Мифы о заземлении и источниках бесперебойного питания

Содержание

Данное утверждение часто приводит к попыткам использовать простейшие компьютерные ИБП для работы c требовательным к качеству электропитания оборудованием.

Логика понятна: зачем переплачивать, если даже недорогой «бесперебойник» защищает от всех сетевых проблем… а ведь именно так многие и считают.

К сожалению, это суждение ошибочно, и в итоге человек вместо экономии может получить дополнительные расходы на ремонт прибора, оставшегося без защиты из-за подключения к неподходящему для него ИБП.

Как обстоят дела в действительности?

Любой ИБП способен запитать соответствующую по мощности нагрузку в момент отключения основной электросети, но не все устройства делают это одинаково быстро и качественно!

Например, у бюджетных ИБП резервного типа (off-line ИБП) время перехода на аккумуляторы составляет от 4 до 15 мс, в течение которых электропитание нагрузки не осуществляется.

Кроме того, подобные ИБП не способны повышать качество электроэнергии без перехода на батареи, а также характеризуются малым диапазоном допустимых сетевых значений и искажённой (несинусоидальной) формой выходного напряжения в автономном режиме. На практике указанные недостатки осложняют работу со многими бытовыми электроприборами и сужают область применения off-line ИБП.

В неё, в частности, не попадают котлы современных отопительных систем, холодильники, насосы, стиральные машины, кондиционеры, компоненты системы «Умный Дом», а также вообще любые нагрузки, если сеть имеет стабильно низкое качество напряжения.

Линейно-интерактивный (line-interactive) тип ИБП совершенней вышерассмотренного и отличается, во-первых, сокращённым (но не нулевым) временем подключения аккумуляторов, а, во-вторых, наличием функции стабилизации напряжения, позволяющей сглаживать часть поступающих на вход колебаний без перехода на батареи.

Однако и такие ИБП имеют весомый недостаток – скачкообразное изменение выходного напряжения при отклонениях входного (данное явление обусловлено принципом работы встроенного регулятора).

Отметим также проблемы с формой выходного сигнала: при работе от сети все входные искажения передаются на нагрузку, а при работе от батарей большинство моделей не формируют чистую синусоиду.

Линейно-интерактивный ИБП справится с защитой устройств, снабжённых импульсными блоками питания, но не гарантирует обеспечение необходимого качества электропитания для изделий, содержащих чувствительную электронику либо электродвигатель.

Максимальная защита возможна только при использовании ИБП с двойным преобразованием энергии (онлайн ИБП). Эти наиболее современные «бесперебойники» отличаются моментальным переходом в автономный режим и снабжают нагрузку напряжением с номинальным значением и синусоидальной формой при любом состоянии внешней сети.

Именно онлайн ИБП решает все проблемы с качеством сетевой электроэнергии и подходит для абсолютного большинства нагрузок как в бытовом секторе, так и в промышленности. Ознакомиться с полным модельным рядом онлайн ИБП «Штиль».

Миф 2. ИБП не нуждается в защите

Из-за уверенности пользователей в том, что «защитнику не нужен защитник» некоторые ИБП остаются без какой-либо защиты по входу.

Как обстоят дела на самом деле?

Согласно ГОСТу, устанавливающему требования безопасности для систем бесперебойного энергоснабжения, в проводке на месте подключения ИБП должно присутствовать устройство отключения сетевого питания.

На практике данное требование выполняется установкой в цепь между «бесперебойником» и источником электропитания автоматического выключателя или другого, схожего по функционалу, коммутационного устройства.

Важно! Если ИБП включен в питаемую от распределительного щитка бытовую розетку, то требование ГОСТа можно считать выполненным по умолчанию.

Особую опасность для ИБП представляют высоковольтные скачки, вызываемые, в частности, попаданием молнии в линию электропередач. Поэтому при прямом подключении бесперебойника к сетевому вводу, помимо автомата, перед ним рекомендуется установить ещё и устройство защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

Миф 3. Регулярный полный разряд аккумуляторов ИБП увеличивает продолжительность их работы

Это заблуждение связано с весьма сомнительным «народным» методом продления жизни автомобильных аккумуляторов. Некоторые умельцы, в основном из числа автолюбителей, пытаются применить его и к батареям ИБП.

Как обстоят дела на самом деле?

Любой свинцово-кислотный аккумулятор рассчитан на определённое количество циклов заряда-разряда, поэтому каждый разряд «в ноль» не увеличивает его ресурс, а наоборот снижает. Кроме того, частые глубокие разряды могут спровоцировать необратимые изменения в химической структуре батареи, приводящие к её постепенному выходу из строя.

• Точно такие же последствия имеют и систематические недозаряды аккумулятора, вызванные, например, неправильной работой зарядного устройства или периодическими переходами «бесперебойника» в автономный режим до момента полного заряда батарей.
• Не следует путать полный разряд батареи с предназначенной для контроля её технического состояния процедурой контрольно-тренировочного цикла, которая проводится строго до определённого конечного напряжения и только в полном соответствии с установленными производителем правилами.
• Стоит отметить, что в функционал некоторых современных ИБП заложена возможность автоматического и безопасного проведения операции контрольно-тренировочного цикла аккумуляторов – так называемый «Разрядный тест» или «Тест до полного разряда».

Миф 4. Время автономной работы ИБП зависит от его мощности

Расхожий миф, вера в который приводит к покупке ИБП с мощностью, намного превышающей необходимую, что по сути является пустой тратой денег.

Как обстоят дела на самом деле?

Продолжительность работы «бесперебойника» в автономном режиме определяется емкостью применяемых аккумуляторов и фактическим энергопотреблением питаемого оборудования.

