Аварийное электроснабжение

Качество электричества, поступающего из сети общего электроснабжения, оставляет желать лучшего: форма сигнала отлична от синусоидальной, часто происходят скачки и кратковременные падения  напряжения, отключение электричества. Особенно это характерно для загородного жилья. Перепады напряжения приводят к порче оборудования и бытовым неудобствам. А в офисных зданиях, особенно в историческом центре города, может не хватить выделенной мощности муниципальной сети. Разумный выход из этих ситуаций – установка собственной системы аварийного (гарантированного и бесперебойного) электроснабжения.

В статье «Внутреннее электроснабжение и электропитание» приведена группировка потребителей электроэнергии в зависимости от их критичности для жизнеобеспечения дома и чувствительности к перебоям электропитания.

Напомним, что в случае офисного здания или загородного коттеджа часть потребителей подключается непосредственно к муниципальной сети общего электроснабжения (через квартирный, офисный или этажный щит), другая часть через автомат ввода резерва (АВР) питается от электрогенератора, а особая группа потребителей подключается через источник бесперебойного питания (ИБП) или инвертор. В этом случае электрогенератор служит источником гарантированного электроснабжения, а ИБП – источником бесперебойного электроснабжения. 

Поскольку в городской квартире установить электрогенератор невозможно, проблему аварийного электроснабжения лучше всего решать с помощью ИБП (инвертора).

Система гарантированного электроснабжения

Электрогенератор включается, когда пропадает напряжение в сети общего пользования. Обеспечить автоматическое включение генераторной установки можно с помощью АВР. Если генератор не комплектуется АВР, это устройство можно приобрести отдельно. 

Генератор (электростанция) включает в себя двигатель внутреннего сгорания, который приводит во вращение ротор электрогенератора. Так энергия сгорания топлива преобразуется в электроэнергию. Резерв автономной работы генератора (в зависимости от емкости топливного бака) может составлять от 4 до 48 часов.

Табл. 1 – Классификация электрогенераторов

Критерий Типы электрогенераторов
Тип топлива
  • Дизельные: бытовые и промышленные, мощность до 3000 кВт.
  • Бензиновые: только бытовые, портативные, мощность до 15 кВт; сравнительно недорогие и простые в эксплуатации.
  • Газовые: стационарные и портативные, бытовые и промышленные.

Класс исполнения

  • Стационарные: радиаторное охлаждение двигателя, мощность до 2400 кВт.
  • Портативные: воздушное охлаждение двигателя, мощность от 0,5 до 30 кВт.

Тип электричества

  • Постоянного тока.
  • Переменного тока – однофазные и трехфазные

Режим использования

  • Резервный источник питания (бензиновые генераторы; дизельные и газовые генераторы малой и средней мощности) – предназначен для кратковременного (несколько часов) включения в случае перебоев в электросети или для подзарядки аккумуляторов ИБП.
  • Постоянный источник питания (дизельные и газовые генераторы от 700 кВт) – предназначен для круглосуточного электроснабжения потребителей в течение длительного времени (например, если к коттеджу не подведено электричество).
Для установки генератора необходимо выделить специальное помещение с хорошей шумоизоляцией и системой отвода выхлопных газов. Возможна и установка генератора вне помещения в погодозащищенном кожухе.


Система бесперебойного электроснабжения

Ядро системы бесперебойного питания представляет собой ИБП (инвертор – коммерческое название ИБП с большим ресурсом аккумуляторных батарей). Принцип работы этой системы таков. Если основное электропитание поступает от системы общего электроснабжения, ИБП выполняет функции стабилизатора; в это время заряжаются аккумуляторные батареи ИБП. При отключении общего питания напряжение на нагрузку автоматически подается с ИБП. При возобновлении электроснабжения аккумуляторные батареи снова начинают подзаряжаться.

Система бесперебойного питания защищает нагрузку от:

  • Кратковременного отключения и скачков  напряжения в сети.
  • Искажения формы сигнала, изменения частоты, шумов.
  • Просадок и выбросов.
  • Влияния переходных процессов при коммутации (например, включении реактивной нагрузки).

ИБП (инвертор) – это устройство, в состав которого входят преобразователь электросигнала и аккумуляторные батареи. ИБП преобразует постоянное напряжение аккумуляторной батареи 12/24 В в переменное напряжение сети 220 В (и обратно). Существует три класса ИБП (см. Табл. 2).

Табл. 2 – Классификация ИБП

Класс ИБП OFF-line Линейно-интерактивные On-line
Мощность Менее 1,5 кВА Менее 4 кВА Сотни кВА
Нормальный режим работы
Стабилизация напряжения Нет Ступенчатая Полная
Стабилизация частоты Нет Нет Только у ИБП с двойным преобразованием
Фильтрация помех Слабая Средняя Максимальная
Работа от батарей
Время перехода на батареи 5–15 мс 2–6 мс 0
Форма напряжения на выходе Часто трапецеидальная Синусоидальная Синусоидальная
Время работы от батарей 5–7 мин До 1–1,5 часа До нескольких часов


Автономная система электроснабжения

Если вы строите дом на участке, подвод коммуникаций к которому по каким-то причинам затруднен или невозможен, приходится решать задачу автономного электроснабжения. 

Для обеспечения автономного электроснабжения коттеджей могут использоваться инверторы (или ИБП типа On-line) совместно с альтернативными источниками электроэнергии (ветряными электростанциями или солнечными батареями) или с электрогенераторами. Впрочем, благодаря ряду преимуществ их все чаще используют вместо электрогенераторов в качестве резервного источника питания.



Табл. 3 – Сравнение электрогенераторов и инверторов

Критерий Электрогенератор
Инвертор
Автоматическое включение Только при наличии АВР Да
Увеличение резерва автономной работы Затруднительно – замена или установка дополнительного топливного бака Просто – установка дополнительных аккумуляторных батарей
Время включения От 4 с До 10 мс
Стабилизация напряжения Нет Да
Обслуживание Дозаправка, контроль топлива, замена масла, фильтров, форсунок, свечей Нет
Побочные эффекты работы Шум, вибрация, выхлопные газы Нет
Использование в качестве единственного источника в автономной системе электроснабжения Да Нет