Visoko razpoložljivi sistemi oskrbe z električno energijo

Visoko razpoložljivi sistemi oskrbe z električno energijo

V hierarhičnih sistemih oskrbe z električno energijo ločimo naslednje vrste napajanj:

  • Mrežno napajanje, včasih poimenovano tudi splošna lastna raba (SLR). Gre za napajalno omrežje, iz katerega se napajajo običajni porabniki na omrežju. Kakovost električne energije ter parametri zanesljivosti so določeni v specifikaciji QoS operaterja ali distribucije električne energije. V splošnem pa ob normalnem delovanju, ne upoštevaje višjih sil in tujih vzrokov, v Sloveniji kot sprejemljivo šteje skupno trajanje nenačrtovanih prekinitev, ki so daljše od 3 min v letnem času trajanja 400 min, pri čemer je največje sprejemljivo število prekinitev v mešanem okolju 10. Dodatno pa je sprejemljivih še do 22 nenačrtovanih prekinitev v trajanju do 3 minut.
  • Rezervno napajanje, včasih poimenovano tudi nujna lastna raba (NLR). Gre za napajalno omrežje, iz katerega se napajajo porabniki, ki morajo delovati tudi ob vseh dolgotrajnejših izpadih električnega omrežja (nad 2–3 minute), tako načrtovanih kot nenačrtovanih. Električno energijo v teh omrežjih zagotavljamo ob običajnem delovanju iz omrežja, ob izpadu le-tega pa iz rezervnih virov. Značilnost rezervnih virov je, da potrebujejo relativno kratek čas, da zagotovijo električno energijo porabnikom. Tipičen primer rezervnega vira je dizel električni agregat (v nadaljevanju DEA). Primeri porabnikov, ki morajo biti napajani iz rezervnega napajanja, so sistemi tehničnega hlajenja v zahtevnih objektih, varnostni sistemi, črpalke, skupne naprave v elektrarnah, objekti posebnega pomena, kot so bolnišnice, dvigala v visokih objektih …
  • Neprekinjeno napajanje, v splošnem poimenovano tudi UPS-napajanje. Gre za napajalno omrežje, iz katerega se napajajo porabniki, ki morajo biti nenehno oskrbovani z električno energijo. Tipični primeri porabnikov so protipožarni in protivlomni sistemi v visoko varovanih objektih, različni računalniški in informacijski sistemi, TK-sistemi ipd. Običajno kot vir energije v takih omrežjih služijo UPS-sistemi, ki se napajajo iz mrežnega ali rezervnega napajanja, ob prekinitvi pa so sposobni električno energijo dovajati iz zasilnih virov, kot so baterije oziroma akumulatorji.
  • Brezprekinitveno napajanje je poimenovanje, ki še ni splošno prepoznavno in uporabljeno. Izbrano je zaradi problematike nekaterih porabnikov, ki jim razpoložljivost neprekinjenega napajanja ne zadošča, temveč potrebujejo zanesljivejše vire električne energije. Večja zanesljivost se s samimi napravami nad neko mero ne da doseči, temveč je treba poseči po vzporedni vezavi različnih sistemov. Da bi se izognili težavam pri sinhronizaciji virov v različnih omrežjih (UPS-sistemov ali generatorjev), pa so v taka omrežja nameščena statična preklopna stikala, ki zagotovijo preklop med viri v še dovoljenem času izpada (glej diagram ITIC).

Klasifikacija in ureditev sistemov po standardu TIER

Ameriška organizacija Uptime Institute je prva začela določati priporočila ali vodila za ureditev infrastrukture IKT glede na njihovo zahtevano razpoložljivost. V okviru priporočil so določena osnovna vodila, kako zagotoviti ustrezno oskrbno infrastrukturo glede na zahtevano ali želeno razpoložljivost. Oskrbna infrastruktura računalniških centrov je glede na slednjo razporejena v 4 razrede v skladu s naslednjo tabelo:

 

Razred I

Razred II

Razred III

Razred IV

Redundanca opreme

N

N+1

N+1

2x(N+1)

Napajalne trase

1

1

1 aktivna

1 pasivna

2

Vzdrževanje med delovanjem

Ni zahtevano

Ni zahtevano

Da

Da

»Single point of failure«

Na več mestih

Na več mestih

Na nekaj mestih

Brez

Toleranca na izpade

Ne

Ne

Da

Da

Več požarnih con

Ni zahtevano

Ni zahtevano

Zahtevano

Zahtevano

Obremenitev prostora

220 – 230 W/m2

do 450 W/m2

do 1620 W/m2

nad 1620 W/m2

Omejitev delovanja zaradi vzdrževanja

2 izklopa daljša od 12 h/leto

3 izklopi daljši od 12 h/2leti

Brez izklopov

Brez izklopov

»Downtime«

1,2 izpada prek 4 ure/leto

2 izpada prek 4 ure/2leti

2 izpada prek 4 ure/5let

1 izpad prek 4 ure/5let

Skupni letni DT

do 28 h

do 22 h

do 1,6 h

do 0,8 h

Razpoložljivost

do 99,671%

do 99,749%

do 99,982%

do 99,991%

Elementi v sistemih brezprekinitvenega napajanja

Brezprekinitvena omrežja so, kot vsa druga energetska omrežja, sestavljena iz osnovnih elementov. Poleg samih vodnikov so še drugi elementi, ki skrbijo za zagotavljanje energije, njeno proizvodnjo, distribucijo in spremljanje oziroma nadzor. V splošnem pa lahko rečemo, da elemente brezprekinitvenih omrežij lahko delimo na naslednje skupine:

Elementi preklopov in razdelitve električne energije, kamor sodijo: 

  • stikalni bloki,
  • avtomatska preklopna stikala,
  • statična preklopna stikala,
  • PDU-enote (enote za distribucijo energije),
  • energetski kabli in pokabljenje,
  • sistem ozemljitve.

Elementi za proizvodnjo in zagotavljanje električne energije, kamor sodijo: 

  • različni generatorji,
  • različni UPS-sistemi.

Elementi kot viri energije v brezprekinitvenih sistemih, kamor prvenstveno sodijo: 

  • akumulatorske baterije,
  • gorilne celice,
  • kinetični hranilniki energije,
  • drugi viri energije.