениям. Сборные шины должны выдерживать электродинамические и термические воздействия, вызванные токами коротких замыканий. »

[2]

« В вводно-распределительных устройствах должны быть предусмотрены зажимы, предназначенные для присоединения проводников внешних электрических цепей и имеющие средства для стабилизации контактного давления. К каждому зажиму для защитного или нейтрального проводника должен присоединяться, как правило, один проводник. Во ВРУ класса I зажимы для нейтральных проводников должны быть изолированы от их проводящих оболочек так же, как зажимы для фазных проводников, а зажимы для защитных проводников должны иметь электрические соединения с оболочками. Во ВРУ класса II зажимы для защитных и нейтральных проводников должны быть изолированы от их проводящих оболочек так же, как зажимы для фазных проводников. »

[2]

« Открытые проводящие части вводно-распределительных устройств класса I должны быть надежно соединены между собой и присоединены к их защитным шинам. Сопротивление между защитной шиной и каждой открытой проводящей частью ВРУ должно быть не более 0,1 Ом. »

[2]

« Внутренние электрические цепи ВРУ следует выполнять медными изолированными проводами. Сборные шины, как правило, должны быть медными. Можно применять алюминиевые шины, за исключением защитных шин РЕ, которые могу быть выполнены из стали с покрытием. В этом случае проводимость стальных шин должна соответствовать проводимости медных шин. »

[2]

« Провода внутренних электрических цепей, имеющие небольшие сечения, обычно прокладывают в вводно-распределительных устройствах пучками или размещают в коробах. Число проводов, объединяемых в пучок или прокладываемых в коробе, определяют по условиям их допустимого нагрева при протекании по ним электрических токов, равных номинальным токам аппаратуры, к которой они присоединены. Сопротивление изоляции внутренних цепей ВРУ в холодном состоянии должно быть не менее 10 МОм. »

[2]

Согласно пункта 6.8.1 из [3]:

« При номинальных токах ВРУ шкафного и однопанельного исполнений, а также при номинальных токах панелей многопанельного ВРУ превышение температуры их частей над температурой окружающего воздуха и допустимая температура нагрева этих частей при температуре окружающего воздуха 35 °С не должны быть более значений, приведенных в таблице 5 ГОСТ 32396-2022. »

[3]

Согласно п. 6.9.1 из [3]:

« Металлические детали ВРУ должны иметь защитные лакокрасочные, порошковые полимерные и (или) металлические покрытия. »

[3]

ГОСТ 32396-2022 (п. 6.10.2) установил срок службы вводно-распределительных устройств, равный 25 лет. В течение этого срока допускается замена отдельных комплектующих элементов ВРУ.

Требования к цветовой и буквенно-цифровой маркировке проводников в ВРУ.

Маркировку проводников в вводно-распределительных устройствах следует выполнять согласно требованиям ГОСТ 33542-2022 (IEC 60445:2022) [4], который установил общие правила для использования определенных цветов и буквенно-цифровых обозначений для идентификации проводников с целью обеспечения безопасности при эксплуатации электрооборудования и электроустановок.

Защитные проводники РЕ должны иметь зелено-желтый цвет, а нейтральные проводники N – синий цвет.

Требованиями ГОСТ 33542-2022 запрещено применять отдельно желтый цвет и зеленый цвет для маркировки проводников. Желтый и зеленый цвета также запрещено использовать в любых двухцветных комбинациях, кроме желто-зеленой цветовой комбинации.

Защитные и нейтральные шины должны обозначаться соответственно РЕ и N. Провода внутренних электрических цепей должны иметь на концах цифровую маркировку в соответствии с принципиальными схемами ВРУ. На концах сборных фазных шин, если иное не указано на принципиальных схемах, следует наносить знаки L1, L2, L3.

Фазные проводники в однофазных электрических цепях должны быть идентифицированы коричневым цветом, в трехфазных – коричневым, черным и серым цветами. Буквенно-цифровая идентификация фазного проводника однофазной электрической цепи должна быть «L», фазных проводников трехфазной электрической цепи – «L1», «L2» и «L3».

