Бесперебойное электроснабжение торговых центров или Shopping Must Go On

Вечером 9 декабря 2019 года предпраздничный шопинг посетителей торгового центра Eaton Centre в Торонто был прерван неожиданным блэкаутом. Торговые галереи погрузились в темноту, и единственным источником света осталась рождественская елка — ее фото многие поспешили запостить в соцсети как совершенно мистическое явление. Впрочем, среди твитов были и такие, где мистику объяснили легко и просто: елка была подключена к источнику бесперебойного питания. Сегодня мы поговорим о том, на каких ИБП арендаторы могут организовать бесперебойное электроснабжение для своих площадей в торговых центрах. Ведь shopping must go on, не правда ли?

Гарантированное и бесперебойное электропитание

Но вначале скажем, почему в заставку статьи был вынесен случай блэкаута в ТЦ Eaton Centre в Торонто. Речь идет об однофамильцах, этот торговый центр не имеет никакой связи с производственной компанией Eaton. Просто Eaton (Итон) — довольно распространенная фамилия среди талантливых эмигрантов, прибывших в США с Британских островов на рубеже XIX и XX веков. Один из Итонов основал торговую компанию, а другой — инженерную. А теперь вернемся к основной теме.

Торговый центр — это довольно сложный объект в смысле обеспечения гарантированного и бесперебойного электроснабжения. Как известно, администрация любого ТЦ готова сдать свободные площади практически любым арендаторам, лишь бы их бизнес находится в легальном поле. Может доходить до того, что на месте закрывшегося магазина одежды внезапно появляется булочная с мощными электрическими духовками или рыбная лавка с промышленными холодильниками. Иными словами, нагрузка на электросеть может меняться часто и практически непредсказуемым образом.

В таких условиях важно различать гарантированное и бесперебойное электропитание.

Гарантированным называется тип электропитания, при котором, помимо централизованного электроснабжения, задействован резервный источник автономного электроснабжения (обычно это ДГУ, дизель-генераторная установка). Крупные ТЦ может обслуживать несколько ДГУ. При гарантированном электропитании перерыв в электроснабжении потребителей от централизованной электросети разрешается только на время автоматического включения резервного источника питания (ДГУ, газового электрогенератора).

Бесперебойное электропитание предполагает наличие третьего независимого источника питания в виде ИБП, который питает потребителей в течение времени, необходимого для запуска автономного генератора и его выхода на расчетную нагрузку. Для запуска мощных ДГУ обычно требуется до 3-х минут, в зимнее время для уверенного старта в них постоянно подогревается охлаждающая жидкость.

Упрощенная схема электроснабжения ТЦ. Источник: Грандмоторс

Как правило, электроснабжение ТЦ строится по классической схеме разделения арендаторов и внутренних служб ТЦ на различные категории потребителей.

• Потребители II категории, к которым относятся большинство рядовых арендаторов ТЦ, не имеют подключения к гарантированному электропитанию от ДГУ и могут надеяться только городскую электросеть и собственные (локальные) источники бесперебойного питания (ИБП).
• Потребители I категории автоматически переключаются на ДГУ при аварии на городских электросетях, но до момента запуска ДГУ будут обесточены. У таких арендаторов перерывы в электроснабжении критичны для бизнеса или общественной безопасности. В ТЦ к таким арендаторам обычно относятся аптеки с холодильниками для медикаментов, медицинские и стоматологические кабинеты, заведения досуга для детей.
• Потребители I особой категории получают бесперебойное электропитание и не могут отключаться даже на короткое время. Для таких потребителей задействованы три источника электроснабжения — городская подстанция и ДГУ, а на время запуска ДГУ они запитываются от промышленных ИБП. К таким потребителям относятся системы пожарной сигнализации и автоматического пожаротушения, оповещения ГО и ЧС, аварийного освещения, помещение и оборудование диспетчерской службы ТЦ. Если в ТЦ арендуют площади ИТ-компании, то они также заказывают для себя бесперебойное электроснабжение.