Из двух ИБП большее время резервирования для одной и той же нагрузки обеспечит не модель с большей выходной мощностью, а модель с большей емкостью батарей (при условии, что значение выходной мощности этой модели достаточно для питания данной нагрузки).

Следует понимать, что одна и та же модель ИБП с одними и теми же батареями при разных уровнях нагрузки будет иметь разную продолжительность автономной работы.

Отметим, что ИБП, поддерживающие подключение внешних аккумуляторов, более вариативны по длительности автономии.

Благодаря быстрому присоединению/отсоединению дополнительных батарей их работу легко подстроить под конкретную сетевую ситуацию.

Однако бесконечно наращивать время батарейной поддержки всё-таки не получится, так как возможности зарядного устройства у любого ИБП ограничены и отдаваемого им тока может просто не хватить для большого количества аккумуляторов.

Миф 5. Качество аккумуляторов, свободно продающихся на рынке, хуже, чем у установленных в ИБП производителем

Указанное заблуждение объясняется большим количеством некачественных изделий, заполонивших отечественный аккумуляторный рынок.

Как обстоят дела на самом деле?

Большинство применяемых в ИБП аккумуляторных батарей представлены и в розничной продаже. Их качество и характеристики ничем не отличаются от образцов, которыми комплектуются «бесперебойники» при изготовлении.

Остерегаться следует только подделок известных брендов и изделий, с даты выпуска которых прошло более года, поскольку неизвестно, соблюдались ли условия их безопасного хранения.

Важно! Для замены выработавших свой ресурс аккумуляторов следует применять либо аккумуляторы такой же марки (рекомендованный вариант), либо аналогичные им по всем параметрам.

Важно! Самостоятельная замена батарей допускается не во всех ИБП, некоторые модели могут подвергаться данной процедуре только в лицензированных сервисных центрах. Если производитель разрешает пользователю извлекать и устанавливать батареи в бытовой обстановке, то выполнять данные операции необходимо строго в соответствии с представленной в технической документации инструкцией.

Миф 6. Автомобильные аккумуляторы – недорогая альтернатива специализированным батареям ИБП

Часто умельцы из интернета рассказывают на всевозможных форумах как они сэкономили, приладив к ИБП автоаккумуляторы, которые стоят дешевле, чем предназначенные для «бесперебойников» специализированные AGM VRLA батареи.

Как обстоят дела на самом деле?

Автомобильные аккумуляторы рассчитаны на кратковременную отдачу большого тока. Автономная работа ИБП, характеризующаяся длительным разрядом малым или средним током, станет для таких изделий «стрессовой» ситуацией, ведущей к ускоренному износу.

Кроме того, зарядное напряжение, выдаваемое обычным ИБП, меньше необходимого автомобильным аккумуляторам, что чревато их хроническим недозарядом и опять же сокращает срок службы.

В итоге подключенные к «бесперебойнику» автомобильные аккумуляторы скорее всего прослужат значительно меньше заявленного производителем времени, а затраты на приобретение новых аккумуляторов полностью нивелируют экономию, полученную при изначальном отказе от покупки предназначенных для ИБП AGM VRLA батарей.

Важно! В процессе заряда автомобильные аккумуляторы выделяют опасные вещества, поэтому размещение и использование их связки с ИБП в жилом помещении нежелательно.

Миф 7. Последовательное подключение двух ИБП увеличивает надёжность защиты и/или значительно продлевает длительность автономной работы

Подобное заявление сразу выдаёт отсутствие у его автора опыта в практической организации систем бесперебойного питания.

Как обстоят дела на самом деле?

Даже если первый «бесперебойник», перейдя в автономный режим, сможет запитать последующий (возможно далеко не всегда), то часть энергии его аккумулятора будет рассеяна в результате потерь на втором устройстве и просто не дойдёт до нагрузки.

Поэтому увеличение времени резервирования достигается путём наращивания суммарной емкости используемых батарей, а не последовательным подключением ещё одного ИБП.

Что касается общей надежности системы бесперебойного питания, то она повышается параллельным объединением нескольких ИБП.

Например, с помощью схемы N+1, в которой одно устройство питает нагрузку, а второе находится в «горячем» резерве и при отказе первого автоматически включается в работу.

В случае необходимости количество резервных единиц может быть увеличено и распределено по независимым питающим линиям (схемы N+2, 2N, 2(N+1) и подобные им).

Миф 8. Опции мониторинга бесполезны для домашнего или офисного ИБП

Ложное утверждение, появление которого, скорее всего, дело рук производителей, неспособных заложить в свои изделия возможности для обмена информацией с другими устройствами. 

Как обстоят дела на самом деле?

Установка в ИБП адаптера, снабжённого коммуникационными портами, позволит использовать различные интерфейсы связи и наладить передачу данных через локальное или дистанционное подключение.

В результате пользователь, находясь на любом удалении от устройства, сможет в режиме реального времени контролировать работу «бесперебойника» и своевременно реагировать на любые проблемы с электроснабжением, что в быту не менее важно, чем на производстве.

В качестве примера рассмотрим средства мониторинга однофазных ИБП «Штиль». На сегодняшний день они включают в себя пять плат расширения интерфейсов, взаимодействие с которыми осуществляется через специализированное программное обеспечение или web-интерфейс.

Возможности специализированного ПО «Штиль» (доступно для скачивания):

• автоматическое и корректное завершение работы подключенного оборудования в случае разряда аккумуляторов;
• мониторинг состояния ИБП (одного или нескольких) с графическим отображением схемы изделия и указанием текущих числовых значений каждого параметра;
• дистанционное изменение настроек ИБП (основные настройки, настройки аккумуляторных батарей, действия с неприоритетной нагрузкой);
• ведение журнала событий по всем контролируемым изделиям и оперативное оповещение об аварийных ситуациях.