В случае если однофазная электрическая цепь является ответвлением от трехфазной электрической цепи, цветовая и буквенно-цифровая идентификация фазного проводника однофазной электрической цепи должна совпадать с цветовой и буквенно-цифровой идентификацией того фазного проводника трехфазной электрической цепи, с которым он имеет электрическое соединение.

Устройства электропитания постоянного тока

• «СЕТИ И БИЗНЕС» • №4 (59) 2022 •

Мы привыкли, что оборудование корпоративного сегмента питается от сети переменного напряжения. Но есть отрасли, прежде всего, телекоммуникации и промышленность, где широко применяется постоянное напряжение.

Системы постоянного тока включают…

Общепринятым является разделение установок постоянного тока по областям применения — телекоммуникационное оборудование требует 12, 24, 48 и 60 В; промышленное — как правило 110 и 220 В. Хотя жесткая привязка к указанным номиналам напряжения в индустрии отсутствует.

Поэтому производители нередко предлагают выпрямители универсального применения, которые обладают более высоким уровнем защищенности от вибраций и воздействия агрессивной внешней среды. Но такие системы могут использоваться и операторами связи, ведь нередко телекоммуникационное оборудование размещается во всепогодных шкафах и подвергается суровым испытаниям.

В состав решений, которые относятся к системам постоянного тока, входят устройства различного назначения. Прежде всего это выпрямители и инверторы. Первые обеспечивают преобразование (AC/DC) переменного сетевого напряжения в необходимое постоянное. Вторые выполняют обратное преобразование, формируя переменное напряжение уровня 110 или 220 В (60 или 50 Гц) для питания отдельных устройств, установленных в залах с оборудованием оператора связи.

Для получения величин напряжения, отличных от традиционно используемых оператором связи, применяются конверторы (преобразователи DC/DC). Они нужны, например, для локального питания нестандартного оборудования, установленного на территории предприятия.

В состав систем постоянного тока могут входить также различные контроллеры, системы управления и распределения питания. Ряд вопросов приходится также решать при объединении в параллель группы выпрямителей и инверторов. В частности, при организации обходных путей и подключения аккумуляторных батарей.

На практике рассмотренные выше устройства зачастую используются комплексно. Ведь если речь идет о питании оборудования оператора связи, то наличие одного лишь выпрямителя не может обеспечить необходимую надежность системы. Внезапное пропадание сетевого напряжения требует параллельного включения аккумуляторных батарей, для которых необходимо зарядное устройство.

Именно поэтому на практике применяются комплексные решения, обеспечивающие реализацию системой постоянного тока всех необходимых функций.

Электропитающие установки и выпрямители

Наиболее часто встречающимися компонентами систем постоянного тока являются выпрямители и инверторы — базовые структурные составляющие традиционных ИБП. Из этого следует, что производители таких систем могут быть включены в число потенциальных поставщиков оборудования постоянного тока.

Однако на практике это выполняется далеко не всегда. На рынке явно выражена специализация, и компании, достигшие успехов в разработке и продаже ИБП, не обязательно чувствуют себя уверенно на рынке систем постоянного тока. Из производителей, предлагающих как ИБП, так и ЭПУ, прежде всего стоит отметить Benning, Socomec и Emerson Network Power.

В системах постоянного тока базовым элементом являются выпрямители, на основе которых строятся модульные электропитающие установки (ЭПУ), широко используемые в телекоммуникационном секторе. В то же время для промышленных решений чаще используются моноблочные системы, которые хотя и могут содержать внутренние встроенные модули, но, тем не менее, являются целостными законченными решениями.

Рис. Схематическое изображение ЭПУ постоянного тока

Как правило, ЭПУ постоянного тока в максимальной конфигурации состоит из устройства ввода и распределения электроснабжения от внешней сети, преобразователя AC/DC (блок выпрямителя), аккумуляторных батарей, устройств распределения постоянного тока на выходе и модулей управления, а также конверторов, если необходимо изменить номинал напряжения для некоторых устройств.

Подобные решения в большинстве своем имеют модульную конструкцию (с предусмотренной опцией горячей замены любого элемента). Исключение составляют старые модели отечественного производства.

