Шарипов А.А. Система электроснабжения повышенной надежности для медицинских учреждений (Система электроснабжения повышенной надежности для медицинских учреждений), страница 2

Анализируются основные характеристики такого оборудованияи методы его включения в электрическую сеть объекта.Второй раздел посвящен исследованию типовых аварийных ситуаций вэлектроснабжении объекта, связанных с отказом внешних и внутреннихисточников питания, а также анализу компенсирующих мероприятий,необходимых для поддержания необходимого уровня качестваэлектропитания при провалах, перенапряжениях и других искажениях формыкривой напряжения.Третий раздел работы посвящен анализу архитектурыавтоматизированной системы управления электроснабжения для объектов,имеющих в составе подразделения с оборудованием 1-ой категории и 1-ойособой группы надежности, в том для объектов медицинского назначения.В четвертом разделе, на основе анализа плана размещенияподразделений, суммарных нагрузок на оборудование для различных классови групп оборудования, а также графиков активной нагрузки разрабатываетсяструктура системы электроснабжения конкретного проектируемого объекта(Перинатального центра), обосновывается перечень аппаратных средстввнутренней электрической сети и анализируются основные алгоритмы ееуправления.В пятом разделе анализируются методы управления параллельнойработой массивов автономных источников питания, а также исследуютсяматематические модель функционирования событийно-управляемой системыпроектируемого объекта, с помощью которой осуществляется моделированиеэлектрической сети объекта при различных отказах и сбоях в работе.8Часть результатов данного исследования, связанных с обеспечениемэлектроснабжения как охранных систем, так и медицинских объектов,обсуждалась в работах [3,4].1 Обзор аппаратных средств и методов обеспечения электроснабжениемэлектроприемников 1-ой особой группы надежности.Электроприемники 1-ой особой категории надежности должны иметьтри источника питания – два основных и один дополнительный автономныйисточник, который должен обеспечивать требуемое напряжение на времяпереключения на резервный источник (например, с одного основногоисточника питания на другой) [1].

Поэтому для многих промышленныхобъектов в качестве третьего источника используют источникбесперебойного питания (ИБП) с аккумуляторными батареями, имеющимималую емкость, которая позволяет поддержать необходимый режим питаниятолько на короткий период (обычно 10-15 минут).

Действительно, еслиимеется два внешних источника, то в случае отказа одного внешнегоисточника, ИБП должен обеспечить необходимое напряжение только навремя переключения на второй внешний источник. Такое переключениеобычно осуществляется с помощью устройства аварийного включениярезерва (АВР).Однако, в соответствии с нормативными требованиями ГОСТ Р50571.28-2007 [2] к медицинским объектам, третий, независимый источникпитания должен поддерживать электропитание в течение не менее 24 ч иприводиться в действие при понижении напряжения на выводераспределительного устройства на 10 % на время не более 3 с.

Требованиеподдерживать электропитание в течение 24 часов может быть уменьшено доминимального, равного 3 часов, если специфика медицинской организациипозволяет в течение этого времени закончить все необходимые процедуры ипровести эвакуацию. При этом, в соответствие с требованиями нормативного9документа СП 118.1330.2012 предписывается для электроснабженияобщественных объектов 1-ой категории надежности наличие двух внешнихисточников питания [5]. Такое требование приводит к необходимостиналичия дорогостоящих аккумуляторных батарей очень большой емкости.Поэтому в медицинских электрических сетях часто используют не триисточника питания, а четыре. Четвертый источник, обычно выполняемый ввиде автономной дизельной установки (ДГУ) позволяет обеспечитьэлектроснабжение объекта длительный период, когда происходит отказ двухвнешних основных источников питания. ИБП в этом случае обеспечиваетбесперебойное питание оборудования 1-ой особой группы и поддержкунапряжения на необходимом уровне на время запуска ДГУ.1.1 Устройства автоматического включения резерва (АВР)Автоматический ввод резерва или автоматическое включение резерва(АВР) - способ обеспечения резервным электроснабжением нагрузок,подключенных к системе электроснабжения, имеющей не менее двухпитающих вводов и направленный на повышение надежности системыэлектроснабжения.

Способ заключается в автоматическом подключении кнагрузкам резервных источников питания в случае потери основного. АВРдолжен:- обеспечивать переключение за минимально возможное время, послеотключения рабочего источника энергии;- срабатывать всегда, в случае исчезновения напряжения на шинахпотребителей, независимо от причины.Однако, в случае срабатывания схемы дуговой защиты АВР можетбыть блокирован, чтобы уменьшить повреждения от короткого замыкания,что приводит к задержкам переключения. Кроме того, АВР долженсрабатывать однократно.