Возможности при подключении к ИБП «Штиль» по web-интерфейсу (через браузер компьютера или смартфона):

• просмотр сведений о текущем состоянии, а также записей в журнале событий;
• изменение сетевых настроек платы.

5 мифов об ИБП, их опровержение и реальное положение дел

Источники бесперебойного питания уже не одно десятилетие — важный, но неприметный атрибут корпоративных офисов и домашних кабинетов. Многие из нас вспоминают о них в редкие моменты отключения электричества или когда надо купить новые ИБП или же заменить в них батареи. Вот тут и возникает желание сэкономить. А где желание сэкономить — там всевозможные мифы и «рассказы бывалых». Сегодня на 5 таких мифов станет меньше.

Миф 1. ИБП защитит от всех проблем с электропитанием

Этот миф больше всего распространён в среде малого бизнеса и домашних пользователей. В отличие от корпоративного сектора, где к закупке ИБП (он же UPS) относятся как к обязательным расходам в ИТ-бюджетах компаний, «физики» и малый бизнес приобретают их по остаточному принципу.

Повод для покупки обычно рождается сам собой — когда внезапное отключение электропитания приводит к потере значимых результатов работы. Но если уж купили, многие пользователи считают защиту электропитания своих компьютеров полноценной на 100%.

Так ли это?

Правда: ИБП защищает нагрузку от отключения магистрального электропитания, но на относительно короткое время. В зависимости от ёмкости батарей и величины нагрузки ИБП способен поддержать работу защищаемого оборудования на десяток-другой минут.

Если напряжение в электросети пропадает на более продолжительное время, потребуются устройства автономного электроснабжения — генераторы или даже солнечные батареи, например.

Большинство моделей ИБП, относящихся к линейно-интерактивному типу и типу с двойным преобразованием напряжения, имеют в своём составе входной сетевой фильтр и стабилизатор напряжения, также защищая нагрузку от высокочастотных помех и отклонений напряжения в сети в определённых пределах. В случае отклонения параметров напряжения на бо́льшие величины ИБП переходит на питание от батарей. Тут стоит указать также, что ИБП не требуется для питания оборудования, для которого уже предусмотрен автономный режим работы от собственного аккумулятора, — например, ноутбуков. Однако даже такое оборудование рекомендуется подключать через сетевой фильтр. Можно говорить о примерно десятке вариантов нарушения нормального электроснабжения, с которыми справляются современные ИБП. Сложные случаи, такие как нестабильность частоты в энергосети и значительное искажение синусоидальной формы напряжения способен скорректировать только наиболее продвинутый тип ИБП, называемый ИБП с двойным преобразованием (он же Online UPS). В таких ИБП переменное входное напряжение вначале преобразуется в постоянное, а затем опять в переменное, уже с идеальной формой синусоиды. Список возможных нарушений в системе электроснабжения. Источник (здесь и далее, если не указано иное): Eaton Но есть такие нарушения, с которыми ИБП не справится. Уже называлось длительное отключение электросети, но существует ещё одна опасность — мощные высоковольтные скачки напряжения, возникающие, например, при ударе молнии в линию электроснабжения, а это скачки напряжения и тока с характеристиками более 20 кВ. Чтобы защитить нагрузку, в том числе бытовую технику, от повреждений, ИБП применяется вместе с устройством защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП, или surge arrester). В ситуации городской среды пользователь может не обращать внимание на этот момент, так как УЗИП устанавливается со стороны сети, но если вы живёте в индивидуальном загородном доме необходимо озаботиться организацией системы молниезащиты и установкой УЗИП самостоятельно.

Миф №2. Если «тренировать» батарею ИБП, периодически ее разряжая, то это продлит срок её службы

Этот миф ведёт свою историю с приёмов продления жизни древних поколений автомобильных аккумуляторных батарей (АКБ).

Идея такова: раз в ИБП стоят свинцовые батареи и автомобильные АКБ тоже свинцовые, то почему бы не попробовать применить одинаковую методику продления их срока службы? В советское время в журнале «За рулём» была рубрика «Советы бывалых», в которой автолюбители делились подобным опытом продления срока службы АКБ (даже тогда этот опыт был весьма спорным).

Правда: Производители ИБП не рекомендуют подобные процедуры, ибо они неэффективны. Более того, считается, что глубокий разряд сокращает жизнь свинцовых батарей в ИБП.

Важно соблюдать простейшие правила эксплуатации батарей ИБП:

• полностью зарядить перед первым включением;
• соблюдать температурный режим (по возможности установить ИБП в прохладном месте, на расстоянии от радиаторов отопления, не накрывать);
• использовать расширенные настройки ИБП для управления зарядом АКБ (если такие есть).

А сколько вообще служит батарея в ИБП? В среднем, производители ориентируют пользователей на 5-летний срок службы свинцовых батарей, хотя на практике около половины из них требуют замены уже через 3-4 года ввиду несоблюдения условий эксплуатации или иных причин. Новый перспективный тип АКБ, литий-ионные батареи, позволяет рассчитывать на срок службы 8-10 лет. Конструкция типовой свинцовой батареи для ИБП. В большинстве случаев в них используются свинцово-кислотные батареи (VRLA, Valve-regulated lead acid) с регулирующим внутреннее давление воздушным клапаном, также известные как герметичные или необслуживаемые АКБ. Электролит, являющийся водным раствором серной кислоты, связан внутри них с помощью присадок в гелеподобную субстанцию. Батареи выполнены в полипропиленовом пластике, а конструкция клапана предотвращает вытекание электролита при наклоне АКБ Поскольку вода не может быть добавлена в свинцовые батареи для ИБП, рециркуляция воды внутри АКБ имеет решающее значение для срока службы, а любой фактор, который увеличивает скорость испарения или потери воды, например, повышенная температура окружающей среды или тепло от зарядного тока, укорачивает жизнь АКБ. Вот более подробный список:

