Резервные системы электроснабжения и особенности их создания

Все электрифицированные объекты на территории РФ разделены по трем категориям надежности электроснабжения.

- Самая важная, I категория включает объекты, которые требуют максимально гарантированной бесперебойности подачи питания, а их отключение ведет к серьезным и опасным последствиям. Поэтому подключение предполагает два независимых источника питания (трансформаторные линии) с функцией резервирования (автоматическое переключение) и обязательным третьим аварийным источником. Обесточивание возможно только в аварийных ситуациях, восстановление электропитания выполняется в первую очередь и в пределах времени, необходимого для переключения на исправный источник питания.

- II категория надежности – важные инфраструктурные объекты, обесточивание которых крайне нежелательно. Поэтому они подключены к двум автономным сетям питания с функцией взаимного резервирования (автономное переключение), третий аварийный источник желателен. Обесточивание создает проблемы ограниченному числу людей и допускается в аварийных ситуациях и на время ремонта. Восстановление питания – во вторую очередь и в пределах времени, необходимого на ремонт линии и доставку ремонтников к месту повреждения.

- III категория надежности – все прочие частные и коммерческие электрифицированные объекты, которые подключены к одному источнику питания. Обесточивание вредит только самим объектам и их владельцам, допустимо в аварийных ситуациях, во время срочного ремонта линий, а также профилактического обслуживания электрохозяйства энергопоставщика (до 24 часов единовременно и не более 72 часов в течение года). Восстанавливается в последнюю очередь – после объектов I и II категорий.

Проектирование систем I категории надежности по умолчанию требует электрической схемы на 3 источника питания (2 основных + 3 аварийный), II категории – схемы на 2 обязательных источника питания (3-ий – по желанию заказчика), а III категории – одного источника питания.
 

 

То есть, система электроснабжения объектов III категории надежности проектируется проще, но эти объекты оказываются самыми незащищенными от перегрузок, перетоков, падения мощности и аварийного отключения. Можно ли решить эту проблему, сделать электроснабжение более надежным и безопасным? Конечно можно! Для этого владельцам частного жилья и небольших коммерческих точек необходимо по собственной инициативе предусмотреть систему резервной защиты.

Что дает резервное питание?

Обычный частный дом может использовать автономное отопление, вентиляцию, кондиционирование, системы видеонаблюдения, охранной сигнализации, аварийного пожаротушения. При обесточивании, все они автоматически отключаются, что недопустимо. То есть, резервное питание, как минимум, должно обеспечивать критические электрические цепи.

Отключение электричества – это еще и удар по бытовой технике и электронике, которой в современном доме более чем достаточно. Это аварийное освещение территории, электромодули насосов и котлов, холодильная техника и теплые полы.

При более-менее стабильном электроснабжении, резервное питание не особенно актуально, и на нем можно сэкономить.

Однако о таком электроподключении обязательно нужно задуматься, если система электропитания:

- часто подвергается электрическим перегрузкам, перетокам и импульсным отключениям;

- дает сбои до 12 часов из-за рабочих/аварийных переключений между питающими подстанциями;

- аварийно обесточивается из-за износа оборудования электросетевой организации;

- отключается на длительные периоды из-за климатических перепадов, сейсмических угроз и т.п.

Если в большом городе электрохозяйство поддерживается в более-менее рабочем состоянии и стабильно обслуживается, то в сельской местности электросети часто находятся в плачевном состоянии. Поэтому именно загородные дома и жилье в малых населенных пунктах чаще всего требует проектирования и создания системы резервного питания.

Виды резервного питания для объектов III категории надежности

Для жилых и небольших коммерческих объектов, которые относят к III категории электроснабжения, обязательное резервное питание не предусмотрено. Подключение ко второму автономному источнику питания таких объектов часто невозможно или очень дорого.
 

То есть, проще и дешевле создать резервное питание от полностью автономного источника (генерирующего электричество устройство). Большой резервной мощности на протяжении длительного времени обычно не требуется: частный дом обычно потребляет не более 15 кВт (стандартно – до 8 кВт), а аварийное электроснабжение можно ограничить 2-5 кВт, так как необходимо поддержать работу ограниченного количества электроприборов. 

