Система электроснабжения пуэ: ПУЭ: Глава 1.2. Электроснабжение и электрические сети…

Содержание

ПУЭ: Глава 1.2. Электроснабжение и электрические сети…

Область применения. Определения

1.2.1. Настоящая глава Правил распространяется на все системы электроснабжения.

Системы электроснабжения подземных, тяговых и других специальных установок, кроме требований настоящей главы, должны соответствовать также требованиям специальных правил.

1.2.2. Энергетическая система (энергосистема) — совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединенных между собой и связанных общностью режимов в непрерывном процессе производства, преобразования, передачи и распределения электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом.

1.2.3. Электрическая часть энергосистемы — совокупность электроустановок электрических станций и электрических сетей энергосистемы.

1.2.4. Электроэнергетическая система — электрическая часть энергосистемы и питающиеся от нее приемники электрической энергии, объединенные общностью процесса производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии.

1.2.5. Электроснабжение — обеспечение потребителей электрической энергией.

Система электроснабжения — совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией.

Централизованное электроснабжение — электроснабжение потребителей электрической энергии от энергосистемы.

1.2.6. Электрическая сеть — совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.

1.2.7. Приемник электрической энергии (электроприемник) — аппарат, агрегат и др., предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.

1.2.8. Потребитель электрической энергии — электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.

1.2.9. Нормальный режим потребителя электрической энергии – режим, при котором обеспечиваются заданные значения параметров его работы.

Послеаварийный режим – режим, в котором находится потребитель электрической энергии в результате нарушения в системе его электроснабжения до установления нормального режима после локализации отказа.

1.2.10. Независимый источник питания — источник питания, на котором сохраняется напряжение в послеаварийном режиме в регламентированных пределах при исчезновении его на другом или других источниках питания.

К числу независимых источников питания относятся две секции или системы шин одной или двух электростанций и подстанций при одновременном соблюдении следующих двух условий:

  1. каждая из секций или систем шин в свою очередь имеет питание от независимого источника питания;
  2. секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной из секций (систем) шин.

Общие требования

1.2.11. При проектировании систем электроснабжения и реконструкции электроустановок должны рассматриваться следующие вопросы:

  1. перспектива развития энергосистем и систем электроснабжения с учетом рационального сочетания вновь сооружаемых электрических сетей с действующими и вновь сооружаемыми сетями других классов напряжения;
  2. обеспечение комплексного централизованного электроснабжения всех потребителей электрической энергии, расположенных в зоне действия электрических сетей, независимо от их принадлежности;
  3. ограничение токов КЗ предельными уровнями, определяемыми на перспективу;
  4. снижение потерь электрической энергии;
  5. соответствие принимаемых решений условиям охраны окружающей среды.

При этом должны рассматриваться в комплексе внешнее и внутреннее электроснабжение с учетом возможностей и экономической целесообразности технологического резервирования.

При решении вопросов резервирования следует учитывать перегрузочную способность элементов электроустановок, а также наличие резерва в технологическом оборудовании.

1.2.12. При решении вопросов развития систем электроснабжения следует учитывать ремонтные, аварийные и послеаварийные режимы.

1.2.13. При выборе независимых взаимно резервирующих источников питания, являющихся объектами энергосистемы, следует учитывать вероятность одновременного зависимого кратковременного снижения или полного исчезновения напряжения на время действия релейной защиты и автоматики при повреждениях в электрической части энергосистемы, а также одновременного длительного исчезновения напряжения на этих источниках питания при тяжелых системных авариях.

1.2.14. Требования 1.2.11-1.2.13 должны быть учтены на всех промежуточных этапах развития энергосистем и систем электроснабжения.

1.2.15. Проектирование электрических сетей должно осуществляться с учетом вида их обслуживания (постоянное дежурство, дежурство на дому, выездные бригады и др. ).

1.2.16. Работа электрических сетей напряжением 2-35 кВ может предусматриваться как с изолированной нейтралью, так и с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю должна применяться при значениях этого тока в нормальных режимах:

  • в сетях напряжением 3-20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры на воздушных линиях электропередачи, и во всех сетях напряжением 35 кВ — более 10 А;
  • в сетях, не имеющих железобетонных и металлических опор на воздушных линиях электропередачи:
    • более 30 А при напряжении 3-6 кВ;
    • более 20 А при напряжении 10 кВ;
    • более 15 А при напряжении 15-20 кВ;

в схемах генераторного напряжения 6-20 кВ блоков генератор-трансформатор – более 5А.

При токах замыкания на землю более 50 А рекомендуется применение не менее двух заземляющих реакторов.

Работа электрических сетей напряжением 110 кВ может предусматриваться как с глухозаземленной, так и с эффективно заземленной нейтралью.

Электрические сети напряжением 220 кВ и выше должны работать только с глухозаземленной нейтралью.

Категории электроприемников и обеспечение надежности электроснабжения

1.2.17. Категории электроприемников по надежности электроснабжения определяются в процессе проектирования системы электроснабжения на основании нормативной документации, а также технологической части проекта.

1.2.18. В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории. Электроприемники первой категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.

Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.

Электроприемники второй категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники третьей категории — все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй категорий.

1.2.19. Электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания. В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п. Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.
Электроснабжение электроприемников первой категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.

1.2.20. Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

1.2.21. Для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

Уровни и регулирование напряжения, компенсация реактивной мощности

1.2.22. Для электрических сетей следует предусматривать технические мероприятия по обеспечению качества электрической энергии в соответствии с требованиями ГОСТ 13109.

1.2.23. Устройства регулирования напряжения должны обеспечивать поддержание напряжения на шинах напряжением 3-20 кВ электростанций и подстанций, к которым присоединены распределительные сети, в пределах не ниже 105 % номинального в период наибольших нагрузок и не выше 100% номинального в период наименьших нагрузок этих сетей. Отклонения от указанных уровней напряжения должны быть обоснованы.

1.2.24. Выбор и размещение устройств компенсации реактивной мощности в электрических сетях производятся исходя из необходимости обеспечения требуемой пропускной способности сети в нормальных и послеаварийных режимах при поддержании необходимых уровней напряжения и запасов устойчивости.

Категории электроснабжения потребителей по ПУЭ / en-res.ru

Согласно ПУЭ все потребители электрической энергии условно разделяют на три категории (группы), в зависимости от их важности. В данном случае идет речь о том, насколько надежным должно быть энергоснабжение потребителя с учетом всех возможных факторов. Приведем характеристики каждой из категорий электроснабжения потребителей и соответствующие требования относительно надежности их питания. 

Первая категория электроснабжения потребителей

К первой категории электроснабжения относятся наиболее важные потребители, перерыв в электроснабжении которых может привести к несчастным случаям, крупным авариям, нанесению большого материального ущерба по причине выхода из строя целых комплексов оборудования, взаимосвязанных систем. К таким потребителям относятся:

  • горнодобывающая, химическая промышленность и др. опасные производства;
  • важные объекты здравоохранения (реанимационные отделения, крупные диспансеры, родильные отделения и пр. ) и других государственных учреждений;
  • котельные, насосные станции первой категории, перерыв в электроснабжении которых приводит к выходу из строя городских систем жизнеобеспечения;
  • тяговые подстанции городского электрифицированного транспорта;
  • установки связи, диспетчерские пункты городских систем, серверные помещения;
  • лифты, устройства пожарной сигнализации, противопожарные устройства, охранная сигнализация крупных зданий с большим количеством находящихся в них людей.

Потребители данной категории должны питаться от двух независимых источников питания – двух линий электропередач, питающихся от отдельных силовых трансформаторов. Наиболее опасные потребители могут иметь третий независимый источник питания для большей надежности. Перерыв в электроснабжении потребителей первой категории разрешается только лишь на время автоматического включения резервного источника питания.

В зависимости от мощности потребителя, в качестве резервного источника электроснабжения может выступать линия электрической сети, аккумуляторная батарея либо дизельный генератор.  

ПУЭ определяет независимый источник питания как источник, на котором сохраняется напряжение в послеаварийном режиме в регламентированных пределах при исчезновении его на другом источнике питания. К числу независимых источников питания относятся две секции или системы шин одной или двух электротстанций или подстанций при одновременном соблюдении следующих двух условий:

  • каждая из секций или систем шин в свою очередь имеет питание от независимого источника питания,
  • секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной роботы одной из секций (систем) шин.

Особая группа категории электроснабжения – выделяется из состава электроприемников первой категории, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.  Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.  
В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т.п.

Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.

Электроснабжение электроприемников первой категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.

Вторая категория электроснабжения потребителей

Ко второй категории снабжения относятся потребители, при отключении питания которых, останавливается работа важных городских систем, на производстве возникает массовый брак продукции, есть риск выхода из строя крупных взаимосвязанных систем, циклов производства.

Помимо предприятий, ко второй категории электроснабжения относятся:

  • детские заведения;
  • медицинские учреждения и аптечные пункты;
  • городские учреждения, учебные заведения, крупные торговые центры, спортивные сооружения, в которых может быть большое скопление людей;
  • все котельные и насосные станции, кроме тех, которые относятся к первой категории.

Вторая категория электроснабжения предусматривает питание потребителей от двух независимых источников. При этом допускается перерыв в электроснабжении на время, в течение которого обслуживающий электротехнический персонал прибудет на объект и выполнит необходимые оперативные переключения.  

Третья категория электроснабжения потребителей

Третья категория электроснабжения потребителей включает в себя всех оставшихся потребителей, которые не вошли в первые две категории. Обычно это небольшие населенные пункты, городские учреждения, системы, перерыв в электроснабжении которых не влечет за собой последствий. Также к данной категории относят многоквартирные жилые дома, частный сектор, дачные и гаражные кооперативы.

Потребители третьей категории получают питание от одного источника питания. Перерыв в электроснабжении потребителей данной категории, как правило, не более суток – на время выполнения аварийно-восстановительных работ.

При разделении потребителей на категории учитывается множество факторов, оцениваются возможные риски, выбираются наиболее надежные и оптимальные варианты. 

Максимальное допустимое число часов отключения в год и сроки восстановления энергоснабжения

Вопросы электрообеспечения, включая надежность электроснабжения, определяются в договоре потребителя с субъектом электроэнергетики. В договоре устанавливают допустимое число часов отключения в год и сроки восстановления электроснабжения (это фактически допустимая продолжительность перерыва питания по ПУЭ).

Для I и II категорий надежности допустимое число часов отключения в год и сроки восстановления энергоснабжения определяются сторонами в зависимости от конкретных параметров схемы электроснабжения, наличия резервных источников питания и особенностей технологического процесса потребителя, но не могут быть более соответствующих величин, предусмотренных для IIIкатегории надежности, для которой допустимое число часов отключения в год составляет 72 ч (но не более 24 ч подряд, включая срок восстановления энергоснабжения).

Что дает разделение потребителей на категории

Разделение потребителей на категории в первую очередь позволяет правильно спроектировать тот или иной участок электросети, связать его с объединенной энергосистемой. Основная цель – построить максимально эффективную сеть, которая с одной стороны должна осуществлять в полной мере потребности в электроснабжение всех потребителей, удовлетворять требованиям по надежности электроснабжения, а с другой стороны быть максимально упрощенной с целью оптимизации средств на обслуживание и ремонт сетей.

В процессе эксплуатации электрических сетей разделение потребителей на категории электроснабжения позволяет сохранить стабильность работы объединенной энергосистемы в случае возникновения дефицита мощности по причине отключения блока электростанции либо серьезной аварии в магистральных сетях. В данном случае работают автоматические устройства, отключающие от сети потребителей третьей категории, а при больших дефицитах мощности – второй категории.

Данные меры позволяют оставить в работе наиболее важных потребителей первой категории и избежать техногенных катастроф в масштабах регионов, гибели людей, аварий на отдельных объектах, материального ущерба. 

В отечественных системах электроснабжения наиболее часто используется принцип горячего резерва: мощность трансформаторов ТП, ГПП (и пропускная способность всей цепи питания к ним) выбирается большей, чем этого требует поддержание нормального режима, для обеспеченна электроснабжения электроприемников I и II категории в послеаварийном режиме, когда одна цепь питания отказывает в результате аварии (или отключается планово).  

Холодный резерв, как правило, не используется (хотя более выгоден по суммарной пропускной способности), ток как предусматривает автоматическое включение под нагрузку элементов сети без предварительных испытании.

По теме

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) актуальная версия на 2021 год

Что такое шинопровод. Типы, изоляция, конструкции

О целесообразности внедрения шинопроводных систе. Экономическое обоснование

Преимущества шинопроводных систем перед кабельными разводками

Популярные товары

Шины медные плетеные

Шины изолированные гибкие и твердые

Шинодержатели

Изоляторы

Индикаторы наличия напряжения

Категории надежности электроснабжения (1 ,2 и 3) и дизельные электростанции

Требования к надежности электроснабжения прописаны в п.1.2.18 ПУЭ 7 (Правила устройства электроустановок в седьмой редакции) и разделяются на три категории в зависимости от важности объекта и технологического процесса. Категория определяется на этапе проектирования электроснабжения объекта — за основу принимается технологическая часть проекта и нормативная документация.

