20.08.2023
Проектная мощность машинного зала и его фактическая нагрузка в первый год эксплуатации расходятся, как правило, в разы. Объект, рассчитанный на 400 кВт, вводится с нагрузкой 80–120 кВт и выходит на проектную загрузку за несколько лет. Это нормальный сценарий, и система бесперебойного питания должна быть спроектирована именно под него, а не под конечное состояние.
Ключевой параметр такого проектирования — величина ступени наращивания, то есть номинал силового модуля. MIROTEK предлагает две платформы с разной гранулярностью: MIR3 с модулями 30 и 40 кВА и MIR3.MX с модулями 50 и 60 кВА, охватывающие диапазон от 30 до 720 кВА в одном конструктиве с возможностью параллельной работы четырёх систем.
Что определяет выбор ступени
Первый фактор — характер прироста нагрузки. Если нагрузка добавляется отдельными стойками, мелкая ступень позволяет точнее следовать за фактическим потреблением. Если нагрузка вводится рядами по несколько стоек, мелкая ступень означает частые работы по добавлению модулей без соответствующего выигрыша.
Второй фактор — удержание рабочей точки КПД. Силовая электроника работает наиболее эффективно в диапазоне загрузки 50–80 % от установленной мощности. Ниже 30 % КПД заметно снижается. Ступень должна выбираться так, чтобы после каждого приращения система оставалась в оптимальном диапазоне.
Третий фактор — стоимость резервирования. При схеме N+1 один модуль является резервным, и его доля в общей стоимости тем меньше, чем больше рабочих модулей. Для системы из двух рабочих модулей резерв добавляет 50 % к установленной мощности, из пяти — 20 %, из десяти — 10 %.
Четвёртый фактор — количество разъёмных силовых соединений. Каждый модуль подключается через контактное соединение, которое является потенциальной точкой отказа и локального нагрева. При равной мощности крупная ступень означает меньшее число таких соединений.
Расчёт на примере
Рассмотрим объект с перспективной мощностью 300 кВт, вводимый очередями по 100 кВт с интервалом около двух лет, при требовании резервирования N+1.
Вариант с модулями 50 кВт. Первая очередь: два рабочих модуля и один резервный — 150 кВт установленной мощности при нагрузке 100 кВт, загрузка рабочих модулей около 100 %, что требует корректировки: разумнее три рабочих и один резервный, то есть 200 кВт установленной при загрузке 50 %. Вторая очередь: добавление двух модулей, загрузка возвращается к 67 %. Третья: ещё два модуля, загрузка около 75 % при общей установленной мощности 350 кВт.
Вариант с модулями 30 кВА. Первая очередь потребует четырёх рабочих модулей и одного резервного, вторая и третья — по четыре модуля. Итого пятнадцать модулей вместо семи. Точность следования за нагрузкой выше, количество соединений и операций по установке — больше вдвое.
Выбор между вариантами определяется тем, что для конкретного объекта дороже: неоптимальная загрузка на промежуточных этапах или увеличенное число модулей и связанных с ними операций.
Что необходимо заложить заранее
Расчёт ступени бессмыслен, если конструктив не имеет резерва посадочных мест. Модульный ИБП, укомплектованный модулями полностью, теряет способность к наращиванию так же, как моноблочный.
Второе обязательное условие — запас по сечению вводного кабеля и по номиналу вводных аппаратов. Это наиболее частое ограничение на практике: силовые модули добавить можно, но ввод рассчитан под первоначальную мощность, и его замена относится к работам в главной цепи питания.
Третье — соответствие батарейной части. При росте нагрузки время автономии сокращается пропорционально, поскольку батарейная линейка рассчитывалась под прежнюю мощность. Наращивание батарейной части должно быть предусмотрено конструктивно: модульные шкафы MIRBC и MIRMBC позволяют добавлять модули и подключать дополнительные шкафы к той же шине постоянного тока./
Четвёртое — ёмкость распределения. Модульный шкаф MIRPD шириной 300 / 400мм на 42U содержит 26 / 39 посадочных мест — до 26 / 39 трёхфазных или 78 / 117 однофазных потребителей; резерв мест должен закладываться при первоначальном проектировании.
Вывод
Величина ступени — расчётный параметр, а не характеристика изделия. Она определяется профилем ввода нагрузки конкретного объекта, и правильный выбор экономит больше, чем разница в стоимости самих ИБП.
