(о+режиме+работы)

heavy-duty

 

трехфазный ИБП
-
[Интент]

Глава 7. Трехфазные ИБП

... ИБП большой мощности (начиная примерно с 10 кВА) как правило предназначены для подключения к трехфазной электрической сети. Диапазон мощностей 8-25 кВА – переходный. Для такой мощности делают чисто однофазные ИБП, чисто трехфазные ИБП и ИБП с трехфазным входом и однофазным выходом. Все ИБП, начиная примерно с 30 кВА имеют трехфазный вход и трехфазный выход. Трехфазные ИБП имеют и другое преимущество перед однофазными ИБП. Они эффективно разгружают нейтральный провод от гармоник тока и способствуют более безопасной и надежной работе больших компьютерных систем. Эти вопросы рассмотрены в разделе "Особенности трехфазных источников бесперебойного питания" главы 8. Трехфазные ИБП строятся обычно по схеме с двойным преобразованием энергии. Поэтому в этой главе мы будем рассматривать только эту схему, несмотря на то, что имеются трехфазные ИБП, построенные по схеме, похожей на ИБП, взаимодействующий с сетью.

Схема трехфазного ИБП с двойным преобразованием энергии приведена на рисунке 18.

Рис.18. Трехфазный ИБП с двойным преобразованием энергии

Как видно, этот ИБП не имеет почти никаких отличий на уровне блок-схемы, за исключением наличия трех фаз. Для того, чтобы увидеть отличия от однофазного ИБП с двойным преобразованием, нам придется (почти впервые в этой книге) несколько подробнее рассмотреть элементы ИБП. Мы будем проводить это рассмотрение, ориентируясь на традиционную технологию. В некоторых случаях будут отмечаться схемные особенности, позволяющие улучшить характеристики.

Выпрямитель

Слева на рис 18. – входная электрическая сеть. Она включает пять проводов: три фазных, нейтраль и землю. Между сетью и ИБП – предохранители (плавкие или автоматические). Они позволяют защитить сеть от аварии ИБП. Выпрямитель в этой схеме – регулируемый тиристорный. Управляющая им схема изменяет время (долю периода синусоиды), в течение которого тиристоры открыты, т.е. выпрямляют сетевое напряжение. Чем большая мощность нужна для работы ИБП, тем дольше открыты тиристоры. Если батарея ИБП заряжена, на выходе выпрямителя поддерживается стабилизированное напряжение постоянного тока, независимо от нвеличины напряжения в сети и мощности нагрузки. Если батарея требует зарядки, то выпрямитель регулирует напряжение так, чтобы в батарею тек ток заданной величины.

Такой выпрямитель называется шести-импульсным, потому, что за полный цикл трехфазной электрической сети он выпрямляет 6 полупериодов сингусоиды (по два в каждой из фаз). Поэтому в цепи постоянного тока возникает 6 импульсов тока (и напряжения) за каждый цикл трехфазной сети. Кроме того, во входной электрической сети также возникают 6 импульсов тока, которые могут вызвать гармонические искажения сетевого напряжения. Конденсатор в цепи постоянного тока служит для уменьшения пульсаций напряжения на аккумуляторах. Это нужно для полной зарядки батареи без протекания через аккумуляторы вредных импульсных токов. Иногда к конденсатору добавляется еще и дроссель, образующий совместно с конденсатором L-C фильтр.

Коммутационный дроссель ДР уменьшает импульсные токи, возникающие при открытии тиристоров и служит для уменьшения искажений, вносимых выпрямителем в электрическую сеть. Для еще большего снижения искажений, вносимых в сеть, особенно для ИБП большой мощности (более 80-150 кВА) часто применяют 12-импульсные выпрямители. Т.е. за каждый цикл трехфазной сети на входе и выходе выпрямителя возникают 12 импульсов тока. За счет удвоения числа импульсов тока, удается примерно вдвое уменьшить их амплитуду. Это полезно и для аккумуляторов и для электрической сети.

Двенадцати-импульсный выпрямитель фактически состоит из двух 6-импульсных выпрямителей. На вход второго выпрямителя (он изображен ниже на рис. 18) подается трехфазное напряжение, прошедшее через трансформатор, сдвигающий фазу на 30 градусов.

В настоящее время применяются также и другие схемы выпрямителей трехфазных ИБП. Например схема с пассивным (диодным) выпрямителем и преобразователем напряжения постоянного тока, применение которого позволяет приблизить потребляемый ток к синусоидальному.

Наиболее современным считается транзисторный выпрямитель, регулируемый высокочастотной схемой широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Применение такого выпрямителя позволяет сделать ток потребления ИБП синусоидальным и совершенно отказаться от 12-импульсных выпрямителей с трансформатором.

Батарея

Для формирования батареи трехфазных ИБП (как и в однофазных ИБП) применяются герметичные свинцовые аккумуляторы. Обычно это самые распространенные модели аккумуляторов с расчетным сроком службы 5 лет. Иногда используются и более дорогие аккумуляторы с большими сроками службы. В некоторых трехфазных ИБП пользователю предлагается фиксированный набор батарей или батарейных шкафов, рассчитанных на различное время работы на автономном режиме. Покупая ИБП других фирм, пользователь может более или менее свободно выбирать батарею своего ИБП (включая ее емкость, тип и количество элементов). В некоторых случаях батарея устанавливается в корпус ИБП, но в большинстве случаев, особенно при большой мощности ИБП, она устанавливается в отдельном корпусе, а иногда и в отдельном помещении.

Инвертор

Как и в ИБП малой мощности, в трехфазных ИБП применяются транзисторные инверторы, управляемые схемой широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Некоторые ИБП с трехфазным выходом имеют два инвертора. Их выходы подключены к трансформаторам, сдвигающим фазу выходных напряжений. Даже в случае применения относительно низкочастоной ШИМ, такая схема совместно с применением фильтра переменного тока, построенного на трансформаторе и конденсаторах, позволяет обеспечить очень малый коэффициент гармонических искажений на выходе ИБП (до 3% на линейной нагрузке). Применение двух инверторов увеличивает надежность ИБП, поскольку даже при выходе из строя силовых транзисторов одного из инверторов, другой инвертор обеспечит работу нагрузки, пусть даже при большем коэффициенте гармонических искажений.

В последнее время, по мере развития технологии силовых полупроводников, начали применяться более высокочастотные транзисторы. Частота ШИМ может составлять 4 и более кГц. Это позволяет уменьшить гармонические искажения выходного напряжения и отказаться от применения второго инвертора. В хороших ИБП существуют несколько уровней защиты инвертора от перегрузки. При небольших перегрузках инвертор может уменьшать выходное напряжение (пытаясь снизить ток, проходящий через силовые полупроводники). Если перегрузка очень велика (например нагрузка составляет более 125% номинальной), ИБП начинает отсчет времени работы в условиях перегрузки и через некоторое время (зависящее от степени перегрузки – от долей секунды до минут) переключается на работу через статический байпас. В случае большой перегрузки или короткого замыкания, переключение на статический байпас происходит сразу.

Некоторые современные высококлассные ИБП (с высокочакстотной ШИМ) имеют две цепи регулирования выходного напряжения. Первая из них осуществляет регулирование среднеквадратичного (действующего) значения напряжения, независимо для каждой из фаз. Вторая цепь измеряет мгновенные значения выходного напряжения и сравнивает их с хранящейся в памяти блока управления ИБП идеальной синусоидой. Если мгновенное значение напряжения отклонилось от соотвествующего "идеального" значения, то вырабатывается корректирующий импульс и форма синусоиды выходного напряжения исправляется. Наличие второй цепи обратной связи позволяет обеспечить малые искажения формы выходного напряжения даже при нелинейных нагрузках.

Статический байпас

Блок статического байпаса состоит из двух трехфазных (при трехфазном выходе) тиристорных переключателей: статического выключателя инвертора (на схеме – СВИ) и статического выключателя байпаса (СВБ). При нормальной работе ИБП (от сети или от батареи) статический выключатель инвертора замкнут, а статический выключатель байпаса разомкнут. Во время значительных перегрузок или выхода из строя инвертора замкнут статический переключатель байпаса, переключатель инвертора разомкнут. В момент переключения оба статических переключателя на очень короткое время замкнуты. Это позволяет обеспечить безразрывное питание нагрузки.