Проектировщики обычно предлагают несколько вариантов включения в электрическую сеть объектов III категории несколько видов автономных генераторов энергии, которые могут обеспечить либо минимум (аварийное электроснабжение), либо стабильное автономное питание всего электрооборудования. Главное – понимать, что необходимо вам, и какие задачи должно выполнять резервное питание.

На сегодня, в качестве источников автономного резервного питания можно использовать:

- Бензиновые генераторы – преобразователи топлива в электроэнергию, которые оптимальны при периодических отключениях центрального электропитания на 5-7 часов. Стационарные бензогенераторы могут обеспечивать все электроприборы энергией, мобильные – только аварийный минимум. Обычно запускаются вручную, хотя можно предусмотреть автоматическое включение при падении напряжения в сети. Экономичны, недороги, но шумны, пожароопасны и вредны для экологии окружающей среды, требуют периодического отдыха и боятся перегрева.

- Дизельные генераторы – превращают в электричество дизельное топливо, могут генерировать до 10 кВт мощности, всепогодны, экономичны, имеют большой моторесурс и рассчитаны на длительное отключение электропитания (до нескольких суток). Однако оборудование – достаточно дорогое, требует места для установки и дополнительных баков, шумное и экологически вредное.

- Газовые генераторы – наиболее экономичный вариант генератора, работающего на бытовом газу, который проведен в доме (можно подключать напрямую в газовод). Дорогое оборудование, но работает дольше бензинового и дизельного, занимает минимум места, малошумное и экологичное.

- ИБП (источник бесперебойного питания) – автономный накопитель резервной энергии, который должен быть достаточно мощным, чтобы обеспечить 10-12 часов питания (не менее 20 кВт и более). Дорогое и ограниченное в возможностях оборудование, которое можно устанавливать только в закрытых помещениях, но полностью автоматизированное, экологичное, бесшумное и компактное.

- Инвертор – резервный аккумулирующий энергию источник питания, способный работать до 24 часов, но ограниченный в мощности (до 5 кВт). Бесшумное, экологичное и полностью автоматизированное оборудование, которое требует много места, может устанавливаться только в закрытых помещениях и имеет высокую стоимость.

- Солнечные панели – высокотехнологичные возобновляемые преобразователи солнечного света в электричества, которые не требуют питания, но сами могут питать домашнее оборудование круглосуточно, на протяжении длительного времени. Однако занимают большую площадь, ограничены по мощности и имеют максимально высокую стоимость.

Перечисленные автономные источники электроэнергии можно использовать по отдельности, а можно спроектировать и построить комбинированную сеть резервного питания, где каждый генератор будет включаться по необходимости и в зависимости от внешних условий. Однако комбинированная система потребует более сложного проектирования и многоуровневой интеграции в базовую электросеть объекта.
 

Параметры выбора резервного питания

Резервное питание очень сложно и дорого интегрировать в стационарную электросеть без специальных расчетов и грамотного проектирования.

Необходимо учесть также ряд важных факторов:

- оптимальный режим функционирования жилого объекта (пиковое потребление);

- площадь объекта;

- стоимость источников питания и требуемое пространство для монтажа;

- чисто точек, которым обязательно необходимо бесперебойное питание;

- принципы интеграции резерва в основной электрический ввод;

- минимальную требуемую мощность и время беспрерывной работы резерва;

- экономичность потребления резервного питания;

- автоматизацию включения электрического резерва;

- систему аварийной защиты от некорректного срабатывания и перегрузки резерва.

Проще говоря, инженер-проектировщик должен продумать, что и как подключить в сеть, чтобы обеспечить бесперебойность электроснабжения на требуемом для минимального жизненного комфорта и безопасности владельцев жилья уровне. Источник резервного питания должен быть оптимально надежным, экономичным и недорогим, удовлетворять потребности заказчика в электричестве, соответствовать параметрам сети (время работы, напряжение, мощность, автоматика, защита от перегрузок) и обеспечивать безопасность людей и электрооборудования.

Нет смысла покупать дорогой и долгоработающий генератор электричества, если перебои в сетях нечасты и непродолжительны, а вы не любите шума (лучше инверторы или ИБП), но, если обесточивание достигает 24 часов – тут без мощных генераторов не обойтись. Фактически, идеальным автономным источником питания считаются солнечные батареи, но они не годятся в местности, где экстремальный климат и мало солнца, и требуют серьезных вложений в оборудование и обслуживание.