Использование промышленных ИБП в ТЦ для особой категории потребителей производится по централизованной схеме. В этой схеме электричество подается от одного источника на всех потребителей этой категории внутри ТЦ.

Для рядовых арендаторов ТЦ — магазинов, кафе, спортивных залов, косметических кабинетов и т.п., обеспечение централизованным гарантированным или бесперебойным электропитанием может быть слишком дорогой опцией. В таких случаях экономически целесообразно использовать так называемую децентрализованную схему бесперебойного питания, о которой речь пойдет ниже.

Децентрализованная схема ИБП — преимущества и недостатки

Децентрализованные и централизованные схемы бесперебойного электропитания не являются взаимоисключающими. Эти две стратегии можно и нужно сочетать. Например, критические потребители (плюс те, кто специально заплатил) внутри ТЦ защищены большими промышленными ИБП, но в конкретном магазине, который не имеет гарантированного питания, могут быть локально использованы ИБП начального и среднего класса для обеспечения защиты кассовых аппаратов, сервера, принтера и иной техники.

Разберем плюсы и минусы децентрализованной схемы электроснабжения и вначале — о преимуществах использования локальных ИБП:

• не требуется никакой новой электропроводки, используются существующие настенные розетки; локальные ИБП легко ввести в эксплуатацию и подключить к кассам, компьютерам, другой важной технике; при смене арендуемого помещения такие ИБП забирают с собой и развертывают на новом месте;
• у локальных ИБП начального и среднего класса невысокая стоимость — бюджет практически любого малого бизнеса потянет покупку таких ИБП — а мощность до 3000 В·А позволяет подключать несколько касс или ПК к одному ИБП;
• арендатор не привязан к уровню выделенной нагрузки, изменение числа касс или иного оборудования в связи с расширением бизнеса не потребует нового согласования договора на электроснабжение;
• если у арендатора уже есть набор собственных ИБП, то логично их использовать в децентрализованной схеме бесперебойного питания.

Иногда администрация ТЦ — особенно если есть свободные мощности после выехавшего ключевого арендатора — начинает настойчиво предлагать арендаторам подключиться к сети гарантированного или бесперебойного электропитания на случай отключения электроснабжения от городской подстанции.

Вот когда лучше воспользоваться централизованным бесперебойным питанием:

• арендатору критически важна непрерывность бизнеса (пример — аптеки с холодильными шкафами для медикаментов, медицинские и стоматологические кабинеты, клиники красоты с процедурами непрерывного цикла, арендаторы, предоставляющие онлайн-услуги, такие как ИТ-компании): централизованное бесперебойное электроснабжение рассчитано на неограниченное время подачи к потребителям (при условии подвоза топлива для ДГУ), а локальные ИБП могут поддержать работу оборудования лишь короткое время, — обычно не более 15-20 мин., и если за это время подача электричества не восстановится, оборудование все равно придется выключить;
• если число локальных ИБП переваливает за десяток, причем они разных моделей и куплены в разное время — тогда отслеживание состояния батарей и их замена становятся заметным неудобством, становится легко не заметить уже неисправную батарею, и в результате ИБП не сможет защитить оборудование при аварии на электросети;
• при отключении электричества многочисленные звуковые сигналы тревоги от локальных ИБП могут вызвать раздражение и беспокойство посетителей (например, клиенток в клиниках красоты).

Далее — о типах и моделях ИБП, которые лучше всего подходят для арендаторов ТЦ из числа компаний малого бизнеса.

Рекомендации по типу и мощности ИБП для арендаторов ТЦ

Рассказ о трех типах ИБП, — оффлайн-ИБП, линейно-интерактивном типе и онлайн-ИБП, — можно найти почти в каждой статье на данную тему, но без этого не обойтись, если давать советы по выбору источников бесперебойного питания.

