ИБП (UPS) и генератор

При совместной работе ИБП и генератора питание от генератора должно быть совместимо с ИБП. Если частота генератора колеблется за пределами допуска ИБП, ИБП снова переходит на батарею; когда автономия батарей (например, 5 минут) заканчивается, нагрузка отключается, хотя генератор работает.

Поэтому недостаточно, чтобы ИБП и генератор подходили каждый по отдельности. ИБП перекрывает отключение за ноль секунд, но автономия его батарей ограничена. Генератор обеспечивает питание часами, но для включения ему обычно нужно 10–15 секунд. Если они будут работать вместе, мощность генератора должна подбираться под ИБП, а настройки — согласовываться между собой.

Как работает система?

1. Пропадает сеть. ИБП без задержки переходит на батарею.
2. Щит АВР фиксирует отключение и запускает генератор.
3. Напряжение и частота генератора стабилизируются. АВР переводит нагрузку на генератор.
4. Выпрямитель ИБП постепенно переходит на питание от генератора. Начинается заряд батарей.
5. При восстановлении сети АВР переводит нагрузку обратно на сеть. ИБП продолжает работу без перерыва.

Какая автономия батарей нужна?

Теоретически достаточно нескольких секунд. На практике — нет. Первая попытка пуска генератора может оказаться неудачной; панель управления делает вторую и третью попытку. Если возникает аварийный сигнал, требуется вмешательство персонала. Поэтому в проектах обычно закладывают автономию батарей от нескольких минут до 10–15 минут. На критичных объектах целевое время задается в техническом задании проекта.

Генератор какой мощности нужен для ИБП?

Для генератора ИБП — не обычная нагрузка. В расчет входят:

• Нагрузка, которую питает ИБП.
• Потери ИБП: КПД выпрямителя и инвертора.
• Мощность заряда батарей: после отключения, пока разряженные батареи заряжаются, входная мощность ИБП заметно возрастает. Об этом чаще всего забывают.
• Гармоники: выпрямитель потребляет нелинейный ток. Сопротивление альтернатора выше, чем у сети. Тот же гармонический ток создает на генераторе большее искажение напряжения.

Общепринятые приблизительные соотношения по типу выпрямителя:

Тип выпрямителя ИБП	Гармоники входного тока (THDi, типовое значение)	Мощность генератора / ИБП (приблизительно)
IGBT (активный) выпрямитель	< 5%	1,25–1,5 ×
12-пульсный тиристорный + фильтр	~10%	~1,5 ×
6-пульсный тиристорный без фильтра	~25–35%	2 × и более

Пример: для ИБП 200 кВА с IGBT-выпрямителем на этапе предварительного выбора рассматривается генератор примерно 250–300 кВА. Для старого 6-пульсного ИБП той же мощности эта цифра может вырасти до 400 кВА и выше. Соотношения приведены для предварительного выбора; окончательное решение принимается по данным производителей ИБП и генератора. Нагрузки помимо ИБП (кондиционирование, освещение, насосы) добавляются отдельно; см. статью какой мощности нужен генератор и калькулятор мощности.

Типичные проблемы на объекте

ИБП уходит на батарею при работе от генератора. При набросе нагрузки на генератор частота кратковременно проседает. Если входной допуск ИБП задан узким, он воспринимает это как «плохую сеть» и возвращается на батарею. Решение: расширить входной допуск ИБП по частоте и окно синхронизации байпаса под работу от генератора и применять на генераторе электронный регулятор оборотов. Это самая частая причина ситуации, описанной в начале статьи.

Вся нагрузка включается сразу. Если выпрямитель ИБП принимает нагрузку одномоментно, на генераторе возникает резкий провал напряжения и частоты. Решение: настроить постепенный прием нагрузки выпрямителем в течение нескольких секунд (walk-in / плавный пуск). Если ИБП несколько, разнесите их переключения на несколько секунд.

Напряжение «плавает» при малой нагрузке. Входные фильтры некоторых ИБП при малой нагрузке генерируют емкостную (опережающую) реактивную мощность. Возможности альтернаторов при емкостной нагрузке ограничены; работа AVR может стать нестабильной. Решение: подключать фильтры вместе с нагрузкой и проверять диаграмму мощности альтернатора.

Форма напряжения искажается. При нагрузках с высоким содержанием гармоник важен выбор альтернатора. Возбуждение от постоянных магнитов (PMG) или вспомогательная система возбуждения помогают AVR стабильно работать с такими нагрузками.

Испытание: смоделируйте отключение

Система ИБП–генератор подтверждается только реальным отключением. Работы генератора без нагрузки или отдельного теста батарей ИБП недостаточно. Рекомендуемый подход: в подходящее время отключите вводной автомат сети и проследите всю цепочку от начала до конца. Перешел ли ИБП на батарею? За сколько секунд АВР перевел нагрузку? Принял ли ИБП питание от генератора или остался на батарее? Что произошло с нагрузкой генератора, когда начался заряд батарей? Прошел ли обратный переход плавно при восстановлении сети? Если на какой-либо из этих вопросов ответ «не знаем», система еще не испытана. Во время испытания следует записывать напряжение, частоту и журналы аварийных сигналов ИБП.

Где это встречается?

• Центры обработки данных: ИБП для серверов, для длительного электроснабжения — как правило, резервированные генераторы.
• Больницы: ИБП для медицинского оборудования и информационных систем, генератор — для всего объекта.
• Телеком, банки, системы промышленного управления и безопасности.

Контрольный список

• Известны ли тип выпрямителя ИБП и входной THDi?
• Добавлена ли мощность заряда батарей в расчет генератора?
• Превышает ли автономия батарей с запасом время включения генератора?
• Настроены ли входной допуск ИБП по частоте и окно байпаса?
• Включена ли функция walk-in выпрямителя?
• Разнесено ли по времени включение нескольких ИБП?
• Проверен ли опережающий коэффициент мощности при малой нагрузке?
• Испытана ли система реальным отключением с размыканием вводного автомата сети?

Следующий шаг

ИБП и генератор можно уверенно согласовать, когда данные обеих сторон оцениваются вместе. Передайте специалистам Terex Diesel модель ИБП и данные о нагрузке, и мы вместе определим правильную мощность генератора: свяжитесь с нами.