Установка постоянного тока нередко строится на базе 19” электрического шкафа, в отделениях которого размещаются все необходимые элементы (модули управления, распределители, выпрямители, конверторы, пр.). Или же наоборот — это может быть конструктив от одного производителя под его же компоненты, имеющий нестандартный формфактор, но также вмещающий в себя все необходимые элементы.

Примером может быть Actura Modular Series компании Emerson Network Power — ЭПУ мощностью от 1,5 до 16,5 кВт. Аналогичные функции у системы Opus от Efore, состоящей из модуля для выпрямителей со встроенным контроллером и отдельно стоящих батарейных шкафов.

Рис. Модули ЭПУ постоянного тока Actura Modular Series производства Emerson Network Power

Рис. Система Opus CR производства Efore (слева размещён модуль для выпрямителей)

Выпрямители, используемые в ЭПУ, определяют не только мощность системы, но и ее основные силовые характеристики, такие как диапазон входных напряжений, величину пульсаций на выходе и пр.

Модуль управления отслеживает состояние системы и позволяет проводить дистанционный мониторинг. Это особенно востребовано мобильными операторами, ведь большинство объектов сотовой связи размещены на удалении от диспетчера и сервисной службы.

Наличие конверторов в системе не является обязательным. Их устанавливают, когда применяются устройства, нуждающихся в уровне напряжения, отличном от стандартного.

Если же какая-то часть оборудования питается переменным током, в тот же шкаф можно установить инверторы нужной мощности, которые будут преобразовывать постоянное напряжение в переменное. В этом случае получается сборная конструкция.

Зачастую все элементы системы размещены в одном шкафу. Такая конструкция применяется при малом времени резервирования, поскольку в этом случае достаточно небольшого количества батарей. Если же нагрузка нуждается в увеличении времени непрерывной работы, возможна установка дополнительных батарейных шкафов. Модульная структура придает системе гибкость построения, а также позволяет выполнять резервирование любых элементов.

При увеличении нагрузки можно заменить выпрямители на более мощные (одинаковые формфакторы устройств позволяют это сделать) или же соединить параллельно несколько шкафов.

Маломощные модели зачастую могут крепиться к стене с помощью специальных элементов, как, например, выпрямитель PMS 48-300 компании Efore или Aсtura Optima 48130 Emerson Network Power.

Вначале встретим по одёжке

Рассмотрим электропитающие установки систем постоянного тока ведущих мировых производителей, которые доступны на украинском рынке.

Компания Socomec выпускает выпрямители серии Sharys, предназначенные как для установки в 19″ стойки (системы Sharys Micro и Sharys Mini), так и для питания промышленных объектов. В первом случае выходное напряжение составляет 48 В, а выходной ток — от 7,5 до 200 А.

Рис. Система Sharys Mini компании Socomec предназначена для установки в 19″ стойку

Более мощное решение Sharys Elite может быть оснащено 14-ю выпрямительными модулями Sharys с максимальным выходным током 600 A и контроллером Sharys Plus.

А вот системы Sharys IP Enclosure и Sharys IP System предназначены для питания промышленного оборудования и содержат выпрямители, обеспечивающие ток от 15 до 100 А (Sharys IP Enclosure) или от 60 до 200 А (Sharys IP System) при выходном напряжении 24, 48, 108 и 120 В.

Рис. Система Sharys Elite компании Socomec содержит до 14 выпрямительных модулей

Компания Emerson Network Power выпускает ЭПУ серий Actura Flex и NetSure, обе из которых предназначены для электропитания телекоммуникационного оборудования. Actura Flex — встраиваемая модульная система питания. NetSure — также состоит из отдельных блоков, но обеспечивает свободный монтаж оборудования в стойку в сочетании с различным дополнительными устройствами.

В качестве примера можно рассмотреть одну из моделей — NetSure 701, имеющей широкий диапазон применения: от больших базовых приемопередающих станций до центральных узлов связи и центров обработки данныx. Для небольших узлов системы NetSure 701 могут быть исполнены в виде отдельного шкафа с аккумуляторными батареями для резервирования нагрузки. Для более крупных объектов — могут состоять из нескольких шкафов.

