Гольдинер А.Я., Головко В.В., Горбунов А.О.
«Надежность электропитающих установок постоянного тока при эксплуатации»
|
Надёжность основных составных частей электропитающих установок для телекоммуникационных систем, выполненных на современной элементной базе, весьма высока. Поэтому, на первый план при построении системы выступает структура комплекса, методы резервирования и учет особенностей эксплуатации (так называемая, алгоритмическая надежность или ошибки в заданном алгоритме функционирования).
Электропитающие установки относятся к классу восстанавливаемых обслуживаемых систем, для которых основным показателем надежности принят коэффициент готовности. Следовательно, существенным является значение времени ремонта системы после отказа. Сокращение времени восстановления, в свою очередь, тесно связано с возможностью достоверного контроля состояния ЭПУ и возможностью прогнозирования состояния, что обеспечивается эффективной системой дистанционного мониторинга и управления.
В состав традиционной модульной ЭПУ постоянного тока входят следующие основные составные части:
входные цепи ЭПУ, подключенные к сети переменного тока;
выпрямительные модули;
выходные цепи выпрямительных модулей;
аккумуляторная батарея, включая защитные цепи;
выходное распределительное устройство;
модуль управления.
Основное назначение входных защитных устройств – отключение входных цепей выпрямительных модулей в аварийных ситуациях. Распространенной ошибкой является то, что пользователь устанавливает защитные устройства только с учётом максимального потребляемого тока в нормальных условиях эксплуатации без учёта взаимного влияния в аварийных ситуациях.
При расчёте общего защитного автомата необходимо учитывать именно аварийную ситуацию и обеспечивать селективность входной защиты.
Отклонение входного напряжения от номинального напряжения можно отнести к внешним воздействующим факторам. Обычно электропитающие установки не имеют мощной встроенной защиты от перенапряжения. Обеспечение соответствующей защиты на вводе здания (первая ступень защиты) и непосредственно в распределительном щитке, к которому подключена установка (вторая ступень защиты) является самостоятельной задачей и подробно в статье не рассматривается.
При выборе типа электропитающей установки особое внимание следует уделять наличию встроенных устройств защиты от повышенного напряжения, а также устойчивости выпрямительных модулей к долговременно повышенному напряжению.
Одним из важных факторов надёжной работы установки является работа при пониженном входном напряжении. При снижении входного напряжения входной ток выпрямительных модулей повышается. Это необходимо учитывать при выборе номиналов входных защитных устройств, поскольку неправильный выбор может привести к ложному срабатыванию входных защитных устройств.
В целом, следует помнить, что надежностная схема комплекса состоит из последовательного включения входных, выходных защитных устройств и выпрямительных модулей, что предопределяет прямое влияние надежности указанных защитных устройств на результирующую надежность комплекса. В свою очередь, расчетная надежность входных и выходных устройств может быть достигнута только при правильном выборе номинальных значений токов отсечки.
К системам электропитания предъявляются требования избыточности по устройствам преобразования энергии (выпрямителям) для увеличения среднего времени наработки на отказ и для защиты от одиночного отказа.
При выборе номинала защитного устройства батареи необходимо учитывать номинал выходного защитного устройства выпрямительных модулей для обеспечения селективности защитных устройств. Кроме того, необходимо учитывать возможность деления токов модулей в аварийных ситуации при отказе модуля контроля.
Оптимальным является возможность параллельной работы выпрямительных модулей при отсутствии управляющих сигналов, либо незначительное ухудшение этого параметра деления токов.
Конструкция выпрямительного модуля должна позволять пользователю своевременно идентифицировать отказ и производить оперативную замену модулей.
К числу характеристик выпрямительных модулей, влияющих на указанную надёжность установки в целом, можно отнести следующие:
функция ограничения входного тока при включении;
функция выключения модуля при снижении входного напряжения с последующей задержкой включения при восстановлении входного напряжения;
функция плавного нарастания выходного напряжения при включении выпрямительного модуля.
Важнейшей составной частью электропитающей установки является аккумуляторная батарея (АБ). В составе ЭПУ АБ выполняет следующие функции:
обеспечение электропитания нагрузки при аварии в сети переменного тока;
обеспечения селективного отключения выходных цепей выпрямительных модулей при их отказе;
обеспечение селективного отключения выходных защитных устройств при аварии (коротком замыкании) в нагрузке;
поддержание напряжения на шине установки в допустимых пределах при перегрузках, связанных с коротким замыканием в нагрузке или аварии выходных цепей выпрямительных модулей;
обеспечение экстратоков (токов включения) при подключении нагрузок к установке.
Вышеперечисленные функции аккумуляторной батареи возможны только при подключении аккумуляторной батареи в буферном режиме.
Выходное распределительное устройство является важной составной частью электропитающей установки, и в большой степени определяет её надёжность. Отказ автоматического выключателя или плохой контакт при подключении нагрузки к установке могут свести на нет все усилия по повышению надёжности ЭПУ.
Основные функции модуля управления – контроль устройств, входящих в состав электропитающей установки, выдача команд на устройство ЗГР, управление выпрямительными модулями.
При обнаружении отказов или критических отклонений параметров, именно модуль управления выдаёт сообщения пользователю. Таким образом, модуль управления может оказывать существенное влияние на показатели надежности ЭПУ за счет снижения времени восстановления ЭПУ после отказа.
В статье приведены рекомендации пользователю по планированию ЭПУ и выбору важнейших параметров, влияющих на надежность электропитания нагрузки.
|
|
|
Другие статьи номера
|
Обратная связь
