ИБП защищают устройства не только от отключения электроэнергии. У меня есть ИБП Schneider SURTA2200XL (руководство здесь). Он защищает от всего следующего:
Я думаю, что это также может защитить от сильно искаженных сигналов сетевого напряжения, но я не уверен.
Для устройств, которые могут выдерживать перебои в электроснабжении, как я могу определить, выдерживают ли они перенапряжение и отключение электроэнергии?
Есть ли способы защиты от пониженного и перенапряжения, а также скачков напряжения без затрат на полноценный ИБП?
Предыстория: я управляю двумя объектами в городе с воздушными линиями электропередач, зимними штормами, людьми с оружием и случайными ударами молний. Эти обстоятельства в совокупности создают довольно враждебные сезонные энергетические события. Обычно мы ежегодно теряем небольшое, но значительное количество устройств из-за сетевых событий. Устройства на сетевых ИБП вроде в порядке. Уязвимыми кажутся устройства, подключенные напрямую к электросети. Один из наших объектов находится в том же здании, что и главный электрик, чья компания, помимо прочего, является энергокомпанией для некоторых отдаленных деревень. Так что, хорошо это или плохо, об этом решении в основном сообщает электрик, а не ИТ-специалист.
Кажется, есть три распространенных угрозы для устройств, напрямую подключенных к электросети:
В моем районе есть две распространенные причины пониженного напряжения или падения напряжения:
Большая динамическая нагрузка в вашем районе может вызвать колебания напряжения, питающего ваш объект. Напряжение, которое вы видите на своем объекте, будет максимальным, когда нагрузка выключена, и минимальным, когда эта нагрузка включена. Динамическая нагрузка в районе одного из наших объектов (электрик считает, что это может быть фритюрница или водонагреватель) вызывает колебания напряжения на одной из двух фаз от 106 до 142 вольт. Время от времени та же самая фаза необъяснимым образом падает до 98 вольт.
Когда прерывается только одна фаза многофазной сети, напряжение прерванной фазы не падает до нуля. Это связано с тем, что многие многофазные устройства (например, печи, водонагреватели, двигатели) возвращают некоторое напряжение обратно в прерванную фазу. Таким образом, другие однофазные устройства, напрямую подключенные к электросети (например, переключатели доступа и мониторы), будут видеть некоторое низкое напряжение переменного тока. Я измерил напряжение от 20 до 80 вольт во время недавнего обрыва фазы.
Судя по моему опыту, напряжение 106–142 вольт не причиняет вреда, пока напряжение стабильно. Однако напряжение от 20 до 80 вольт во время последнего прерывания фазы оказалось вредным. Во время этого события неуправляемый коммутатор и блоки питания двух мониторов были повреждены, и их пришлось заменить. Это примерно соответствует характеристикам входной мощности 90–240 В для многих универсальных источников питания. Другими словами, когда одна фаза прерывается, вы, вероятно, подключаете все устройства, напрямую подключенные к этой цепи, к питанию, которое не соответствует спецификации..
Некоторые промышленные устройства (например, большие двигатели, сервоприводы, нагреватели) возвращают гармоники и / или переходные процессы обратно в электрическую сеть. Попав в электросеть, электричество всего района может быть загрязнено этими переходными процессами и гармониками. Европа требует, чтобы некоторые устройства были невосприимчивыми к гармоникам и переходным процессам сетевого питания. В Северной Америке такого требования нет. В предыдущей карьере я проектировал электронные устройства, которые прошли испытания на невосприимчивость для Европы. При воздействии переходных процессов и гармоник сетевого питания выходное напряжение Источники питания иногда выходили из-под контроля. Те проблемные блоки питания, которые я тестировал, представляют собой черные ящики, неотличимые от той горстки, которую я вижу для питания коммутаторов, маршрутизаторов, мониторов и ноутбуков на наших объектах.
Мораль этой истории такова: Если у вас достаточно переходных процессов и / или гармоник в вашей сети, вполне возможно, что некоторые из ваших адаптеров будут время от времени вырабатывать выходное напряжение, выходящее за рамки спецификации.
