Типичной ошибкой подавляющего большинства пользователей является установка ИБП в качестве универсального помехозащитного устройства. Иногда это настоятельно советуют сделать продавцы ИБП.

   У маломощных ИБП единственным средством защиты от импульсных перенапряжений служит в большинстве случаев маленький фильтр, защищающий телевидение и связь от помех, возникающих при работе самого ИБП, и варистор.

   В ИБП большой мощности защита от сетевых перенапряжений и помех обычно вообще не предусмотрена, иногда поставляется отдельно и стоит очень дорого. Зачастую в качестве защиты от помех поставщики ИБП предлагают ТИЛ и КМ фильтры, разделительные трансформаторы.

   Что такое THD и RFI фильтры, разделительные трансформаторы?

•    THD фильтр (фильтр гармоник) защищает сеть электропитания от так называемых гармоник низшего порядка, искажающих сетевое напряжение при работе самого ИБП. Применяется в слабых электросетях, где включение мощного ИБП может буквально изрезать синусоиду сетевого напряжения.

•    RFI фильтр (фильтр радиопомех) защищает сеть электропитания от радиопомех, генерируемых высокочастотным инвертором самого ИБП. Применяется на объектах, критичных к уровню радиопомех (телецентры и т.п.).

•    Разделительный трансформатор служит преимущественно для обеспечения электробезопасности при работе бестрансформаторных ИБП. Любой обычный трансформатор по своему устройству является разделительным трансформатором (первичная и вторичная обмотки изолированы друг от друга). Если разряд молнии попал на вход трансформатора подстанции, то защитит ли трансформатор электронное оборудование от поражения? Ответ всем пострадавшим от молнии известен — нет! Обычный разделительный трансформатор не может быть устройством защиты от перенапряжений.

схема ибп.png

   Мощные ИБП по схеме online имеют байпасные (обходные) контуры, которые при перенапряжениях в сети электропитания и в иных, опасных для «жизни» ИБП ситуациях, спасая его, соединяют защищаемое оборудование непосредственно с сетью электропитания, в обход ИБП. При этом вся «грязь» из сети электропитания попадает на нагрузку.

схема ибп2.png

   Отметим несколько типичных случаев поведения ИБП под воздействием помех из сети электропитания.

   Примеры из практики:

•      В центре Москвы у мощных ИБП фирмы АРС самопроизвольного менялся уровень выходного напряжения и происходил переход на аккумуляторную батарею при номинальном входном напряжении. Причина — самопроизвольное перепрограммирование схемы управления ИБП под воздействием импульсных помех, возникающих при работе схем включения натриевых ламп для освещения улиц.

•      ИБП фирмы SOLA работал от сети электропитания с тиристорным электроприводом и переходил на аккумуляторную батарею при номинальном напряжении сети электропитания. Причина: периодические импульсные помехи, возникавшие вследствие работы в сети тири­сторного преобразователя, приводили к срабатыванию датчика снижения напряжения ИБП (при этом КНС в сети электропитания не превышал допустимые для ИБП 5%). Необходимо отметить, что подобная ситуация возникала у наших заказчиков неоднократно, с ИБП от разных производителей. Чем «умнее» контроллер ИБП, тем в большей степени он оказывается чувствителен к искажениям напряжения сети электропитания.

•      Локальная вычислительная сеть (ЛВС), получавшая электропитание по полнопроточной схеме от мощного ИБП, в дневное время работала удовлетворительно, а в ночное время неоднократно давала отказы в работе, в том числе сопровождавшиеся выходом из строя оборудования. Причина: сброс нагрузки в энергосистеме в ночное время сопровождался увеличением напряжения на 10...15%, при этом ИБП, защищая свою силовую схему, пе­реходил на байпасный контур и оставлял ЛВС без защиты от помех и превышения на­пряжении питания. В крупных промышленных центрах при использовании мощных ИБП следует считаться с возможностью длительной (до 30...60 мин./сутки) работы нагрузки ИБП через байпас, то есть без надлежащей защиты СВТИ ЛВС от помех по сети электропитания.

•     Разряд молнии в землю на удалении 200 метров от вычислительного центра в Иваново вывел из строя несколько десятков персональных компьютеров, мониторов и принтеров, защищенных ИБП. Характер повреждения — многочисленные пробои и повреждение компонентов, в блоках питания взорвались проводники печатных плат. При этом ком­пьютеры бухгалтерии, защищенные трансфильтрами ЗАО «ЭМСОТЕХ», сохранили ра­ботоспособность.

•     Пожар в магазине «Детский мир» и одновременное с ним самовозгорание защищенных с по­мощью ИБП компьютеров в Политехническом музее Москвы из-за перенапряжения в сети электропитания являются общеизвестными фактами.

•     На одном из крупных предприятий Санкт-Петербурга мощный ИБП воздействием перенапряжений был выведен из строя в первые недели эксплуатации, оставив без резерв­ного электроснабжения большой ВЦ.

•     В здании РАО ЕЭС России произошла авария с ИБП «Силкон» мощностью 30 кВА. Экспертиза повреждений, возникших в результате аварии, показала следующее: Перена­пряжение (наиболее вероятно — разряд молнии) привело к пробою каркаса дросселя по цепи «обмотка — магнитопровод» (каркас пластмассовый с электрической прочностью не менее 6 кВ). Искровым разрядом была повреждена изоляция проводников обмотки, что привело к возникновению межвиткового замыкания с последующим перегревом и разрушением дросселя и выходом из строя ИБП. Процесс повреждения изоляции перенапряжением и межвитковое замыкание были существенно разнесены во времени. Изоляция была повреждена в грозовой период, а межвитковое замыкание возникнуть позднее, в период интенсивной работы ИБП от аккумуляторной батареи.

•     На одном из крупных нефтеперерабатывающих заводов коммутационное импульсное перенапряжение возникло из-за однофазного короткого замыкания и привело к несанкционированному включению байпаса мощного резервированного ИБП, сбою в его работе, возрастанию до опасных пределов напряжения на конденсаторах инвертора и аварийной остановке ИБП на 10-15 секунд. Так как ИБП обеспечивал электроэнергией нагрузку по I особой категории, то ущерб от аварии был многомиллионным.

   ИБП — это защита от исчезновения напряжения и провалов напряжения, на долю которых приходится не более 5... 10% всех сбоев в работе электронного оборудования, и которые, обыкновенно, не выводят электронику из строя. Основная доля сбоев в работе компьютеров и их повреждений (до 95%) приходится на незаметные невооруженным взглядом импульсные помехи.

   Переоценка помехозащитных свойств ИБП может стоить дорого. В Тюмени разряд молнии вблизи от вычислительного центра вывел из строя около 100 компьютеров и их перифе­рийное оборудование. Защита компьютеров обеспечивалась ИБП фирмы АРС. Все ИБП (около 50 штук) вышли из строя, часть из них воспламенилась, несколько штук буквально взорвались с разрушением металлического корпуса.

   Для сведения проектантов и специалистов в области электротехники:

   Промышленные ИБП (категория исполнения С3) западных производителей выдерживают по входу и выходу перенапряжения в соответствии с 1ЕС 62040-2, табл.6. Согласно этому стандарту ИБП по входу и выходу переменного тока может выдерживать без повреждений (сбои в работе допускаются) радиопомехи до 10 В с частотой 0,15-80 МГц; наносекундные импульсные помехи до 2 кВ; микросекундные импульсные перенапряжения (1/50 мкс, 8/20 мкс) до 1 кВ в цепи «провод-провод» и до 2 кВ в цепи «провод-земля». Причем испытания на микросекундные импульсные перенапряжения проводятся в отношении ИБП с током более 63 А.

   Параметры имитатора для испытаний ИБП описаны в 1ЕС 60950-1, табл. 1. Согласно этим нормам емкость конденсатора имитатора составляет 1 мкФ, а импеданс имитатора равен 40 Ом. То есть ток в цепи «провод-провод» ограничен значением 25 А, а в цепи «провод-земля» значением 50 А. Для целей грозозащиты следует ориентироваться на значения тока 20000 А и более. После сравнения этих значений не требуется доказывать тезис о необходимости защиты ИБП от перенапряжений.

ибп1.jpg

   Насколько серьезной должна быть защита?

Конденсатор имитатора для испытаний ИБП по 1ЕС 60950-1 емкостью 1 мкФ, заряженный до 1 кВ (цепь «провод-провод») и до 2 кВ (цепь «провод-земля») имеет энергию соответственно 0,5 Дж и 2 Дж. Импульс тока от разряда молнии 20 кА (10/350 мкс) имеет энергию около 100000 Дж. То есть схема защиты от грозовых перенапряжений, установленная до ИБП, должна уменьшить энергию перенапряжения по цепи «провод-провод» в 200000 раз и по цепи «провод-земля» в 50000 раз.

   Для того чтобы ИБП на протяжении всего срока эксплуатации исправно выполнял свою основную функцию – сохранял нагрузку от последствий чрезмерного снижения и исчезновения напряжения в сети электропитания, он должен быть надежно защищен по входу с помощью комплексных помехозащитных устройств.

Назад к списку