Система аварийного питания — это независимый источник электроэнергии, который поддерживает важные электрические системы при потере основного электропитания. Резервная система питания может включать резервный генератор , батареи и другие устройства. Системы аварийного питания устанавливаются для защиты жизни и имущества от последствий потери основного электропитания. Это тип непрерывной системы питания .
Они находят применение в самых разных условиях: от домов до больниц , научных лабораторий, центров обработки данных , [1] телекоммуникационного [2] оборудования и кораблей. Системы аварийного питания могут полагаться на генераторы , батареи глубокого цикла , маховики хранения энергии [3] или топливные элементы . [4] [5]
Системы аварийного питания использовались еще во время Второй мировой войны на военных кораблях. В бою корабль может потерять функцию своих котлов, которые питают паровые турбины для судового генератора . В таком случае один или несколько дизельных двигателей используются для привода резервных генераторов. Ранние переключатели передачи основывались на ручном управлении; два переключателя располагались горизонтально, в линию, и положение «включено» было обращено друг к другу. Между ними помещался стержень. Чтобы привести переключатель в действие, один источник должен быть выключен, стержень перемещен в другую сторону, а другой источник включен.
Сетевое питание может быть потеряно из-за обрыва линий, сбоев на подстанции, непогоды, запланированных отключений или, в экстремальных случаях, из-за сбоя в работе всей сети . В современных зданиях большинство систем аварийного питания были и остаются основанными на генераторах . Обычно эти генераторы работают на дизельном двигателе, хотя в небольших зданиях может использоваться генератор с бензиновым двигателем .
В некоторых крупных зданиях установлены газовые турбины , но для выработки электроэнергии им может потребоваться от 5 до 30 минут. [6]
В последнее время все больше используются батареи глубокого цикла и другие технологии, такие как маховиковое хранилище энергии или топливные элементы . Эти последние системы не производят загрязняющих газов, что позволяет размещать их внутри здания. Кроме того, в качестве второго преимущества, они не требуют строительства отдельного сарая для хранения топлива. [7]
В обычных генераторах для подключения аварийного питания используется автоматический переключатель . Одна сторона подключена как к нормальному питанию, так и к аварийному питанию; а другая сторона подключена к нагрузке, обозначенной как аварийная. Если на нормальной стороне нет электричества, переключатель использует соленоид для переключения трехполюсного двухпозиционного переключателя. Это переключает питание с нормального на аварийное. Потеря нормального питания также запускает систему стартера на батарейном питании для запуска генератора, аналогично использованию автомобильного аккумулятора для запуска двигателя. После переключения переключателя и запуска генератора аварийное питание здания снова включается (после отключения при потере нормального питания).
В отличие от аварийного освещения , аварийное освещение не является типом осветительного прибора; это схема обычного освещения здания, которая обеспечивает путь света для безопасного выхода или освещает служебные помещения, такие как технические помещения и электрощитовые. Знаки выхода , системы пожарной сигнализации (которые не работают на резервных батареях) и электронасосы для пожарных спринклеров почти всегда находятся на аварийном питании. Другое оборудование на аварийном питании может включать в себя дымоизоляционные клапаны, вентиляторы для эвакуации дыма, лифты, двери для инвалидов и розетки в служебных помещениях. Больницы используют аварийные розетки питания для питания систем жизнеобеспечения и контрольно-измерительного оборудования. Некоторые здания могут даже использовать аварийное питание в рамках обычных операций, например, театр, использующий его для питания оборудования для шоу в соответствии с принципом « шоу должно продолжаться ».
Системы аварийного электропитания в авиации могут использоваться как на борту самолета, так и на земле.
В коммерческих и военных самолетах критически важно поддерживать питание основных систем во время чрезвычайной ситуации. Это может быть сделано с помощью турбин Ram Air или аварийных источников питания от аккумуляторов, что позволяет пилотам поддерживать радиосвязь и продолжать навигацию с помощью MFD, GPS, приемника VOR или гироскопа направления в течение более часа.