Схемы трех типов ИБП: a) офлайн, b) линейно-интерактивный, c) онлайн. Источник: Eaton

Наиболее простые и дешевые резервные ИБП (offline, back-UPS, stand-by) во многих случаях не рекомендуются ввиду того, что подаваемое из сети напряжение напрямую полается на нагрузку. Хотя напряжение в резервных ИБП фильтруется, но оно никак не регулируется — если в сети пониженное или повышенное напряжение, то именно такое и поступит на нагрузку.

Питание от батареи в резервных ИБП включается только при полном пропадании напряжения на входе, и на выход подается аппроксимированная (приближенная) форма синусоиды напряжения, что плохо влияет на работоспособность оборудования с трансформаторными блоками питания, электромоторов, дросселей, аудио- и видеоаппаратуры класса Hi-Fi, котлов отопления с циркуляционными насосами, холодильников и кондиционеров, насосов для воды. Категорически не рекомендуется использовать резервные ИБП для защиты лабораторного оборудования и медтехники, которые можно запитывать только напряжением с идеальной синусоидой.

Линейно-интерактивные ИБП (line-interactive) — самые практичные с точки зрения соотношения «цена/качество электропитания». Важным отличием линейно-интерактивных ИБП от офлайн-ИБП является наличие стабилизатора напряжения (также называемого автотрансформатором, AVR, Automatic Voltage Regulator). Поэтому линейно-интерактивный ИБП наиболее полезен при использовании в условиях, когда входное напряжение может меняться широких пределах. Возможности стабилизации напряжения у таких ИБП довольно значительные — от 150-160 В до 270-290 В на входе в зависимости от модели, при этом на выходе будут стабильные 230 В. Современные линейно-интерактивные ИБП, такие как Eaton серий 5P и 5PX, имеют микропроцессорное управление и обеспечивают идеальную синусоиду выходного напряжения.

Онлайн-ИБП (online, double conversion) — полная противоположность офлайн-ИБП в смысле качества электропитания: какое бы ни было напряжение или помехи в электросети, на нагрузку поступит идеальная синусоида. Внутри ИБП производится двойное преобразование — переменное входное напряжение преобразуется в постоянное, а затем опять в переменное, уже с идеальными параметрами. Единственный недостаток онлайн-ИБП — это высокая стоимость.

Компания Eaton рекомендует арендаторам ТЦ следующие модели линейно-интерактивных ИБП:

• если защищаемое оборудование укомплектовано кабелем для подключения к стандартной круглой евророзетке (тип DIN Socket Type-F), то можно выбрать линейно-интерактивные ИБП моделей Eaton Ellipse ECO (мощность от 500 В·А до 1600 В·А) или Eaton Ellipse PRO (мощность от 650 В·А до 1600 В·А) — каждый ИБП имеет от четырех до восьми розеток, входное напряжение может находиться в пределах 161–284 В;

  
  Источник: Eaton

• если требуется подключить устройства с «компьютерными» кабелями (тип IEC320-С13), то можно порекомендовать линейно-интерактивные ИБП 5-й серии — модели Eaton 5E, 5S, 5SC – модели с аппроксимированной синусоидой, 5P, 5PX – модели с чистой синусоидой напряжения на выходе (мощность от 500 В·А до 3000 В·А). Модели различаются сервисными функциями, наличием дисплея, типом корпуса, наличием возможности горячей замены батарей; для потребителей с евровилками при задействовании ИБП Eaton 5-й серии можно приобрести кабели-переходники IE-320 C14 / Socket Type-F;

  
  Линейно-интерактивный ИБП Eaton 5P с чистой выходной синусоидой. Источник: Eaton

Помимо упомянутых моделей ИБП начального (Ellipse) и среднего класса (Series 5), в продуктовой линейке Eaton присутствуют 9-я серия ИБП, сделанных по технологии двойного преобразования, с широкой гаммой моделей для защиты корпоративных серверов, а также для работы в составе дата-центров и на производственных объектах.

В итоге

Чем чувствительнее ваш бизнес к простоям и потерям, тем выше важность ИБП для него. Поэтому изучите вопрос самостоятельно и задавайте вопросы в комментариях к посту или у нас на сайте, если что-то окажется непонятным.

Источник: habr.com