Первая категория надежности электроснабжения потребителей

К первой категории электроснабжения относятся наиболее важные потребители, перерыв в электроснабжении которых может привести к несчастным случаям, крупным авариям, нанесению большого материального ущерба по причине выхода из строя целых комплексов оборудования, взаимосвязанных систем. К таким потребителям относятся:

  • химическая, горнодобывающая промышленности, кусты добывающих скважин нефтегазовых месторождений;
  • литейные цеха, буровые установки;
  • реанимационные отделения, роддома и родильные отделения, фельдшерско-акушерские пункты, крупные диспансеры;
  • котельные или центральные тепловые пункты, насосные станции первой категории, работа которых связана с жизнеобеспечением городских систем, водозаборных станций насосных станций водоснабжения;
  • тяговые подстанции городского электротранспорта, РЖД;
  • устройства связи, вышек сотовой связи и серверные помещения;
  • диспетчерские пункты важных городских систем оповещения;
  • системы пожарной сигнализации и противопожарные устройства;
  • охранная сигнализация объектов с большим количеством людей;
  • системы аварийного освещения и аварийной вентиляции;
  • лифты.

Потребители данной категории должны питаться от двух независимых источников питания — двух линий электропередач, питающихся от отдельных силовых трансформаторов. Важные потребители могут иметь третий независимый источник питания для большей надежности. Перерыв в электроснабжении потребителей первой категории разрешается только лишь на время автоматического включения резервного источника питания.

В качестве резервного источника электроснабжения может выступать линия электрической сети, ИБП или дизельная электростанция.

К числу независимых источников питания относятся две секции или системы шин одной или двух электростанций или подстанций при одновременном соблюдении следующих двух условий:

  • каждая из секций или систем шин в свою очередь имеет питание от независимого источника питания,
  • секции шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отличающуюся при нарушении нормальной роботы одной из секций шин.

Время перерыва электроснабжения минимально и обусловлено временем срабатывания автоматической системой переключения, и не должно превышать норматив 0,5-0,7 сек.

Особая группа категории электроснабжения — выделяется из состава электроприемников первой категории, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.  Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), ИБП  или дизельная электростанция.

Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.

 

Для 1 категории мы рекомендуем использовать 2 сетевых ввода и дизельную электростанцию. Для определения мощности ДЭС, необходимой для резервирования ваших нагрузок, мы готовы бесплатно направить к вам нашего инженера.

Поможем составить проект, поставим ДГУ и проведем пуско-наладочные работы (ПНР) с запуском дизельной электростанции.
Пришлите запрос на [email protected]

   

Выполненные проекты ООО «Техэкспо»:

Вторая категория надежности электроснабжения потребителей

Ко второй категории снабжения относятся потребители, при отключении питания которых, останавливается работа важных городских систем, на производстве возникает массовый брак продукции, есть риск выхода из строя крупных взаимосвязанных систем, циклов производства.

Помимо предприятий, ко второй категории электроснабжения относятся:

  • Детские учреждения, школы и детские сады (как обычных, так и в сельской местности), ясли.
  • Различные медицинские организации, больницы, аптеки и аптечные пункты.
  • Городские учреждения.
  • Крупные торговые комплексы и спортивные сооружения с большим скоплением людей, например, ледового дворца.
  • Объекты в результате отключения электроэнергии могут привести к аварийной ситуации или подвергать жизнь людей. К ним относится уличное освещение, наружное освещение переездов на железной дороге, заградительных огней при выполнении ремонтных работ, освещение опасных участков автомобильных дорог, автостоянок, аэропорта и т.п.
  • Газовые котельные, узлы учета газа, насосные и перекачивающие станции, которые не относятся в первой категории.

Вторая категория электроснабжения предусматривает питание потребителей от двух независимых источников. Отличие от первой заключается в том, что перерыв в подаче электроэнергии допускается по ПУЭ-7 до двух часов. Это время обусловлено работой ремонтной бригады. Она должна оперативно выехать и произвести переключение с одного источника на другой.

Все работы выполняются вручную. Таким образом, время переключения электроэнергии зависит от действия оперативного дежурного или выездной аварийной бригады. В качестве резервного питания применяют дизельные электростанции. Их целесообразно использовать там, где имеется большое количество людей. Например, для детского сада, храма, для школы, театра, гостиницы.

Для 2 категории мы рекомендуем использовать 1 сетевой ввод и дизельную электростанцию.

При этом ДЭС должна находиться в режиме постоянной готовности («горячий резерв»), рекомендуемая степень автоматизации– третья. Для повышения надёжности системы электроснабжения с использованием резервной ДЭС во время переключения на резерв рекомендуем дополнительно использовать источники бесперебойного питания (ИБП) типа online.

Мы поможем бесплатно определить  мощность и составим смету на дизель-генератор с ИБП:
пришлите запрос на выезд нашего инженера  на ваш объект на [email protected] ru

 

Главные параметры при выборе ДГУ>>>

Технические задания на дизель-генераторные установки: скачать примеры >>>

Как выбрать ИБП мощностью от 30 до 400 кВт для потребителей I и II категорий энергоснабжения>>>

Третья категория электроснабжения потребителей

Третья категория электроснабжения потребителей включает в себя всех оставшихся потребителей, которые не вошли в первые две категории. Это населенные пункты, городские учреждения, системы, перерыв в электроснабжении которых не влечет за собой последствий. Также к данной категории относят многоквартирные жилые дома, частный сектор, дачные и гаражные кооперативы. Потребители третьей категории получают питание от одного источника питания. Перерыв в электроснабжении потребителей данной категории, как правило, не более суток — на время выполнения аварийно-восстановительных работ.

Для I и II категорий надежности допустимое число часов отключения в год и сроки восстановления энергоснабжения определяются сторонами в зависимости от конкретных параметров схемы электроснабжения, наличия резервных источников питания и особенностей технологического процесса потребителя, но не могут быть более соответствующих величин, предусмотренных для III категории надежности, для которой допустимое число часов отключения в год составляет 72 ч (но не более 24 ч подряд, включая срок восстановления энергоснабжения).

 

Классификация зданий и сооружений по категориям надежности электроснабжения согласно СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий»

5.1 Степень обеспечения надежности электроснабжения электроприемников жилых и общественных зданий отражена в таблице:

5.2 В зданиях, относящихся к III категории по надежности электроснабжения, питающихся по одной линии, резервное питание устройств охранной и пожарной сигнализации следует осуществлять от автономных источников.

5.3 Питание силовых электроприемников и освещения рекомендуется осуществлять от общих трансформаторов.

5.4 В общественных зданиях разрешается размещать встроенные и пристроенные трансформаторные подстанции (ТП), в том числе комплектные трансформаторные подстанции (КТП), при условии соблюдения требований ПУЭ, соответствующих санитарных и противопожарных норм, требований настоящего Свода правил.

В жилых зданиях размещение встроенных и пристроенных подстанций разрешается только с использованием сухих или заполненных негорючим экологически безопасным жидким диэлектриком трансформаторов и при условии соблюдения требований санитарных норм по уровням звукового давления, вибрации, воздействию электрических и магнитных полей вне помещений подстанции.

В спальных корпусах различных учреждений, в школьных и других учебных заведениях сооружение встроенных и пристроенных подстанций не допускается.

5.5 Главные распределительные щиты (ГРЩ) при применении встроенных ТП должны размещаться, как правило, в смежном с трансформаторами помещении.

5.6 Для встроенных ТП, КТП и закрытых распределительных устройств (ЗРУ) напряжением до 10 кВ в дополнение к требованиям 4.2 ПУЭ необходимо предусматривать следующее:

не размещать их под помещениями с мокрыми технологическими процессами, под душевыми, ванными и уборными;

выполнять надежную гидроизоляцию над помещениями ТП, КТП и ЗРУ, исключающую возможность проникания влаги в случае аварии систем отопления, водоснабжения и канализации;

полы камер трансформаторов и ЗРУ напряжением до и выше 1000 В со стороны входов должны быть выше полов примыкающих помещений не менее чем на 10 см. Если вход в ТП предусмотрен снаружи здания, отметка пола помещения ТП должна быть выше отметки земли не менее чем на 30 см. При расстоянии от пола подстанции до пола примыкающих помещений или земли более 40 см для входа следует предусматривать ступени;

устраивать дороги для подъезда автотранспорта к месту расположения подстанции.

5.7 Компоновка и размещение ТП должны предусматривать возможность круглосуточного беспрепятственного доступа в нее персонала эксплуатирующей организации.

5.8 На встроенных ТП и КТП следует устанавливать не более двух масляных или заполненных негорючим экологически безопасным жидким диэлектриком трансформаторов мощностью до 1000 кВ·А каждый. Число сухих трансформаторов не ограничивается, а мощность каждого из них св. 1000 кВ·А не рекомендуется.

5.9 Подстанции с масляными трансформаторами, как правило, должны размещаться на первом этаже или в цокольной части здания (выше уровня планировочной отметки земли). Двери камер трансформаторов должны располагаться на одном из фасадов здания.

5.10 Подстанции с сухими трансформаторами допускается размещать в подвалах при условии:

соблюдения требований 5. 9 настоящего Свода правил;

исключения возможности их затопления грунтовыми и паводковыми водами, а также при авариях систем водоснабжения, отопления и канализации;

обеспечения подъема трансформаторов на поверхность земли с помощью передвижных или стационарных механизмов и устройств;

что расстояние между наружными стенами и стенами подстанции должно быть, как правило, не менее 800 мм. Допускается уменьшение этого расстояния до 200 мм, если обеспечивается требуемая вентиляция пространства между стенами.

При наличии технико-экономических обоснований допускается установка подстанций на верхних этажах здания, если обеспечивается возможность транспортировки трансформаторов. В этом случае отделения помещения подстанции от наружных стен не требуется.

5.11 В ТП, как правило, следует устанавливать силовые трансформаторы с глухозаземленной нейтралью со схемами соединения обмоток «звезда-зигзаг» при мощности до 250 кВ·А и «треугольник-звезда» при мощности 400 кВ·А и более.

5.12 Для включения и отключения намагничивающего тока силовых трансформаторов допускается использовать трехполюсные разъединители.

5.13 Место установки устройства АВР (централизованно на вводах в здание или децентрализованно у электроприемников I категории по надежности электроснабжения) выбирается в проекте в зависимости от их взаимного расположения, условий эксплуатации и способов прокладки питающих линий до удаленных электроприемников.

При наличии АВР на стороне низшего напряжения встроенной ТП установка его на ГРЩ, расположенном в смежном с ТП помещении, не требуется.

В случае, когда электроприемники 1-й категории не могут быть запитаны от двух независимых источников, должно быть осуществлено технологическое резервирование, включаемое автоматически.

Как выбрать ДГУ

Часто производители хитрят и мощность указывают в кВА, и притом не номинальную, а резервную (на ней ДГУ может работать не более не более 500 часов в год). Все дизель-генераторные установки имеет два значения мощности: PRP, Prime Power (основная мощность) и LTP, Limited Time Power (резервная мощность, ограниченная по времени). Важно учитывать: ДГУ должна работать в постоянном режиме с нагрузкой не менее 40% и не более 80% своей номинальной мощности. Если ДГУ нужна вам на объектах, где есть насосы, роторы, лебедки – то надо заложить высокие пусковые токи (в 5-7 раз выше потребляемой мощности).


Выберите нужную вам мощность

Крутите ползунок для выбора другой мощности

Россети Центр — Определение категории электроснабжения

В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяют на следующие три категории:

Электроприемники I категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству; повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Из состава электроприемников I категории выделяют особую группу электроприемников, бесперебойная работы которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания. В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников I категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), специальные агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п.

Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить необходимой непрерывности технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.

Электроснабжение электроприемников I категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление рабочего режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.

Электроприемники II категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недо- отпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Электроприемники II категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Для электроприемников II категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Допускается питание электроприемников II категории по одной BJI, в том числе с кабельной вставкой, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 суток. Кабельные вставки этой линии должны выполняться двумя кабелями, каждый из которых выбирается по наибольшему длительному току BJI. Допускается питание электроприемников II категории по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату.

При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены повредившегося трансформатора за время не более 1 суток допускается питание электроприемников II категории от одного трансформатора.

Для электроприемников III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

Электроприемники III категории — все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий.