Курсовой маяк , глиссадный маяк и другие средства посадки (например, микроволновые передатчики) являются как потребителями большой мощности, так и критически важными для миссии, и не могут надежно работать от аккумуляторной батареи даже в течение коротких периодов. Поэтому, когда требуется абсолютная надежность (например, когда в аэропорту действуют операции категории 3), обычно система работает от дизельного генератора с автоматическим переключением на питание от сети в случае отказа генератора. Это позволяет избежать прерывания передачи, пока генератор разгоняется до рабочей скорости.
Это противоречит типичному взгляду на системы аварийного электроснабжения, где резервные генераторы рассматриваются как вторичные по отношению к основному электроснабжению.
Компьютерам, сетям связи и другим современным электронным устройствам нужна не только мощность, но и постоянный ее поток для продолжения работы. Если напряжение источника значительно падает или полностью исчезает, эти устройства выходят из строя, даже если потеря мощности составляет всего лишь долю секунды. Из-за этого даже резервный генератор не обеспечивает защиты из-за времени запуска.
Для достижения более полной защиты от потерь используется дополнительное оборудование, такое как сетевые фильтры , инверторы или иногда полный источник бесперебойного питания (ИБП). Системы ИБП могут быть локальными (для одного устройства или одной розетки) или могут распространяться на все здание. Локальный ИБП представляет собой небольшую коробку, которая помещается под столом или телекоммуникационной стойкой и питает небольшое количество устройств. ИБП для всего здания может принимать любую из нескольких различных форм, в зависимости от применения. Он напрямую питает систему розеток, обозначенных как питание ИБП, и может питать большое количество устройств.
Поскольку телефонные станции используют постоянный ток, аккумуляторная комната здания обычно напрямую подключена к потребляющему оборудованию и постоянно находится на выходе выпрямителей, которые обычно подают постоянный ток, выпрямленный из электросети. Когда отключается электросеть, батарея несет нагрузку без необходимости переключения. Благодаря этой простой, хотя и довольно дорогой системе, некоторые станции ни разу не теряли электроэнергию с 1920-х годов.
В последние годы крупные блоки коммунальной электростанции обычно проектируются на основе системного блока, в котором требуемые устройства, включая котел, блок турбогенератора и его силовой (повышающий) и блок (вспомогательный) трансформатор , прочно соединены как один блок. Менее распространенная установка состоит из двух блоков, сгруппированных вместе с одним общим вспомогательным трансформатором станции. Поскольку каждый блок турбогенератора имеет свой собственный присоединенный вспомогательный трансформатор блока, он автоматически подключается к цепи. Для запуска блока вспомогательные устройства снабжаются питанием от другого вспомогательного трансформатора блока или вспомогательного трансформатора станции. Период переключения с первого трансформатора блока на следующий блок рассчитан на автоматическую, мгновенную работу в моменты, когда необходимо включить аварийную систему питания. Крайне важно, чтобы питание вспомогательных устройств блока не отключалось во время отключения станции (событие, известное как отключение электроэнергии , когда все обычные блоки временно выходят из строя). Вместо этого во время отключений ожидается, что сеть останется работоспособной. Когда возникают проблемы, это обычно связано с реле обратной мощности и реле, управляемыми частотой, на линиях сети из-за серьезных нарушений в сети. В этих обстоятельствах необходимо включить аварийную станцию, чтобы избежать повреждения оборудования и предотвратить возникновение опасных ситуаций, таких как выброс водорода из генераторов в окружающую среду.
Для системы аварийного питания 208 В переменного тока используется центральная система батарей с автоматическим управлением, расположенная в здании электростанции, чтобы избежать длинных проводов электропитания. Эта центральная система батарей состоит из свинцово-кислотных аккумуляторных ячеек, образующих систему 12 или 24 В постоянного тока, а также резервных ячеек, каждая из которых имеет свой собственный блок зарядки батареи. Также необходимы блок измерения напряжения, способный принимать 208 В переменного тока, и автоматическая система, способная подавать сигнал и активировать цепь аварийного питания в случае отказа питания станции 208 В переменного тока.