• разрушение положительных пластин — распространённая причина окончания срока службы свинцовых батарей ИБП, этот процесс является результатом нормального старения элементов внутри батареи;
• пересыхание электролита ввиду длительного перегрева АКБ: производитель рассчитывает срок службы свинцовой батареи для условной номинальной температуры окружающей среды 25 °С, любое отклонение от этой температуры может или изменить производительность батареи, или сократить срок её службы (по данным Eaton, каждые 9 °С свыше 25 °С уменьшают срок службы батареи примерно на 50%);
• температура окружающей среды ниже 25°С может продлить срок службы АКБ, но уменьшит время автономной работы ИБП в случае перебоя в электроснабжении;
• если свинцовая батарея ИБП находится на хранении вне ИБП, то её следует полностью зарядить и далее повторно заряжать не реже, чем один раз в полгода; важное значение имеет пониженная температура в месте хранения, в идеале от +5 до +10°С, но не рекомендуется хранить АКБ при отрицательных температурах, т. к. велик риск пропустить срок подзарядки, тогда электролит в разряженной батарее может замёрзнуть, повредив и пластины, и корпус батареи.

Для предупреждения излишне короткой длительности работы ИБП после сбоя энергоснабжения, требуется периодически оценивать остаточную емкость АКБ. У всех ИБП, кроме самых дешёвых бытовых моделей, такая информация выводится на встроенный дисплей ИБП или может быть получена с помощью специального программного обеспечения. А есть ли еще какие-то варианты по продлению срока службы АКБ, кроме как «держать в прохладном месте»? Да, и таких методов два — с ограниченным эффектом и кардинальный. Начнём с ограниченного варианта. Свинцовые батареи применяются в ИБП уже более 30 лет, а за это время предпринимались неоднократные попытки найти способы продлить жизнь АКБ, изменяя режим заряда. В целом это удалось сделать, и уже порядка 10 лет во многих моделях ИБП корпоративного класса применяется особая методика заряда АКБ.

Примером может служить технология зарядки ABM (Advanced Battery Management) компании Eaton, значительно (до 50%) продлевающая срок службы свинцовых батарей благодаря использованию сложного режима заряда: поскольку типичный ИБП большую часть времени эксплуатируется в холостом режиме нагрузки на батарею, то технология ABM производит заряд батарей лишь по необходимости. Большую часть времени батарея функционирует в режиме «отдыха» и подзаряжается в рамках определённых временных интервалов.

График зарядки батареи ИБП по технологии АВМ

Традиционный метод заряда (постоянная подзарядка слабым током) в сравнении с АВМ быстрее высушивает электролит и ускоряет процесс коррозии пластин. В дополнение при использовании АВМ обеспечивается более тщательный контроль за сроком замены батарей, что важно для корпоративных клиентов. В ИБП производства Eaton технология АВМ используется в устройствах 5-й серии и более старших моделях.

И, наконец, кардинальным способом продления жизни АКБ является переход на литий-ионные батареи. Это новый перспективный тип батарей, в ИБП Eaton такие батареи доступны, начиная с определённых моделей 5-серии. Литий-ионные АКБ служат до 10 лет, у них слабый саморазряд, они имеют меньший вес и бо́льшую ёмкость в сравнении со свинцовыми АКБ аналогичного типоразмера, а также, на порядок большее количество циклов заряда-разряда. К примеру, Eaton считает, что для стоечного ИБП модели 5P 1U 1500 VA UPS в расчёте на 8 лет эксплуатации применение одной литий-ионной батареи вместо 2-3 свинцовых приведёт к экономии порядка 600 долларов США.

Миф №3. АКБ, поступающие в продажу для замены, хуже изначально установленных в ИБП на заводе и служат заметно меньше

По этому мифу, как и по следующим двум мы пробежимся в ускоренном порядке, т.к. они легко опровергаются буквально одним-двумя абзацами текста.

Правда: Фирменные батареи, поступающие в продажу в качестве запасных частей, идентичны тем, что устанавливаются в ИБП на заводе-изготовителе.

Разный срок службы объясняется тем, что пользователи могут купить уже полежавшие на складе батареи, а также тем, что они — то есть всё те же пользователи — часто не проводят настройку режимов ИБП после установки новой батареи (что делается на заводе), хотя такая процедура проста и описана в руководстве пользователя для многих ИБП (исключая самые дешёвые модели – там нет такой функции).

Блок батарей из запасных частей идентичен заводскому Например, для ИБП Eaton 9-й серии следует в настройках:

• выбрать режим ABM cycling для параметра Battery charge mode;
• включить температурную компенсацию зарядного тока: Temperature compensated charging = enabled;
• включить самотестирование (Automatic battery support test = Enabled), чтобы раз в месяц ИБП переходил на работу от батареи на 25 секунд и проверял напряжение на батарее под нагрузкой.

Миф 4. Можно использовать автомобильные АКБ вместо штатных для удешевления защиты своего оборудования

Правда: Автомобильные АКБ при заряде выделяют водород и целый букет других вредных веществ, включая пары серной кислоты, поэтому не могут использоваться внутри жилых помещений и в офисах. Не зря на станциях техобслуживания для целей зарядки АКБ выделяют отдельный бокс с мощной вентиляцией.

Кроме того, имеет место разное строение пластин под разные режимы эксплуатации: у автомобильных АКБ они рассчитаны на большие пусковые токи (собственно, автомобильные АКБ предназначены для пуска), а АКБ ИБП — на длительный разряд умеренными токами. АКБ на автомобиле 99,9% времени только подзаряжается, т.к.