Степень обеспечения надежности электроснабжения электроприемников жилых и общественных зданий отражена в таблице:

Здания и сооружения

Степень обеспечения надежности электроснабжения

Жилые дома:

противопожарные устройства (пожарные насосы, системы подпора воздуха, дымоудаления, пожарной сигнализации и оповещения о пожаре), лифты, аварийное освещение, огни светового ограждения

I

Комплекс остальных электроприемников:


жилые дома с электроплитами (кроме 1-8-квартирных домов)

II

дома 1-8-квартирные с электроплитами

III

дома св. 5 этажей с плитами на газовом и твердом топливе

II

дома до 5 этажей с плитами на газовом и твердом топливе

III

на участках садоводческих товариществ

III

Общежития общей вместимостью, чел.:

до 50

III

св. 50

II

Отдельно стоящие и встроенные центральные тепловые пункты (ЦТП), индивидуальные тепловые пункты (ИТП) многоквартирных жилых домов

I

Здания учреждений управления, проектных и конструкторских организаций, научно-исследовательских институтов:

электроприемники противопожарных устройств, охранной сигнализации и лифтов

I

Комплекс остальных электроприемников:


здания с количеством работающих св. 2000 чел. независимо от этажности, здания высотой более 16 этажей, а также здания учреждений областного, городского и районного значения с количеством работающих св. 50 чел.

I

здания с количеством работающих св. 50 чел., а также здания областного, городского и районного значения до 50 чел.

II

здания с количеством работающих до 50 чел.

III

Здания лечебно-профилактических учреждений*:

электроприемники операционных и родильных блоков, отделений анестезиологии, реанимации и интенсивной терапии, кабинетов лапароскопии, бронхоскопии и ангиографии, противопожарных устройств и охранной сигнализации, эвакуационного освещения и больничных лифтов

I

комплекс остальных электроприемников

II

Учреждения финансирования, кредитования и государственного страхования:

федерального и республиканского подчинения:


электроприемники противопожарных устройств, охранной сигнализации, лифтов

I

комплекс остальных электроприемников

II

комплекс электроприемников учреждений краевого, областного, городского и районного подчинения

II

Библиотеки и архивы:

электроприемники противопожарных устройств, охранной сигнализации зданий с фондом св. 1000 тыс. ед. хранения

I

комплекс остальных электроприемников

II

комплекс электроприемников зданий с фондом, тыс. ед. хранения:


св. 100 до 1000

II

до 100

III

Учреждения образования, воспитания и подготовки кадров:

электроприемники противопожарных устройств и охранной сигнализации

I

комплекс остальных электроприемников

II

Предприятия торговли**:

электроприемники противопожарных устройств и охранной сигнализации, лифтов универсамов, торговых центров и магазинов

I

комплекс остальных электроприемников

II

Предприятия общественного питания**:

электроприемники противопожарных устройств и охранной сигнализации

I

комплекс остальных электроприемников

II

Предприятия бытового обслуживания:

комплекс электроприемников салонов-парикмахерских с количеством рабочих мест св. 15, ателье и комбинатов бытового обслуживания с количеством рабочих мест св. 50, прачечных и химчисток производительностью св. 500 кг белья в смену, бань с числом мест св. 100

II

то же, парикмахерских с количеством рабочих мест до 15, ателье и комбинатов бытового обслуживания с количеством рабочих мест до 50, прачечных и химчисток производительностью до 500 кг белья в смену, мастерских по ремонту обуви, металлоизделий, часов, фотоателье, бань и саун с числом мест до 100

III

Гостиницы, дома отдыха, пансионаты и турбазы:

электроприемники противопожарных устройств, охранной сигнализации и лифтов

I

комплекс остальных электроприемников

II

Музеи и выставки:

комплекс электроприемников музеев и выставок федерального значения

I

музеи и выставки республиканского, краевого и областного значения:


электроприемники противопожарных устройств, охранной сигнализации

I

комплекс остальных электроприемников

II

комплекс электроприемников музеев и выставок местного значения и краеведческих музеев

III

Конференц-залы и актовые залы, в том числе со стационарными кинопроекционными установками и эстрадами во всех видах общественных зданий, кроме постоянно используемых для проведения платных зрелищных мероприятий

В соответствии с категорией электроприемников зданий, в которые встроены указанные залы

* Для электроприемников ряда медицинских помещений, например операционных, реанимационных (интенсивная терапия), палат для недоношенных детей, может потребоваться третий независимый источник. Необходимость третьего независимого источника определяется заданием на проектирование в зависимости от типа применяемого медицинского оборудования.

** Для временных сооружений, выполняемых в соответствии с 7.12 ПУЭ, а также встроенных помещений площадью до 100 м** — III категория электроснабжения.

Примечания:

1. Схемы питания противопожарных устройств и лифтов, предназначенных для перевозки пожарных подразделений, должны выполняться независимо от их категории надежности в соответствии с требованиями:

  • при наличии в здании электроприемников, требующих первой категории по степени надежности электроснабжения, рекомендуется выполнять питание всего здания от двух независимых источников с устройством АВР независимо от требуемой степени обеспечения надежности электроснабжения других электроприемников.
  • при отсутствии АВР на вводе в здание питание электроприемников первой категории по надежности электроснабжения следует выполнять от самостоятельного щита (панели) с устройством АВР.
  • при наличии на вводе аппаратов защиты и управления этот щит (панель) с устройством АВР следует подключать после аппарата управления и до аппарата защиты.
  • при наличии на вводе автоматического выключателя, выполняющего функции управления и защиты, это подключение должно производиться до автоматического выключателя.
  • панели щита противопожарных устройств должны иметь отличительную окраску (красную).
  • пппараты защиты и управления линий, питающих противопожарные устройства, расположенные на ВРУ (ГРЩ), должны иметь отличительную окраску (красную).

2. В комплекс электроприемников жилых домов входят электроприемники квартир, освещение общедомовых помещений, лифты, хозяйственные насосы и др. В комплекс электроприемников общественных зданий входят все электрические устройства, которыми оборудуется здание или группа помещений.

III Категория электроснабжения может быть повышена по желанию клиента.

В зданиях, относящихся к III категории по надежности электроснабжения, питающихся по одной линии, резервное питание устройств охранной и пожарной сигнализации следует осуществлять от автономных источников.

Аварийной броней электроснабжения является минимальный расход электрической энергии (наименьшая мощность), обеспечивающие безопасное для персонала и окружающей среды состояние предприятия с полностью остановленным технологическим процессом.

Аварийная броня электроснабжения устанавливается для потребителей электрической энергии — юридических лиц, имеющих электроприемники, фактическая схема электроснабжения которых удовлетворяет требованиям, предъявляемым к электроприемникам первой и второй категорий по надежности электроснабжения.

Технологической броней электроснабжения является наименьшая потребляемая мощность и продолжительность времени, необходимые потребителю для безопасного завершения технологического процесса, цикла производства, после чего может быть произведено отключение соответствующих электроприемников.

Технологическая броня электроснабжения устанавливается для потребителей — юридических лиц:

  • использующих в производственном цикле непрерывные технологические процессы, внезапное отключение которых вызывает опасность для жизни людей, окружающей среды и (или) необратимое нарушение технологического процесса;
  • имеющих электроприемники, фактическая схема электроснабжения которых удовлетворяет требованиям, предъявляемым к электроприемникам первой категории по надежности электроснабжения.

Категории надежности электроснабжения кустов добывающих скважин нефтегазовых месторождений

10.04.2018

PROНЕФТЬ. Профессионально о нефти. – 2018 — № 1(7). – С. 73-76

УДК 622.276.012:621.311

О.А. Королёва
Тюменский государственный университет, Политехническая школа

Электронный адрес: [email protected]

Ключевые слова: электроснабжение, надежность электроснабжения, категория электроснабжения

Требования, изложенные в документах ПУЭ и ВНТП 3–85, регламентирующих надежность электроснабжения потребителей, были сформулированы исходя из глобальных народнохозяйственных интересов. В условиях рыночных отношений необходима корректировка этих требований с учетом оптимального соотношения надежности схемы электроснабжения и ее стоимости. В статье определен единый критерий эффективности для выбора категории надежности электроснабжения кустов добывающих скважин, актуальный в условиях рыночных отношений.

PRONEFT». Professional’no o nefti, 2018, no. 1(7), pp. 73-76

O.A. Koroleva
Tyumen State University, Polytechnic School

E-mail: [email protected]

Keywords: electric power supply, power supply reliability, power supply reliability category

VNTP 3-85 (Departmental Norms of Process Design) has not been updated for its validity period, PUE (Rules for the Design and Operation of Electrical Installations) and VNTP 3-85 requirements for power supply reliability category of electric receivers were formulated on the basis of global economic interests. Under conditions of market relations, these requirements needs to correct, taking into account the optimal ratio of the electric power supply scheme relia- bility and its cost. This article identifies a single efficiency criterion for choosing the power supply reliability for produc- ing wells, which is relevant in the conditions of market relations.

DOI: 10.24887/2587-7399-2018-1-73-76

Требования к обеспечению электроснабжения являются одним из важных аспектов обустройства нефтяных месторождений.

Проектирование нового или реконструируемого объекта включает этап выбора схем электроснабжения. Обычно на этом этапе исходят из необходимости выполнения требований Правил устройства электроустановок (ПУЭ) [1] в соответствии с установленными категориями надежности. В ПУЭ, глава 1.2, все электроприемники (аппараты, агрегаты и др., предназначенные для преобразования электрической энергии в другой вид энергии) разделены на первую, вторую и третью категории, кроме того, в первой категории выделена особая группа электроприемников.

К первой категории относятся электроприемники, «перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения». 

В особую группу первой категории входят электроприемники, «бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров».

Вторая категория – это «электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей».

Электроприемники третьей категории все остальные электроприемники, не попадающие под определения первой и второй категорий.

По каждой категории электроприемников в ПУЭ назначены требования к надежности электроснабжения.

«Электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания».

«Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания».

«Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания».

«Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады».

«Для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток».

В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 27.12.04 г. № 861 (с изменениями на 04.12.17 г.) допустимое время отключения в год и время восстановления энергоснабжения электроприемников первой и второй категорий надежности определяются эксплуатирующей организацией в зависимости от параметров схемы электроснабжения, наличия резервных источников питания, а также особенностей технологического процесса на основе данных проектной организации, но не могут быть более величин, предусмотренных для третьей категории надежности. Для электроприемников третьей категории надежности допустимое время отключения составляет 72 ч/год, но не более 24 ч подряд, включая срок восстановления электроснабжения.

В целом ПУЭ п. 1.2.17 предписывает определять категорию электроприемников в процессе проектирования системы электроснабжения на основании нормативной документации, а также технологической части проектной документации.

В настоящее время для определения категории электроснабжения потребителей нефтяного месторождения из нормативной документации применяются ВНТП 3-85 «Нормы технологического проектирования объектов сбора, транспорта, подготовки нефти, газа и воды нефтяных месторождений» [2].

В соответствии с ВНТП 3-85, п. 2.346 для электроприемников кустов добывающих нефтяных скважин в районах Крайнего Севера и местностях, приравненных к ним, по надежности электроснабжения принимается категория 1 (ВНТП З-85, табл. 5), по другим нефтедобывающим районам страны – категория 2 (ВНТП З-85, табл. 6).

Документ ВНТП 3-85 за период своего действия не актуализировался.

В настоящее время обсуждается проект ГОСТ Р «Обустройство месторождений нефти на суше. Технологическое проектирование», в котором указано, что категорирование надежности электроснабжения объектов определяется ПУЭ. В соответствии с проектом данного ГОСТ Р для электроприемников объектов обустройства месторождений нефти в районах Крайнего Севера и местностях, приравненных к ним, принимаются I, II и III категории надежности электроснабжения, для других районов добычи нефти – II и III категории (проект ГОСТР, табл. 13).

Повышение категории объектов допускается при проектировании, в том числе по требованию заявителя (потребителя электрической энергии), технического заказчика (застройщика).

Категорию надежности электроснабжения кустов скважин рекомендуется выбирать при конкретном проектировании в зависимости от реологических свойств и объемов добычи нефти, условий района размещения куста скважин, объектов электроснабжения и определять в задании на проектирование.

Таким образом, для повышения надежности и экономичности электроснабжения заказчик учитывает коммерческую эффективность с учетом оптимизации параметров схем электроснабжения, развития их в условиях нечеткой прогнозной информации и целого ряда других факторов.

