что такое bypass в ибп
Что такое bypass в ибп
П оспорили как-то два байпаса — кто из них важнее.
— Конечно же, я, — начал статический байпас. В случае если нагрузка превысит допустимую величину или откажет инвертор, нет другого способа оперативно перейти на питание от сети.
— Полная ерунда, — возмутился сервисный байпас. — Перегрузка чаще всего случается при коротком замыкании на выходе, когда никакой байпас уже не поможет, а лишь автомат или плавкий предохранитель. Хотя относительно инвертора ты, возможно, и прав. А вот без меня никакой ИБП не отремонтируешь. Ведь нет другого способа подать входное напряжение напрямую к потребителям, кроме как создав обходной путь. Поэтому я важнее.
— Может, это и так. Но ведь прежде чем включить ручной байпас, вначале включают электронный, иначе не миновать сбоя компьютерного оборудования, — поставил точку в дискуссии статический переключатель.
Не будем вмешиваться в пререкания этих благородных сеньоров, пока самостоятельно не изучим данный вопрос. Итак.
Нормальные герои всегда идут. в байпас
Исторически так сложилось, что большинство источников бесперебойного питания имеют в своем составе инвертор. Он обеспечивает выработку напряжения для питания нагрузки при отключении электросети (в устройствах резервного и линейно-интерактивного типа) или постоянно (в системах с двойным преобразованием энергии). В случае выхода этого элемента из строя ИБП не сможет обеспечить резервное питание нагрузки. Именно поэтому инженеры предусмотрели наличие обходного пути (статический, он же — электронный байпас), который автоматически включается при перегрузке или выходе инвертора из строя.
Тем не менее этот элемент присутствует далеко не во всех типах ИБП. Так, в резервных источниках переключение на батарею происходит при пропадании входного напряжения. Если в этот момент инвертор вдруг выйдет из строя, то переключение на внешнее питание выполнить будет невозможно.
Поэтому и устанавливать статический байпас в ИБП резервного типа нет никакого смысла. Собственно, в основном рабочем режиме нагрузка и так практически питается от входной сети (если не считать фильтр).
Линейно-интерактивные ИБП, в контексте исследуемого вопроса, также большую часть времени транслируют входное напряжение на выход, хотя и через отводы автотрансформатора. Им также статические байпасы ни к чему. А вот сервисные механические байпасы для подобных устройств корпоративного уровня могут оказаться достаточно полезными. Но об этом чуть позже.
И лишь при использовании источников с двойным преобразованием инвертор работает постоянно. Выход его из строя может обесточить нагрузку, и поэтому есть смысл в организации ее автоматического переключения на обходной путь питания, минуя неисправные цепи ( рис. 1 ). Этот переход осуществляется с помощью быстродействующего статического переключателя, выполненного на симисторах (двунаправленных тиристорах). Переключение на байпас происходит также в случае перегрузки ИБП — будь-то из-за больших пусковых токов, ошибок пользователей, подключивших к ИБП слишком большую нагрузку, короткого замыкания в цепи распределения либо по другим причинам.
И лишь при использовании источников с двойным преобразованием инвертор работает постоянно. Выход его из строя может обесточить нагрузку, и поэтому есть смысл в организации ее автоматического переключения на обходной путь питания, минуя неисправные цепи (рис. 1). Этот переход осуществляется с помощью быстродействующего статического переключателя, выполненного на симисторах (двунаправленных тиристорах). Переключение на байпас происходит также в случае перегрузки ИБП — будь-то из-за больших пусковых токов, ошибок пользователей, подключивших к ИБП слишком большую нагрузку, короткого замыкания в цепи распределения либо по другим причинам.
Заметим, что при необходимости пользователь может принудительно перевести источник питания на электронный байпас. Это выполняется либо с помощью механического переключателя либо путем ввода соответствующей команды с экрана панели управления ИБП.
Благодаря статическому переключателю время перевода нагрузки на внешнее питание составляет несколько миллисекунд и практически не сказывается на работе компьютерного оборудования. Хотя следует отметить возможный скачок уровня напряжения на выходе. Ведь в момент переключения нагрузка питалась от инвертора (220 или 230 В), а статический байпас обеспечил практически мгновенную подачу на нее напряжения входной сети, которое в критических ситуациях может выходить за допустимые пределы.
Как правило, статический байпас во всех однофазных ИБП, а также трехфазных системах малой и средней мощности располагается в корпусе основного источника питания. Оборудование более высокого класса предусматривает установку внешних шкафов байпасов, объединяющих в одном корпусе статический и ручной (сервисный) переключатели. Но об этом чуть позже.