для питания потребителей используется генератор. Езда «на батарее» с вышедшим из строя генератором является для такой батареи редким аварийным режимом. Следовательно, автомобильная батарея в связке с ИБП прослужит значительно меньше своего обычного срока (5-7 лет).

Ещё для любителей экономии и/или «зелёной» энергетики: особенно сильно сократится срок службы автомобильной АКБ, если её пытаться использовать в связке с солнечной батареей и ИБП в режиме холодного старта для автономного электроснабжения загородного дома (т. е.

когда днём солнечная панель заряжает батарею, а в тёмное время суток ИБП переключается в режим холодного старта и кормит домашних потребителей).

АКБ для систем солнечной энергетики, как и стандартные батареи для ИБП, выполнены по гелевой схеме и рассчитаны на длительный и глубокий разряд, а вот для автомобильной АКБ это будет экстремальный режим, ведущий к разрушению пластин. Вывод — сэкономить применением автомобильной АКБ не удастся, лучше следить за разными акциями поставщиков батарей и постараться подешевле купить штатную батарею для ИБП (или системы солнечной энергетики, соответственно).

Миф 5. Можно улучшить надёжность защиты, подключая два или более ИБП последовательно друг за другом

Это, пожалуй, самый нелепый миф об ИБП.

Правда: Теория надёжности прямо говорит, что надёжность системы повышается только при параллельном резервировании.

В профессиональном IT-оборудовании, таком как серверы и коммутаторы, для дата-центров предусмотрено по два блока питания. Поэтому их можно запитать от двух отдельных линий питания.

Однако большинство компьютерной техники имеет один блок питания, и там для параллельного резервирования потребуются дополнительные устройства переключения между источниками питания.

Надёжность электропитания зависит от резервирования Для увеличения надёжности электропитания рекомендуется создавать параллельные системы, когда два или более ИБП одновременно работают на одну нагрузку. В случае отказа одного из них, неисправный источник отключается от системы, а нагрузка равномерно распределяется между оставшимися. Такие устройства переключения питания называются АВР (Автоматический ввод резерва) и выпускаются для различного типа нагрузок. Есть однофазные и трёхфазные АВР, с установкой в стойку 19”, в электрощит и переносные. Примером стоечного АВР является устройство «Статический переключатель Eaton STS». Время переключения между вводами для него составляет около 6 мс, что не сказывается на работе компьютерной техники.

Примером системы, когда с надёжностью до «пяти девяток» (99,999 %) требуется переключение между более чем двумя источниками электропитания, является запатентованная Eaton технология Hot Sync.

Она позволяет организовать параллельную систему ИБП с резервированием по схеме N+1 (например, два модульных ИБП для защиты нагрузки и один для резервирования).

Отличие Hot Sync от других систем интеллектуального резервирования состоит в отсутствии единой точки отказа, в качестве которой обычно выступает блок управления несколькими ИБП.

Подробнее о системах бесперебойного питания Eaton для корпоративного сектора, среднего и малого бизнеса (СМБ) и домашних пользователей можно прочитать на сайте компании.

Заземление источников питания: теория и практика

• В данной статье будут рассмотрены следующие вопросы:
• — Для чего нужно заземление (защитное зануление)
• — Требования Правил устройства электроустановок (ПУЭ) к заземлению (защитному занулению)
• — Способы реализации заземления (защитного зануления).

Итак, для чего же заземление все-таки нужно? Компьютер без него вполне работоспособен и, как правило, с успехом выполняет возложенные на него пользователем задачи. В общем и целом все так. Но… есть ряд небольших нюансов.

Помехи

В большинстве блоков питания компьютеров на входе стоит элементарный фильтр, состоящий из двух конденсаторов, задача которого сводится к тому, чтобы не пропустить высокочастотную составляющую.

Фильтр может быть и более продвинутым, включающим в себя катушки индуктивности (зависит от «серьезности» производителя БП), но, в большинстве случаев, это фильтр, показанный на рисунке.

В результате, в зависимости от емкости конденсаторов, мы получаем на корпусе компьютера потенциал порядка 100 В относительно фазного (L) и нулевого (N) провода. Иначе говоря, при определенных условиях при прикосновении к корпусу компьютера можно получить удар электрическим током.

Впрочем, в помещениях, где разводка сети выполнена по трехфазной схеме, ситуация гораздо хуже: разность потенциалов между корпусами компьютеров, сидящих на разных фазах, пойдет уже на сотни вольт. В результате, при объединении компьютеров, к примеру, в сеть, практически гарантированно получаем повреждение аппаратного обеспечения.

Кстати, те господа, которые применяют сетевые фильтры (ZIS, APC и т. д.) при отсутствии заземления (защитного зануления), в свете вышесказанного на самом деле используют просто удлинители за 20$ и выше.

Защита от электромагнитного излучения

В смысле того излучения, которое оказывает вредное влияние на организм человека. Фирмы-производители постоянно борются за снижение электромагнитного излучения.

Приходится им бороться — постоянно ужесточаются стандарты и требования. В общем, частоты растут, а уровень излучения должен снижаться.

Так вот, все эти мероприятия практически сводятся к нулю в результате неправильного подключения аппаратуры.

1. Подведем итог. Заземление нужно, чтобы:
2. — Уменьшить электромагнитное излучение высокой частоты
3. — Уменьшить выброс помех в электрическую сеть
4. — Уменьшить влияние внешних помех на аппаратуру
5. — Обеспечить нормальную работу аппаратуры в составе сети
6. — Исключить поражение человека емкостным током
7. Теперь попробуем разобраться, какие требования предъявляются к электрической сети в общем, и к заземлению в частности.

Основным документом в данном вопросе, безусловно, являются «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ). Все монтажные работы и, впоследствии, приемо-сдаточные испытания базируются на требованиях ПУЭ.

Здесь стоит отметить один, на мой взгляд, любопытный факт.

Дело в том, что те или иные требования к электроустановкам определяются в первую очередь исходя из категории помещения с точки зрения электробезопасности.

• Согласно ПУЭ существует три категории помещений:
• — Без повышенной опасности
• — С повышенной опасностью
• — Особо опасные

Согласно этой классификации квартиры попадают в категорию помещений с повышенной опасностью.

Но при этом, в ПУЭ до 1999 года они относятся к так называемым жилым помещениям где, оказывается, нет необходимости в заземлении (занулении). И только в седьмом издании ПУЭ (утверждено 06.10.

1999) эта позиция была пересмотрена. Более того: были введены требования, которые уже давно применяются в, скажем так, передовых странах.

Ниже будут приведены некоторые пункты правил, касающиеся заземления, но вначале хотелось бы остановиться на некоторых понятиях.

Электрические сети делятся на сети с изолированной и глухозаземленной нейтралью. В наше стране для питания жилых помещений, как правило, используются сети с глухозаземленной нейтралью (заземлена средняя точка генератора), поэтому корректнее говорить не «заземление», а «защитное зануление» (РЕ).

Фазное напряжение

Напряжение между фазным (L) и рабочим нулевым (N) проводниками. Для сети 380/220 В — 220 В.

Линейное напряжение

Напряжение между двумя фазными (L) проводниками. Для сети 380/220 В — 380 В.

1. Рабочий ноль (N)
2. Проводник, обеспечивающий вместе с фазным проводником питание потребителя.
3. УЗО — устройство защитного отключения

Принцип работы устройства основан на правиле Кирхгофа (сумма токов равна нулю). Устройство отслеживает токи утечки, возникающие при прикосновении человека к токоведущему проводу, повреждении изоляции и т. п.

Наиболее распространены УЗО с током отсечки 10мА, 30мА и 300мА. При этом в жилых и общественных помещениях как правило применяются УЗО с током отсечки 30мА.

Основная задача УЗО — защита человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара.

Выдержки из ПУЭ

7.1.21.

При питании однофазных потребителей зданий от многофазной распределительной сети допускается для разных групп однофазных потребителей иметь общие N и PE проводники (пятипроводная сеть), проложенные непосредственно от ВРУ1, объединение N и PE проводников (четырехпроводная сеть с PEN) не допускается.

При питании однофазных потребителей от многофазной питающей сети ответвлениями от воздушных линий, когда PEN проводник воздушной линии является общим для групп однофазных потребителей, питающихся от разных фаз, рекомендуется предусматривать защитное отключение потребителей при превышении напряжения выше допустимого, возникающего из-за несимметрии нагрузки при обрыве PEN проводника. Отключение должно производиться при вводе в здание, например воздействием на независимый расцепитель вводного автоматического выключателя посредством реле максимального напряжения, при этом должны отключаться как фазный (L), так и нулевой рабочий (N) проводники.

• При выборе аппаратов и приборов, устанавливаемых на вводе, предпочтение, при прочих равных условиях, должно отдаваться аппаратам и приборам, сохраняющим работоспособность при превышении напряжения выше допустимого, возникающего из-за несимметрии нагрузки при обрыве PEN или N проводника, при этом их коммутационные и другие рабочие характеристики могут не выполняться.
• Во всех случаях в цепях PE и PEN проводников запрещается иметь коммутирующие контактные и бесконтактные элементы.
• Допускаются соединения, которые могут быть разобраны при помощи инструмента, а также специально предназначенные для этих целей соединители

7.1.34.

В зданиях следует применять кабели и провода с медными жилами2.

В жилых зданиях сечения медных проводников должны соответствовать расчетным значениям, но быть не менее указанных в таблице:

Как уберечь генератор от перекоса фаз

Можно и нужно ли заземлять один из выводов электрогенератора? В интернете можно встретить как минимум два противоположных ответа на данный вопрос. Почему вообще возник данный спор? Смысл прост. На обоих выводах однофазного электрогенератора есть потенциал, т.е.

указатель напряжения покажет напряжение на каждом из них. Ну и что тут такого? А вот что. Если мы используем электрогенератор для работы электроинструмента на какой-нибудь стройке, то все нормально.

Но если генератор используется как резервный (например, в связке со щитом АВР) или основной источник тока для частного жилого дома, то возникают вопросы:

1. Насколько правильно и безопасно пускать по нулевому проводу напряжение от электрогенератора во внутридомовую сеть?
2. А можно ли пускать сие напряжение во внешнюю сеть по нулевому проводу?
3. Как на это отреагируют бытовые приборы? Выживут ли, и как долго?
4. Избавит ли заземленная нейтрайль генератора от указанных проблем?

Мифы о заземлении и UPS

В последнее время в связи с большим распространением электронного оборудования, бурным развитием сетевых технологий, электронной коммерции и ежегодному росту денежного оборота в этой сфере, все большее число компаний на российском рынке признают, что финансовые и имидживые потери от сбоев в работе компьютерного оборудования становятся настолько ощутимыми и что вопрос обеспечения их безаварийной работы становится одним из наиболее приоритетных. Исследование, проведенное Лондонской школой бизнеса совместно с компанией Connect, предоставляющей консалтинговые услуги в области ИТ, установило, что прямые потери компаний по всему миру, связанные со сбоями в работе технологий, составляют ежегодно 48 млрд. долл. /1/.

Возникает резонный вопрос, а что именно необходимо предпринять и какие технические решения воплотить в жизнь, чтобы обеспечить должный уровень работоспособности и помехоустойчивости подобных устройств.

В нашей стране, из-за стремительного внедрения информационных технологий практически во все сферы бизнеса, персонал обслуживающий инженерные системы зданий оказался не готов к столь быстрому изменению ситуации, поэтому довольно быстро были найдены «простые решения» возникающих проблем.

Происходит повсеместное внедрение источников бесперебойного питания ( UPS ), кроме того выполняются работы по разработке и монтажу «чистой системы заземления» для компьютерного и сетевого оборудования.

К сожалению, подобные технические мероприятия не только не решают возложенные на них задачи, но в большинстве случаев приводят к обратному эффекту.

Иными словами, позаимствованные российскими специалистами у зарубежных коллег технические решения, являются необходимыми, но далеко не достаточными, и поэтому зачастую оказываются не только ошибочными, с точки зрения безаварийной работы, но и опасными (с точки зрения обеспечения электро- и пожаробезопасности).

Мифы об UPS Основное заблуждение по поводу установки источников бесперебойного питания сводится к концепции, которую проповедуют большинство российских компаний, предлагающих подобные и смежные им устройства на рынке.

В целом эта концепция сводится к утверждению, что UPS «спасает» от всех существующих и возможных будущих проблем в системе электроснабжения. В связи с этим необходимо напомнить, что несмотря на постоянное техническое совершенствование выпускаемых устройств, основная функция источников бесперебойного питания заключается в защите оборудования от длительных перерывов в электроснабжении. В тоже время, основная задача, которая ставится перед системами бесперебойного питания – это результирующая надежность, которая подразумевает: гарантию сохранности данных, сохранности оборудования, а также гарантию защиты от простоев в работе.

Практика обследования систем бесперебойного электропитания ряда офисных зданий г.

Москвы, а также международные стандарты и нормативная документация по этой тематике (МЭК, IEEE , ANSI , IEC ) показывают, что для воплощения всех поставленных задач необходимо провести полномасштабное обследование системы электроснабжения здания.

Кроме обязательных стандартных проверок: сопротивления изоляции, сопротивления петли фаза-ноль, проверки работоспособности автоматических выключателей, необходимо обследовать электроустановку здания на предмет наличия ошибок в выполнении системы заземления (что приводит к возникновению токов утечки), а также выполнить длительный мониторинг напряжений и токов, проанализировать существующую систему молниезащиты и систему защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений.

Для чего это нужно? Во-первых, наличие токов утечки в системе электроснабжения здания приводит к искажению изображения на видеомониторах компьютеров, сбоям в работе оборудования и потере информации при передаче данных по сети.

Во-вторых, неправильно выполненная система молниезащиты и система защиты от перенапряжений при определенном стечении обстоятельств (в результате прямого и/или удаленного удара молнии) почти гарантированно приведет к физическому выходу из строя электронного оборудования.

В нашей практике имел место случай, когда источник бесперебойного питания, установленный в офисном здании и питающий группу ответственных электропотребителей часто и необоснованно переходил на питание от аккумуляторных батарей. Длительный мониторинг питающего UPS напряжения не показал каких-либо значительных отклонений от нормы.

Кроме того, было проведено обследование систем защитного зануления и заземления.

В ходе проверки были выявлены грубые ошибки в выполнении вышеуказанных систем, после их устранения и приведения в соответствие с требованиями отечественной и международной нормативной документации количество частых переключений источников бесперебойного питания на аккумуляторные батареи резко снизилось.

Исходя из этого, можно сделать вывод о высокой чувствительности современных UPS средней и большой мощности к повышенному и изменяющемуся напряжению между системами рабочего и защитного заземления, вызванному Поскольку все вышеизложенные факторы прямо или косвенно влияют на предъявляемую ко всем электронным системам и оборудованию надежность, можно утверждать, что только после выполнения всего комплекса технических мероприятий целесообразно разрабатывать систему бесперебойного питания и принимать решение об установке тех или иных типов UPS в зависимости от характера и мощности установленных нагрузок здания, а также в соответствии с обеспечением необходимого уровня надежности. Мифы о заземлении В отличие от систем бесперебойного электропитания, применение которых является дополнительным средством обеспечения надежности, заземление прежде всего выполняет функции защиты людей от поражения электрическим током, а также обеспечивает пожаробезопасность зданий и сооружений. Сейчас все чаще выдвигаются предположения, что для нормального функционирования компьютерной техники, информационных сетей и систем связи необходимо применять отдельное, «чистое» заземление, изолированное от общей системы защитного заземления здания. Однако реализация этих решений является не только ошибочной и приводящей к выходу из строя электронных устройств, но в ряде случаев и опасной для здоровья и жизни людей.

Для того, чтобы развеять этот миф, рассмотрим простую ситуацию. Допустим что для заземления компьютерной техники в каком-либо помещении была выполнена «чистая» система заземления, т.е. все металлические корпуса компьютерной техники, сетевых и прочих устройств присоединены к выделенному контуру заземления не связанному с системой защитного заземления здания (рис.1.).

Рис.1. Применение выделенного контура заземления на компьютерное оборудование очень опасно

Рисунок иллюстрирует путь тока при коротком замыкании (КЗ) между фазным проводником, питающим компьютер и его корпусом, возникающее вследствие пробоя конденсатора в сетевом фильтре на входе в устройство. Обратный путь тока КЗ будет проходить через два контура: общий контур защитного заземления здания (ТП) и «компьютерное заземление».

Сопротивление контура заземления трансформаторной подстанции (ТП) обычно составляет не более 4 Ом, сопротивление «чистого» заземления составляет порядка 10 Ом.

Поэтому, при питании оборудования напряжением 220 В максимальный ток КЗ протекающий по поврежденной линии составит: Этого тока будет не достаточно для срабатывания автоматического выключателя, установленного на поврежденной линии.

Если на линии установлен автоматический выключатель с номинальным током 16 А, то для быстрого отключения тока короткого замыкания должен сработать электромагнитный расцепитель, величина уставки которого находится в пределах от 45 до 100 А и более.

Следовательно, при протекании тока величиной 15,7 А устройство защиты просто «не поймет», что протекающий по нему ток является результатом аварийной ситуации в системе электроснабжения и не отключит поврежденную линию.

При прикосновении к корпусу такого электрооборудования люди попадают под напряжение, кроме того небольшие по сечению соединительные провода и интерфейсные элементы оборудования будут интенсивно нагреваться. Нагрев происходит из-за разности потенциалов между корпусом и экранами сетевых кабелей, таким образом по ним будет протекать ток, что может привести к выходу их из строя и возгоранию. Потенциал, который будет возникать на корпусе оборудования легко подсчитать следующим образом:

следовательно, при касании человеком корпуса возникнет разность потенциалов равная 157В и через человека (сопротивление которого, в среднем, равно 1 кОм) будет протекать ток: Хотя поражение электрическим током зависит от множества факторов (состояние нервной системы, состояние кожи и т.д.), тем не менее из расчетов очевидно, что при неотпускающем токе 20-30мА /7/, протекающий через тело человека ток в 155мА – смертелен.

В то же время, существуют методы выполнения заземления, которые соответствуют всем нормам, являются безопасными и уменьшают разности потенциалов между корпусами электронного оборудования и близко расположенными заземленными объектами, а также обеспечивают стабильную работу оборудования.

Главная идея заключается в том, что все заземляемые части оборудования, нулевые защитные проводники, металлические трубопроводы коммуникаций, металлические части каркаса здания, металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования, заземляющие устройства системы молниезащиты, заземляющие проводники рабочего заземления, металлические оболочки телекоммуникационных и сетевых кабелей должны быть объединены в основную систему уравнивания потенциалов (рис.2.). Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной заземляющей шине /3/.

Рис.2. Безопасная система заземления

Это соглашение минимизирует помехи, возникающие от протекания токов по системе заземления в аварийных режимах, обеспечивая тем самым надежное функционирование оборудования и безопасность людей.

В этом случае по поврежденной линии будет протекать существенно больший ток (определяемый сопротивлением петли фаза-нуль), что позволит электромагнитному расцепителю автоматического выключателя быстро отключить поврежденную линию, а ток, протекающий это короткое время по системе заземления, равномерно растечется и не вызовет появления помех благодаря наличию системы уравнивания потенциалов.

Необходимо напомнить, что по системе заземления в нормальном режиме работы не должно протекать никаких токов.

Тем не менее, имеются несколько источников вероятного появления помех в системе заземления, это перенапряжения, вызванные прямыми и/или удаленными ударами молнии, а также коммутациями в системе электроснабжения, кроме того могут возникать повреждения в измерительных цепях и цепях релейной защиты и автоматики.

Не стоит также недооценивать токи утечки на металлоконструкции и трубопроводы здания. Если компьютер находится в помещении, по стенам, за потолком или под полом которого проходят кабельные линии с токами утечки, вызывающие повышенный уровень магнитного поля, то изображение на мониторе может заметно искажаться («плыть» или «дрожать»).

Известны случаи, когда картинка покрывается цветными пятнами различных оттенков, а иногда изображение полностью или частично пропадает на несколько секунд, и появляется вновь. Естественно, работать за таким монитором невозможно и вредно.

Протекание токов по системе РЕ здания, а значит и по защитным экранам интерфейсных и сетевых кабелей компьютеров может вызывать сбои и «зависания» компьютерных сетей и невозможность нормальной работы другого офисного и электронного оборудования. Подобные проблемы возникают из-за изменения потенциала в системе защитного заземления, которая в свою очередь является системой опорного потенциала для компьютерной техники.

Кроме того, перенапряжения, вызванные прямыми и/или удаленными ударами молний, а также коммутациями в системе электроснабжения, могут инициировать помехи протекающие по системе опорного потенциала здания, эти помехи имеют разную частоту (от единиц Гц до десятков МГц) и в связи с этим в системе заземления, выполненной по одноточечному принципу (рис.2) могут протекать значительные помехи, вызванные резонансными явлениями в защитных проводниках.

Для подавления высокочастотных помех основную систему защитного заземления можно дополнять установкой рабочего (функционального) заземления.

Однако необходимо помнить, что функциональное заземление служит только для обеспечения работы оборудования, но ни в коем случае не для обеспечения электробезопасности.

Поэтому использовать рабочее заземление в качестве единственной системы заземления категорически запрещается.

Список использованных источников:

1. Еженедельник «Computerworld», #01, 2003 год // Издательство «Открытые Системы».
2. Правила устройства электроустановок. Издание 7. Раздел 6, Раздел 7, Главы 7.1, 7.2 М ., Издательство НЦ ЭНАС 1999 год.
3. Правила устройства электроустановок. Издание 7. Раздел 1, Раздел 7, Главы 1.1, 1.2, 1.7, 1.9, 7.5, 7.6, 7.10 М ., Издательство НЦ ЭНАС 2002 год.
4. Правила устройства электроустановок. Издание 6. М ., ГЛАВГОСЭНЕРГОНАДЗОР РОССИИ, 1998 год.
5. IEEE Std. 1100-1999, IEEE Recommended practice for powering and grounding electronic equipment (IEEE Emerald Book).
6. Манойлов В.Е. Основы электробезопасности. М.: Энергоатомиздат, 1991 г ., 480 с.

Теория вопроса. Что говорит ПУЭ?

А ПУЭ говорит вот что:

1.1.17. Для обозначения обязательности выполнения требований ПУЭ применяются слова «должен», «следует», «необходимо» и производные от них. Слова «как правило» означают, что данное требование является преобладающим, а отступление от него должно быть обосновано.