Каждая модель ИБП имеет свою логику управления и, соответственно, свой набор условий срабатывания статических переключателей. При покупке ИБП бывает полезно узнать эту логику и понять, насколько она соответствует вашей технологии работы. В частности хорошие ИБП сконструированы так, чтобы даже если байпас недоступен (т.е. отсутствует синхронизация инвертора и байпаса – см. главу 6) в любом случае постараться обеспечить электроснабжение нагрузки, пусть даже за счет уменьшения напряжения на выходе инвертора.

Статический байпас ИБП с трехфазным входом и однофазным выходом имеет особенность. Нагрузка, распределенная на входе ИБП по трем фазным проводам, на выходе имеет только два провода: один фазный и нейтральный. Статический байпас тоже конечно однофазный, и синхронизация напряжения инвертора производится относительно одной из фаз трехфазной сети (любой, по выбору пользователя). Вся цепь, подводящая напряжение к входу статического байпаса должна выдерживать втрое больший ток, чем входной кабель выпрямителя ИБП. В ряде случаев это может вызвать трудности с проводкой.

Сервисный байпас

Трехфазные ИБП имеют большую мощность и обычно устанавливаются в местах действительно критичных к электропитанию. Поэтому в случае выхода из строя какого-либо элемента ИБП или необходимости проведения регламентных работ (например замены батареи), в большинстве случае нельзя просто выключить ИБП или поставить на его место другой. Нужно в любой ситуации обеспечить электропитание нагрузки. Для этих ситуаций у всех трехфазных ИБП имеется сервисный байпас. Он представляет собой ручной переключатель (иногда как-то заблокированный, чтобы его нельзя было включить по ошибке), позволяющий переключить нагрузку на питание непосредственно от сети. У большинства ИБП для переключения на сервисный байпас существует специальная процедура (определенная последовательность действий), которая позволяет обеспечит непрерывность питания при переключениях.

Режимы работы трехфазного ИБП с двойным преобразованием

Трехфазный ИБП может работать на четырех режимах работы.

• При нормальной работе нагрузка питается по цепи выпрямитель-инвертор стабилизированным напряжением, отфильтрованным от импульсов и шумов за счет двойного преобразования энергии.
• Работа от батареи. На это режим ИБП переходит в случае, если напряжение на выходе ИБП становится таким маленьким, что выпрямитель оказывается не в состоянии питать инвертор требуемым током, или выпрямитель не может питать инвертор по другой причине, например из-за поломки. Продолжительность работы ИБП от батареи зависит от емкости и заряда батареи, а также от нагрузки ИБП.
• Когда какой-нибудь инвертор выходит из строя или испытывает перегрузку, ИБП безразрывно переходит на режим работы через статический байпас. Нагрузка питается просто от сети через вход статического байпаса, который может совпадать или не совпадать со входом выпрямителя ИБП.
• Если требуется обслуживание ИБП, например для замены батареи, то ИБП переключают на сервисный байпас. Нагрузка питается от сети, а все цепи ИБП, кроме входного выключателя сервисного байпаса и выходных выключателей отделены от сети и от нагрузки. Режим работы на сервисном байпасе не является обязательным для небольших однофазных ИБП с двойным преобразованием. Трехфазный ИБП без сервисного байпаса немыслим.

Надежность

Трехфазные ИБП обычно предназначаются для непрерывной круглосуточной работы. Работа нагрузки должна обеспечиваться практически при любых сбоях питания. Поэтому к надежности трехфазных ИБП предъявляются очень высокие требования. Вот некоторые приемы, с помощью которых производители трехфазных ИБП могут увеличивать надежность своей продукции. Применение разделительных трансформаторов на входе и/или выходе ИБП увеличивает устойчивость ИБП к скачкам напряжения и нагрузки. Входной дроссель не только обеспечивает "мягкий запуск", но и защищает ИБП (и, в конечном счете, нагрузку) от очень быстрых изменений (скачков) напряжения.

Обычно фирма выпускает целый ряд ИБП разной мощности. В двух или трех "соседних по мощности" ИБП этого ряда часто используются одни и те же полупроводники. Если это так, то менее мощный из этих двух или трех ИБП имеет запас по предельному току, и поэтому несколько более надежен. Некоторые трехфазные ИБП имеют повышенную надежность за счет резервирования каких-либо своих цепей. Так, например, могут резервироваться: схема управления (микропроцессор + платы "жесткой логики"), цепи управления силовыми полупроводниками и сами силовые полупроводники. Батарея, как часть ИБП тоже вносит свой вклад в надежность прибора. Если у ИБП имеется возможность гибкого выбора батареи, то можно выбрать более надежный вариант (батарея более известного производителя, с меньшим числом соединений).

Преобразователи частоты

Частота напряжения переменного тока в электрических сетях разных стран не обязательно одинакова. В большинстве стран (в том числе и в России) распространена частота 50 Гц. В некоторых странах (например в США) частота переменного напряжения равна 60 Гц. Если вы купили оборудование, рассчитанное на работу в американской электрической сети (110 В, 60 Гц), то вы должны каким-то образом приспособить к нему нашу электрическую сеть. Преобразование напряжения не является проблемой, для этого есть трансформаторы. Если оборудование оснащено импульсным блоком питания, то оно не чувствительно к частоте и его можно использовать в сети с частотой 50 Гц. Если же в состав оборудования входят синхронные электродвигатели или иное чувствительное к частоте оборудование, вам нужен преобразователь частоты. ИБП с двойным преобразованием энергии представляет собой почти готовый преобразователь частоты.

В самом деле, ведь выпрямитель этого ИБП может в принципе работать на одной частоте, а инвертор выдавать на своем выходе другую. Есть только одно принципиальное ограничение: невозможность синхронизации инвертора с линией статического байпаса из-за разных частот на входе и выходе. Это делает преобразователь частоты несколько менее надежным, чем сам по себе ИБП с двойным преобразованием. Другая особенность: преобразователь частоты должен иметь мощность, соответствующую максимальному возможному току нагрузки, включая все стартовые и аварийные забросы, ведь у преобразователя частоты нет статического байпаса, на который система могла бы переключиться при перегрузке.

Для изготовления преобразователя частоты из трехфазного ИБП нужно разорвать цепь синхронизации, убрать статический байпас (или, вернее, не заказывать его при поставке) и настроить инвертор ИБП на работу на частоте 60 Гц. Для большинства трехфазных ИБП это не представляет проблемы, и преобразователь частоты может быть заказан просто при поставке.

ИБП с горячим резервированием

В некоторых случаях надежности даже самых лучших ИБП недостаточно. Так бывает, когда сбои питания просто недопустимы из-за необратимых последствий или очень больших потерь. Обычно в таких случаях в технике применяют дублирование или многократное резервирование блоков, от которых зависит надежность системы. Есть такая возможность и для трехфазных источников бесперебойного питания. Даже если в конструкцию ИБП стандартно не заложено резервирование узлов, большинство трехфазных ИБП допускают резервирование на более высоком уровне. Резервируется целиком ИБП. Простейшим случаем резервирования ИБП является использование двух обычных серийных ИБП в схеме, в которой один ИБП подключен к входу байпаса другого ИБП.

Рис. 19а. Последовательное соединение двух трехфазных ИБП

На рисунке 19а приведена схема двух последовательно соединенным трехфазных ИБП. Для упрощения на рисунке приведена, так называемая, однолинейная схема, на которой трем проводам трехфазной системы переменного тока соответствует одна линия. Однолинейные схемы часто применяются в случаях, когда особенности трехфазной сети не накладывают отпечаток на свойства рассматриваемого прибора. Оба ИБП постоянно работают. Основной ИБП питает нагрузку, а вспомогательный ИБП работает на холостом ходу. В случае выхода из строя основного ИБП, нагрузка питается не от статического байпаса, как в обычном ИБП, а от вспомогательного ИБП. Только при выходе из строя второго ИБП, нагрузка переключается на работу от статического байпаса.

