Сегодняшние критически важные приложения
Во многих современных критически важных приложениях постоянно возрастающие требования к надежности являются нормой. Критической частью этой надежности является надежность системы распределения электроэнергии для данного объекта.
5 наиболее распространенных топологий распределения энергии (фото кредит: crown-electric.com)
Среди наиболее требовательных приложений - центр обработки данных, в котором оборудование, находящееся под нагрузкой, не может терпеть даже кратковременный перерыв в электропитании, и, кроме того, даже относительно небольшие нарушения в энергосистеме могут привести к перезагрузке компьютерных систем, что приведет к сокращению времени работы.
Таким образом, полнофункциональный сбой, который длится минуты или даже часы, не переносится для этих типов систем. Фактически даже около 10 секунд отключения, требуемых для передачи системы на мощность генератора, не является вариантом в этих типах систем, концепция, которая будет изучаться более подробно ниже.
Хорошо известно, что ни один компонент энергосистемы не может работать со 100% -ной надежностью. Другим фактом является то, что доступность мощности электропитания составляет менее 100% (обычно 99-99, 9%).
Поэтому в проектировании системы необходимо учитывать возможность отключения питания и внутреннего сбоя компонентов системы.
Топологии
Выбор топологии распределения энергосистемы является первой линией защиты от перебоев в критической нагрузке.
- Вторично-селективная организация «Main-Tie-Main»
- Топология Main-Tie-Main
- Схема кольцевой шины
- Первичная петля
- Композитная первичная петля / вторичная избирательная компоновка
1. Вторично-селективная организация «Main-Tie-Main»
В контексте автоматических переводов наиболее распространенным вариантом является вторичная избирательная или «основная связь». Одна из реализаций этой компоновки показана на рисунке 1:
Рисунок 1 - Вторично-селективная организация «Main-Tie-Main»
В этой компоновке есть две шины, каждая из которых обслуживает примерно 50% нагрузки, но имеет размер, чтобы нести всю нагрузку. На рисунке 1 это означает, что каждый трансформатор, вторичный главный выключатель и шина вспомогательного оборудования имеют размеры, которые несут всю нагрузку.
Если трансформатор неисправен, вся нагрузка может быть передана другому трансформатору и его соответствующей вторичной шине через автоматический выключатель шины.
Вернуться в Топологии ↑
2. Топология Main-Tie-Main
Существует много вариантов предыдущей договоренности. В приложениях с критичной мощностью наиболее распространенным вариантом является использование двух выключателей с шиной, и две вторичные шины разделены на две разные части оборудования. Другим вариантом является основное расположение, которое не отключает автоматический выключатель шины и просто подключается к двум вторичным шинам.
В этой компоновке один источник питания обычно нагружает всю нагрузку, а другой - это резервный источник питания, если нормальный источник выходит из строя. Таким образом, основная компоновка аналогична автоматическому переключателю передачи (ATS).
Оба этих варианта показаны на рисунке 2.
Рисунок 2 - Вариации топологии «Main-Tie-Main» a.) «Main-Tie-Tie-Main» b.) «Main-Main»
Существуют и другие механизмы, однако ни одна из них не так популярна в среде распределения критической мощности, как вторично-избирательная «основная связь» и ее варианты.
Следует отметить, что топология main-tie-main также широко используется на уровне среднего напряжения.
Вернуться в Топологии ↑
3. Схема кольцевой шины
Однако с другой стороны, с большим успехом использовалась кольцевая шина, как показано на рисунке 3:
Рисунок 3 - Схема кольцевой шины
Устройство кольцевой шины обеспечивает гибкость подачи нескольких нагрузок с использованием нескольких шин. Он чаще всего используется на уровне среднего напряжения и обычно в режиме «замкнутого контура», когда все автоматические выключатели шины связи закрыты.
Вернуться в Топологии ↑
4. Схема первичного контура
Вариант кольцевой шины представляет собой схему первичной петли, показанную на рисунке 4:
Рисунок 4 - Схема первичного контура
Схема первичного контура обычно использует переключатели нагрузки-прерывания для включения петли и более экономически оправдана, чем полная система кольцевых шин. Как правило, контур работает в режиме «разомкнутого контура», но все же дает возможность подавать все нагрузки с любой стороны петли.
Вернуться в Топологии ↑
5. Композитная первичная петля / вторичная избирательная схема
Чрезвычайная гибкость и повышенная надежность достигаются путем объединения топологий. Примером этого является композитный первичный контур / вторично-селективный механизм, показанный на рисунке 5.
Здесь множественные непредвиденные сбои рассматриваются в целом экономически осуществимым образом.
Рисунок 5 - Композитная первичная петля / вторичная избирательная схема
Вернуться в Топологии ↑
Ссылка: Автоматические системы передачи критической мощности - дизайн и применение / Bill Brown, PE, Jay Guditis, Square D Critical Power Competency Center