Это весело. Под высоким напряжением я имею в виду тысячи вольт. Есть две распространенные причины, по которым вы можете увидеть высокое напряжение на своем объекте:
В нашем районе напряжение проводов на верхней части полюсов питания обычно составляет 14 400 вольт. Серые цилиндрические трансформаторы, которые вы видите на столбах, и эти металлические коробки на уровне земли, которые вы видите вокруг подразделений, преобразуют эту мощность до сотен вольт, которые обычно подают на ваш объект. Очевидно, людям нравится использовать полюсные трансформаторы для тренировок по стрельбе. Проблема в том, что трансформаторы имеют масляное охлаждение. Когда в масляную ванну проникает, скажем, пуля, охлаждающее масло вытекает. Без масла обмотки в конечном итоге нагреваются настолько, что разрушается изоляция между первичной и вторичной обмотками. Когда это происходит, на ваш объект подается полное 14 400 вольт или около того, пока не сработает тот или иной выключатель. Все это обычно происходит быстрее, чем может видеть глаз, но обычные автоматические выключатели, предохранители и устройства защиты от перенапряжения не справляются с этим событием правильно или достаточно быстро, чтобы предотвратить повреждение ваших устройств.
По крайней мере, в нашем районе удары молнии, вызывающие проблемы с электрооборудованием, крайне редки, поэтому у меня нет опыта с ними. Однако насколько я могу судить, меры по защите оборудования одинаковы как для короткого замыкания трансформаторов, так и для ударов молнии.
Вы можете подумать, что перечисленные мною угрозы каким-то образом должны устранять энергетическая компания. Насколько мне удалось установить, по крайней мере, в моем районе Британской Колумбии, это не так. Политика BC Hydro «Контроль системного напряжения», например, явно допускает отклонения напряжения на +/- 20% в течение нескольких минут. Мне еще предстоит найти политику, учитывающую переходные процессы и гармоники. И, конечно же, энергетическая компания вряд ли будет нести ответственность за вандализм своих трансформаторов.
Во-первых, онлайн-ИБП предлагают лучшую защиту от всех этих угроз. Они также поддерживают плавное отключение оборудования. По крайней мере, на моих сайтах нецелесообразно и физически, и с точки зрения затрат иметь все уязвимые устройства на всем сайте, питаемые от сетевых ИБП. Итак, что делать с устройствами, которые обязательно подключен к электросети? Я использую две отдельные стратегии борьбы с угрозами:
Идея заключается в том, что весь ваш объект подключен к электросети, если и только если она соответствует определенным критериям качества электроэнергии. Когда эти критерии не соблюдаются, питание всего сайта отключается. Правильная настройка позволит полностью исключить повреждения, вызванные пониженным напряжением и отключениями - при обрыве одной фазы сразу же полностью отключаются обе фазы от сети.
Для справки я использую Бендер ВМЭ420 вместе с контактором в линию с питателем панели, чтобы защитить мой самый проблемный участок. Вы можете запрограммировать его под свои нужды. По сути, он просто размыкает электромагнитный контактор, когда мощность выходит за рамки моих спецификаций, что иногда случается. Я настроил его на повторное включение после того, как сетевое питание на какое-то время вернется в норму.
Я хотел бы также контролировать гармоники и переходные процессы, но я еще не нашел устройства, которое бы это делало.
Стратегия здесь заключается в том, что когда к фидеру подается высокое напряжение, два устройства работают в тандеме. Во-первых, специально разработанное устройство защиты от перенапряжения (SPD) действует как электрический шунт и лом чтобы ограничить напряжение, достигающее вашего объекта, до сотни вольт. Он делает это, пропуская очень сильный ток очень скоро после появления высокого напряжения. Сам по себе SPD не очень полезен. Он быстро перегреется и после этого не откроется, не обеспечивая дополнительной защиты.