Система из двух последовательно соединенных ИБП может работать на шести основных режимах.

А. Нормальная работа. Выпрямители 1 и 2 питают инверторы 1 и 2 и, при необходимости заряжают батареи 1 и 2. Инвертор 1 подключен к нагрузке (статический выключатель инвертора 1 замкнут) и питает ее стабилизированным и защищенным от сбоев напряжением. Инвертор 2 работает на холостом ходу и готов "подхватить" нагрузку, если инвертор 1 выйдет из строя. Оба статических выключателя байпаса разомкнуты.

Для обычного ИБП с двойным преобразованием на режиме работы от сети допустим (при сохранении гарантированного питания) только один сбой в системе. Этим сбоем может быть либо выход из строя элемента ИБП (например инвертора) или сбой электрической сети.

Для двух последовательно соединенных ИБП с на этом режиме работы допустимы два сбоя в системе: выход из строя какого-либо элемента основного ИБП и сбой электрической сети. Даже при последовательном или одновременном возникновении двух сбоев питание нагрузки будет продолжаться от источника гарантированного питания.

Б. Работа от батареи 1. Выпрямитель 1 не может питать инвертор и батарею. Чаще всего это происходит из-за отключения напряжения в электрической сети, но причиной может быть и выход из строя выпрямителя. Состояние инвертора 2 в этом случае зависит от работы выпрямителя 2. Если выпрямитель 2 работает (например он подключен к другой электрической сети или он исправен, в отличие от выпрямителя 1), то инвертор 2 также может работать, но работать на холостом ходу, т.к. он "не знает", что с первым ИБП системы что-то случилось. После исчерпания заряда батареи 1, инвертор 1 отключится и система постарается найти другой источник электроснабжения нагрузки. Им, вероятно, окажется инвертор2. Тогда система перейдет к другому режиму работы.

Если в основном ИБП возникает еще одна неисправность, или батарея 1 полностью разряжается, то система переключается на работу от вспомогательного ИБП.

Таким образом даже при двух сбоях: неисправности основного ИБП и сбое сети нагрузка продолжает питаться от источника гарантированного питания.

В. Работа от инвертора 2. В этом случае инвертор 1 не работает (из-за выхода из строя или полного разряда батареи1). СВИ1 разомкнут, СВБ1 замкнут, СВИ2 замкнут и инвертор 2 питает нагрузку. Выпрямитель 2, если в сети есть напряжение, а сам выпрямитель исправен, питает инвертор и батарею.

На этом режиме работы допустим один сбой в системе: сбой электрической сети. При возникновении второго сбоя в системе (выходе из строя какого-либо элемента вспомогательного ИБП) электропитание нагрузки не прерывается, но нагрузка питается уже не от источника гарантированного питания, а через статический байпас, т.е. попросту от сети.

Г. Работа от батареи 2. Наиболее часто такая ситуация может возникнуть после отключения напряжения в сети и полного разряда батареи 1. Можно придумать и более экзотическую последовательность событий. Но в любом случае, инвертор 2 питает нагругку, питаясь, в свою очередь, от батареи. Инвертор 1 в этом случае отключен. Выпрямитель 1, скорее всего, тоже не работает (хотя он может работать, если он исправен и в сети есть напряжение).

После разряда батареи 2 система переключится на работу от статического байпаса (если в сети есть нормальное напряжение) или обесточит нагрузку.

Д. Работа через статический байпас. В случае выхода из строя обоих инверторов, статические переключатели СВИ1 и СВИ2 размыкаются, а статические переключатели СВБ1 и СВБ2 замыкаются. Нагрузка начинает питаться от электрической сети.

Переход системы к работе через статический байпас происходит при перегрузке системы, полном разряде всех батарей или в случае выхода из строя двух инверторов.

На этом режиме работы выпрямители, если они исправны, подзаряжают батареи. Инверторы не работают. Нагрузка питается через статический байпас.

Переключение системы на работу через статический байпас происходит без прерывания питания нагрузки: при необходимости переключения сначала замыкается тиристорный переключатель статического байпаса, и только затем размыкается тиристорный переключатель на выходе того инвертора, от которого нагрузка питалась перед переключением.

Е. Ручной (сервисный) байпас. Если ИБП вышел из строя, а ответственную нагрузку нельзя обесточить, то оба ИБП системы с соблюдением специальной процедуры (которая обеспечивает безразрыное переключение) переключают на ручной байпас. после этого можно производить ремонт ИБП.

Преимуществом рассмотренной системы с последовательным соединением двух ИБП является простота. Не нужны никакие дополнительные элементы, каждый из ИБП работает в своем штатном режиме. С точки зрения надежности, эта схема совсем не плоха:- в ней нет никакой лишней, (связанной с резервированием) электроники, соответственно и меньше узлов, которые могут выйти из строя.

Однако у такого соединения ИБП есть и недостатки. Вот некоторые из них.
 

1. Покупая такую систему, вы покупаете второй байпас (на нашей схеме – он первый – СВБ1), который, вообще говоря, не нужен – ведь все необходимые переключения могут быть произведены и без него.
2. Весь второй ИБП выполняет только одну функцию – резервирование. Он потребляет электроэнергию, работая на холостом ходу и вообще не делает ничего полезного (разумеется за исключением того времени, когда первый ИБП отказывается питать нагрузку). Некоторые производители предлагают "готовые" системы ИБП с горячим резервированием. Это значит, что вы покупаете систему, специально (еще на заводе) испытанную в режиме с горячим резервированием. Схема такой системы приведена на рис. 19б.

Рис.19б. Трехфазный ИБП с горячим резервированием

Принципиальных отличий от схемы с последовательным соединением ИБП немного.

1. У второго ИБП отсутствует байпас.
2. Для синхронизации между инвертором 2 и байпасом появляется специальный информационный кабель между ИБП (на рисунке не показан). Поэтому такой ИБП с горячим резервированием может работать на тех же шести режимах работы, что и система с последовательным подключением двух ИБП. Преимущество "готового" ИБП с резервированием, пожалуй только одно – он испытан на заводе-производителе в той же комплектации, в которой будет эксплуатироваться.

Для расмотренных схем с резервированием иногда применяют одно важное упрощение системы. Ведь можно отказаться от резервирования аккумуляторной батареи, сохранив резервирование всей силовой электроники. В этом случае оба ИБП будут работать от одной батареи (оба выпрямителя будут ее заряжать, а оба инвертора питаться от нее в случае сбоя электрической сети). Применение схемы с общей бетареей позволяет сэкономить значительную сумму – стоимость батареи.

Недостатков у схемы с общей батареей много:

1. Не все ИБП могут работать с общей батареей.
2. Батарея, как и другие элементы ИБП обладает конечной надежностью. Выход из строя одного аккумулятора или потеря контакта в одном соединении могут сделать всю системы ИБП с горячим резервирование бесполезной.
3. В случае выхода из строя одного выпрямителя, общая батарея может быть выведена из строя. Этот последний недостаток, на мой взгляд, является решающим для общей рекомендации – не применять схемы с общей батареей.

Параллельная работа нескольких ИБП

Как вы могли заметить, в случае горячего резервирования, ИБП резервируется не целиком. Байпас остается общим для обоих ИБП. Существует другая возможность резервирования на уровне ИБП – параллельная работа нескольких ИБП. Входы и выходы нескольких ИБП подключаются к общим входным и выходным шинам. Каждый ИБП сохраняет все свои элементы (иногда кроме сервисного байпаса). Поэтому выход из строя статического байпаса для такой системы просто мелкая неприятность.

На рисунке 20 приведена схема параллельной работы нескольких ИБП.

Рис.20. Параллельная работа ИБП

На рисунке приведена схема параллельной системы с раздельными сервисными байпасами. Схема система с общим байпасом вполне ясна и без чертежа. Ее особенностью является то, что для переключения системы в целом на сервисный байпас нужно управлять одним переключателем вместо нескольких. На рисунке предполагается, что между ИБП 1 и ИБП N Могут располагаться другие ИБП. Разные производителю (и для разных моделей) устанавливают свои максимальные количества параллеьно работающих ИБП. Насколько мне известно, эта величина изменяется от 2 до 8. Все ИБП параллельной системы работают на общую нагрузку. Суммарная мощность параллельной системы равна произведению мощности одного ИБП на количество ИБП в системе. Таким образом параллельная работа нескольких ИБП может применяться (и в основном применяется) не столько для увеличения надежности системы бесперебойного питания, но для увеличения ее мощности.