Это требование обусловлено недопустимостью10многократного включения резервных источников в систему с неустраненным коротким замыканием (КЗ).Реализацию схем АВР осуществляют с помощью различныхаппаратных средств: реле различного назначения, цифровых блоков защит(контроллер АВР), переключателей-изделий, включающих в себямеханическую коммутационную часть, микропроцессорный блокуправления, а также панель индикации и управления.Перерыв питания при использовании АВР релейного типа можетсоставлять 0.5 - 0.8 секунд.

Использование быстродействующихмикропроцессорных АВР позволяет сократить перерыв в питания до 0.1секунды. АВР разделяют на:- АВР одностороннего действия;- АВР двухстороннего действия;- АВР с восстановлением; если на отключенном вводе вновь появляетсянапряжение, то с выдержкой времени он включается, а секционныйвыключатель отключается [6].Существует несколько основных модификаций схем АВР. Ониразличаются количеством выходов, количеством и видом силовыхкоммутационных элементов, комбинациями различных вводов.Основные схемы АВР релейного типа приведены на рис.1.1.1.Рис. 1.1.111Системы гарантированного питания для нагрузки первой категории, смалым временем переключения, строят по многоступенчатой схеме (см.рисунок 1.1c).

Первой ступенью является сетевой АВР, обеспечивающийпитание двух нагрузок, имеющих различные категории. При длительныхперерывах в снабжении питанием от сетевых вводов, запускается ДГУ,которая является второй ступенью в системе гарантированного питания.Большим недостатком релейных АВР является отсутствиесинхронизации напряжения между отключаемым источником питания ивновь подключаемым источником. Это приводит как к фазовым искажениямкривой напряжения, а также к возникновению амплитудных скачковнапряжения. Для компенсации этого недостатка в настоящее время все чащеиспользуют быстродействующие микропроцессорные АВР. В этом случаемомент включение резервного источника осуществляется с минимальнойошибкой по амплитуде и фазе напряжения на основе анализа формы кривойнапряжения на отключаемом источнике питания [7].1.2 Источники бесперебойного питания (ИБП)Основным главным назначением источника бесперебойного питанияявляется резервирование электроснабжения электроприемников за счетэнергии, накопленных в аккумуляторной батарее, а также обеспечениекачественного напряжения защищаемых электроприемников [9].

Известнытакже ИБП, аккумулятор которых выполнен на основе накопителякинетической энергии, который представляет собой массивный маховик.Маховик получает вращение от внешнего источника энергии электромашины через вал и через этот же вал выделяет накопленную привращении энергию на раскрутку ротора той же электромашины длявыработки им электроэнергии уже в режиме генератора.Классификация ИБП производится по двум основным показателям:мощности и типу ИБП.12Маломощные ИБП в основном представляют устройства длянепосредственного подключения к защищаемому оборудованию ипитающиеся от электрической розетки. Никаких требований к помещениям,где устанавливаются маломощные ИБП (от 250 до 3000 ВА) непредъявляются.Среднемощные ИБП имеют диапазон мощностей от 3 до 10 КВА,подключаются кабелем от распределительного щита через защитнокоммутационный аппарат. Данные аппараты устанавливаются в специальноприспособленных помещениях, оборудованных системой механическойвентиляции.ИБП большой мощности от 10 до сотен КВА размещаются вспециальных электромашинных помещениях, оборудованных системойвентиляции с кондиционированием.

При этом параллельные системы ИБП иэнергетические массивы могут иметь мощность до нескольких тысяч КВА.По принципу работы ИБП разделяют на два основных типа: off-line иon-line устройства.ИБП типа off-line обеспечивают питание нагрузки от питающей сети ибыстрое переключение на внутреннюю резервную схему при отклонениинапряжения питания за допустимый диапазон. Время переключения лежит вдиапазоне от 5 до 15 мс.Достаточно часто из класса устройств off-line выделяют группу ИБП срежимом работы line-interactive. Устройства этой группы имеют бустер –модуль ступенчатой стабилизации напряжения посредством коммутацииобмоток входного трансформатора, что позволяет осуществлять болеебыстрый и плавный перевод выхода устройства на работу от аккумуляторнойбатареи или, наоборот, от входной питающей сети, когда напряжение в нейвосстановилось.На рисунке 1.2.1 приведены типичные структуры ИБП (a – off-line; b –line-interactive).13Рис.