Подбор ИБП

Для обеспечения работы разнообразной аппаратуры в случае отключения (или некачественного) питания используют внешние устройства с источником накопления электроэнергии (как правило, аккумуляторами).

Наименование Сокращенное названиеВыходное напряжениеСфера преимущественного применения
Источник бесперебойного питания
(Uninterruptible
Power Supply)
ИБП (UPS)AC 220В (или 380В), 50ГцСервера, активное сетевое оборудование Ethernet (коммутаторы, маршрутизаторы и т.п.), АРМ
Резервированный источник питанияРИПDC 12В (или 24В) Устройства средств технической безопасности (контроллеры СКУД и сигнализации, видеокамеры)
Электропитающая установкаЭПУDC 48ВТелекоммуникационное оборудование связи (например, для сотовых сетей)

В данной статье будет рассмотрены только ИБП, причем “небольшой” мощности (условно до 30 кВА).

Исходные данные

Прежде чем подбирать ИБП, необходимо определить следующие исходные данные:

  • мощность подключаемого оборудования (кВт);
  • время автономной работы (мин);
  • форм-фактор.

Если со вторым пунктом все более-менее понятно (время определяется необходимыми процессами, в которых участвует оборудование), то наиболее часто встречаются ошибки при определении первого пункта:

  • Блок питания имеет указанную на нем номинальную мощность – ее и принимают за мощность оборудования. Так компьютер может быть оснащен мощным блоком питания (500-700Вт), а внутри иметь начинку со встроенной видеокартой и процессором начального уровня (на 100Вт, что намного меньше 500-700Вт). Лишь в случае, когда нет информации о реальной мощности оборудования, можно использовать информацию мощности блока питания (она заведомо не меньше потребляемой мощности оборудованием в пиковом режиме).
  • В случае если оборудование имеет два или более блоков питания (например, номинальной мощностью 700Вт) и нет информации о потребляемой мощности, тогда его мощность оборудования принимают как суммарную мощность блоков питания (примем, 2х700Вт=1400 Вт). Как правило, один блок основной, второй – резервный (лучше уточнить в документации на “железку”). Если это верно, то нужно принимать мощность оборудования не более общая “минус” резервная (т.е. в рассматриваемом случае 1400Вт – 700Вт=700Вт).

“Перезаклад” мощности вызывает увеличенные расходы на покупку не только силовой части, но и на аккумулирующие емкости. Так что расчет нужно делать со всей аккуратностью.

Следующий момент, на который нужно обратить внимание еще на этапе “исходных данных” – это размещение: в 19″ шкаф в свободные U или на полу в виде “башни” (tower). Одним из ключевых параметров является масса ИБП – выдержит ли шкаф или перекрытие данную нагрузку?

Силовая часть

Силовая часть внутри ИБП может быть разных топологий (что сильно влияет на степень “защиты” оборудования и стоимость конечного изделия):

  • offline (BackUPS, резервного типа) – используются в основном для “домашних” пользователей и АРМ “простых” сотрудников и в данной статье данная категория не рассматривается;
  • line-interactive (линейно-интерактивные) – чуть более серьезные ИБП, чем offline (добавлен автотрансформатор). В силу схемы построения не могут защищать при скачках частоты питающей линии (хотя это явление редкое для городской сети и может встречаться при работе, например, от ДГУ). Можно использовать для защиты оборудования АРМ операторов и кроссовых узлов. Есть нюанс: выходное напряжение при работе от аккумуляторов может быть, как синусоидальной формы, так и ступенчатой аппроксимации (“модифицированная синусоида”). Второй вариант не подходит для блоков питания с трансформатором и с наличием активной коррекции мощности (APFC);
  • online (онлайн) – самые серьезные “аппараты” имеющие соответствующую цену. Практически самый распространенный тип в серверных помещениях.
Slider

*Картинки топологий взяты из Технического руководства “Источники бесперебойного питания”, Legrand.


Если говорить строго...

У нас принят ГОСТ IEC 62040 “Системы бесперебойного энергоснабжения (UPS) ” в пяти частях, который как видно из названия, является переводом “буржуйского” IEC62040.

Стандартом IEC 62040-3 введена следующая классификация ИБП (на примере обозначения типа VFI SS 111):

1-я группа символов — зависимость выходного сигнала ИБП от входного (сети):

  • VFI (Voltage and Frequency Independent) — напряжение и частота на выходе ИБП не зависят от входной сети.
  • VI (Voltage Independent) — выход ИБП зависит от частоты входа, но напряжение поддерживается в заданных пределах пассивным или активным регулированием.
  • VFD (Voltage and Frequency Dependent) — напряжение и частота на выходе ИБП зависят от входной сети.

2-я группа символов — форма выходного сигнала ИБП:

  • SS — синусоидальная форма выходного сигнала (коэффициент гармонических искажений Kги/THDu<8%) при линейной и нелинейной нагрузке;
  • XX — несинусоидальная форма выходного сигнала при нелинейной нагрузке, синусоидальная при линейной (Kги/THDu>8%);
  • YY — несинусоидальная форма сигнала при любой нагрузке.

3-я группа символов — динамические характеристики ИБП, описывающие обеспечение стабильности выходного напряжения ИБП при трёх типах переходных процессов (1 – отлично, 2 – хорошо, и т. д.):

  • 1-я цифра – нормальный режим -> автономный режим -> режим bypass;
  • 2-я цифра – 100% изменение линейной нагрузки в нормальном или автономном режиме (худший параметр);
  • 3-я цифра – 100% изменение нелинейной нагрузки в нормальном или автономном режиме (худший параметр).

Легко можно сопоставить типы: offline – VFD, line-interactive – VI и online – VFI.

Мощность на ИБП указывается в ВА и Вт. Нагрузку в Вт “достать” проще, но по возможности проверить и ВА (это очень важно при подключении к ИБП, например, кондиционеров и вентиляторов у которых “плохой” коэффициент мощности). Как правило, у компьютеров и серверов для “корпоративного использования” стоят блоки питания с активной коррекцией коэффициента мощности (APFC) и коэффициент пересчета (при максимальных нагрузках) – 0,95-0,98. Сейчас стали делать ИБП с заявленными мощностями ВА и Вт в пропорции 1:1 – сила маркетинга, так как по ВА у нас будет получаться большая нагрузка (в силу того, что коэффициент мощности у всех блоков питания меньше единицы).

При подключении к ИБП, например, кондиционеров и вентиляторов, важно закладывать их пусковые токи, а не только номинальные характеристики.

Следующим важным моментом “с практической” точки зрения являются, как не казалось бы “очевидным”, – физические подключения.
На стороне входа для ИБП до 3000 ВА обычно имеется розетка для подключения, а вот все что выше – через клеммную колодку (так называемый “жесткий ввод”). Т.е. формально, до 3000 ВА – это “пользовательские” устройства, а выше – должен подключать специально обученный персонал, так как требуется прокладка отдельной линии, при проектировании которой совершается самая распространенная ошибка – подбор согласно номинальной мощности ИБП. Это неверно, так как не учитывается ток заряда аккумуляторов и КПД самого ИБП, а это “сверху” еще около 15% (точные характеристики доступны, как правило, только по запросу к производителю).

Как правило, у ИБП с однофазным выходом (а это до 16 кВА) уставлены группы розеток типа IEC320C13 (10А) и IEC320C19 (16А). Сейчас имеется “тенденция” делать какую-то группу “управляемую”, т.е. с возможностью удаленного управления (через плату сетевого управления по протоколу SNMP или через web-интерфейс). Небольшой нюанс: продумайте, что делать в случае выхода из строя ИБП, на котором используются разъемы IEC320C19. Как вариант положить в запас кабели IEC320C20-CEE7 (Schuko/”Евро”) – имеются некоторые проблемы их “быстро” купить. Вторым вариантом, предлагаемым небольшим количеством производителей, использовать розеточные блоки интегрированные в съемную панель “байпаса”, например, такие решения есть у Tripp Lite.

Отсоединяемая панель у Tripp Lite SU8000RT3UG

Для моделей с трехфазным выходом обычно используется конфигурация без розеточных групп, т.е. распределение выполняется во внешнем электрическом щиту. Крайне желательно в данном случае предусматривать внешнюю схему байпаса для ИБП (чтобы его можно было полностью обесточить при ремонтных работах). Есть небольшой нюанс: как правило, щит внешнего байпаса должен иметь не только механическую защиту (блокировки от неквалифицированного персонала), но и “интеллектуальную” на уровне сигнала с замыкающего рубильника – это делается, чтобы избежать короткого замывания (формально в сети будет 2 источника энергии – ИБП и внешняя сеть). Как вариант, заказать внешний щит байпаса у производителя ИБП.