Остальные части головоломки очень высоки.разрывная способность (HRC) предохранители перед SPD. Когда SPD шунтирует высокий ток, необходимый для поддержания напряжения на безопасном уровне, предохранитель перед SPD перегорает. Это должно произойти достаточно быстро, чтобы SPD не перегрелся и не вышел из строя. Требуется высокая разрывная способность предохранителей, потому что напряжения, с которыми мы имеем дело, достаточно высоки, чтобы образовать дугу на старых предохранителях даже после того, как они сгорели.
Для справки я использую это Сименс СПД на моем самом проблемном сайте.
Эта стратегия должна защитить ваш сайт как от ударов молнии, так и от коротких замыканий трансформатора.
Для установки любого из этих устройств требуется лицензированный подрядчик по электрике в моей юрисдикции, а также в большинстве других юрисдикций.
В общей сложности стоимость деталей и работ по установке этой защиты составила около 2500 канадских долларов. Я подсчитал, что отключение электричества обходится в 1000–2000 долларов в год из-за потери производительности и запчастей. Так что я ожидаю окупаемости через два-три года. Если наш трансформатор закорочен или у нас случится удар молнии, он должен немедленно окупиться. С другой стороны, если у вас достаточно чистая и надежная сеть, все это, вероятно, того не стоит.
Я думаю, что это также может защитить от сильно искаженных сигналов сетевого напряжения, но я не уверен.
Это «Он-лайн ИБП», этот тип ИБП имеет двойное преобразование, то есть две основные части: одна - это источник питания / выпрямитель, который заряжает аккумулятор, а вторая - инвертор. Итак, это идеальная защита. Это не имеет ничего общего с формой сигнала, если входное напряжение - инвертор работает независимо, пока емкость батареи выше минимальной.
Есть ли способы защиты от пониженного, перенапряжения и скачков напряжения без затрат на полноценный ИБП?
Существуют регуляторы напряжения и устройства защиты от перенапряжения, но они просто не могут обеспечить изоляцию, как указано выше, потому что есть потребность как минимум в емкости (батарея хорошо справляется со своей задачей). Существует два основных типа регуляторов: механический и электронный / контурный. Механическое неэффективно для стабильности: есть диапазон входного напряжения, и если он выходит за его пределы, то логический контроллер управляет приводом двигателя и меняет положение на трансформаторе, они используются для общей стабилизации, а не для защиты от перенапряжения, и это хорошо для большие токи, потому что еще и дешево - малая логическая часть + трансформатор + привод и все. В случае первой схемы все зависит от конденсаторов, она может частично защитить вас от некоторых проблем, но все же в очень нестабильной ситуации просто не может контролировать выходное напряжение. Ни один из этих двух методов не решит проблему с частотами входного напряжения, то есть при работе от дизельных генераторов.
Сетевые ИБП обычно не заботятся о входных частотах из-за выпрямителей на входе.
Как следует регулировать сетевое питание устройств, не защищенных ИБП?
Что ж, используйте сетевые фильтры. А там, где входное напряжение слишком сильно меняется - добавьте стабилизаторы напряжения.
Само собой разумеется, что каждое критически важное оборудование никогда и ни при каких обстоятельствах не должно получать питание, которое не было "обусловлено", как вы сказали.
Теперь, что касается вопроса об ИБП, только вы можете решить, действительно ли вам нужно все, чтобы иметь питание от вспомогательной батареи. Вы должны спросить себя: «Могут ли приложения, работающие на этом сервере, дождаться восстановления питания?» Это может занять часы или даже дни, в зависимости от характера отключения.
Существует широкий спектр устройств, которые «кондиционируют» мощность, например, устройства защиты от перенапряжения, регуляторы напряжения и фильтры, которые фиксируют гармоники (форму волны) мощности. Для справки вы можете ознакомиться с ассортиментом APC для такого рода устройств и решайте сами.
Если в конце концов вы придете к выводу, что можете прожить несколько минут простоя после каждого отключения, вы всегда можете воспользоваться испытанным и надежным (хотя и явно низкотехнологичным) подходом почтенного газового генератора. Подключите шумный дьявол параллельно с сетью ПЕРЕД установкой кондиционера, и когда все станет черным, просто потяните за шнур.