Переключением в режим байпаса и выходом из него управляет внутренний контроллер ИБП. Напомним, что этот переход возможен только в режиме синхронности напряжений на выходе инвертора и сигнала на байпасном входе источника. В противном случае переключение на обходной путь не произойдет, и ИБП выключится, обесточив нагрузку.
Переход на питание от входной сети может произойти также при подключении к выходу источника емкостной нагрузки, что приведет к кратковременному броску тока. Такую ситуацию контроллер ИБП может воспринять как перегрузку и сформировать сигнал перехода на байпас. Но в этом нет ничего непоправимого — через некоторое время после завершения переход¬ных процессов ИБП вернется к нормальному режиму работы. А кроме того, современные инверторы способны выдерживать достаточно большие кратковременные перегрузки без переключения на внешнюю сеть.
Мультибайпасные решения в параллельных системах
Наращивание мощности «по горизонтали» (другими словами, параллельное включение сразу нескольких ИБП на общую нагрузку) — самый простой способ получить систему питания с резервированием ( рис. 2 ). При этом выходы источников соединяются друг с другом, инверторы синхронизируются по напряжению на байпасном входе и управляются, как правило, от одного ИБП, назначаемого «мастером». Поскольку каждый ИБП имеет при этом собственный статический байпас, то переход в обходной режим осуществляется синхронно всеми устройствами. Если параллельная система построена по схеме N+1, то выход из строя одного из источников не приводит к немедленному переключению на входную сеть — ведь мы имеем дело с резервируемой системой электропитания. Просто в этом случае вышедший из строя ИБП отключается от нагрузки.
В параллельных системах одновременность срабатывания статических байпасов обеспечивается за счет быстродействия используемых электронных компонентов и управления из одной точки. Индивидуальные байпасы при таком включении находятся на общей управляющей шине. Для этого при инсталляции системы выполняется ряд необходимых перекоммутаций и соединений.
В качестве примера ИБП, обе-спечивающего работу в параллельном режиме, можно привести систему Galaxy 7000 ( рис. 3 ). Как видно из иллюстрации, каждое устройство имеет собственный статический и сервисный байпасы, которые могут выполнять свои функции при параллельном включении нескольких ИБП. Однако считается, что при большом числе источников (больше 4-х) целесообразно применение централизованного модуля, объединяющего в себе функции статического и сервисного байпасов ( рис. 4 ). При этом аналогичные системы отдельно стоящих источников блокируются либо у производителя заказывается специальная конфигурация ИБП без обходных цепей.
Однако не всегда производители параллельных решений придерживаются идеологии «мультибайпасности». Для систем большой мощности предлагаются отдельно выполненные независимые бай-пасные системы, включающие как статические, так и механические соединители. В этом случае при наращивании «по горизонтали» одиночные ИБП могут вообще поставляться без индивидуаль¬ных статических и сервисных байпасов.
Статический байпас в модульных системах
Модульные ИБП появились из-за необходимости организации наращиваемых отказоустойчивых систем, позволяющих легко увеличивать необходимую мощность и обеспечивать при этом необходимый уровень резервирования — N+1, N+2, 2 (N +1). Кроме того, относительно небольшой размер и вес модулей позволяет в случае неисправности их легко заменять, причем за достаточно короткое время.
Модульные системы строятся в виде наращиваемых «по вертикали» блоков, представляющих из себя либо полнофункциональные ИБП, либо специализированные модули. В первом случае каждый «кирпичик» системы электропитания содержит в себе выпрямитель, инвертор, аккумуляторную батарею, блок управления, статический байпас. Здесь мы имеем систему, аналогичную параллельному включению нескольких ИБП. Во втором случае решения представляют собой набор функциональных модулей, каждый из которых выполняет свою определенную задачу. Здесь система электропитания содержит специализированные блоки — силовые, батарейные, управления, статического и сервисного байпаса.
Именно в модульных решениях при втором способе реализации мы видим появление реальной возможности вынесения байпаса за пределы силового блока, и более того, использование единого байпаса для всей системы электропитания.
Выделение статического и сервисного байпаса в отдельное устройство, дополняющее силовые и батарейные модули, вполне логично. Во-первых, мощность одного такого устройства можно рассчитать «с запасом» под реальную нагрузку. Во-вторых, отпадают опасения касательно гарантированной одновременности переключении группы независимых байпасов. Хотя, в общем-то, это не такая уж и большая проблема — управлять ими можно, подавая сигнал через общую шину от одного контроллера; одновременность переключений здесь гарантирована.