Рассмотрим режимы работы параллельной системы

Нормальная работа (работа от сети). Надежность

Когда в сети есть напряжение, достаточное для нормальной работы, выпрямители всех ИБП преобразуют переменное напряжение сети в постоянное, заряжая батареи и питая инверторы.

Инверторы, в свою очередь, преобразуют постоянное напряжение в переменное и питают нагрузку. Специальная управляющая электроника параллельной системы следит за равномерным распределением нагрузки между ИБП. В некоторых ИБП распределение нагрузки между ИБП производится без использования специальной параллельной электроники. Такие приборы выпускаются "готовыми к параллельной работе", и для использования их в параллельной системе достаточно установить плату синхронизации. Есть и ИБП, работающие параллельго без специальной электроники. В таком случае количество параллельно работающих ИБП – не более двух. В рассматриваемом режиме работы в системе допустимо несколько сбоев. Их количество зависит от числа ИБП в системе и действующей нагрузки.

Пусть в системе 3 ИБП мощностью по 100 кВА, а нагрузка равна 90 кВА. При таком соотношении числа ИБП и их мощностей в системе допустимы следующие сбои.

Сбой питания (исчезновение напряжения в сети)

Выход из строя любого из инверторов, скажем для определенности, инвертора 1. Нагрузка распределяется между двумя другими ИБП. Если в сети есть напряжение, все выпрямители системы работают.

Выход из строя инвертора 2. Нагрузка питается от инвертора 3, поскольку мощность, потребляемая нагрузкой меньше мощности одного ИБП. Если в сети есть напряжение, все выпрямители системы продолжают работать.

Выход из строя инвертора 3. Система переключается на работу через статический байпас. Нагрузка питается напрямую от сети. При наличии в сети нормального напряжения, все выпрямители работают и продолжают заряжать батареи. При любом последующем сбое (поломке статического байпаса или сбое сети) питание нагрузки прекращается. Для того, чтобы параллельная система допускала большое число сбоев, система должна быть сильно недогружена и должна включать большое число ИБП. Например, если нагрузка в приведенном выше примере будет составлять 250 кВА, то система допускает только один сбой: сбой сети или поломку инвертора. В отношении количества допустимых сбоев такая система эквивалентна одиночному ИБП. Это, кстати, не значит, что надежность такой параллельной системы будет такая же, как у одиночного ИБП. Она будет ниже, поскольку параллельная система намного сложнее одиночного ИБП и (при почти предельной нагрузке) не имеет дополнительного резервирования, компенсирующего эту сложность.

Вопрос надежности параллельной системы ИБП не может быть решен однозначно. Надежность зависит от большого числа параметров: количества ИБП в системе (причем увеличение количества ИБП до бесконечности снижает надежность – система становится слишком сложной и сложно управляемой – впрочем максимальное количество параллельно работающих модулей для известных мне ИБП не превышает 8), нагрузки системы (т.е. соотношения номинальной суммарной мощности системы и действующей нагрузки), примененной схемы параллельной работы (т.е. есть ли в системе специальная электроника для обеспечения распределения нагрузки по ИБП), технологии работы предприятия. Таким образом, если единственной целью является увеличение надежности системы, то следует серьезно рассмотреть возможность использование ИБП с горячим резервированием – его надежность не зависит от обстоятельств и в силу относительной простоты схемы практически всегда выше надежности параллельной системы.

Недогруженная система из нескольких параллельно работающих ИБП, которая способна реализвать описанную выше логику управления, часто также называется параллельной системой с резервированием.

Работа с частичной нагрузкой

Если нагрузка параллельной системы такова, что с ней может справиться меньшее, чем есть в системе количество ИБП, то инверторы "лишних" ИБП могут быть отключены. В некоторых ИБП такая логика управления подразумевается по умолчанию, а другие модели вообще лишены возможности работы в таком режиме. Инверторы, оставшиеся включенными, питают нагрузку. Коэффициент полезного действия системы при этом несколько возрастает. Обычно в этом режиме работы предусматривается некоторая избыточность, т.е. количестов работающих инверторов больше, чем необходимо для питания нагрузки. Тем самым обеспечивается резервирование. Все выпрямители системы продолжают работать, включая выпрямители тех ИБП, инверторы которых отключены.

Работа от батареи

В случае исчезновения напряжения в электрической сети, параллельная система переходит на работу от батареи. Все выпрямители системы не работают, инверторы питают нагрузку, получая энергию от батареи. В этом режиме работы (естественно) отсутствует напряжение в электрической сети, которое при нормальной работе было для ИБП не только источником энергии, но и источником сигнала синхронизации выходного напряжения. Поэтому функцию синхронизации берет на себя специальная параллельная электроника или выходная цепь ИБП, специально ориентированная на поддержание выходной частоты и фазы в соответствии с частотой и фазой выходного напряжения параллельно работающего ИБП.

Выход из строя выпрямителя

Это режим, при котором вышли из строя один или несколько выпрямителей. ИБП, выпрямители которых вышли из строя, продолжают питать нагрузку, расходуя заряд своей батареи. Они выдает сигнал "неисправность выпрямителя". Остальные ИБП продолжают работать нормально. После того, как заряд разряжающихся батарей будет полностью исчерпан, все зависит от соотношения мощности нагрузки и суммарной мощности ИБП с исправными выпрямителями. Если нагрузка не превышает перегрузочной способности этих ИБП, то питание нагрузки продолжится (если у системы остался значительный запас мощности, то в этом режиме работы допустимо еще несколько сбоев системы). В случае, если нагрузка ИБП превышает перегрузочную способность оставшихся ИБП, то система переходит к режиму работы через статический байпас.

Выход из строя инвертора

Если оставшиеся в работоспособном состоянии инверторы могут питать нагрузку, то нагрузка продолжает работать, питаясь от них. Если мощности работоспособных инверторов недостаточно, система переходит в режим работы от статического байпаса. Выпрямители всех ИБП могут заряжать батареи, или ИБП с неисправными инверторами могут быть полностью отключены для выполнения ремонта.

Работа от статического байпаса

Если суммарной мощности всех исправных инверторов параллельной системы не достаточно для поддержания работы нагрузки, система переходит к работе через статический байпас. Статические переключатели всех инверторов разомкнуты (исправные инверторы могут продолжать работать). Если нагрузка уменьшается, например в результате отключения части оборудования, параллельная система автоматически переключается на нормальный режим работы.

В случае одиночного ИБП с двойным преобразованием работа через статический байпас является практически последней возможностью поддержания работы нагрузки. В самом деле, ведь достаточно выхода из строя статического переключателя, и нагрузка будет обесточена. При работе параллельной системы через статический байпас допустимо некоторое количество сбоев системы. Статический байпас способен выдерживать намного больший ток, чем инвертор. Поэтому даже в случае выхода из строя одного или нескольких статических переключателей, нагрузка возможно не будет обесточена, если суммарный допустимый ток оставшихся работоспособными статических переключателей окажется достаточен для работы. Конкретное количество допустимых сбоев системы в этом режиме работы зависит от числа ИБП в системе, допустимого тока статического переключателя и величины нагрузки.

Сервисный байпас

Если нужно провести с параллельной системой ремонтные или регламентные работы, то система может быть отключена от нагрузки с помощью ручного переключателя сервисного байпаса. Нагрузка питается от сети, все элементы параллельной системы ИБП, кроме батарей, обесточены. Как и в случае системы с горячим резервированием, возможен вариант одного общего внешнего сервисного байпаса или нескольких сервисных байпасов, встроенных в отдельные ИБП. В последнем случае при использовании сервисного байпаса нужно иметь в виду соотношение номинального тока сервисного байпаса и действующей мощности нагрузки. Другими словами, нужно включить столько сервисных байпасов, чтобы нагрузка не превышала их суммарный номинальных ток.
[ http://www.ask-r.ru/info/library/ups_without_secret_7.htm]

Тематики

• источники и системы электропитания

EN

• three-phase UPS

 

источник пылевыделения
Точка или место, из которого горючая пыль может выделяться в среду.
Примечания
1. Источником пылевыделения может быть пылезащитная оболочка или слой пыли.
2. Источники пылевыделения подразделяют на следующие классы в порядке уменьшения вероятности пылевыделения:
a) постоянное образование облака пыли - места, в которых облако пыли может существовать постоянно или возникать часто на длительные или короткие периоды;
b) первая степень пылевыделения - источник, из которого горючая пыль выделяется периодически при нормальном режиме работы;
c) вторая степень пылевыделения - источник, из которого горючая пыль не выделяется при нормальной эксплуатации оборудования, а если выделение горючей пыли имеет место, то редко и кратковременно.
[ ГОСТ Р МЭК 60050-426-2006]

Тематики

• взрывозащита

EN

• source of dust release

3.10 источник пылевыделения (source of dust release): Точка или место, из которого горючая пыль может выделяться в окружающую среду.

Примечание 1 - Источником пылевыделения может являться пылезащитная оболочка или слой пыли.

Примечание 2 - Источники пылевыделения подразделяют на следующие классы в порядке уменьшения вероятности пылевыделения:

a) постоянное образование облака пыли: места, в которых облако пыли может существовать постоянно или часто образуется на длительные или короткие периоды;

b) первая степень пылевыделения - источник, из которого горючая пыль выделяется периодически или время от времени при нормальном режиме работы;

c) вторая степень пылевыделения - источник, из которого горючая пыль выделяется при нормальном режиме работы, и если выделение горючей пыли имеет место, то оно происходит редко и только на короткие периоды.

Источник: ГОСТ Р МЭК 61241-10-2007: Электрооборудование, применяемое в зонах, опасных по воспламенению горючей пыли. Часть 10. Классификация зон, где присутствует или может присутствовать горючая пыль оригинал документа

3.13 источник пылевыделения (source of dust release): Точка или место, из которого горючая пыль может выделяться в окружающую среду.

Примечание - Источником пылевыделения может являться пылезащитная оболочка или слой пыли.

Источник: ГОСТ Р МЭК 60079-10-2-2010: Взрывоопасные среды. Часть 10-2. Классификация зон. Взрывоопасные пылевые среды оригинал документа

3.10 источник пылевыделения (source of dust release): Точка или место, из которого горючая пыль может выделяться в окружающую среду.

Примечание 1 - Источником пылевыделения может являться пылезащитная оболочка или слой пыли.

Примечание 2 - Источники пылевыделения подразделяют на следующие классы в порядке уменьшения вероятности пылевыделения:

а) постоянное образование облака пыли: места, в которых облако пыли может существовать постоянно или часто образуется на длительные или короткие периоды;

b) первая степень пылевыделения - источник, из которого горючая пыль выделяется периодически или время от времени при нормальном режиме работы;

c) вторая степень пылевыделения - источник, из которого горючая пыль выделяется при нормальном режиме работы, и если выделение горючей пыли имеет место, то оно происходит редко и только на короткие периоды.

Источник: ГОСТ Р МЭК 61241.10-2007: Электрооборудование, применяемое в зонах, опасных по воспламенению горючей пыли. Часть 10. Классификация зон, где присутствует или может присутствовать горючая пыль оригинал документа

3.10 источник пылевыделения (source of dust release): Точка или место, из которого горючая пыль может выделяться в окружающую среду.

Примечание 1 - Источником пылевыделения может являться пылезащитная оболочка или слой пыли.

Примечание 2 - Источники пылевыделения подразделяют на следующие классы в порядке уменьшения вероятности пылевыделения:

а) постоянное образование облака пыли: места, в которых облако пыли может существовать постоянно, или когда облако пыли часто образуется на длительные или короткие периоды;

b) первая степень пылевыделения - источник, из которого горючая пыль выделяется периодически или время от времени при нормальном режиме работы;

c) вторая степень пылевыделения - источник, из которого горючая пыль выделяется при нормальном режиме работы, и если выделение горючей пыли имеет место, то оно происходит редко и только на короткие периоды.

Источник: ГОСТ IEC 61241-10-2011: Электрооборудование, применяемое в зонах, опасных по воспламенению горючей пыли. Часть 10. Классификация зон, где присутствует или может присутствовать горючая пыль

1) Общая лексика: подключённый

2) Компьютерная техника: в реальном времени, в темпе поступления информации, интерактивный, оперативно доступный, оперативный

3) Авиация: взаимосвязанный

4) Военный термин: встроенный в систему, штатный, ее линейный (о системе шифрования), линейный (о системе шифрования)

5) Техника: в истинном масштабе времени, диалоговый режим, диалоговый режимы резания, линейная расстановка, на ходу, оперативный режим, оперативный режим работы, оперативный режимы резания, подключённый к системе, работающий в истинном масштабе времени, работающий в реальном времени, работающий в режиме "он-лайн", работающий от основного оборудования, работающий совместно с основным оборудованием, режим работы под управлением центральной ЭВМ, с управлением от основного оборудования, системный режим, системный режимы резания, совместно с основным оборудованием, в режиме реального времени

6) Железнодорожный термин: включённый, обслуживаемый, работающий

7) Экономика: он-лайн

8) Электроника: работающий с управлением от основного оборудования

9) Вычислительная техника: интерактивно, неавтономный (о режиме функционирования вычислительной системы), постоянно действующий, работающий в реальном масштабе времени, работающий в режиме онлайн, работающий в темпе поступления информации, работающий под управлением основного оборудования, сетевой, (работающий) под управление основного оборудования, (работающий)(работающий) в режиме онлайн

10) Нефть: линейная расстановка точек наблюдения

11) Генетика: (процессный анализатор) «на линии» (процессная измерительная система для мониторинга критических параметров в реальном или около реальном времени (например, on-, in- или at-line))

12) Космонавтика: в режиме работы в системе

13) Атомная энергия: встроенный

14) Патенты: неавтономный (о режиме функционирования оборудования), режим интерактивного общения (с ЭВМ или ИПС)

15) Глоссарий компании Сахалин Энерджи: поточный

16) Сетевые технологии: диалоговый, непосредственно под управлением центрального процессора, под управлением основного оборудования, работающий в системе, централизованно

17) Автоматика: (работающий) в режиме онлайн, в реальном ( масштабе) времени, интерактивный режим, работающий в интерактивном режиме, режим онлайн, у станка, на действующем оборудовании (напр. о подготовке УП)

18) Робототехника: оперативно, в процессе работы (другой системы)

19) Прокат: в потоке

20) Макаров: в реальном масштабе времени, в режиме взаимодействия человека с машиной, зависимый, последовательное расположение, продольное расположение, работающий в составе поточной линии, связанный кабелем с другими установками, управляемый ЭВМ

21) Безопасность: состояние подключённого к центральному компьютеру прибора системы управления доступом

22) Нефть и газ: последовательно

23) Электротехника: работающий (с управлением) от основного оборудования

1) тех. коэффициент полезного действия при длительной эксплуатации, кпд при длительном режиме работы

2) ж.д. коэффициент полезного действия при длительном режиме (работы)

3) авт. кпд в установившемся режиме работы, кпд при длительной работе

4) электр. коэффициент полезного действия при длительном режиме работы

 

максимальный допустимый уровень защитной жидкости
Максимальный уровень, которого может достичь защитная жидкость в нормальном режиме работы, с учетом эффектов расширения в наихудших условиях заполнения, указанных изготовителем, при максимальной температуре окружающей среды, предусмотренной конструкцией оборудования.
[ ГОСТ Р МЭК 60050-426-2006]

Тематики

• взрывозащита

EN

• maximum permissible protective liquid level

3.5 максимальный допустимый уровень защитной жидкости (maximum permissible protective liquid level): Максимальный уровень, который может достичь защитная жидкость в нормальном режиме работы с учетом эффектов расширения в наихудших условиях заполнения, указанных изготовителем, при максимальной температуре окружающей среды, предусмотренной конструкцией оборудования.

Источник: ГОСТ Р 52350.6-2006: Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 6. Масляное заполнение оболочки "о" оригинал документа

3.5 максимальный допустимый уровень защитной жидкости (maximum permissible protective liquid level): Максимальный уровень, который может достичь защитная жидкость в нормальном режиме работы с учетом эффектов расширения в наихудших условиях заполнения, указанных изготовителем, при максимальной температуре окружающей среды и полной нагрузке, предусмотренной конструкцией оборудования.

Источник: ГОСТ Р МЭК 60079-6-2012: Взрывоопасные среды. Часть 6. Оборудование с видом взрывозащиты «масляное заполнение оболочки "o"» оригинал документа

3.5 максимальный допустимый уровень защитной жидкости (maximum permissible protective liquid level): Максимальный уровень, которого может достичь защитная жидкость в нормальном режиме работы с учетом эффектов расширения в наихудших условиях заполнения, указанных изготовителем, при максимальной температуре окружающей среды, предусмотренной конструкцией оборудования.

Источник: ГОСТ 31610.6-2012: Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 6. Масляное заполнение оболочки «о» оригинал документа

 

нормальная нагрузка
проектная нагрузка
—
[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999]

нормальная нагрузка
Режим, максимально соответствующий наиболее жестким требованиям при работе в нормальных условиях, установленный в документации. Однако, если эксплуатация при реальных условиях более жесткая, чем при максимальной нагрузке, установленной изготовителем, то применяют максимально возможную нагрузку.
Примечание - Примеры условий нормальной нагрузки для электрических офисных машин приведены в приложении L
[ ГОСТ Р МЭК 60950-2002]

Тематики

• электротехника, основные понятия

Синонимы

• проектная нагрузка

EN

• normal load

нормальная нагрузка (normal load): Нагрузка при непрерывной работе вибратора, гибкий вал и вибронаконечник которого закреплены как при нормальной эксплуатации. В процессе работы вибронаконечник погружают по центру емкости, заполненной водой, количество которой минимум в 50 раз превышает объем вибронаконечника.

Емкость должна иметь такие размеры, чтобы ее диаметр составлял приблизительно 50 % уровня воды в этой емкости, и такую высоту, чтобы исключить перелив воды в процессе испытания.

3.101 Дополнение:

Источник: ГОСТ Р МЭК 60745-2-12-2011: Машины ручные электрические. Безопасность и методы испытаний. Часть 2-12. Частные требования к вибраторам для уплотнения бетона оригинал документа

3.2.9 нормальная нагрузка (normal load): Нагрузка, приложенная к машине при номинальном напряжении или верхнем пределе диапазона номинальных напряжений до достижения номинальной потребляемой мощности или номинального тока с учетом указаний о кратковременном или повторно-кратковременном режиме работы, причем нагревательные элементы (если они имеются) при отсутствии каких-либо указаний в стандартах на машины конкретных видов должны работать как при нормальных условиях.

Источник: ГОСТ Р МЭК 60745-1-2005: Машины ручные электрические. Безопасность и методы испытаний. Часть 1. Общие требования оригинал документа

1.2.2.1 нормальная нагрузка (normal load): Испытательный режим работы, максимально соответствующий наиболее жестким условиям, которые реально могут возникать при работе в нормальных условиях. Если реальные условия эксплуатации могут быть более жесткими, чем при максимальной нагрузке, установленной изготовителем, включая номинальную продолжительность работы и покоя, то применяют наиболее жесткие условия.

Примечание - Примеры условий нормальной нагрузки для электрических офисных машин приведены в приложении L.

Источник: ГОСТ Р МЭК 60950-1-2009: Оборудование информационных технологий. Требования безопасности. Часть 1. Общие требования оригинал документа

1.2.2.1 нормальная нагрузка (normal load): Режим, максимально соответствующий наиболее жестким требованиям при работе в нормальных условиях, установленный в инструкции по эксплуатации. Однако если реальные условия эксплуатации более жесткие, чем при максимальной нагрузке, установленной изготовителем, то применяют максимально возможную нагрузку.

Примечание - Примеры условий нормальной нагрузки для электрических офисных машин приведены в приложении L.

Источник: ГОСТ Р МЭК 60950-1-2005: Оборудование информационных технологий. Требования безопасности. Часть 1. Общие требования оригинал документа

3.29 нормальная нагрузка (normal load): Нагрузка, приложенная к машине при номинальном напряжении или при верхнем значении диапазона номинальных напряжений, в целях получения номинальной потребляемой мощности или номинального тока при соблюдении данных, указанных в любой маркировке машины, характеризующих работу в кратковременном или повторно-кратковременном режиме и при работе нагревательных элементов (при их наличии) как при обычной эксплуатации, если нет иного указания.

Источник: ГОСТ Р МЭК 60745-1-2009: Машины ручные электрические. Безопасность и методы испытаний. Часть 1. Общие требования оригинал документа

3.2.9 нормальная нагрузка (normal load): Нагрузка, приложенная к машине при номинальном напряжении или верхнем пределе диапазона номинальных напряжений до достижения номинальной потребляемой мощности или номинального тока с учетом указаний о кратковременном или повторно-кратковременном режиме работы, причем нагревательные элементы (если они имеются) при отсутствии каких-либо указаний в стандартах на машины конкретных видов должны работать как при нормальных условиях.

Источник: ГОСТ IEC 60745-1-2011: Машины ручные электрические. Безопасность и методы испытаний. Часть 1. Общие требования

1) тех. сила тяги при длительном режиме работы

2) ж.д. длительная сила тяги, сила тяги при длительном режиме (работы)

3) авт. длительная тяговая сила, сила тяги длительного режима работы, сила тяги при продолжительном режиме работы

1) Механика: значение в непрерывном режиме работы

2) Автоматика: значение (параметра) в непрерывном режиме работы

3) Макаров: значение параметра в непрерывном режиме работы

1) авиа. крейсерская скорость продолжительного полёта по маршруту

2) мор. экономическая скорость

3) воен. постоянная скорость, эксплуатационная скорость движения

4) тех. скорость экономического хода, скорость на длительном режиме работы (тяговых двигателей)

5) ж.д. скорость при длительном режиме работы (тяговых двигателей)

6) авт. допустимая максимальная скорость при продолжительном движении

7) дер. скорость (подачи) при длительном режиме работы

8) аэродин. крейсерская скорость

9) ВМФ. экономическая скорость хода корабля (судна)

10) судостр. эксплуатационная скорость

1) авиа. крейсерская мощность

2) тех. мощность длительного режима работы, производительность длительного режима работы, эксплуатационная мощность

3) стр. постоянная мощность, производительность при длительной работе

4) ж.д. мощность при длительном режиме (работы), постоянная производительность

5) юр. исполнению, длящееся

6) авт. наибольшая эффективная мощность (ДВС), допускаемая при длительной нагрузке, наибольшая эффективная мощность, развиваемая двигателем при длительной работе (без превышения допустимой теплонапряжённости двигателя)

7) горн. длительный срок службы

8) радио. длительно отдаваемая мощность

9) электр. мощность в непрерывном режиме, мощность в режиме непрерывного сигнала, длительная мощность, производительность при продолжительной работе

10) свар. длительная производительность, мощность при длительной работе

11) яд.физ. длительная нагрузка, мощность при длительной нагрузке

 

предельное значение воздействующей величины электрического реле по термической стойкости в кратковременном режиме работы
Наибольшее значение воздействующей величины, которое электрическое реле может выдерживать в заданных условиях и в течение заданного небольшого отрезка времени без устойчивого ухудшения заданных характеристик вследствие повышения температуры
[ ГОСТ 16022-83]

Тематики

• реле электрическое

Классификация

>>>

EN

• limiting short-time thermal withstand value of an energizing quantity

DE

• Thermischer Nennkurzzeitstrom eines Eingangskreises

FR

• valeur limite thermique de courte durée d'une grandeur d'alimentation

58. Предельное значение воздействующей величины электрического реле по термической стойкости в кратковременном режиме работы

D. Thermischer Nennkurzzeitstrom eines Eingangskreises

E. Limiting short-time thermal withstand value of an energizing quantity

F. Valeur limite thermique de courte durée d’une grandeur d’alimentation

Наибольшее значение воздействующей величины, которое электрическое реле может выдерживать в заданных условиях и в течение заданного небольшого отрезка времени без устойчивого ухудшения заданных характеристик вследствие повышения температуры

Источник: ГОСТ 16022-83: Реле электрические. Термины и определения оригинал документа

 

предельное значение воздействующей величины электрического реле по термической стойкости в продолжительном режиме работы
Наибольшее значение воздействующей величины, которое электрическое реле может выдерживать непрерывно в заданных условиях, удовлетворяя требованиям в отношении повышения температуры
[ ГОСТ 16022-83]

Тематики

• реле электрическое

Классификация

>>>

EN

• limiting continuous thermal withstand value of an energizing quantity

DE

• Thermische Dauerbelastbarkeit eines Eingangskreises

FR

• valeur limite thermique de service continu d'une grandeur d'alimentation

57. Предельное значение воздействующей величины электрического реле по термической стойкости в продолжительном режиме работы

D. Thermische Dauerbelastbarkeit eines Eingangskreises

E. Limiting continuous thermal withstand value of an energizing quantity

F. Valeur limite thermique de service continu d’une grandeur d’alimentation

Наибольшее значение воздействующей величины, которое электрическое реле может выдерживать непрерывно в заданных условиях, удовлетворяя требованиям в отношении повышения температуры

Источник: ГОСТ 16022-83: Реле электрические. Термины и определения оригинал документа

 

направленная токовая защита нулевой последовательности
—
[В.А.Семенов. Англо-русский словарь по релейной защите]

Нулевая последовательность фаз.
Согласно теории симметричных составляющих любую несимметричную систему трех токов или напряжений - обозначим их А, В, С - можно представить в виде трех систем прямой, обратной и нулевой последовательностей фаз (рис. 7.9, а-в). Первые две системы симметричны и уравновешены, последняя симметрична, но не уравновешена.
Система прямой последовательности (рис. 7.9, а) состоит из трех вращающихся векторов A 1, B 1, C 1, равных по значению и повернутых на 120° относительно друг друга, причем вектор B1 следует за вектором А 1.

Рис. 7.8. Принципиальная схема максимальной токовой защиты с пуском от реле минимального напряжения:
КА - реле тока (токовый пусковой орган); КV - реле минимального напряжения (пусковой орган по напряжению); КТ - реле времени
Система обратной последовательности (рис. 7.9, б) состоит также из трех векторов A 2, B 2, C 2, равных по значению и повернутых на 120° относительно друг друга, но при вращении в ту же сторону, что и векторы прямой последовательности, вектор B 2 опережает вектор A 2 на 120°.
Система нулевой последовательности (рис. 7.9, в) состоит из трех векторов A 0, B 0, C 0, совпадающих по фазе.
Очевидно, что сложение одноименных векторов этих трех систем дает ту несимметричную систему, которая была разложена на, ее составляющие:

В качестве примера сложение векторов фазы С выполнено на рис. 7.9, г.
Существует и метод расчета симметричных составляющих, согласно которому составляющая нулевой последовательности

Рис. 7.9. Симметричные составляющие:
а, б, в - прямой, обратной и нулевой последовательности соответственно; г - сложение векторов трех последовательностей фазы С

Рис. 7.10. Однофазное КЗ на землю на ненагруженной линии с односторонним питанием:
а - схема линии; б - векторная диаграмма напряжения и тока для точки К ; в, г - векторные диаграммы напряжения и токов, построенные с помощью симметричных составляющих

Таким образом, для нахождения A 0 надо геометрически сложить три составляющие вектора и взять одну треть от суммы.
Целесообразность представления несимметричных систем тремя симметричными составляющими состоит в том, что анализ и расчеты напряжений и токов для системы нулевой последовательности могут выполняться независимо от систем прямой и обратной последовательностей, что во многих случаях упрощает расчеты.
Включение же защит на составляющие нулевой последовательности дает ряд преимуществ по сравнению с включением их на полные токи и напряжения фаз для действия при КЗ на землю.
Практическое использование составляющих нулевой последовательности. Рассмотрим металлическое замыкание фазы А на землю в сети с эффективно заземленной нейтралью (рис. 7.10, а). Этот вид повреждения относится к несимметричным КЗ и характеризуется тем, что в замкнутом контуре действует ЭДС E A, под действием которой в поврежденной фазе А проходит ток IA=Ik отстающий от E A на 90°; напряжение фазы А относительно земли в месте повреждения (точка К) UAк =0, так как эта точка непосредственно соединена с землей; токи в неповрежденных фазах IB и IC отсутствуют. С учетом сказанного на рис. 7.10, б построена векторная диаграмма для точки К.
На рис. 7.10, в и г приведены векторные диаграммы напряжений и токов, построенные с помощью симметричных составляющих для того же случая однофазного КЗ.
Сравнение диаграммы, представленной на рис. 7.10, б, с диаграммами рис. 7.10, в и г показывает, что вектор I к равен вектору 3I0, а –ЕА =U B к + U C к = 3U0к. Значит, полный ток фазы в месте повреждения может быть представлен утроенным значением тока нулевой последовательности, а ЭДС - ЕА - утроенным значением напряжения нулевой последовательности.
Практически ток нулевой последовательности получают соединением вторичных обмоток трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности (рис. 7.11). Из схемы видно, что ток в реле КА равен геометрической сумме токов трех фаз:

Ток в реле появляется только при однофазном или двухфазном КЗ на землю. Короткие замыкания между фазами являются симметричными системами, и соответственно этому ток в реле Iр=0.
Для получения напряжения нулевой последовательности вторичные обмотки трансформатора напряжения соединяют в разомкнутый треугольник (рис. 7.12) и обязательно заземляют нейтраль его первичной обмотки. В этом случае


Рис. 7.11. Соединение трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности
В нормальном режиме работы и КЗ между фазами (без земли) геометрическая сумма напряжений вторичных обмоток, соединенных в разомкнутый треугольник, равна нулю, и поэтому Up также равно нулю (рис. 7.12, б). И только при однофазных (или двухфазных) КЗ на землю на зажимах разомкнутого треугольника появляется напряжение Up=3U0 (рис. 7.12, в).
Фазные напряжения систем прямой и обратной последовательностей образуют симметричные звезды, и поэтому суммы их векторов в схеме разомкнутого треугольника всегда равны нулю.

Рис. 7.12. Соединение однофазных трансформаторов напряжении в фильтр напряжения нулевой последовательности:
а - общая схема трансформатора напряжения; б - векторные диаграммы в нормальном режиме работы; с - то же при замыкании фазы А на землю в сети с заземленной нейтралью; PV - вольтметр контроля исправности цепей вторичной обмотки