Электрическое оборудование в процессе эксплуатации оказывается под воздействием разнообразных факторов: повышенной влажности, агрессивных сред, пыли, неблагоприятных атмосферных явлений, а также механических и электрических нагрузок. При этом изменяются основные свойства материалов электроустановок, что обусловливает возникновение коротких замыканий, вызывающих отключение электроустановок или электрических сетей, т.е. перерывы в подаче электрической энергии. Перерывы в электроснабжении приводят к простою производства, снижению объема выпуска продукции, увеличению затрат из-за порчи основного технологического оборудования и др. Следует учитывать, что существуют технологические процессы, не допускающие даже кратковременного перерыва в электроснабжении аварийные остановки и повторное включение насосного оборудования отрицательно влияют на общий ресурс его работы. В некоторых случаях неконтролируемый запуск приводит к поломке оборудования. Кроме того, в условиях Крайнего Севера непрерывная эксплуатация нефтепромыслового оборудования требуется для успешного протекания всего технического процесса производства. Даже кратковременное прерывание подачи электроэнергии может привести, например, к замораживанию трубопроводов, используемых для перекачки воды, конденсата. Экстренное их восстановление занимает много времени из-за удаленности большинства нефтяных месторождений от источника электроснабжения и возможности перемещения только воздушным транспортом или зимней автодорогой.

В связи с этим возникает необходимость определения способности систем электроснабжения обеспечить бесперебойность подачи электроэнергии при определенных затратах на строительство и эксплуатацию (ремонт и обслуживание). Эти затраты могут быть сопоставлены с материальным убытком, вызываемым перерывами в подаче электроэнергии [3].

Наряду с задачами анализа надежности действующего оборудования теория надежности решает задачи синтеза, т.е. позволяет принимать обоснованные решения, касающиеся выбора способов повышения надежности бесперебойного электроснабжения за счет резервирования и совершенствования различных элементов системы электроснабжения [4].

Реализация этого подхода при формировании схем электрических сетей формально не представляет затруднений, однако имеет ряд особенностей, заключающихся в следующем.

  1. Требования к надежности электроснабжения могут быть обеспечены различными способами, следовательно, необходимо рассмотреть несколько вариантов построения схемы электроснабжения.
  2. В состав обобщенного потребителя могут входить электроприемники, относящиеся к различным категориям по надежности электроснабжения.

В этой ситуации возникают следующие противоречия. если выбирать наиболее простую и, следовательно, наиболее дешевую схему, то не будут выполнены требования к надежности более ответственных потребителей. В то же время, если при выборе схемы электроснабжения ориентироваться на таких потребителей, то это может привести к неоправданному усложнению и удорожанию схемы, хотя электроприемники более низких категорий будут в данном случае обеспечены гарантированным питанием.

Существует еще одна проблема, связанная с переходом нашей страны на рыночные отношения. Требования ПУЭ к надежности электроснабжения потребителей были сформулированы исходя из глобальных народнохозяйственных интересов. В условиях рыночных отношений эти требования должны быть сохранены применительно, по крайней мере, к случаям перерывов в электроснабжении, которые приводят к опасности для жизни людей и животных, взрывам, пожарам и другим аварийным ситуациям с тяжелыми последствиями. Тем не менее идеология обеспечения надежности электроснабжения потребителей нуждается в корректировке.

Например, на кусте скважин нефтяного промысла, не относящегося к районам Крайнего Севера и местностям, приравненным к ним, устанавливается однотрансформаторная подстанция КТП 10(6)/0,4 кВ, получающая электроэнергию по одной Вл 10(6) кВ. Надежность электроснабжения обеспечивается передвижной дизельной электростанцией (ДЭС) 0,4 кВ соответствующей мощности. Конструкцией кустовой КТП 10(6)/0,4 кВ предусмотрено подключение передвижной ДЭС к шинам распределительных устройств низкого напряжения (РУНН). Вариант применяется при наличии круглогодично действующих подъездных автодорог с твердым покрытием, подведенных к кустам скважин. Допустимость применения данного варианта необходимо рассматривать для каждого конкретного случая, в зависимости от условий (одиночные скважины, небольшие электрические нагрузки, пропускная способность и потери нагрузок для одной Вл 6кВ, нормированные значения отклонений напряжения на выводах электроприемников) [5]. Реализация варианта приведет к снижению надежности электроснабжения до третьей категории, а также к невозможности одновременного бурения и механизированной добычи. При использовании резервной ДЭС значительно увеличатся капитальные вложения и эксплуатационные затраты. Рациональный уровень надежности электроснабжения по отношению к потребителям необходимо приводить в соответствие с уровнем надежности бесперебойной работы технологического процесса с учетом требований ПУЭ и экономичности.

Таким образом, для синтеза всех вышеприведенных параметров надежности электроснабжения следует применять единый критерий эффективности. В условиях рыночных отношений критерием эффективности являются экономические затраты. Для собственника важно рассчитать убытки изза недостаточной надежности электроснабжения в случае нарушения технологического процесса и упущенной выгоды от продажи нефти. Для компании обеспечение заданной надежности электроснабжения выражается в увеличении капитальных вложений и ежегодных издержек на эксплуатацию электрических сетей и электрооборудования. При этом экономические потери являются лишь частью хозяйственного ущерба, который может иметь также социальные и экологические составляющие. Оптимальность проектных решений при этом означает, что заданный производственный эффект (генерируемая мощность, категория надежности электроснабжения и качества электрической энергии) получается при минимально возможных материальных затратах. 

  1. Правила устройства электроустановок. – 7-ое изд. – СПб.: изд-во ДеаН, 2003. – 928 с.
  2. ВНТП 3-85. Нормы технологического проектирования объектов сбора, транспорта, подготовки нефти, газа и воды нефтяных месторождений: http://docs.cntd.ru/document/1200018989
  3. Хорольский В.я., Таранов М.а., Петров Д.а. Технико-экономические расчеты распределительных электрических сетей – Ростов на Дону: Терра Принт, 2014. – 132 с.
  4. Основы теории надежности систем электроснабжения/В.В. Карпов, В.К. Федоров, В.К. Грунин, Д.С. Осипов. – Омск: ОмГТУ, 2003. -72 с.
  5. байков и.Р., Смородов е.а., ахмадуллин К.Р. Методы анализа надежности и эффективности систем добычи и транспорта углеводородного сырья – М.: Недра-бизнесцентр, 2009. – 275 с. 
  1. Pravila ustroystva elektroustanovok (Rules for electrical installation), St. Petersburg: Publ. of DEAN, 2003, 928 p.
  2. 2. VNTP 3-85. Normy tekhnologicheskogo proektirovaniya ob»ektov sbora, transporta, podgotovki nefti, gaza i vody neftyanykh mestorozhdeniy (Norms of process design of facilities for gathering transport and treatment ofoil gas and water of oil fields), URL: http://docs.cntd.ru/document/1200018989
  3. 3. Khorol’skiy V.Ya., Taranov M.A., Petrov D.A., Tekhniko-ekonomicheskie raschety raspredelitel’nykh elektricheskikh setey (Technical and economic calculations of distribution electric networks), Rostov na Donu: Terra Print Publ., 2014, 132 p.
  4. 4. Karpov V.V., Fedorov V.K., Grunin V.K., Osipov D.S., Osnovy teorii nadezhnosti sistem elektrosnabzheniya (Fundamentals of the theory of reliability of power supply systems), Omsk: Publ. of Omsk State Technical University, 2003, 72 p.
  5. 5. Baykov I.R., Smorodov E.A., Akhmadullin K.R., Metody analiza nadezhnosti i effektivnosti sistem dobychi i transporta uglevodorodnogo syr’ya (Methods for analyzing the reliability and efficiency of hydrocarbon production and transportation systems), Moscow: Nedra-Biznestsentr Publ., 2009, 275 p.


Ссылка на статью в русскоязычных источниках:

О.А. Королёва. Категории надежности электроснабжения кустов добывающих скважин нефтегазовых месторождений // PROНЕФТЬ. Профессионально о нефти. — 2018 — № 1(7). — С. 73-76.

The reference to this article in English is:

O.A. Koroleva. Power suply reliability category of oil and gas field consumers (In Russ.), PRONEFT». Professional’no o nefti, 2018, no. 1(7), pp. 73-76.


Законы :: Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Глава 1.2 Электроснабжение и электрические сети (Издание седьмое)Приказ Минэнерго России от 2002-07-08 N 204

Переход к Содержанию документа осуществляется по ссылке


ПРАВИЛА УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

Седьмое издание

Раздел 1

ОБЩИЕ ПРАВИЛА

Глава 1.2

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ

Дата введения 2003-01-01

     
     

Предисловие

     РАЗРАБОТАНО с учетом требований государственных стандартов, строительных норм и правил, рекомендаций научно-технических советов по рассмотрению проектов глав. Проекты глав рассмотрены рабочими группами Координационного совета по пересмотру ПУЭ.
     
     ПОДГОТОВЛЕНО ОАО Институт «Энергосетьпроект».
     
     СОГЛАСОВАНО в установленном порядке с Госстроем России, Госгортехнадзором России, РАО «ЕЭС России» (ОАО «ВНИИЭ») и представлено к утверждению Госэнергонадзором Минэнерго России.
     
     УТВЕРЖДЕНО Министерством энергетики Российской Федерации, приказ от 8 июля 2002 г. N 204.
     
     Глава 1.2 Правил устройства электроустановок шестого издания с 1 января 2003 г. утрачивает силу.
     
          
     «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ) седьмого издания в связи с длительным сроком переработки выпускаются и вводятся в действие отдельными разделами и главами по мере завершения работ по их пересмотру, согласованию и утверждению.
     
     Требования Правил устройства электроустановок обязательны для всех организаций независимо от форм собственности и организационно-правовых форм, а также для физических лиц, занятых предпринимательской деятельностью без образования юридического лица.
          


Область применения. Определения

     
     1.2.1. Настоящая глава Правил распространяется на все системы электроснабжения.
     
     Системы электроснабжения подземных, тяговых и других специальных установок, кроме требований настоящей главы, должны соответствовать также требованиям специальных правил.
     
     1.2.2. Энергетическая система (энергосистема) — совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединенных между собой и связанных общностью режимов в непрерывном процессе производства, преобразования, передачи и распределения электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом.
     
     1.2.3. Электрическая часть энергосистемы — совокупность электроустановок электрических станций и электрических сетей энергосистемы.
     
     1.2.4. Электроэнергетическая система — электрическая часть энергосистемы и питающиеся от нее приемники электрической энергии, объединенные общностью процесса производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии.
     
     1.2.5. Электроснабжение — обеспечение потребителей электрической энергией.
     
     Система электроснабжения — совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией.
     
     Централизованное электроснабжение — электроснабжение потребителей электрической энергии от энергосистемы.
     
     1.2.6. Электрическая сеть — совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.
     
     1.2.7. Приемник электрической энергии (электроприемник) — аппарат, агрегат и др., предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.
     
     1.2.8. Потребитель электрической энергии — электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.
     
     1.2.9. Нормальный режим потребителя электрической энергии — режим, при котором обеспечиваются заданные значения параметров его работы.
     
     Послеаварийный режим — режим, в котором находится потребитель электрической энергии в результате нарушения в системе его электроснабжения до установления нормального режима после локализации отказа.
     

     1.2.10. Независимый источник питания — источник питания, на котором сохраняется напряжение в послеаварийном режиме в регламентированных пределах при исчезновении его на другом или других источниках питания.
     
     К числу независимых источников питания относятся две секции или системы шин одной или двух электростанций и подстанций при одновременном соблюдении следующих двух условий:
     
     1) каждая из секций или систем шин в свою очередь имеет питание от независимого источника питания;
     
     2) секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной из секций (систем) шин.
     
     

Общие требования

     
     1.2.11. При проектировании систем электроснабжения и реконструкции электроустановок должны рассматриваться следующие вопросы:
     
     1) перспектива развития энергосистем и систем электроснабжения с учетом рационального сочетания вновь сооружаемых электрических сетей с действующими и вновь сооружаемыми сетями других классов напряжения;
     
     2) обеспечение комплексного централизованного электроснабжения всех потребителей электрической энергии, расположенных в зоне действия электрических сетей, независимо от их принадлежности;
     
     3) ограничение токов КЗ предельными уровнями, определяемыми на перспективу;
     
     4) снижение потерь электрической энергии;
     
     5) соответствие принимаемых решений условиям охраны окружающей среды.
     
     При этом должны рассматриваться в комплексе внешнее и внутреннее электроснабжение с учетом возможностей и целесообразности технологического резервирования.
     
     При решении вопросов резервирования следует учитывать перегрузочную способность элементов электроустановок, а также наличие резерва в технологическом оборудовании.
     
     1.2.12. При решении вопросов развития систем электроснабжения следует учитывать ремонтные, аварийные и послеаварийные режимы.
     
     1.2.13. При выборе независимых взаимно резервирующих источников питания, являющихся объектами энергосистемы, следует учитывать вероятность одновременного зависимого кратковременного снижения или полного исчезновения напряжения на время действия релейной защиты и автоматики при повреждениях в электрической части энергосистемы, а также одновременного длительного исчезновения напряжения на этих источниках питания при тяжелых системных авариях.
     
     1.2.14. Требования 1.2.11-1.2.13 должны быть учтены на всех этапах развития энергосистем и систем электроснабжения.
     
     1.2.15. Проектирование электрических сетей должно осуществляться с учетом вида их обслуживания (постоянное дежурство, дежурство на дому, выездные бригады и др.).
     
     1.2.16. Работа электрических сетей напряжением 2-35 кВ может предусматриваться как с изолированной нейтралью, так и с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор.
     
     Компенсация емкостного тока замыкания на землю должна применяться при значениях этого тока в нормальных режимах:
     
     в сетях напряжением 3-20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры на воздушных линиях электропередачи, и во всех сетях напряжением 35 кВ — более 10 А;
     
     в сетях, не имеющих железобетонных и металлических опор на воздушных линиях электропередачи:
     
     более 30 А при напряжении 3-6 кВ;
     
     более 20 А при напряжении 10 кВ;
     
     более 15 А при напряжении 15-20 кВ;
     
     в схемах генераторного напряжения 6-20 кВ блоков генератор-трансформатор — более 5 А.
     
     При токах замыкания на землю более 50 А рекомендуется применение не менее двух заземляющих реакторов.
     
     Работа электрических сетей напряжением 110 кВ может предусматриваться как с глухозаземленной, так с эффективно заземленной нейтралью.
     
     Электрические сети напряжением 220 кВ и выше должны работать только с глухозаземленной нейтралью.
     
     

Категории электроприемников и обеспечение
надежности электроснабжения

     
     1.2.17. Категории электроприемников по надежности электроснабжения определяются в процессе проектирования системы электроснабжения на основании нормативной документации, а также технологической части проекта.
     
     1.2.18. В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории.
     
     Электроприемники первой категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.
     
     Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.
     
     Электроприемники второй категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.
     
     Электроприемники третьей категории — все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй категорий.
     
     1.2.19. Электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.
     
     Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.
     
     В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т.п.
     
     Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.
     
     Электроснабжение электроприемников первой категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.
     
     1.2.20. Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.
     
     Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.
     
     1.2.21. Для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.
     
     

Уровни и регулирование напряжения,
компенсация реактивной мощности

     
     1.2.22. Для электрических сетей следует предусматривать технические мероприятия по обеспечению качества электрической энергии в соответствии с требованиями ГОСТ 13109.
     
     1.2.23. Устройства регулирования напряжения должны обеспечивать поддержание напряжения на шинах напряжением 3-20 кВ электростанций и подстанций, к которым присоединены распределительные сети, в пределах не ниже 105% номинального в период наибольших нагрузок и не выше 100% номинального в период наименьших нагрузок этих сетей. Отклонения от указанных уровней напряжения должны быть обоснованы.
     
     1.2.24. Выбор и размещение устройств компенсации реактивной мощности в электрических сетях производятся исходя из необходимости обеспечения требуемой пропускной способности сети в нормальных и послеаварийных режимах при поддержании необходимых уровней напряжения и запасов устойчивости.
     
     
     
Текст документа сверен по:
нормативно-производственное издание
М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2002

Электроснабжение интеллектуального здания | Архив С.О.К. | 2003

Характеристики электроснабжения

Надёжность электроснабжения

По определению документа под названием «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ), электроснабжением называется обеспечение потребителей электрической энергией. В современной литературе, относящейся к электроснабжению средств вычислительной техники и телекоммуникационных систем, зачастую применяется термин «электропитание», характерный, скорее, для вторичных источников питания и используемый в области электроники. Вместе с тем термин «питание» применяется в нормативной документации по электроснабжению.

Автор считает, что для изложения предмета данной книги следует использовать терминологию ПУЭ и другой нормативной документации из области энергетики, что позволит избежать неправильной трактовки понятий, стоящих за терминами. В дальнейшем изложении все термины будут применяться в смысле соответствующих нормативных документов в области электроснабжения и электротехники. В отдельных случаях термины будут специально оговариваться.

Наиболее значимыми нормативными документами в области электроснабжения зданий являются ПУЭ и комплекс стандартов ГОСТ Р 50571 «Электроустановки зданий». Требования Правил устройства электроустановок являются обязательными для всех ведомств, организаций и предприятий, занимающихся проектированием и монтажом электроустановок, независимо от форм собственности. ПУЭ содержит общую часть, в которой даются определения, область применения и общие указания по устройству электроустановок, выбору проводников и электрических аппаратов.

В ПУЭ входят следующие разделы: распределительные устройства и подстанции, электросиловые установки, электрическое освещение, электрооборудование специальных установок, канализация электроэнергии, защита и автоматика. Комплекс стандартов ГОСТ Р 50571 является основополагающим нормативным документом в Российской Федерации в области стандартизации, сертификации, проектирования, монтажа, испытаний и эксплуатации электроустановок зданий, а также выбора электрооборудования. Комплекс стандартов на электроустановки зданий содержит требования к проектированию, монтажу, наладке и испытанию электроустановок, а также требования к выбору электрооборудования, обеспечивающие их безопасность и удовлетворительную работу при условии использования по назначению.

Наряду с ПУЭ и комплексом ГОСТ Р 50571 существует ряд нормативных документов, требования которых следует учитывать при решении специальных вопросов проектирования и строительства систем электроснабжения. Эти требования относятся к некоторым видам электрооборудования, системам заземления, вопросам электромагнитной совместимости, пожарной безопасности и т.д.

Электроустановкой называется совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии. Электроустановки по условиям электробезопасности разделяются ПУЭ на электроустановки напряжением до 1 кВ и электроустановки напряжением выше 1 кВ (по действующему значению напряжения).

В здании, оснащенном средствами информационно-вычислительной техники и телекоммуникаций и оборудованном инженерной инфраструктурой для поддержания жизнедеятельности персонала и нормального функционирования технических средств, можно выделить три основные группы потребителей электрической энергии, требующих различной надежности электроснабжения.

Потребителем электрической энергии называется электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории. Приемником электрической энергии (электроприемником) называется аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.

В таблице 1 представлен состав потребителей ИЗ и требования к надежности их электроснабжения. Группы А, В, С расположены в порядке снижения требований к надежности. Приведенный состав потребителей относится к типичному офисному зданию. На практике составы групп потребителей А и В могут быть расширены (специфические нагрузки банковских учреждений, VIP-зоны и т.д).

Способы и схемы организации электроснабжения групп А, В и С зависят от требований к надежности электроснабжения перечисленных групп. Обеспечение надежности электроснабжения группы А, соответствующее требованиям особой группы I категории по классификации ПУЭ (всего установлено три группы), должно осуществляться от трех независимых, взаимно резервирующих источников питания, причем должны быть приняты дополнительные меры, препятствующие кратковременному перерыву электроснабжения во время переключения на резервный источник питания.

Электроснабжение группы В производится от двух источников, но мероприятий по недопущению перерывов питания во время переключения на резерв не требуется. Электроснабжение группы С рекомендуется осуществлять также от двух независимых источников, но допускается и от одного. В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников I категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), специальные агрегаты — источники бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т.п. В рассматриваемых ниже случаях таковыми будут дизель-генераторные установки (ДГУ) и источники бесперебойного питания (ИБП). Поскольку все потребители располагаются в одном здании, то определяющим является требование к количеству независимых источников для группы А.

Это означает, что если для электроснабжения группы А предусматривается два ввода от внешних независимых источников (вводов, помимо ДГУ и ИБП), то электроснабжение группы С будет осуществляться от тех же двух источников, а электроснабжение группы В — от трех источников (два ввода плюс ДГУ).

Согласно требованиям ПУЭ при выборе независимых взаимно резервирующих источников питания, являющихся объектами энергосистемы, следует учитывать вероятность одновременного зависимого кратковременного снижения или полного исчезновения напряжения на время действия релейной защиты и автоматики при повреждениях в электрической части энергосистемы, а также одновременного длительного исчезновения напряжения на этих источниках питания при тяжелых системных авариях. Именно эта ситуация предусматривает применение ДГУ.

На рис. 1 приводится иллюстрация к высказанным соображениям по обеспечению надежности электроснабжения. Два ввода от источников основного (внешнего, городского) электроснабжения осуществляются через устройство автоматического включения резерва (АВР). В условиях городской застройки электроснабжение от ДГУ может оказаться невозможным по нормам пожарной безопасности, природоохранным и санитарным нормам.

В таком случае достаточно организовать электроснабжение от двух источников электроснабжения городской электросети и применить ИБП. Потребность установки ДГУ для случая электроснабжения от двух источников городской электросети следует рассматривать только в связи с требованиями проектирования.

В табл. 2 отражено соответствие требований надежности электроснабжения групп А, В, С нормам ПУЭ. Приведены все встречающиеся на практике комбинации. На практике в заданиях на проектирование можно встретить требования к обеспечению надежности электроприемников группы А по нормам особой группы I категории надежности электроснабжения. Технические условия и разрешения на присоединение к электрическим сетям энергосистемы определяют величину установленной и единовременной мощности потребителя и категорию надежности электроснабжения. Установка автономных источников электроснабжения техническими условиями и разрешениями не регламентируется и выполняется по проекту.

Два независимых ввода от системы внешнего (городского) электроснабжения (I категория надежности) характерны для крупного здания, имеющего в составе инженерных систем пожарные насосы, системы подпора воздуха и дымоудаления и прочие системы, обеспечивающие безопасность персонала и работу аварийных служб. Если заданием на проектирование специально не оговорена установка ДГУ, то проектом её можно не предусматривать, поскольку группа А имеет электроснабжение по нормам особой группы I категории надежности.

Для небольших зданий обычно разрешается электроснабжение по II категории надежности. В этом случае рекомендуется установка ДГУ для электроснабжения электроприемников группы А.

Что такое PUE и как он рассчитывается?

Центры обработки данных обеспечивают вычислительную мощность, необходимую современным организациям для поддержки своих приложений и предоставления ключевых услуг своим клиентам.

Но инфраструктура центра обработки данных, наряду с вычислительной мощностью, исходящей от всего этого оборудования, требует много энергии.

Вот почему эффективность центра обработки данных так важна. Центры обработки данных, которые не работают эффективно, потребляют больше энергии (что ведет к более высоким эксплуатационным расходам).

Итак, какие шаги вы можете предпринять, чтобы повысить эффективность своего центра обработки данных? И как получить больше пользы от существующего оборудования?

Мониторинг таких показателей, как PUE (эффективность использования энергии) и DCiE (эффективность инфраструктуры центра обработки данных), является хорошим началом.

Здесь мы подробно рассмотрим, что такое PUE и как его рассчитать. Мы также рассмотрим такие показатели, как DCiE, и шаги, которые вы можете предпринять, чтобы повысить эффективность вашего центра обработки данных.

Что такое PUE?

Эффективность использования энергии, или PUE, — это показатель, который измеряет общий объем энергии, потребляемой вашим центром обработки данных.Это число помогает вам измерить эффективность вашего центра обработки данных, и за ним следует внимательно следить.

PUE был разработан Green Grid и представлен в 2006 году как средство расчета энергоэффективности центров обработки данных и является стандартной мерой, на которую продолжает полагаться индустрия центров обработки данных.

Дата-центры потребляют огромное количество энергии. Только в США на центры обработки данных приходится 2% всего потребления электроэнергии. Эта цифра будет только расти по мере увеличения спроса на вычислительную мощность.

Недоиспользуемые серверы не только тратят впустую ресурсы, но и занимают ценную площадь. Точно так же оборудование, которое потребляет больше энергии, чем необходимо, предъявляет более высокие требования к системам охлаждения.

В обоих случаях у вас есть активы, которые обеспечивают меньшую ценность, чем должны, и увеличивают затраты. Решение этих проблем важно для обеспечения максимальной эффективности работы вашего центра обработки данных.

PUE полезен для сравнительного анализа, поскольку он помогает понять, насколько эффективен ваш центр обработки данных в настоящее время, и измерить влияние любых изменений, которые вы вносите, путем сравнения последующих оценок.

Как рассчитать PUE?

Формула для расчета PUE выглядит следующим образом:

  • PUE = Общая мощность объекта / энергия ИТ-оборудования

Общая мощность объекта — это количество энергии, которое использует объект. Он включает в себя все оборудование внутри центра обработки данных, а также системы охлаждения, компоненты для подачи энергии и системы освещения.

Использование ИТ-оборудования означает количество энергии, которое используется для питания систем хранения и сетевого оборудования.Он также включает в себя контрольное оборудование, такое как рабочие станции и мониторы.

Рассмотрим пример.

Центр обработки данных потребляет 100 000 киловатт общей энергии, а ИТ-оборудование использует 55 000 киловатт энергии. Основываясь на приведенной выше формуле, это дает нам PUE 1,81 для этого центра обработки данных.

Чем ближе число приближается к 1, тем эффективнее центр обработки данных. PUE предупреждает руководство центра обработки данных о том, насколько они близки к своим целям эффективности. Измерение PUE с течением времени может помочь определить наиболее эффективные инициативы по энергосбережению.

Центр обработки данных с высоким показателем PUE потребляет больше энергии, чем должен, а это означает, что он менее эффективен и стоит больше денег.

Какой показатель PUE хороший?

Данные Uptime Institute показали, что средний показатель PUE для центров обработки данных в их исследовании составил 1,59. Хотя центр обработки данных в нашем примере выше среднего, есть еще много возможностей для улучшения.

Теперь, когда вы лучше понимаете, что означает PUE, как вы определяете эти цифры?

Лучший способ измерить общую мощность предприятия — это провести измерения на счетчике коммунальных услуг предприятия или рядом с ним.Вы также можете установить так называемый «теневой измеритель» — устройство, которое позволяет вам ежедневно измерять общую мощность объекта.

Если центр обработки данных расположен на объекте смешанного использования, важно проводить измерения на счетчике, который питает центр обработки данных, чтобы получить точные показания.

Что касается измерения энергии ИТ-оборудования, вы можете получить показания мощности с помощью блока распределения питания (PDU), который подает питание на компьютеры и сетевое оборудование.

Сбор данных об общей энергии предприятия и ИТ-оборудования позволяет рассчитать PUE вашего центра обработки данных.Но ручной сбор этой информации занимает очень много времени, и вам также нужно будет находиться на месте.

Вместо того, чтобы каждый раз совершать поездки лично, вы можете установить датчики, которые собирают и передают данные об использовании энергии в реальном времени в программное обеспечение для управления инфраструктурой центра обработки данных (DCIM).

Программное обеспечение DCIM помогает отслеживать производительность сети и измерять потребление энергии всеми активами в вашем центре обработки данных.

Интерфейс позволяет измерять такие показатели, как PUE и DCiE, в режиме реального времени.Вы также можете отслеживать общее потребление энергии и использование пространства с течением времени — все это будет полезно для повышения энергоэффективности.

Вместо того, чтобы полагаться на предположения, вы сможете принимать обоснованные решения об использовании энергии и отслеживать уровни эффективности с течением времени.

Какое отношение PUE имеет к DCOI?

PUE — это один из 5 основных показателей оптимизации, определенных в рамках инициативы по оптимизации центров обработки данных (DCOI) — правительственного постановления, требующего от федеральных центров обработки данных стать более энергоэффективными.

  1. PUE (Эффективность использования энергии)
  2. Измерение энергии
  3. Виртуализация
  4. Использование серверов и автоматический мониторинг
  5. Использование объектов

Nlyte является одним из ведущих поставщиков управления инфраструктурой центров обработки данных (DCIM) для федеральных агентств США. все 5 показателей оптимизации, предусмотренных DCOI.

Что такое эффективность инфраструктуры центра обработки данных (DCiE)?

Эффективность инфраструктуры центра обработки данных, или DCiE, является обратной величиной PUE и выражает энергоэффективность центра обработки данных в процентах.

DCiE также был разработан и внедрен Green Grid, чтобы помочь отрасли центров обработки данных стать более эффективными и сократить их углеродный след.

Как рассчитать DCiE?

Формула для расчета DCiE следующая:

У центра обработки данных в нашем предыдущем примере PUE был 1,81. Основываясь на приведенной выше формуле, это дает нам DCiE 55%.

В следующей таблице показаны уровни эффективности на основе PUE и DCiE:

PUE DCiE Эффективность
3.0 33% Очень неэффективно
2,5 40% Неэффективно
2,0 50% Среднее
1,5 9012 901 901 83% Очень эффективен

ЦОД в нашем примере лишь немного выше среднего. Даже если у вашего центра обработки данных есть эффективный рейтинг, принятие мер по еще большему снижению PUE принесет пользу вашей организации в долгосрочной перспективе.

Как PUE и DCiE помогают управлять расходами

Снижение показателя PUE в конечном итоге делает ваш центр обработки данных более эффективным, что означает меньше потерь энергии и меньшее воздействие на окружающую среду.

Но измерение PUE и DCiE — это не разовое испытание. Чтобы эти показатели были значимыми, их следует измерять на регулярной основе. Их также следует измерять в разное время и в разные дни недели, чтобы учесть любые переменные затраты на электроэнергию.

Такие показатели, как PUE и DCiE, полезны для установления контрольных показателей.Это позволяет вам оценить влияние любых изменений, которые вы вносите для повышения эффективности, путем сравнения исходных данных с последующими результатами.

В сочетании с программным обеспечением DCIM операторы центров обработки данных могут отслеживать потребление энергии по всей инфраструктуре центра обработки данных и выявлять активы, которые используются недостаточно или потребляют больше энергии, чем следовало бы.

Эти аналитические данные позволяют принимать обоснованные решения об использовании энергии, например о том, следует ли выполнять обновления или полностью выводить из эксплуатации определенные компоненты.

Эффективные центры обработки данных могут дать вашему бизнесу конкурентное преимущество. Более низкие затраты означают, что вы можете предложить более привлекательные цены, что может побудить потенциальных клиентов выбрать ваши услуги среди других вариантов.

Конечно, сделать ваши данные более эффективными непросто — это требует тщательного планирования и реализации для обеспечения долгосрочного успеха. Давайте подробнее рассмотрим, как можно снизить PUE и снизить эксплуатационные расходы.

Как снизить PUE?

PUE и DCiE показывают, насколько эффективен (или неэффективен) ваш центр обработки данных.Вот шаги, которые вы можете предпринять, чтобы снизить PUE.

Замените неэффективное оборудование

Все оборудование имеет ограниченный жизненный цикл. Когда вам потребуется заменить определенные компоненты, это будет зависеть от различных факторов.

Если серверы или системы хранения не работают должным образом, подумайте о замене их более эффективным оборудованием.

Виртуализируйте свои серверы

Виртуализация серверов означает использование физического сервера и использование программного обеспечения для его разделения.Каждый раздел действует как виртуальный сервер и запускает свою собственную операционную систему.

Каждая виртуальная машина может выполнять свою собственную рабочую нагрузку, что может снизить энергопотребление и сэкономить ценную площадь. ИТ-группы также могут использовать эти виртуальные серверы для тестирования программного обеспечения, не затрагивая другие виртуальные серверы.

Улучшение систем охлаждения

Центрам обработки данных требуется достаточное охлаждение для предотвращения перегрева. Но системы охлаждения очень энергоемки и потребляют много энергии внутри объекта.

Улучшение систем охлаждения и даже сокращение вашей зависимости от них — это еще один способ снизить PUE. Например, вы можете по возможности использовать «естественное охлаждение» — использование естественного холодного воздуха из окружающей среды для снижения температуры в центре обработки данных.

Последние мысли

Центры обработки данных — это сердце ИТ-операций организации. Но оборудование и сама инфраструктура потребляют огромное количество энергии.

PUE и DCiE — полезные показатели для измерения энергоэффективности.Высокий PUE указывает на то, что ваш центр обработки данных использует больше ресурсов, чем должен.

Способы снизить PUE включают замену неэффективного оборудования, виртуализацию серверов и улучшение системы охлаждения. Принятие этих мер может помочь вам снизить эксплуатационные расходы и получить большую отдачу от вашего центра обработки данных. Конечно, вам понадобятся подходящие инструменты, которые помогут отслеживать энергопотребление. Просмотрите демонстрацию, чтобы увидеть, как вы можете использовать программное обеспечение DCIM от Nlyte для управления всей своей вычислительной инфраструктурой.

Что такое PUE? (Эффективность использования энергии)

Компании сегодня сталкиваются с проблемами, которые на первый взгляд могут показаться противоречивыми. Эти современные противоречия включают обеспечение развития их информационных систем и уменьшение их воздействия на окружающую среду. Однако разрабатываются решения, которые позволят им достичь обеих этих целей, включая технические индикаторы, которые помогут компаниям поддерживать устойчивое развитие без ущерба для эффективности и производительности ИТ.Наиболее характерным из этих показателей является PUE (Power Usage Effectiveness), который отражает энергоэффективность центра обработки данных.

Начальная точка

Дата-центры — это места, в которых размещается ИТ (информационные технологии) и телекоммуникационное оборудование компании. Инфраструктуры центров обработки данных содержат большое количество серверов и потребляют огромное количество электроэнергии, что приводит к их выделению большого количества тепла. Чтобы ограниченное пространство центра обработки данных не перегревалось, необходима эффективная система охлаждения.

Почему так много серверов в одном месте?

Наличие большого количества серверов в одном пространстве в конечном итоге приводит к проблемам с перегревом в компьютерных залах.

Задача состоит в том, чтобы в комнатах оставалось прохладное состояние… но зачем вообще серверы должны быть вместе? Проще говоря, это потому, что центры обработки данных предлагают решения и преимущества для компаний с точки зрения затрат и развития.

  • Компании иногда имеют сотни ИТ-устройств, которым требуется электричество, и у них не всегда есть нужный тип источника питания на месте, т.е.е. бесперебойный и безопасный источник питания для работы серверов.
  • ИТ-оборудование полезно только в том случае, если оно имеет высокоскоростное соединение с крупными телекоммуникационными сетями, которые в основном поставляются в центры обработки данных, а не на сайты компании.
  • Более того, эти устройства должны быть расположены близко друг к другу для оптимальной работы, особенно когда серверу хранения необходимо «разговаривать» с сервером вычислений. Если физическое расстояние между двумя устройствами слишком велико, это может повлиять на их вычислительную мощность.Вот почему не всегда возможно разместить компьютерную сеть компании на удаленных объектах.
  • Наконец, центры обработки данных — это места с высоким уровнем безопасности, в которых хранятся конфиденциальные данные, которые необходимо защищать. С этой точки зрения всегда легче сохранить маленькое пространство в безопасности, чем большое.

Поскольку центры обработки данных по своей природе являются пространством, в котором компьютерное оборудование должно быть сосредоточено вместе, они сталкиваются с проблемой рассеивания тепла, но в конечном итоге являются лучшим решением для размещения данных.

Так что такое ПУЭ?

PUE (Power Usage Effectiveness) — показатель для измерения энергоэффективности центра обработки данных. Другими словами, PUE оценивает энергоэффективность центра обработки данных, вычисляя соотношение энергии, используемой в целом, по сравнению с энергией, потребляемой только ИТ-оборудованием.

PUE

варьируется в зависимости от центра обработки данных, его конструкции и заполняемости, а также других критериев, включая температуру наружного воздуха.

Учитывая тепло, выделяемое центром обработки данных, легко понять, что PUE центра обработки данных в значительной степени обусловлен энергией, расходуемой на охлаждение компьютерных залов.Цифра также включает, в меньшей степени, энергоснабжение, освещение, наблюдение и безопасность.

Понимание порядков ПУЭ

Трудно понять, сколько энергии требуется для охлаждения ИТ-инфраструктуры. Например, компьютерный зал площадью 1000 кв. М в центре обработки данных может легко потреблять 2 МВт.

Сегодня многие DC имеют PUE равный 1,7, что означает, что 1,4 МВт энергии используется для охлаждения центра обработки данных, а также для всего остального. Несмотря на общую тенденцию к снижению PUE, количество энергии, используемой для охлаждения, по-прежнему остается значительным и является основным источником цифрового загрязнения.

Чтобы решить эту проблему, DATA4 уделяет особое внимание своему воздействию на окружающую среду. Дизайн каждого нового центра обработки данных оптимизирован с целью достижения сегодня теоретического PUE 1,22. Цель состоит в том, чтобы снизить общее потребление почти на 1 МВт и, таким образом, предоставить чрезвычайно конкурентоспособное энергоэффективное решение.

Как снизить PUE

Снижение PUE центра обработки данных является серьезной задачей как с точки зрения снижения затрат, так и с точки зрения снижения воздействия компаний на окружающую среду.Для снижения PUE доступно несколько решений, все из которых в большей или меньшей степени эффективны и осуществимы:

  • Позволяет серверным комнатам работать при более высоких температурах (к счастью, современные серверы все чаще позволяют это).
  • Снижение плотности и, следовательно, энергии, потребляемой на квадратный метр: это решение помогает рассеивать тепло, но противоречит существующим практикам, которые требуют постоянного увеличения плотности для работы с очень плотным оборудованием.
  • Улучшение потока холодного воздуха в компьютерных залах: это можно сделать, например, с помощью защитных растворов.
  • Оптимизация производства холодного воздуха: есть несколько способов сделать это, включая комбинированное использование наружного воздуха и теплообменников. Это решение охлаждает циркулирующий воздух за счет более низкой наружной температуры.
  • Размещение центров обработки данных в Арктике или под водой: хотя это решение кажется очень эффективным, легко представить себе недостатки такого типа установок.

DATA4 является экспертом в решении этой проблемы и использует передовые технологии с использованием искусственного интеллекта для управления инфраструктурой питания и охлаждения.Цель — снизить PUE до 1,22 в краткосрочной перспективе и, возможно, даже меньше в будущем.

Что такое PUE в дата-центре?

Эффективность использования энергии или PUE — это стандартный показатель эффективности для энергопотребления в центрах обработки данных. Простое определение PUE — это отношение общей энергии объекта к энергии ИТ-оборудования, используемой в центре обработки данных, и может быть представлено формулой:

PUE =

Общее энергопотребление объекта

Энергопотребление ИТ-оборудования

Общая энергия объекта включает мощность, выделенную для объекта центра обработки данных или комнаты обработки данных, измеренную с помощью счетчика.Сюда входят все нагрузки, включая ИТ-оборудование, системы охлаждения, системы освещения и компоненты для подачи энергии.

Всего ИТ-оборудование включает в себя всю энергию, подаваемую на вычислительное, хранилище и сетевое оборудование, включая другое управляющее оборудование, такое как KVM-переключатели, рабочие станции, мониторы и ноутбуки.

Несмотря на простоту отношения и принятие в качестве стандартной метрики производительности, вычисление PUE не так просто, как кажется формула. Есть несколько практических соображений

Общие сведения о PUE в центрах обработки данных

Как правило, PUE не является разовым измерением.Отслеживание PUE с течением времени для одного центра обработки данных покажет производительность объекта по сравнению с первоначальным базовым расчетом. Хотя Uptime Institute сообщает о среднем показателе PUE в центрах обработки данных на 2020 год, равном 1,58, этот показатель может оказаться не совсем полезным для сравнения нескольких центров обработки данных, каждый из которых имеет уникальную конфигурацию.

Сравнение показателей PUE с различными центрами обработки данных, даже с очень похожими объектами, оказывается сложной задачей. Два центра обработки данных примерно одинакового размера, но в разных местах (возможно, в разных регионах или странах) могут легко потреблять электроэнергию совершенно разными способами по ряду причин.Например, различия в местном климате и погоде, услугах электросети и даже строительных материалах могут повлиять на потребление энергии.

Кроме того, то, что различные группы центров обработки данных считают важным или важным в их расчетах PUE, не всегда одинаково. Команды должны подумать о том, как классифицировать подсистемы как ИТ-нагрузки, нагрузки на инфраструктуру или нерелевантные, и даже подумать о том, возможно ли измерение практически. Потенциальные проблемы при сравнении PUE по объектам включают:

  • Подсистемы, присутствующие в одном центре обработки данных, могут отсутствовать в другом
  • Подсистемы
  • поддерживают объекты смешанного использования, такие как функции, не относящиеся к центру обработки данных, такие как градирни или чиллеры, и не могут быть легко или напрямую измерены
  • Контролировать отдельные подсистемы непрактично и дорого, как, например, блоки распределения питания (PDU), которые содержат множество розеток, умноженное на количество PDU, используемых на объекте
  • Практические точки измерения, такие как счетчик, могут включать нагрузки, не связанные с центром обработки данных, и их трудно разделить.

Как рассчитать точный PUE

То, где проводятся измерения энергии, влияет на то, как отнести потребление энергии к соответствующей категории, будь то использование объекта или использование ИТ.Для получения показаний на объекте сделайте измерения на счетчике коммунальных услуг или рядом с ним. Для многофункциональных объектов или центров обработки данных ориентируйтесь только на счетчик, который питает центр обработки данных.

Центры обработки данных, которые используют счетчик коммунальных услуг совместно с частями, не относящимися к центрам обработки данных, создают проблемы для приписывания точных измерений. В этих случаях единственным вариантом может быть оценка части, не относящейся к центру обработки данных, и вычитание ее из общего использования.

Измерение нагрузки ИТ-оборудования следует измерять после выполнения всех преобразований мощности, переключений и условий.В серверных комнатах блоки распределения питания являются наиболее точным местом для измерения общей мощности, подаваемой на серверные стойки.

Подробнее: Выбор подходящего стоечного БРП в зависимости от требований к питанию

Что такое эффективность инфраструктуры центра обработки данных (DCiE)?

Величина, обратная PUE, измеряет энергоэффективность центра обработки данных. Эффективность инфраструктуры центра обработки данных (DCiE) — это коэффициент, который можно рассчитать по любой из этих двух формул.

DCiE =

Энергопотребление ИТ-оборудования

=

1

Общее энергопотребление объекта

ПУЭ

Те, кто определяет полезность DCiE, должны решать те же проблемы, что и те, кто измеряет PUE, причем заметно, что PUE и DCiE нелегко сопоставить с различными объектами, даже в аналогичных центрах обработки данных.

Измерения имеют ценность, когда используются для оценки энергоэффективности центра обработки данных. Если этот процесс автоматизирован с помощью программного обеспечения для повышения энергоэффективности и в режиме реального времени, как PUE, так и DCiE могут обеспечить определенный уровень понимания важных бизнес-приложений. Понимание энергопотребления на различных уровнях центра обработки данных позволяет легко обнаружить утечки электроэнергии и недостаточно используемые системы, а также сократить их расходы.

Другие показатели эффективности центра обработки данных

С появлением и принятием таких метрик, как PUE и DCiE, другие метрики в стиле эффективности из Green Grid стали использоваться в качестве показателей эффективности центра обработки данных.

  • Эффективность повторного использования энергии (ERE) измеряет эффективность предприятия в перенаправлении энергии для других целей на объекте, например, с помощью теплообменника для преобразования тепла, выделяемого сервером, в тепло для окружающих зданий.
  • Эффективность использования воды (WUE) пытается измерить количество воды, используемой центрами обработки данных для охлаждения ИТ-активов.
  • Эффективность использования углерода (CUE) — это отношение общих выбросов диоксида углерода (CO 2 ), вызванных общим потреблением энергии центром обработки данных, к потреблению энергии ИТ-оборудованием.

Подробнее: Расчет влияния водопотребления на затраты и устойчивость центра обработки данных

Покупка подходящего ИБП в соответствии с ПУЭ

Подробные инструкции по приобретению источников бесперебойного питания см. В Руководстве по покупке ИБП Vertiv. В этом руководстве вы научитесь оценивать потребности в питании, задавая правильные вопросы и принимая во внимание другие технические соображения, прежде чем вкладывать средства в критически важную инфраструктуру питания.

Что такое эффективность использования энергии (PUE)?

Современные компьютеры и центры обработки данных потребляют огромное количество энергии.По данным Annual Energy Outlook 2013, только в США 3% потребляемой энергии по всей стране приходится на компьютеры и сопутствующее оборудование. Не говоря уже о системах охлаждения, защищающих компьютеры и серверы от перегрева. Задача повышения энергоэффективности и снижения затрат на энергопотребление стоит непросто. Это очень много значит для окружающей среды в рамках сохранения природных ресурсов, упрощения работы отдельных компаний и национальной экономики в целом.Преобладающим показателем, который описывает, насколько эффективно компьютерные центры обработки данных используют энергию в нормальных условиях эксплуатации, является эффективность использования энергии (PUE). Green Grid (некоммерческая отраслевая группа, специализирующаяся на энергоэффективности ИТ-оборудования) фактически является разработчиком этого коэффициента. Но за последние два года PUE стал основным показателем, который используется для измерения эффективности энергопотребления центров обработки данных.

Как рассчитывается PUE?

Эффективность использования энергии — это соотношение между общей энергией, поступающей в центр обработки данных, и энергией, потребляемой ИТ-оборудованием внутри центра обработки данных (охлаждение, обогрев, вентиляция, преобразование и распределение энергии, освещение, электрические розетки).Причем всю энергию можно производить не только из электричества, но и из других источников, например природного газа, топлива, воды (используемых для адиабатического охлаждения). Энергопотребление ИТ-оборудования определяется как количество энергии, используемое для управления, хранения, обработки и маршрутизации данных в центре, а также для управления сетями и дополнительными устройствами, такими как мониторы и рабочие станции.

Отсюда типичная формула PUE выглядит следующим образом:

Кредит: raritan.com

PUE = общая мощность объекта / энергия, используемая ИТ-оборудованием

Формула должна использоваться для определения эффективности конкретного центра обработки данных с течением времени, а не для сравнения различных.

Для наглядности приведу пример расчета PUE:

Допустим, общая мощность центра обработки данных составляет 12.000 МВтч, а ИТ-оборудование потребляет 9.000 МВтч. Таким образом, PUE = 12.000 МВтч / 9.000 МВтч = 1333.

Конечно, мощность, потребляемая всем центром обработки данных, будет выше, чем энергия, потребляемая ИТ-оборудованием. Так что этот тест всегда будет выше единицы. Но насколько больше?

Что такое нормальный PUE?

Очевидно, что коэффициент PUE может варьироваться от 1.От 0 до бесконечности. Идеальное значение PUE составляет 1,0, что означает 100% -ный КПД (т.е. вся потребляемая энергия используется только на ИТ-оборудовании, без потерь при распределении мощности). Но добиться этого практически невозможно.

Такие гиганты индустрии, как Google и Microsoft, создают центры обработки данных с коэффициентом полезного действия 1,2 или выше. Но они лидеры отрасли. Согласно исследованию Uptime Institute, средний центр обработки данных в США имеет PUE равный 2,5. Однако также часто встречаются серверы с PUE от 3,3 и выше.Это означает, что только 1/3 всей энергии, потребляемой центрами обработки данных, используется ИТ-оборудованием, а 2/3 этой мощности тратится впустую.

Температура окружающей среды и ее влияние на ПУЭ

Согласно последним исследованиям, центры обработки данных потребляют около 420 тераватт, что на 3% больше мирового спроса на энергию. Более того, системы охлаждения потребляют примерно 45% этой энергии. В этих рамках очень важно расположение серверов дата-центра. Чем холоднее климат, чем ниже энергия, тем эффективнее его работа, тем лучше (, тем ниже) PUE.

В настоящее время, поскольку создание экологически чистых вычислительных центров является одной из приоритетных задач для производителей, они стремятся внедрять современные технологии и нестандартные решения, чтобы сделать свои системы охлаждения более эффективными и менее энергоемкими. Например, в 2018 году Microsoft затопила свой центр обработки данных на дне Северного моря, недалеко от Шотландских Оркнейских островов, на глубину 35,5 метров. Автономные подводные центры обработки данных предназначены для большей экономии энергии, поскольку их охлаждение бесплатное и работает в холодных водах Северного моря.Однако нужно понимать, что погруженная в воду капсула — всего лишь крошечная копия настоящего центра обработки данных. Контейнер длиной 12 метров состоит из 12 стоек и 824 серверов, но самое главное в нем — это модульная архитектура центра. На морском дне относительно легко скрепить контейнеры вместе, как если бы это были космические модули на МКС.

Как повысить эффективность центра обработки данных?

Экономить энергию проще, чем думают многие владельцы ИТ-компаний.Реализуя такие стратегии, вы можете сэкономить на счетах за электроэнергию и сделать работу серверов более эффективной.

  • Уменьшите нагрузку на ИТ-оборудование. Экономия 1 Вт на уровне сервера превратится в общую экономию почти 3 Вт в центре обработки данных за счет меньшего энергопотребления. Эта стратегия снижения нагрузки включает в себя покупку энергоэффективного оборудования, удаление неиспользуемых серверов и так называемую «виртуализацию серверов».
  • Управление воздушным потоком. Эта стратегия означает подачу холодного воздуха от блоков кондиционирования туда, где он больше всего необходим, в частности, на переднюю часть серверов, а также максимально эффективное удаление горячего воздушного потока от задних сторон серверов.
  • Интервал температуры и влажности . Как уже упоминалось ранее, температура и микроклимат, в котором расположен сервер, являются существенным фактором, влияющим на эффективность использования энергии. Чем прохладнее место, тем меньше энергии расходуется на охлаждение.
  • Улучшить систему охлаждения. По возможности используйте системы «естественного охлаждения». Более того, использование кондиционирования воздуха для всего помещения гораздо менее эффективно для предотвращения перегрева центра обработки данных по сравнению с локальным модульным охлаждением. Также важно расположение центра обработки данных. Модули лучше распределять в соответствии с их удельной мощностью и предполагаемой нагрузкой.

Инженеры используют любую возможность для снижения энергопотребления центров обработки данных.С учетом актуальности этой задачи нестандартное программно-аппаратное решение, ориентированное на энергопотребление в рамках эффективности центров обработки данных, получит более широкое распространение. Некоторые из них, вероятно, возникнут в результате слияния нескольких технологий.

Рано или поздно системы искусственного интеллекта смогут управлять различными источниками энергии, чтобы найти оптимальный сценарий для снабжения центров обработки данных. Такие решения помогут операторам центров обработки данных внедрить более эффективные методы работы, а также сэкономить на счетах за электроэнергию.

Почему PUE — это лишь часть истории энергоэффективности центра обработки данных


PUE — это отношение, определяемое как мощность, потребляемая центром обработки данных, деленная на мощность, потребляемую его ИТ-оборудованием. В частности, он показывает, сколько энергии используется фактическим ИТ-оборудованием по сравнению с мощностью, используемой всеми службами центра обработки данных, включая охлаждение, освещение, сетевое оборудование и т. Д.

Используя передовой опыт, можно достичь среднегодового показателя PUE, равного 1.1 и даже ниже.

Полезно знать PUE, но следует проявлять осторожность при интерпретации того, что он показывает на самом деле. Это связано с тем, что PUE — это только отношение активной мощности, измеренной в ваттах (Вт), тогда как мощность, подаваемая в центр обработки данных, состоит из активной и реактивной мощности.

Реактивная мощность не выполняет никакой реальной работы, но ее необходимо подавать на индуктивные или емкостные нагрузки для поддержания стабильности напряжения в сети.

Типичные индуктивные нагрузки в центре обработки данных включают двигатели, работающие в системах охлаждения, в то время как блоки питания компьютерных серверов являются хорошими примерами емкостных нагрузок.Если реактивная мощность не регулируется сразу при потребляющей ее нагрузке, это может вызвать огромные потери во всей сети.

Также важно помнить, что нелинейные нагрузки, такие как приводы с регулируемой скоростью (VSD), светодиодное освещение, ИБП и серверы с импульсным источником питания, также потребляют реактивную мощность. Специфический способ, которым они потребляют ток, может вызвать его искажение. Помимо активного (основного) тока присутствует реактивная составляющая тока, называемая гармониками.

Гармоники — это своего рода электрическое загрязнение в сети, вызывающее повышенные потери энергии, снижение надежности электросети и сокращение срока службы подключенного оборудования.

Чтобы оценить, сколько реактивной мощности присутствует в сети, используется значение, называемое коэффициентом мощности (PF) — оно показывает взаимосвязь между активной мощностью, которая действительно работает, и общей мощностью, подаваемой в цепь. Чем ближе коэффициент мощности к 1, тем меньше реактивной мощности присутствует в сети и тем эффективнее и надежнее сеть.

Коммунальные предприятия часто штрафуют потребителей за низкий коэффициент мощности, поскольку он требует от коммунальных предприятий увеличения генерирующих и распределительных мощностей.

При принятии мер по улучшению PUE, таких как установка VSD для систем охлаждения, очень важно проверить, как это влияет на сеть электроснабжения центра обработки данных.

Приводы позволяют экономить в среднем от 20 до 60% энергии в процессе охлаждения. Но их оборотной стороной могут быть повышенные потери энергии в электросети — а PUE этого не отразит.

Стандартные преобразователи частоты

, в конструкции которых используются конденсаторы, обычно хорошо компенсируют реактивную мощность индуктивных нагрузок, которыми они управляют.В приводах используются конденсаторы для подачи реактивного тока на двигатели и защиты электросети от источника реактивного тока.

Однако более сложные приводы с активным входным каскадом (AFE) и конденсаторами постоянного тока, такие как приводы ABB со сверхнизкими гармониками (ULH), могут пойти дальше, также компенсируя индуктивные или емкостные нагрузки других сетей для еще большей эффективности сети. .

Иная ситуация с гармониками. Гармонические характеристики во многом зависят от конструкции привода.

Влияние гармоник измеряется как процентное значение, известное как полное гармоническое искажение (THD), которое представляет собой отношение между всеми гармониками тока или напряжения и основным током или напряжением. При отсутствии гармоник напряжения или тока THD составляет 0%.

Типичный 6-пульсный привод со встроенным сопротивлением имеет THDi около 40%. Это приводит к увеличению линейного тока на 8% и потерям энергии на 16% по сравнению с системой без гармоник.

Вместо того, чтобы использовать дополнительные фильтры для устранения гармоник, почему бы не использовать приводы, которые вообще не вызывают гармоник? Активные внешние приводы производят исключительно низкий уровень гармоник даже при частичных нагрузках, снижая риски отказа электросети и повышая ее эффективность.

Хотя важно, чтобы PUE был близок к 1, также важно обращать внимание на технологию VSD, используемую для управления системами охлаждения для достижения этого уровня. Это связано с тем, что выбор преобразователей частоты влияет не только на эффективность процесса охлаждения, но и на эффективность электросети, что не отражается в PUE.

В конечном итоге именно эффективность всех систем, включая систему охлаждения и сеть электропитания, определяет истинную энергоэффективность центра обработки данных.

Как добиться более низкого значения PUE в вашем центре обработки данных

PUE, или «Эффективность использования энергии», показывает отношение потребления энергии центром обработки данных к количеству энергии, потребляемой только ИТ-оборудованием центра. Идеальное соотношение эффективности использования энергии — 1,0. Это связано с тем, что центральной задачей центра обработки данных является предоставление ИТ-ресурсов организации или потребителям. В идеале вся энергия, потребляемая центром обработки данных, направляется на его ИТ-оборудование.

Это будет означать, что никакая энергия не используется в любой другой части центра обработки данных, не связанной с ИТ, включая такие функции, как охлаждение / обогрев, освещение, система безопасности и т. Д.Также отсутствуют потери энергии в распределительной сети — в ступенях преобразования напряжения, источниках бесперебойного питания и кабелях. Такая ситуация требует 100-процентной эффективности и, следовательно, недостижима.

Знай свой PUE

Однако само определение PUE оставляет некоторые серые области. Например, что, если в центре обработки данных есть какая-то инфраструктура для выработки электроэнергии, например солнечные батареи? Включена ли эта мощность в расчет общего энергопотребления объекта? Возникают вопросы о включении периферийных источников энергии, таких как безопасность и освещение, в расчет PUE.Однако специалисты утверждают, что для достижения более низкого PUE это необходимо знать.

Повышение PUE

Как только вы сможете получить точные измерения PUE, вы можете работать над его улучшением. Даже если ваша компания не заинтересована в PUE, вы можете использовать эти числовые данные для повышения эффективности своего центра обработки данных. Вот несколько шагов, которые вы можете предпринять, чтобы улучшить свой PUE:

  • Больший перепад температур увеличивает эффективность охлаждения. Изолируйте горячий и холодный воздух, чтобы поддерживать надлежащий воздушный поток в центре обработки данных.
  • Автоматическая экономия затрат на охлаждение за счет повышения температуры.
  • Если наружный воздух достаточно прохладен, используйте его для охлаждения помещения и повышения PUE.
  • Сократите потери мощности за счет использования высокоэффективных систем ИБП для улучшения распределения энергии и устранения ненужного преобразования напряжения.
  • Принять технологию управляемого освещения. Выключайте свет, когда на объекте никого нет. Серверам не нужен свет для работы.

Нет лучшего способа улучшить PUE, чем измерить его.Как еще вы собираетесь повысить эффективность и улучшить PUE, если у вас нет точных цифр? Собирайте данные из разных центров обработки данных, чтобы создать модель вычислительной гидродинамики (CFD). С помощью модели CFD вы можете легко определить, сколько энергии потребляет центр обработки данных и как его оптимизировать. EMR Associates может помочь вам в этом. Свяжитесь с нами онлайн или позвоните нам сегодня по телефону 615-828-8028, чтобы узнать больше.

Что такое PUE? — Эффективность использования энергии

Центры обработки данных

используются для питания и поддержки любого бизнеса, от небольших стартапов до крупнейших корпораций.Фактически, в любой момент времени центры обработки данных используют до 2% мировой электроэнергии. Поскольку наша зависимость от серверов продолжает расти, эффективные центры обработки данных также будут становиться все более необходимыми. Итак, как мы можем гарантировать, что наши центры обработки данных соответствуют этой задаче? С помощью инструмента под названием Power Usage Effectiveness, или PUE.

Инженеры

используют любую возможность, чтобы снизить энергопотребление своих центров обработки данных, и один из методов, который они используют для измерения своего успеха, — это PUE. Здесь мы обсудим некоторые основы PUE, в том числе, что это такое, каковы стандарты, как вы можете улучшить свой собственный PUE и почему все это имеет значение в первую очередь.

Что такое PUE и как он рассчитывается?

Короче говоря, эффективность использования энергии связывает общее количество энергии, поступающей в центр обработки данных, с частью этой энергии, используемой ИТ-оборудованием.

Общая энергия включает всю электроэнергию, а также энергию, произведенную из альтернативных источников, таких как природный газ и вода.

Энергия, потребляемая ИТ-оборудованием — это количество энергии, которое используется для управления, хранения, обработки и маршрутизации данных в центре.Кроме того, это энергия, используемая для работы сетей и других устройств, таких как мониторы или рабочие станции.

ИТ-оборудование также может иметь вид:

Для чего используется PUE?

Отношение PUE полезно для инженеров центра обработки данных, поскольку его можно использовать для определения эффективности центра обработки данных.Его также можно использовать для измерения того, как эффективность меняется и развивается с течением времени. Однако PUE нельзя использовать для сравнения центров обработки данных с другими центрами обработки данных.

Что такое стандартный PUE для центров обработки данных?

Коэффициент PUE может варьироваться от единицы до бесконечности, причем один из них является наиболее идеальным. PUE, равный единице, показывает, что анализируемый центр обработки данных работает со 100% -ной эффективностью, что означает, что вся потребляемая энергия используется только на ИТ-оборудовании и не расходуется впустую. Хотя в идеальном мире это было бы стандартом, на момент написания этой статьи достичь уровня эффективности было невозможно, и, вероятно, он так и останется.Однако некоторые компании очень близки к достижению этого «PUE Perfection».

Лидеры отрасли, такие как Microsoft и Google, создают центры обработки данных с PUE 1,2 или выше. Чтобы добиться такой эффективности, требуются огромные объемы планирования, ресурсов и финансирования, поэтому эти цифры не следует рассматривать в качестве примера для более стандартных центров обработки данных. Согласно исследованию Uptime Institute, центры обработки данных в США имеют средний PUE около 2,5. Также распространены серверы с PUE 3 или выше.

При определении собственного PUE вам следует искать где-то в этом диапазоне, если вы хотите работать с максимальной эффективностью, не нарушая при этом полностью банк.

Какие факторы влияют на PUE?

Температура

В среднем примерно 43% энергии, используемой в центрах обработки данных, выделяется на системы охлаждения. Однако, если ваш центр обработки данных был построен в более прохладном климате, для его охлаждения потребуется меньше энергии. В свою очередь, ваш центр обработки данных, естественно, будет более эффективным с лучшим или более низким PUE.

Пониженная нагрузка ИТ-оборудования

Есть несколько методов, которые помогут снизить нагрузку на ваше ИТ-оборудование и снизить потребление энергии вашим центром обработки данных. Два простых решения — это покупка энергоэффективного оборудования и удаление простаивающих серверов.

Улучшение системы охлаждения

Системы

«естественного охлаждения» являются одними из лучших в отрасли, поскольку в них используется локальное модульное охлаждение. Направляя поток холодного воздуха напрямую в те области, где он больше всего необходим, вы можете установить приоритет более эффективной системы.

Например, вы можете направить холодный воздух к передней части серверов и удалить поток горячего воздуха сзади. У разных инженеров центра обработки данных будут разные идеи о лучших структурах, поэтому работайте с тем, кому вы доверяете, чтобы выполнить работу правильно.

Почему PUE важен для центров обработки данных и их клиентов

Как указывалось ранее, PUE помогает владельцам центров обработки данных оценить, насколько хорошо работает их объект. Это также может помочь им определить области, которые следует улучшить.Имея возможность иметь стандартную систему измерения энергоэффективности, операторы центров обработки данных также потенциально могут снизить затраты.

Соответственно, PUE также может влиять на клиентов. По мере того, как владельцы начинают открывать способы снижения затрат на эксплуатацию своих центров обработки данных, эта экономия также будет передана клиентам.

ФСК Строительство: эксперты по энергоэффективности

Особенно в мире центров обработки данных PUE является важным инструментом оценки.Поскольку наша потребность в эффективном использовании энергии продолжает расти, центры обработки данных с минимально возможным значением PUE должны стать стандартом.

«ФСК Констракшн» имеет большой опыт строительства дата-центров для объектов любых размеров. Наша команда сосредоточена на выполнении требований вашего проекта, бюджете и желаемом результате, и мы готовы помочь вам спроектировать наиболее эффективный объект, чтобы сэкономить ваше время и деньги.

Если вы готовы начать работу, позвоните в нашу команду профессионалов, чтобы они помогли в вашем следующем проекте, или заполните нашу контактную форму.Мы с нетерпением ждем возможности помочь вам на каждом этапе пути, от определения объема и бюджета до выполнения самых сложных и важных этапов вашего следующего проекта.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *