Согласно ГОСТ Р МЭК 62040-1-1-2009 (IEC 62040-1-1:2002), «Источники бесперебойного питания (ИБП), Общие требования и требования безопасности для ИБП, используемых в зонах доступа оператора», в ИБП следует обеспечить защиту от обратного питания Backfeed Protection. Опасность поражения электрическим током не должна появляться на входных клеммах переменного тока устройства защиты от обратного питания при нормальных условиях отказа одиночного компонента в случае исчезновения входного напряжения переменного тока.
Реализация в ИБП EATON. Преимущества Backfeed Protection.
Введение
Термин «backfeeding» означает ситуацию, когда электропитание подается обратно к входным клеммам источника бесперебойного питания, т.е. когда направление передачи электропитания противоположено нормальной работе. Это создает угрозу безопасности, поскольку присутствие обратного питания может привести к тому, что входные клеммы будут находиться под напряжением, даже если они были отключены от сети. Присутствие обратного питания также может привести к серьезным нарушениям в работе другого оборудования, подключенного к общей точке выхода ИБП, и категорически запрещено поставщиками электроэнергии.
Backfeed контактор, в ИБП EATON, защищает обводную линию в случае неисправности статического байпаса, который состоит из последовательно соединенных тиристоров. В худшем случае, при поломке тиристоров может произойти короткое замыкание во всей внутренней линии байпаса ИБП, что вызовет низкое значение сопротивления для большого количества энергии.
Требование к защите от обратного питания
Как уже говорилось ранее, государственный стандарт ГОСТ Р МЭК 62040-1-1-2009 (IEC 62040-1-1:2002) требует, чтобы устройство ИБП исключало присутствие опасного напряжения и токов, которые могут присутствовать на входных контактах ИБП после отключения вводных автоматов.
Стандарт допускает два вида реализации защиты от обратного питания: установка внутреннего изолирующего устройства и установка внешнего изолирующего устройства, но с функцией обнаружения и контроля обратных токов, внутри ИБП.
Защита от обратного питания в одиночной системе ИБП
3-х фазные модели ИБП EATON, такие как: 9355, 9390 и 9395 включают в себя внутренние контакторы защиты от обратного питания, как стандарт (в некоторых новых моделях устанавливается опционально). На рисунке 1 показана схема ИБП EATON, модели 9395-275кВА, в которой присутствует контактор К5, выполняющий функцию защиты от обратного питания. Входные контакты выпрямителя и байпаса изображены на схеме слева, а выходные контакты ИБП справа.
Внутренний контактор К5 (backfeed contactor) используется для автоматической защиты в аварийных ситуациях, в случаях неисправности статического байпаса. Если в тиристорах статического байпаса происходит короткое замыкание, выход байпаса будет замкнут с выходом инвертора, в таком случае, если ИБП будет находится в режиме on-line или на батареях, во входящих цепях источника появятся большие токи (встречное напряжение). Встроенное программное обеспечение ИБП включает в себя функцию обнаружения обратного тока, а контактор К5 используется для защиты в аварийной ситуации и автоматически предотвращает появление встречного напряжения. Это позволяет ИБП оставаться в нормальном режиме работы, даже в случае неисправности статического байпаса.
Внутренние backfeed контакторы в ИБП EATON, всегда тестируются в рамках стандартного заводского предпродажного теста. Во время заводских испытаний, к ИБП подключается восьмидесяти процентная нагрузка, от номинальной мощности источника и производятся тесты в режиме двойного преобразования, в режиме байпаса производится проверка точности токов нагрузки, а также тестируется функциональность контактора К5.
Точность измерения тока байпаса имеет важное значение для защиты от обратного питания, так как позволяет своевременно обнаружить обратные токи. Если ИБП работает не в режиме байпаса, но в байпасной линии обнаруживаются токи, то контактор К5 автоматически открывается.
Защита от обратного питания в параллельной системе ИБП
Источники бесперебойного электропитания объединяются в параллель для увеличения надёжности системы или увеличения общей мощности. В параллельных системах, защита от обратного питания ещё более важна, так как параллельные системы имеют большие токи.
На Рисунке 2 показан пример блок-схемы параллельной системы ИБП с внутренним контактором защиты от обратного питания (К5).
Если произойдёт сбой в одном из статических переключателей, параллельные инверторы начнут обеспечивать обратным питанием входящую сеть, как показано на Рисунке 3. В этой ситуации контактор защиты от обратного питания откроется автоматически, чтобы предотвратить подачу мощности в городскую (во входящую) сеть.
Линии статического байпаса, в параллельных системах, имеют избыточность, чтобы отказ одной из байпасных линий не препятствовал работе других статических байпасов. В параллельной системе с резервированием мощности, отказ статического байпаса никак не повлияет на работу других байпасных линий, однако в параллельных системах с увеличением мощности, пропускная способность рабочих байпасов будет немного ограничена.
Защита от обратного питания в системе с централизованным байпасом.
Некоторые системы параллельной работы ИБП сконструированы с централизованным байпасом, где системный модуль байпаса (SBM) обеспечивает общую обходную линию для всех источников бесперебойного электропитания. Структурная схема данного типа системы изображена на Рисунке 4.
Подобно внутреннему байпасу ИБП, SBM также содержит тиристорный байпас и контактор для защиты от обратного питания. Блоки EATON SBM выпускаются для работы с токами от 2000 А, до 5000 А. (см. Рисунок 5).
Преимущества внутренней защиты от обратного питания.
Помимо преимуществ, связанных с безопасностью, внутренняя защита от обратного питания даёт преимущества в эксплуатации. Одним из существенных преимуществ является способность ИБП продолжать подачу питания для критических нагрузок в режиме двойного преобразования даже в случае неисправности статического байпаса. В случае отказа одного из тиристоров, контактор защиты от обратного питания открывается автоматически, и источник бесперебойного питания может продолжать работать в режиме двойного преобразования до проведения ремонтных работ и даже во время их проведения.
В параллельных системах, внутренняя защита от обратного питания реализована в каждом ИБП, с использованием контакторов. Наличие внешнего контактора защиты, часто означает установку только одного контактора для использования с несколькими статическими байпасами. В этом случае, отказ тиристора в одном из статических байпасов приводит к потере всех байпасных линий, подключённых к общему контактору защиты.