В полоні системи або під захистом?

В полоні системи або під защитой?

Александр Воробьев Данная стаття присвячена так званим корпоративним системам безперебійного електропостачання (СБЭ). Але це поняття потребує поясненні. У багатьох випадків корпоративними СБЭ називають великі централізовані системи, виконані з урахуванням потужне джерело безперебійного харчування (ИБП). Такі системи зазвичай створюють у масштабах будинку (або його значній своїй частині) і призначені для електропостачання робочих станцій кілька десятків і більше співробітників. З іншого боку, в поняття корпоративних СБЭ доречно включити СБЭ штаб-квартири і філій великого (організації), територіально віддалених один від друга, але объединяемых загальним побудовою СБЭ, системою моніторингу та управління, відомчими нормами і правилами.

Принципы построения

Применение централізованих схем СБЭ передбачає, що користувачі зайняті у единообразном виробничому процесі з урахуванням інформаційних технологій, і можливі витрати й ризики через порушення електропостачання позначаться усім співробітників. Типовими об'єктами централізованих СБЭ є видавничі центри, банки, проектні організації. Для окремих робочих станцій, зайнятих додатками, які мають особливо критичний характер, передбачається резервування другого рівня із застосуванням ИБП малої мощности.

Корпоративные системи безперебійного електропостачання містять у собі СБЭ обчислювальних центрів, центрів обробки даних (ЦОД), телекомунікаційних центрів — і інших зон з так званого інтенсивного оснащення, де здійснюються централізована обробка, збір, збереження і передача інформації. СБЭ таких об'єктів виділяються з централізованих СБЭ будинку, проте вони мають розглядати, як одне із видів корпоративних СБЭ.

Отказоустойчивая схема СБЭ з двостороннім харчуванням споживачів частіше застосовується саме у таких об'єктах, хоча централізовані схеми СБЭ з урахуванням модульних ИБП на вирішення таких завдань є, з урахуванням скорочення витрат на СБЭ, вдалою альтернативою. Можливість заміни модуля в «гарячому режимі» (hot-swap) дає можливості виробляти помешкання і обслуговування ИБП без відключення навантаження. Важливим показником, що характеризує це властивість модульних ИБП, є експлуатаційна готовність, яка для модульних отказоустойчивых ИБП класу «енергетичний масив» становить менше 0,99 999.

Традиционные схеми СБЭ, зокрема, розподілена система з резервуванням другою рівні, також залишається актуальною. Зазвичай цю схему виконується, як локальний (індивідуальний) ИБП кожному за серверу чи стійки із устаткуванням, подключаемым харчування від централізованої СБЭ будинку. Режим «гарячої заміни» у разі також забезпечується з допомогою реалізації схемотехнических і конструктивних рішень локальних ИБП, включення через STS, застосування инфокоммуникационного устаткування з цими двома і більше блоками харчування. Проте застосування модульних ИБП переважно й у розподіленої системи. Тут ідеться про резервування обладнання масштабах монтажного шафи, куди встановлюється модульний ИБП.

В час для таких об'єктів, як ЦОД, пропонуються комплексні рішення, що утворюють інженерну інфраструктуру. Вони містять у собі монтажні телекомунікаційні шафи 19- і 21-дюймового форм-фактора з усіма необхідними аксесуарами, панелі і розподілу і перемикання харчування, кабельні конструкції для інформаційних і силових кабелів, системи охолодження і вентиляції і держава сама ИБП, у яких виступають компонентів рішення захисту ЦОД. Запропоновані у цих рішеннях схеми СБЭ можуть бути різними: розподілені, централізовані, отказоустойчивые (і з двостороннім харчуванням, і з урахуванням «енергетичних масивів» і з двостороннім харчуванням від «енергетичних массивов»).

Решения зі створення СБЭ ЦОД містять аспекти отказоустойчивости. Рішення по централізованим СБЭ у будинки вимагають інтеграції лише на рівні системи електропостачання, оскільки для мереж БЭ є певні особенности.

В частини надійності функціонування самої централізованої СБЭ, її ремонтопригодности і спрощення процедури сервісного обслуговування слід розділити рішення, основу яких лежить застосування одиночного ИБП, і рішення із застосуванням кількох взаиморезерви-рующих ИБП. У першому випадку СБЭ виконується без резервування, і за поломки чи виведення ИБП обслуговування споживачі залишаються без захисту электроснабжения.

Во другий випадок можна назвати послідовне резервування, паралельне резервування і резервування із застосуванням модульних ИБП класу «енергетичний масив». Природно, що вартість таких вище, ніж рішень на одиночному ИБП, але з позицій захисту і самої бізнес-процесу альтернативу можна шукати лише у самих схемах резервування СБЭ.

Принцип створення резервированной СБЭ сумнівам не піддається. Існують дуже дорогі рішення, дозволяють кваліфікувати їх як отказоустойчивые СБЭ. У тому основі лежить принцип забезпечення двостороннього харчування споживачів від двох незалежних груп ИБП, резервування має мережі з двох незалежним вводам (мінімум) із застосуванням пристроїв автоматичного включення резерву (АВР) і аварійних дизель-генераторів, і навіть використання статичних тиристорных перемикачів — STS. Такі рішення ставляться до ексклюзивним, призначеним значних компаній, урядових установ тощо. буд. До отказоустойчивым СБЭ можна також ознайомитися віднести системи, виконані із застосуванням модульних ИБП класу «енергетичний масив». Їх схемотехника задумана саме як стійке до поломок пристрій. Цю його рису можна перенести і систему, якщо її яка живить частина виконано на засадах I групи надійності електропостачання за класифікацією Правил устрою электроустановок.

Типичная сучасна корпоративна СБЭ — це централізована система з урахуванням групи паралельно включених ИБП чи модульних ИБП. Якщо така схема виконано по принципу надмірності N+1, то, при виході одного ИБП (модуля ИБП) потужності хто залишився роботі ИБП (модулів) достатньо забезпечення споживачів без виникнення перегрузки.

ИБП є значимої складової корпоративної СБЭ. Разом про те функціонування СБЭ немислимо без кабельної мережі, розподільних щитів, заземляющего устрою, систем моніторингу та управління, допоміжного устаткування й систем, насамперед системи кондиціонування электромашинных приміщень. Обсяг статті Демшевського не дозволяє торкнутися цих компонентів СБЭ*.

Тем щонайменше слід звернути увагу по крайнього заходу на дві речі мереж СБЭ. Перше — мережі БЭ завантажені на імпульсні блоки харчування. Це найбільш масові споживачі - комп’ютери, принтери, активне мережне обладнання та т. буд. Режим роботи електричних мереж безперебійного електропостачання характеризується переважним характером нелінійної навантаження. У нейтральному провіднику (нульової робочий провідник) навіть симетрично завантаженою трехфазной мережі протікають струми, приблизно 1,7 разу перевищують струм в лінійному провіднику. Струм має частоту 150 гц, т. е. полягає з третьої гармоніки, отже, нейтральний провідник може бути вміщує його перебіг. При застосуванні ИБП, побудованого за принципом подвійного перетворення на режимі роботи on-line, струми в нейтральному провіднику будуть протікати лише у мережі безперебійного електропостачання дільниці після ИБП. Але час роботи ИБП як «байпас» такі струми протікають, ще, в лініях, що живлять ИБП від мережі загального призначення. Отже, тут потрібно збільшення перерізу нейтрального провідника. Це спричиняє необхідності поки що не етапі проектування виконувати перевірку пропускну здатність існуючих проводок будинків, якими можуть протікати дані токи.

Например, обов’язкової перевірці підлягає перетин нульового робочого провідника від трансформаторній підстанції (ТП) до вводно-распределительного устрою (ВРУ), від якої харчується СБЭ. Зазвичай, заміна існуючих ліній непотрібен, оскільки потужність СБЭ менше потужності, яку розраховані ТП і ВРУ, а нейтральний провідник, при симетричній навантаженні звичайними споживачами (висвітлення, електродвигуни тощо. буд.), мало загружен.

Отключение струмів короткого замикання у ланцюги ИБП також має свої особливості. Річ у тім, що вони порівнянні з робітниками, а керований інвертор ИБП першої хвилини обмежує струм КЗ, що перешкоджає селективне** спрацьовування захисту. При несогласованном виборі автоматів захисту коротке замикання буде відключатися не селективно.

* Див. також: Воробйов А. Електропостачання комп’ютерних і телекомунікаційних систем. — М.: Эко-Трендз, 2003.

** Під селективностью спрацьовування пристроїв захисту електричної мережі розуміється відключення короткого замикання на ушкодженій ділянці мережі без відключення неушкоджених участков.

Еще однієї особливістю режимів роботи мереж СБЭ служить наявність технологічних струмів витоку. Імпульсний блок харчування має симетричний L-C фільтр для придушення перешкод, середня точка якого з'єднана з корпусом устройства.

По вимогам безпеки корпус устрою заземлен. Виникає ланцюг через ємність фільтра на грішну землю, що призводить до технологічної (немає від ушкодження ізоляції) відпливу. Вимогами Правил устрою електроустановок (ПУЭ) визначена потреба застосування пристроїв захисного відключення (УЗО) в групових розеточных мережах. Дотримання цієї вимоги не враховуючи струмів витоку в ланцюгах з імпульсними блоками харчування може спричинить хибним срабатываниям УЗО і відключень нагрузки.

В деяких публікаціях наводиться значення струму витоку 2−3 тА одне пристрій. Питома величина струму витоку по спеціально виробленим вимірам становить близько двох mА на 1 А струму навантаження. Це значення удільної величини струму витоку притаманно робочих станцій, принтерів та інших офісних коштів інформатизації. Відповідно до ГОСТ Р 50 807−94, отключающее значення струму УЗО перебуває у діапазоні 0,5−1 номінального струму, а сумарне значення струму з урахуванням присоединяемых электроприемников на повинен перевищувати 1/3 номінального струму УЗО.

Выйти з цієї ситуації взагалі не застосовуючи УЗО. Необхідно забезпечити час відключення сверхтока у мережі безперебійного харчування лише за 0,4 секунди і захисне зануление відповідно до вимогами глави 1.7 ПУЭ і ГОСТ 50 571.21 і ГОСТ 50 571.22.

***.

Существуют п’ять варіантів відключення короткого замикання у ланцюзі ИБП:

— коротке замикання відключається селективно — захисним апаратом ушкодженого ділянки мережі. Це найсприятливіший вариант;

— коротке замикання відключається не селективно-вводным защитно-коммутационным апаратом електричного щита, від якої відходить ушкоджена лінія. У цьому обесточиваются споживачі, які харчуються від цього щита. ИБП залишається у роботі і живить споживачів з інших, решти включеними щитов;

— коротке замикання не встигає відключитися у ланцюги ИБП. Це призводить перевантаження инвертора і спрацьовування його захисту. Обесточиваются всі споживачі даного ИБП;

— коротке замикання не встигає відключитися у ланцюзі ИБП. Перевантаження инвертора викликає перехід на байпас. Струм короткого замикання у ланцюзі байпасу відключається селективно, оскільки вона вже не обмежується инвертором, і виникають передумови для селективного відключення. ИБП короткий час втрачає функцію безперебійного електропостачання, через мережу можливо проходження перешкод від короткого замикання. Решта споживачі залишаються у работе;

— коротке замикання не встигає відключитися у ланцюги ИБП. Перевантаження инвертора викликає перехід на байпас. Струм короткого замикання у ланцюзі байпасу вдається відключити селективно. Усі споживачі обесточиваются.

Общие принципи розрахунку селективності немає від розрахунків у мережах загального призначення, але проектувальникам необхідно враховувати зроблені замечания.

Требования до технічних засобів, нормативна документация

Среди корпоративних СБЭ не можна обминути увагою такі, начебто, тривіальні системи, як СБЭ відділень чи філій, які зазвичай будуються як централізовані (часом із застосуванням одиночних ИБП, за наявності телекомунікаційного центру, файл-серверов і зв’язку — по дворівневої схемою). Основна особливість створення СБЭ в філіях полягає у необхідності дотримання вимог корпоративного стандарту виконання СБЭ. Це обумовлена тим, що виробництво з урахуванням ин-фокоммуникационных технологій не повинно залежати від місцевих умов електропостачання конкретного відділення чи філії. Вимоги корпоративних стандартів на СБЭ мають включати в себя:

— уніфікацію парку оборудования;

— корпоративні знижки від постачальника чи производителя;

— моніторинг стану ИБП з одного центра;

— централізоване сервісне обслуживание;

— навчання персоналу. З іншого боку, треба створити типове технічне завдання й його основі типовий проект СБЭ відділення (філії). Це дасть можливість уникнути різного роду помилок проектування, позаяк у деяких випадках доводиться вдаватися до послуг проектувальників, які мають достатнього досвіду в технологіях СБЭ, але виконують проектування об'єкта загалом. У разі виробляється так звана прив’язка типового проекту до конкретного об'єкту, у своїй зберігаються основні технічні рішення, що передбачаються в корпоративному стандарті. Повністю покладатися лише з технічне завдання СБЭ відділення і філії годі було по вищезгаданим причинам.

Корпоративная система безперебійного електропостачання у випадку складається з СБЭ: будинку головного офісу; центру обробки даних головного офісу; відділень (филиалов).

СБЭ будинку головного офісу є централізованої системою з урахуванням паралельно включених ИБП чи ИБП класу «енергетичний массив».

СБЭ центру обробки даних головного офісу переважно будувати з урахуванням комплексних рішень щодо інженерної інфраструктурі ЦОД.

СБЭ відділень (філій) будується відповідно до вимогами корпоративного стандарту з прив’язкою типового проекту до конкретного объекту.

Известен ряд корпоративних стандартів, і норм проектування, які у тій чи іншій ступеня вимоги до СБЭ:

— «Концепція електропостачання інформаційно-обчислювальних, телекомунікаційних і слаботочных систем установ центрального апарату Банку Росії», Москва, 1998;

— ВНП-001−01. Банк Росії. Будівлі установ за Центральний банк Російської Федерации;

— РМ-01−93. Російська державна телерадіокомпанія «Останкіно». Генеральна технічна дирекція. Об'єднання із проектування й будівництва об'єктів телебачення і радіомовлення. Рекомендації з проектування нових, реконструкції та сприяє розширенню діючих аппаратно-студийных комплексів (АСК) телебачення та радиовещания;

— СП 512−78 (зі змінами 2000 р.). Інструкція з проектування будинків та приміщень для електронно-обчислювальних машин;

— Єдині вимогами з забезпечення головний організації ВАТ Зовнішторгбанк безперебійним електропостачанням засобів зв’язку й обчислювальної техніки. Москва, 2005;

— TIA-942. Telecommunications Infrastructure Standart for Data Centers. 2005.

Системы мониторинга и управления.

Говоря про корпоративних СБЭ, неможливо залишити без уваги системи моніторингу і управління. СБЭ філій, додаткових офісів, територіально віддалених об'єктів великого, організації зумовлюють реалізацію виробничого процесу з урахуванням інформаційних технологій у єдиному ритмі з дотриманням вимог щодо захисту і збереженню інформації та підтримуванням безперервності бізнесу. У розв’язанні цієї непростий завдання істотну допомогу надають системи моніторингу та управління СБЭ.

В висновок важливе зауваження: корпоративні СБЭ головного офісу, зазвичай, створюють у великих будинках, мають дуже багато инфоком-муникационных і інженерних систем. Іноді такі споруди відносить до розряду «інтелектуальних» будинків. Один із визначень ІЗ можна коротко сформулювати так: будинок, яке забезпечує продуктивну й економічно ефективну середу шляхом оптимізації чотирьох елементів: структури, систем, обслуговування, управління та його взаємозв'язків. З взаємозв'язку елементів ІЗ випливає дуже жорстку вимогу до умовам створення корпоративних СБЭ — проектування СБЭ у складі комплексного проекту обладнання ІЗ інженерної інфраструктурою, технологічними (инфокоммуникацион-ными) системами і системами безопасности.

Важнейшей частиною інженерної інфраструктури є система електропостачання, куди входять системи загального призначення, гарантованого і безперебійного электроснабжения.

В будь-якому разі - будується чи новий будинок з розряду «інтелектуальних», будинок «традиційної ідеології», здійснюється чи реконструкція чи створюється СБЭ в існуючому будинку — системи безперебійного електропостачання слід проектувати і й будуватимуть із ув’язкою з системами загального користування та гарантованого електропостачання (щодо потужностей, електромагнітну сумісність, розміщення устаткування й т. буд.). Запорукою ефективного і найнадійнішого функціонування корпоративної СБЭ завжди є проект.

Список литературы

Журнал «Connect!», № 11.2005.