Любое устройство, в том числе и такое, как ИБП, нуждается в профилактике и ремонте, замене батарей. Механизм, который позволяет отключить ИБП от питающей сети, обеспечивая при этом непрерывность питания нагрузки, получил название «сервисный байпас». На первый взгляд это достаточно простое внешнее устройство, позволяющее полностью обесточить ИБП, отключив его вход от питающей сети, а выход — от нагрузки. В некоторых системах для этого используются несколько переключателей (контакторов), позволяющих в ручном режиме полностью обесточить ИБП.
Непродуманная реализация такой схемы может привести к кратковременному отключению нагрузки на время срабатывания механических соединителей. Даже в случае, если это будут электронные реле, перерыв в подаче электроэнергии на нагрузку составит ощутимое время и приведет к сбою компьютерного оборудования. Чтобы избежать такой проблемы, применяют достаточно сложную, особенно для непосвященных, последовательность процедур. Вначале ИБП принудительно переводится в режим статического байпаса (переключателем или командой). Далее эта же цепь шунтируется ручным байпасом, отключается выход ИБП, выключается сам источник, а затем и его вход. Для выполнения обратной процедуры подключаем вход, включаем ИБП, после самотестирования переводим его в электронный байпас, подключаем выход, размыкаем шунтирующую цепь, выводим ИБП из электронного байпаса.
Что произойдет в случае нарушения порядка вы-полнения этой инструкции, сказать трудно. Скорее всего, производитель должен предусмотреть ошибки обслуживающего персонала и обезопасить оборудование от выхода из строя, а нагрузку — от обесточивания.
В одиночных ИБП, где имеются оба типа организации обходного пути, устанавливать дополнительный тиристорный переключатель нет смысла. Его функции выполняет имеющийся статический байпас, получающий команду на принудительное переключение в результате замыкания сухих контактов механического рубильника. Далее уже срабатывает механический контактор, дублирующий подключение нагрузки к внешней сети.
В случае модульных или параллельных решений при выносе сервисного байпаса в отдельно стоящий блок статический байпас также может присутство¬вать там, как его неотъемлемая составная часть. В то же время в параллельных системах можно встретить вариант решения, когда статические байпасы стоят в каждом ИБП и управляются путем реакции на замы¬кание «сухих контактов» механического рубильника.
Совместна работа байпасов
Хотя процедуру перевода в сервисный режим обслуживания каждый производитель для своего оборудования прописывает достаточно детально, бывают критические моменты, когда необходимо действовать быстро (например, из источника повалил дым) или выполнить защиту устройства и системы питания в целом от возможных непродуманных действий оператора. Для этого в сервисных байпасах параллельно с механическим переключателем устанавливают статический, который в момент срабатывания механического контактора обеспечивает питание нагрузки от внешней сети. Электронный тиристорный переключатель в этом случае предваряет механический контакт за счет более раннего замыкания дополнительных («сухих») контактов рубильника.
Поскольку предполагается, что ИБП и сеть сфазированы, нагрузка начинает питаться от входной сети через тиристоры. По завершении операции включения сервисного байпаса замыкается механический контактор и появляется параллельная цепь питания нагрузки. Теперь статический байпас можно отключить (хотя если этого не сделать, то ничего страшного не произойдет). Затем отключается вход ИБП — ведь именно для профилактических или ремонтных действий с этим устройством мы и перевели нагрузку на питание от входной электросети. В результате такой операции все цепи питания ИБП оказываются обесточенными, в том числе и контроллер, управляющий байпасом, и последний переходит в режим «выключен».
По окончании профилактических работ необходимо включить ИБП и обеспечить защищенное питание нагрузки. На момент включения ИБП контакты механического соединителя (рубильника) все еще замкнуты, как, впрочем, и «сухие контакты». Последний факт информирует ИБП о том, что система находится в режиме сервисного байпаса. Во избежание обесточивания нагрузки в момент отключения ее от внешней сети механическим контактором ИБП сразу же после включе¬ния замыкает статический байпас, дублируя питание нагрузки от внешней сети через электронные цепи тиристоров. Далее осуществляется размы¬кание контактора ручного байпаса и «сухих контактов». После этого ИБП начинает запуск стандартной процедуры переключения на питание от инвертора — синхронизация с электросетью, отключение статического байпаса и переключение выхода инвертора на нагрузку.
Говорят, что именно так устроена «защита от дурака». Мы не верим, что инженеры подобного уровня могут быть допущены к работе с таким оборудованием. Но поскольку «береженого Бог бережет», решения с автоматическим включением статического байпаса при использовании механических контакторов должны стать необходимым эле¬ментом любой надежной системы электропитания.
Из диалога байпасов — вместо эпилога
А поскольку байпасы так и не смогли прийти к общему мнению, они позвали к себе источник бесперебойного питания, чтобы он разрешил их спор о том, кто более важен.
— Не ссорьтесь, — сказал ИБП. — Вы для меня оба важны и оба полезны каждый в своей ипостаси. И когда требуется обеспечить питание нагрузки по обходной цепи, и когда нужно отремонтировать сам источник, не отключая нагрузку от сети. Причем в этом последнем случае вы оба должны работать слаженно и в нужной последовательности.
Вот на этой оптимистической ноте мы и закончим рассказ о статических и сервисных байпасах и их совместной работе по защите ИБП и нагрузки.
Автор благодарит сотрудников компаний «Бест Пауэр Украина» (Игоря Шкуренко), «Шнейдер Электрик Украина» (Романа Осадчего) и «Аквилон Энергия» (Николая Гузя) за помощь, оказанную в написании статьи.
Схема байпас (Bypass) – «обход»
Байпас. Bypass. Обход.
Байпас – это режим питания нагрузки сетевым напряжением в обход основной схемы системы бесперебойного питания (СБП). Например, в обход ИБП, стабилизатора или дизель-генератора. Часто байпасом называют саму обходную защитную линию (цепь) и её сопутствующие коммутационные устройства.
Переход устройства в режим байпас может выполняться автоматически или вручную. ИБП со схемой On-Line автоматически переходят в режим байпас при перегрузке выходных цепей или при возникновении внутренних неисправностей. Таким образом, нагрузка защищается не только от сбоев в питающей электросети, но и от неполадок в самом ИБП. Возможность ручного перевода устройства в режим байпас предусмотрена на случай проведения его технического обслуживания без отключения нагрузки.
|
|
Байпасы можно разделить на внутренние (технологически встроенные в оборудование) и внешние. Основные типы встроенных байпасов: статический (симисторный, симисторно-релейный), релейный и ручной (рубильник, автомат).
В системах на базе дизель-генераторных установок (ДГУ) с автоматическими панелями переключения нагрузки (АППН) обычно используются внешние схемы байпас.
Такие устройства, как стабилизаторы напряжения большой мощности также могут иметь встроенные обходные цепи, но чаще всего их байпас выполнен в виде отдельного кабинета, то есть внешнего блока.
В источниках бесперебойного питания (ИБП) используются как внутренние (встроенные) так и внешние схемы байпас. Из встроенных наилучшими характеристиками обладает так называемый статический байпас. У него нулевое время переключения инвертор – байпас и обратно. Статическим байпасом оснащены все ИБП средней мощности (симисорная или симисторно-релейная схема байпас) и большой мощности (симисторная схема байпас). В ИБП малой мощности чаще всего используют релейный байпас. Помимо статического байпас все мощные ИБП и большинство ИБП средней мощности имеют ручной байпас.
По способам исполнения внешние схемы байпас можно разделить на следующие типы:
При этом могут использоваться любые виды коммутационных устройств: рубильники, автоматы, статические переключатели и др.
По скорости переключения схемы байпас можно классифицировать на два основные типа:
По степени защиты от обратного напряжения схемы байпас бывают следующих видов:
По наличию гальванической развязки вход/выход схемы Bypass можно существуют следующие типы:
По фазности (по количеству полюсов)
Внимание!
Во избежании аварии, установка, сборка, эксплуатация систем Bypass должна производиться авторизованным персоналом при строгом соблюдении требований завода-производителя основного оборудования СБП (ИБП, ДГУ, стабилизатор напряжения и др.) с учетом специфики их работы. Необходимо также соблюдать нормативы местных требований (ПУЭ).
Дополнительные материалы для специалистов: статья «Схемы байпас: основные типы и сферы их применения»
Опасный байпас или как быстро повредить ИБП
Правилом хорошего тона при монтаже источников бесперебойного питания является установка байпаса.
Байпас (англ. bypass) – механизм, который позволяет оперативно и легко подключить нагрузку в обход ИБП, что бывает необходимо при сервисных работах, в режимах перегрузки и в случае выхода бесперебойника из строя.
На одном из объектов нас попросили осуществить шеф-монтаж однофазного ИБП. Инженер выехал на объект и увидел следующую картинку реализации байпаса:
Давайте разбираться. Левый верхний двухполюсный автомат, это автомат с которого идет байпасная линия на нижние автоматы 1, 2, 3, 4, 5. На средний автомат приходит линия с ИБП и его выход также идет на нижние автоматы. Правый автомат – питание ИБП, предположим, что он включен и источник находится в on-line режиме – с него подается питание в средний автомат.
Что будет, если мы включим средний автомат, оставив включенным крайний левый? Предлагаю читателям подумать, а пока ещё пару фотографий: 
Итак, мы с вами видим, что на нижних автоматах стоит шина, которая раздает фазу по автоматам, через них байпасная фаза и фаза и ИБП соединяются. В итоге, при включении среднего автомата (при включенном левом) бесперебойник получит встречное сетевое напряжение, отчего немедленно выйдет из строя – у него взорвутся конденсаторы (есть вероятность того, что сработает автомат раньше, но так бывает далеко не всегда). Ситуация усугубляется тем, что левый верхний автомат, как правило, считают за вводной в щиток, и он как бы в рабочем режиме всегда должен быть включен.
Как же надо сделать? Организация байпаса или схемы питания от двух вводов обязательно предполагает переключение, исключающее возможность одновременной подачи напряжения в одну точку. Для этого используются реверсные рубильники, реверсные схемы контакторов с механической блокировкой, автоматы с опережающим контактом. Переделываем схему с использованием рубильника ABB OT40F3C:
байпас (в источнике бесперебойного питания)
байпас
1. Режим работы источника бесперебойного питания (ИБП) в котором вход ИБП напрямую или через корректирующие и фильтрующие цепи соединен с выходом ИБП. В таком режиме ИБП практически не способен влиять на качество выходного напряжения. В режим байпаса ИБП переводят либо принудительно с панели управления, либо ИБП переходит в этот режим самостоятельно при перегрузке или неисправности.
2. Часть схемы ИБП, обеспечивающая работу режима байпас.
Различают электронный (статический байпас) и механической (сервисный байпас). Электронный байпас защищает нагрузку ИБП от перегрузки, а оборудование от отключения питания при аварии в ИБП. Механический байпас предназначен для отключения ИБП от сети при обслуживании без отключения защищаемого оборудования.
[http://www.radistr.ru/misc/document423.phtml]
by-pass
Functional UPS module that connects the load of an On-Line UPS directly to mains in case of overload or UPS failure.
[http://www.upsonnet.com/UPS-Glossary/]
Байпас в ИБП с двойным преобразованием
Схема байпаса
Байпас является обязательным элементом ИБП двойного преобразования большой и средней мощности.
Байпас предназначен для соединения выхода ИБП (т. е. нагрузки) с входом ИБП (т. е. с питающей сетью), минуя схему ИБП.
Байпас представляет собой комбинированное электронно-механическое устройство, состоящее из так называемого статического байпаса и ручного (механического,т. е. контактного) байпаса.
Используется также термин автоматический байпас.
В некоторых случаях байпас применяют при первом включении оборудования, когда пусковая мощность нагрузки превышает мощность ИБП.
Ручной (механический, т. е. контактный) байпас представляет собой контактный выключатель нагрузки, шунтирующий статический байпас. Он предназначен для вывода ИБП из работы со снятием напряжения с элементов ИБП. При включенном ручном байпасе питание нагрузки осуществляется через цепь «вход байпаса-ручной байпас-выход ИБП». Остальные элементы ИБП: выпрямитель, инвертор, аккумуляторная батарея (АБ), статический байпас — на время включения ручного байпаса могут быть обесточены (отключены от сетевого питания и нагрузки) для ремонта, регулировок, осмотров и т. д.
Об отключении АБ можно говорить с некоторой натяжкой, поскольку АБ в заряженном состоянии является мощным источником постоянного напряжения, представляющим опасность для обслуживающего персонала. По классификации «Межотраслевых правил по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок» работы с АБ следует относить к виду работ с частичным снятием напряжения. При необходимости замены аккумуляторов АБ ИБП переводят на ручной байпас, специальным инструментом разделяют АБ на отдельные аккумуляторы, после чего опасность поражения электрическим током устраняется.
При работе в режиме Байпас ИБП не имеет возможности обеспечивать бесперебойное питание потребителей. Такой режим должен сопровождаться административно-техническими мероприятиями для исключения нежелательных последствий для потребителей. Самая простая мера — проведение профилактических и ремонтных работ в то время, когда потребители не работают.
Таким образом байпас позволяет: