Konzistentní náhradní zdroje – spolehlivost a bezpečnost záložního napájení

V současné době se tato otázka řeší klasickým způsobem motorgenerátory spolu s akumulátorovými zdroji – tzv. UPS (není důležité zda akumulátory jsou v provedení elektrochemických článků, nebo se jedná o rotační systémy).

Spolu s nasazením náhradních zdrojů však nabírá mimořádnou důležitost otázka bezpečnosti záložního napájení systémů uživatele Z praxe jsou obecně známy pojmy spolehlivosti zařízení, bezpečnosti vlastního zařízení, ale již méně frekventovanou skutečností je bezpečnost plnění funkce daného zdroje a problémy, které s ohledem na případnou havárii zdroje přinesou uživateli.

Problém bezpečnosti systémů napájení je čas od času (někdy i záměrně) zaměňován za spolehlivost daného systému. Je pravda, že spolehlivost zařízení je nedílnou součástí bezpečnosti napájení z náhradních zdrojů - avšak není její podstatou. V praxi tedy nastávají případy kdy i velice spolehlivé zařízení má „velmi nízkou“ úroveň bezpečnosti napájení a naopak i „nepříliš spolehlivý zdroj“ může disponovat vysokou bezpečností zajištění funkce záložního napájení.

Ujasněme si tedy pojmy spolehlivost zdroje a bezpečnost napájení ze zdroje v obecné rovině. Spolehlivostí zdroje lze rozumět schopnost zdroje plnit svou funkci s danou pravděpodobností (bez ohledu na to, zda se jedná o údaj vypočítaný ze spolehlivosti komponent, anebo se jedná o statistický údaj). Aby zdroj mohl plnit svou funkci - musí být v tzv. stavu „bez závad“. Spolehlivost je tedy chápána jako bezporuchový stav ve vztahu k vlastnímu zařízení. Lze ji například vyjádřit střední dobou do poruchy jako exponenciální záležitostí apod…

Bezpečnost napájení koncových spotřebičů ze zdroje je však z praktického hlediska výrazně důležitější faktor pro uživatele. Tento faktor totiž mluví hlavně o tom, jak se bude systém chovat - jestliže některá z komponent celého komplexu prvků až ke spotřebiči je vadná. Bezpečnost napájení životně důležitých systémů uživatele je tedy otázkou topologie připojení jednotlivých zdrojů a spotřebičů v systému napájení. Například redundance napájecích systému sice zvyšuje spolehlivost napájení – avšak bezpečnost naopak zpravidla snižuje. Paradoxně totiž je třeba vždy zvážit vícenásobnou redundanci, protože koeficient bezpečnosti napájení může dosáhnout i hodnotu nižší než 0,5 což znamená, že napájení ze sítě – bez jakýchkoliv náhradních zdrojů – je bezpečnější než nasazení uvedeného systému.

Obchodníci s náhradními zdroji téměř ve 100% případů argumentují u zákazníka spolehlivostí jimi nabízených náhradních zdrojů a ohromují zákazníka počtem devítek za desetinou čárkou. Zákazník si však v této době ani neuvědomuje, že jeho cílem je ve skutečnosti 100% zajištění napájení nějakého koncového spotřebiče (serveru, čerpadla, ventilátoru, operační lampy apod…). Zásadním způsobem se spolehlivost a bezpečnost projeví v praxi. Máme například zálohovat požární ventilátor v objektu. V jednom případě ho budeme zálohovat pomocí UPS a ve druhém případě pomocí UPFD (obě zařízení mají přibližně shodný koeficient spolehlivosti). Avšak zatímco při napájení z UPS při vypnutí jističe pro motor již motor není napájen (bezpečnost napájení požárních zařízení z UPS se pohybuje od 0,5 do 0,7), tak při napájení z UPFD přejde systém UPFD do režimu napájení z baterií (hlásí poruchu na síti) a funkce ventilace je zajištěna (bezpečnost napájení požárních zařízení z UPFD je vždy vyšší než 0,92).

Problémy s bezpečností napájení spotřebičů zajišťujících ochranu života a zdraví osob řeší konzistentní náhradní zdroje. Rodina konzistentních zdrojů společnosti POWERBRIDGE je určena pro napájení životně důležitých technologií (požárních systémů, nouzového osvětlení a operačních lamp) a proto je otázka bezpečnosti napájení těchto technologií prioritní pro konstrukci těchto zdrojů. Koeficient bezpečnosti napájení je u těchto zdrojů vždy vyšší než 0,92.

V uplynulých letech byla tato otázka řešena dle tehdejších možností (máme na mysli dobu cca před 15 lety a ne Křižíka s Edisonem) a to motorgenerátory spolu s bateriovými zdroji, které byly obecně shrnuty do rodiny zařízení UPS. Vyhranění zvláštních skupin zátěží, které (i ze zákona) vyžadují další zdroj energie s sebou přinesl také požadavek na specifickou skupinu náhradních zdrojů právě pro tyto technologie. Společnost POWERBRIDGE spol. s r.o. po několikaletém výzkumu a vývoji zahájila výrobu náhradních zdrojů, které patří do skupiny tzv. konzistentních náhradních zdrojů – čili zdrojů určených (či lépe „právě použitelných“) pro zvláštní skupinu technologií.

Rodinu konzistentních zdrojů v současné době tvoří

1. Zdroje pro napájení požárních ventilátorů a čerpadel (UPFD - uninterruptible power (for) fire device)
2. Zdroje pro napájení nouzového osvětlení (UPEL uninterruptible power (for) emergency lights)
3. Zdroje pro napájení operačních lamp (UPOL uninterruptible power (for) operational lamp)

Každý z těchto zdrojů odpovídá „přesně“ požadavkům uživatele.

• Zdroje UPFD disponují na výstupu napětím s proměnnou frekvencí pro plynulé spouštění motorů požárních ventilátorů. Zdroje jsou galvanicky oddělené od sítě, nemají žádné mechanické spínací ani tepelné ochranné prvky a splňují tak (na rozdíl např. od tzv. softwarových spouštěčů) požadavky hasičů na omezení počtu řízených prvků při napájení požární techniky. UPFD jsou samy o sobě rozvaděčem pro napájení motorů ventilátorů a dále i rozvaděčem pro řízení automatických tlakových stanic.
• Zdroj UPEL je vybaven řízeným systémem napájení nouzového osvětlení při využití známých výhod napájení světel z AC nebo DC zdroje. Výstupy větví jsou automaticky monitorovány a je trvale zjišťován stav připravenosti osvětlovacích těles.
• Zdroje UPOL pro napájení operačních lamp eliminují všechny problémy doposud instalovaných zdrojů souvisejících se stabilitou výstupního napětí a s tím spojené problémy s životností „žárovek“ pro operační lampy a se změnou světelného spektra. Napájení lamp je důsledně galvanicky odděleno od sítě. Výstupní napětí je přesně 22,8VDC a systém řízení umožňuje sdílení několika zdrojů (až 8ks). Když tedy v minulosti bylo nutné připojit jeden zdroj na jednu lampu – nabízený systém umožňuje připojit několik lamp „na několik zdrojů“ a umožnit tak ochranu napájení lampy při poruše některého ze zdrojů, snížení počtu akumulátorů na tzv. efektivní hodnotu dobu zálohování (min.180 min.) a tím zásadní snížení jak nákupní ceny tak provozních nákladů. Každý sdílený výstup je vybaven signalizačním panelem pro vzdálený monitoring zdroje.

Společné vlastnosti:

• Všechny zdroje monitorují stav svých akumulátorů (UPOL a UPEL každý jeden akumulátor)
• Všechny zdroje jsou schopny komunikovat s uživatelem na úrovni bezpotenciálových kontaktů, nebo dat. Data jsou předávána pomocí RS232, RS485 (zpravidla MODBUS RTU), ETHERNET včetně WEB rozhraní.
• Každý ze zdrojů lze zařadit jako síťový prvek, protože jsou osazeny SNMP adaptery.
• Zdroje je možné kdykoliv zařadit do systému GSM výstrahy pouhým osazením modemem, protože řídícím SW již jsou vybaveny.
• Všechny zdroje jsou vybaveny komunikačním rozhraním společným s rozhraním zařízení UPS a motorgenerátorů, přičemž lze na kterémkoliv zařízení, které je osazeno zobrazovací jednotkou, zobrazit stav kteréhokoli typu, resp. kusu náhradního zdroje

Základní rozdíl oproti standardnímu napájení například z UPS:

• UPS vyžadují další podružné rozvaděče a pomocná zařízení.
• Konzistentní zdroje jsou rozvaděči samy o sobě (spotřebiče jsou připojeny přímo do těchto zdrojů)
• UPS provádí diagnostiku sama sebe.
• Konzistentní zdroje provádí mimo diagnostiky sebe samých také diagnostiku funkce připojených zátěží (motorů čerpadel, ventilátorů, nouzových světel či jejich okruhů)
• UPS je v činnosti trvale (bez ohledu na jakýkoliv Bypasový EKO režim) zatímco konzistentní zdroje jsou v činnosti, kdy se to vyžaduje.
• To má velký význam například při výpadcích vstupního napájení (pokud je napájena například tlaková stanice s čerpadly z UPS, potom jsou čerpadla napájena trvale až do vybití akumulátorů, zatímco z UPFD jsou při výpadku vstupního napětí čerpadla napájena jen do doby, dokud je dostatek energie v bateriích pro požadovanou dobu zálohy při požáru.
• U zařízení UPS není možné provádění testů koncových spotřebičů. U konzistentních zdrojů je tato funkce přímo definována. O výsledku testu potom pořizuje konzistentní zdroj repor.

Rodina konzistentních zdrojů vykrývá mezeru ve specifickém prostředí napájení zvláštních technologií požárních systémů, nouzového osvětlení a operačních lamp.

POWERBRIDGE spol. s r.o.
Vintrovna 262
664 41 Popůvky
e-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
www.powerbridge.cz