При выборе ИБП старайтесь избегать схемы: трехфазный ввод – однофазный выход, так как в аварийном режиме ИБП (уход на внутренний байпас) – вся нагрузка “ляжет” на одну из фаз. Поэтому в требованиях для подключения таких ИБП, как может показаться, “завышенные” номиналы аппаратов защиты (автоматических выключателей). Энергетики такие ИБП не любят, так как такое поведение приводит к перекосу фаз на щите, к которому подключен ИБП. Именно поэтому, я не могу порекомендовать использовать Symmetra LX в шасси на 16 кВА (хотя с какой-то стороны это весьма интересный аппарат).

И раз затронул тему модульных ИБП, то можно отметить, что “модульность” бывает разная, как на уровне силовых, так и батарейных модулей (и возможно управляющих, если они вынесены отдельно из силовых, как в ИБП Symmetra). Прежде чем закладывать такие ИБП, нужно оценить насколько это целесообразно. Возможно стоит купить два “моноблока” и получить более надежную схему внутреннего резервирования системы ИБП – 2N (N – от англ. ” necessary”, количество необходимых блоков), а не N+1 (или N+2), которые “дают” ИБП с модульными силовыми блоками.

Аккумуляторные батареи

Время автономной работы обеспечивается необслуживаемыми аккумуляторными батареями, которые обычно кислотного типа (АКБ, по-простому “свинцовые”). Сейчас стали встречаться в ИБП Li-Ion батареи, но они сильно проигрывают по цене кислотным и дают сиюминутный выигрыш только по массе (в долгосрочной перспективе, по заверениям производителей, тоже все “хорошо”, но насколько это правда проверяли немногие и они вряд ли поделятся этой информацией).

Важной характеристикой АКБ является срок их службы. По классификации EUROBAT аккумуляторы разделяют согласно расчетному сроку службы:

  • Standart Commercial (стандартные коммерческие) – 3-5 лет;
  • General Purpose (общее назначение) – 6-9 лет;
  • High Performance (высокая производительность) – 10-12 лет;
  • Long Life (длительный срок службы) – 12 лет и выше.

Ранее в основном использовались 3-5 летние (которые “умирали” через 2-3 года, а то и раньше – указан расчетный срок службы в идеальных условиях). Однако, сейчас их цена практически сравнялась с 10-летними и смысла брать 3-5-летки особого нет.

Важными моментами при эксплуатации АКБ являются:

  • температура окружающей среды. Оптимальной считается температура около +20 °С, и при превышении ее на 10 °С ожидаемый срок службы сокращается примерно на 30-40%;
  • количество циклов разряда и до какого состояния были “просажены” АКБ (если часто “пропадает” напряжение на питающей сети, то стоит задуматься об увеличении количества АКБ).
Ожидаемый срок службы АКБ в зависимости от кол-ва циклов разряда-заряда

При выборе ИБП обратите внимание, есть ли возможность подключить внешние аккумуляторные батареи (это есть не на всех моделях!). При большом количестве АКБ стоит рассмотреть возможность использование стеллажных систем (это более практично, относительно шкафов).

Основной головной болью при эксплуатации ИБП обычно являются именно АКБ, а точнее их замена. Это достаточно дорогостоящая процедура при большом количестве батарей, поэтому ее лучше планировать заранее.

Возьмите за правило – после установки АКБ на видном месте указывать дату установки и, по возможности, расчетный срок замены. При выходе из строя одной АКБ в цепочке, как правило, меняют все АКБ. Используя модульные батареи, например, в Symmetra RM/LX, можно столкнуться с тем, что неисправная АКБ раздуется внутри лотка и не даст вытащить его для замены – ремонт “такого” можно осуществить только в сервисном центре, а для этого нужно будет демонтировать все шасси ИБП.

Заключение

При выборе ИБП не забывайте, если позволяют финансы, закладывать карты мониторинга по сети Ethernet (зачастую имеют возможность установить внешний датчик температуры). Это позволит значительно повысить комфорт эксплуатации (особенно при наличии нескольких ИБП на площадке).

На этом все, всем ровного и здорового питания!

Комментарии

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Вставить формулу как
Блок
Строка
Дополнительные настройки
Цвет формулы
Цвет текста
#333333
Используйте LaTeX для набора формулы
Предпросмотр
\({}\)
Формула не набрана
Вставить