Рис. Система NetSure 701 может использоваться для питания оборудования начиная от больших базовых приёмопередающих станций до центральных узлов связи и центров обработки данных

Особый интерес представляет система электропитания NetSure 201, которая отличается высокой объемной плотностью мощности. Оборудование выпускается в 19« корпусе. Одинарный силовой блок высотой 2U рассчитан на мощность до 3,2 кВт, а двойной — до 6,4 кВт.

Рис. Система электропитания NetSure 201 компании Emerson характеризируется высокой объёмной плотностью мощности

Emerson проводит четкий «водораздел», касающийся областей применения своих систем электропитания. Так, ЭПУ NetSure 501 ориентирована на базовые радиостанции и узлы радиовещания, маломощные станции СВЧ-связи, ретрансляторы волоконно-оптической связи, узлы удаленного доступа в сеть, передающие станции цифровой информации, а также телефонные сети.

А вот NetSure 701 предназначена для обслуживания базовых радиостанций, а также коммутаторов связи с небольшим и средним количеством обслуживаемых абонентов.

Такое разделение помогает заказчикам в выборе оборудования и указывает на четкую сегментную ориентацию предлагаемых решений.

Финский производитель Efore предлагает на рынке модельный ряд систем постоянного тока, обеспечивающий потребителей выходным постоянным напряжением 24, 48, 60, 110, 125 и 220 В, что свидетельствует о предназначении этого оборудования для телекоммуникации и промышленности.

Для питания телекоммуникационного оборудования предназначена модульная система EPOS Mini. Она разработана с учетом опыта удачного использования серии PoMo 300, хорошо зарекомендовавших себя в течение более чем 10 лет применения. По заявлению производителя, «системы EPOS Mini имеют небольшие габариты, экономичны, легко устанавливаются, но в то же время удовлетворяют самым высоким требованиям к надежности».

Более мощные решения, в частности Efore Opus, предназначены для бесперебойного обеспечения постоянным напряжением 24, 48, 60, 110 и 220 В ответственных потребителей электроэнергии в областях энергетики, промышленности и автоматизации.

Eltek Valere — еще один хорошо известный в Украине производитель систем постоянного тока. Компания образовалась в июне 2007 года в результате слияния Eltek Energy и Valere Power. Производитель выпускает широкий спектр оборудования постоянного тока, в частности выпрямители линеек Micropack, Minipack и Flatpack2.

Рис. Модульная система FlatPack2 компании Eltek Valere

В системе Micropack в один конструктив можно установить параллельно до 4-х устройств, обеспечив мощность выпрямителя 4×250 Вт. Minipack — компактная система электропитания постоянного тока мощностью от 800 до 4800 Вт, состоящая из «корзины» для установки выпрямительных модулей, модуля управления и контроля (Smartpack), контактора отключения аккумуляторных батарей и системы распределения постоянного тока.

Модульные системы FlatPack2 8000, FlatPack2 16000 и FlatPack2 72000 также предназначены для питания телекоммуникационного оборудования. Они позволяют наращивать мощность соответственно от 2 кВт до 8, 16 и 72 кВт (в зависимости от серии). В состав устройств семейства FlatPack2 входит блок контроля Smartpack, обеспечивающий вывод аварийных сигналов; контакторы отключения нагрузки и батарей; блок распределения постоянного тока.

Компания APC by Schneider Electric имеет в портфеле своих предложений модульную систему электропитания постоянного тока Magnum VS, которая выполнена в стоечном исполнении и предназначена для электропитания беспроводных систем, абонентского оборудования и распределенных сетевых приложений малой потребляемой мощности.

Рис. Модульная система электропитания Magnum VS на 48 В от компании APC by Schneider Electric

С другой стороны, компания Gutor, входившая ранее в APC, а ныне пребывающая в составе Schneider Electric, выпускает различные системы постоянного тока, преимущественно промышленного назначения и для атомных электростанций. В качестве примера можно привести мощную индустриальную систему Solidpower, формирующую постоянное напряжение 24, 48, 110, 125 и 220 Вольт.