В сетях с эффективным заземлением нейтрали около 80% повреждений связано с замыканиями на землю. Для защиты оборудования применяют устройства, реагирующие на составляющие нулевой последовательности.
Схема и некоторые вопросы эксплуатации токовой направленной защиты нулевой последовательности. Принципиальная схема защиты показана на рис. 7.13. Пусковое токовое реле КА, включенное на фильтр токов нулевой последовательности, реагирует на появление КЗ на землю, когда в нулевом проводе проходит ток 3I0.
Реле мощности KW фиксирует направление мощности КЗ, обеспечивая селективность действия: защита работает при направлении мощности КЗ от шин подстанции в защищаемую линию. Напряжение 3U0 подводится к реле мощности от обмотки разомкнутого треугольника трансформатора напряжения (шинки EV, H, KV, K).
Реле времени КТ создает выдержку времени, необходимую по условию селективности.
На рис. 7.14 показано размещение токовых направленных защит нулевой последовательности в сети, работающей с заземленными нейтралями с обеих сторон рассматриваемого участка. График характеристик выдержек времени построен по встречно-ступенчатому принципу. Из графика видно, что каждая защита отстраивается от защиты смежного участка ступенью времени Δt =t1-t3.
Значение тока срабатывания пускового токового реле выбирается по условию надежного действия реле при КЗ в конце следующего (второго) участка сети, а также по условию отстройки от тока небаланса.
Появление тока небаланса в реле связано с погрешностью трансформаторов тока, неидентичностью трансформаторов тока, неидентичностью их характеристик намагничивания и имеет решающее значение. Чтобы не допустить действия пускового токового реле от тока небаланса, ток срабатывания реле принимают больше тока небаланса. Ток небаланса определяется для нормального рабочего режима или для режима трехфазного КЗ в зависимости от выдержки времени защиты.
При наличии в защищаемой сети автотрансформаторов, электрически связывающих сети двух напряжений, однофазное или двухфазное замыкание на землю к сети среднего напряжения приводит к появлению тока I0 в линиях высшего напряжения. Чтобы избежать ложных срабатываний защит линий высшего напряжения, уставки их защит по току срабатывания и выдержкам времени согласуют с уставками защит в сети среднего напряжения. По указанной причине избегают, как правило, заземления нейтралей обмоток звезд высшего и среднего напряжений у одного трансформатора. Заметим также, что у трансформатора со схемой соединения звезда-треугольник замыкание на землю на стороне треугольника не вызывает появления тока I0 на стороне звезды.
Ток I0 появляется в линиях при неполнофазных режимах работы участков сетей. Такие режимы могут быть кратковременными и длительными. От кратковременных неполнофазных режимов, возникающих, например, в цикле ОАПВ линии, а также АПВ при неодновременном включении трех фаз выключателя защиты отстраиваются по току срабатывания или выдержки времени защит принимаются больше, чем время t ОАПВ. При возможных неполнофазных режимах работы линий (например, при пофазном ремонте под напряжением) токовые направленные защиты нулевой последовательности ремонтируемой линии и смежных участков должны проверяться и отстраиваться от несимметрии или выводиться из работы, так как они мало приспособлены для работы в таких условиях.
В процессе эксплуатации токовых защит нулевой последовательности должны строго учитываться все заземленные нейтрали автотрансформаторов и трансформаторов, являющиеся как бы источниками токов нулевой последовательности. Распределение тока I0 в сети определяется исключительно расположением заземленных нейтралей, а не генераторов электростанций.
Контроль исправности цепей напряжения разомкнутого треугольника осуществляется с помощью вольтметра, периодически подключаемого с помощью кнопки SB (см. рис. 7.12). Вольтметр измеряет напряжение небаланса, имеющего значение 1-3 В. При нарушении цепей показание вольтметра пропадает.
Наряду с рассмотренной токовой направленной защитой нулевой последовательности широкое распространение в сетях 110 кВ и выше получили направленные отсечки и ступенчатые защиты пулевой последовательности. Наиболее совершенными являются четырехступенчатые защиты, первая ступень которых обычно выполняется без выдержки времени. Первая и вторая ступени защиты предназначены для действий при замыканиях на землю в пределах защищаемой линии и на шинах противоположной подстанции. Последние ступени выполняют в основном роль резервирования.

Рис. 7.13. Схема токовой направленной защиты нулевой последовательности
[ http://leg.co.ua/knigi/raznoe/obsluzhivanie-ustroystv-releynoy-zaschity-i-avtomatiki-3.html]

Тематики

• релейная защита

EN

• directional neutral current relay

 

неисправность, проявляющаяся в самом тяжелом режиме работы
—
[Л.Г.Суменко. Англо-русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.]

Тематики

• информационные технологии в целом

EN

• worst-case fault

 

неисправность, проявляющаяся в самом тяжёлом режиме работы
—
[ http://slovarionline.ru/anglo_russkiy_slovar_neftegazovoy_promyishlennosti/]

Тематики

• нефтегазовая промышленность

EN

• worst-case fault

 

предельное значение воздействующей величины электрического реле по термической стойкости в кратковременном режиме работы
Наибольшее значение воздействующей величины, которое электрическое реле может выдерживать в заданных условиях и в течение заданного небольшого отрезка времени без устойчивого ухудшения заданных характеристик вследствие повышения температуры
[ ГОСТ 16022-83]

Тематики

• реле электрическое

Классификация

>>>

EN

• limiting short-time thermal withstand value of an energizing quantity

DE

• Thermischer Nennkurzzeitstrom eines Eingangskreises

FR

• valeur limite thermique de courte durée d'une grandeur d'alimentation

58. Предельное значение воздействующей величины электрического реле по термической стойкости в кратковременном режиме работы

D. Thermischer Nennkurzzeitstrom eines Eingangskreises

E. Limiting short-time thermal withstand value of an energizing quantity

F. Valeur limite thermique de courte durée d’une grandeur d’alimentation

Наибольшее значение воздействующей величины, которое электрическое реле может выдерживать в заданных условиях и в течение заданного небольшого отрезка времени без устойчивого ухудшения заданных характеристик вследствие повышения температуры

Источник: ГОСТ 16022-83: Реле электрические. Термины и определения оригинал документа

 

предельное значение воздействующей величины электрического реле по термической стойкости в продолжительном режиме работы
Наибольшее значение воздействующей величины, которое электрическое реле может выдерживать непрерывно в заданных условиях, удовлетворяя требованиям в отношении повышения температуры
[ ГОСТ 16022-83]

Тематики

• реле электрическое

Классификация

>>>

EN

• limiting continuous thermal withstand value of an energizing quantity

DE

• Thermische Dauerbelastbarkeit eines Eingangskreises

FR

• valeur limite thermique de service continu d'une grandeur d'alimentation

57. Предельное значение воздействующей величины электрического реле по термической стойкости в продолжительном режиме работы

D. Thermische Dauerbelastbarkeit eines Eingangskreises

E. Limiting continuous thermal withstand value of an energizing quantity

F. Valeur limite thermique de service continu d’une grandeur d’alimentation

Наибольшее значение воздействующей величины, которое электрическое реле может выдерживать непрерывно в заданных условиях, удовлетворяя требованиям в отношении повышения температуры

Источник: ГОСТ 16022-83: Реле электрические. Термины и определения оригинал документа

3.3 герметичное оборудование (sealed equipment): Электрооборудование, в котором в нормальном режиме работы предотвращается проникание внешней среды при расширении и сжатии содержащейся внутри жидкости, например, с помощью расширяющегося сосуда.

Источник: ГОСТ Р 52350.6-2006: Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 6. Масляное заполнение оболочки "о" оригинал документа

3.3 герметичное оборудование (sealed equipment): Оборудование, в котором в нормальном режиме работы предотвращается проникание внешней среды при расширении и сжатии содержащейся внутри жидкости, например, с помощью расширяющегося сосуда.

Источник: ГОСТ Р МЭК 60079-6-2012: Взрывоопасные среды. Часть 6. Оборудование с видом взрывозащиты «масляное заполнение оболочки "o"» оригинал документа

3.3 герметичное оборудование (sealed equipment): Электрооборудование, в котором в нормальном режиме работы предотвращается проникновение внешней среды при расширении и сжатии содержащейся внутри жидкости, например с помощью расширяющегося сосуда.

Источник: ГОСТ 31610.6-2012: Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 6. Масляное заполнение оболочки «о» оригинал документа

3.4 негерметичное оборудование (non-sealed equipment): Электрооборудование, в котором в нормальном режиме работы при расширении и сжатии содержащейся внутри жидкости возможно проникание внешней среды и ее выход наружу.

Источник: ГОСТ Р 52350.6-2006: Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 6. Масляное заполнение оболочки "о" оригинал документа

3.4 негерметичное оборудование (non-sealed equipment): Оборудование, в которое в нормальном режиме работы при расширении и сжатии содержащейся внутри жидкости возможно проникание внутрь и выход наружу внешней среды.

Источник: ГОСТ Р МЭК 60079-6-2012: Взрывоопасные среды. Часть 6. Оборудование с видом взрывозащиты «масляное заполнение оболочки "o"» оригинал документа

3.4 негерметичное оборудование (non-sealed equipment): Электрооборудование, в котором в нормальном режиме работы при расширении и сжатии содержащейся внутри жидкости возможно проникновение внешней среды и ее выход наружу.

Источник: ГОСТ 31610.6-2012: Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 6. Масляное заполнение оболочки «о» оригинал документа