Особенности системы электропитания компьютеров соединенных в локальную сеть.

Особенности системы электропитания компьютеров соединенных в локальную сеть.

                В большинстве случаев заземление на предприятиях сводится к подключению "земли" (то есть третьего провода розетки) к нейтрали в силовом щите. Но в организации, занимающей несколько этажей здания, и на каждом этаже есть отдельный щиток со своей землей. В результате токи, протекающие по нейтрали, создают разность потенциалов между "землями" этажей (щитков). Весь этот механизм представлен на рис.1.

                Если компьютеры организации соединены в локальную сеть, то это падение напряжение фактически оказывается приложенным между сетевыми платами компьютеров, расположенных на разных этажах. В результате происходят сбои при передаче информации, т. е. сеть начинает работать нестабильно без видимых причин, и, кроме того, это может приводить к выходу из строя сетевых карт.

Рис. 1. Подсадка напряжения

                Каким же образом бороться с перегрузкой нейтрали? Самый простой и один из наиболее эффективных способов - применение понижающих разделительных трансформаторов. На вход такого трансформатора подается 380 В и этот трансформатор является линейной нагрузкой. В понижающей обмотке трансформатора получается напряжение 220 В (рис. 2).

Рис. 2. Схема включения понижающего разделительного трансформатора.

                Как следует из рис. 2, ток в нейтраль не идет, так как входная обмотка трансформатора не имеет с ней контакта. Поэтому при использовании нейтральных проводов в качестве заземления помеха (падение напряжения) между землями не возникает. Помимо всего прочего, это решит проблему равномерного распределения нагрузки по фазам, так как оборудование, подключенное к трансформатору, нагружает не одну фазу, а две, причем одинаково.

Рис. 3. Включение источника бесперебойного питания

Самым лучшим и радикальным способом решения проблемы перегрузки нейтрали (и не только этой проблемы) является применение источников бесперебойного питания с трехфазным входом и двойным преобразованием энергии (on-line) (рис. 3).

Центр электромагнитной безопасности исследовал состояние систем электроснабжения напряжением 0,4 кВ в крупнейших зданиях Москвы, содержащих компьютерные сети численностью от двадцати до более чем тысячи компьютеров. Анализ результатов измерений, подкрепленный анализом зарубежных научно-технических публикаций, а также общение с коллегами из IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) показали, что Россия столкнулась с новой серьезнейшей проблемой. Суть ее состоит в том, что сети электроснабжения 0,4 кВ в зданиях, оснащенных компьютерной техникой, «заражены» высшими по отношению к промышленной частоте (50 Гц) гармониками. Проблема не является чисто российской — все страны на определенном этапе концентрации компьютерной техники столкнулись с ней и были вынуждены принимать решительные меры, включая кардинальное изменение технических регламентов эксплуатации, норм проектирования и разработки соответствующих стандартов, актуальность проблемы будет возрастать. В недавнем прошлом большая часть электрической энергии потреблялась линейными нагрузками — лампами накаливания, нагревательными элементами (ТЭН), двигателями и другими подобными потребителями электроэнергии. С конца 1990-х годов резко возросла доля нелинейных электропотребителей. В первую очередь это персональные компьютеры и файл-серверы, мониторы, лазерные принтеры, блоки бесперебойного питания (UPS) и прочее офисное оборудование; газоразрядные лампы и другие нелинейные электропотребители. Учитывая, что большинство офисов располагается в зданиях, построенных 15-30 лет назад, спроектированных и смонтированных для эксплуатации линейных электропотребителей, а также учитывая значительный рост нелинейных нагрузок в последнее время, необходим особый и сугубо профессиональный подход к эксплуатации систем электроснабжения таких зданий. Ниже показан алгоритм действий и предложения, направленных на предупреждение проблем и предназначенных для реализации на объектах с большим числом компьютеров:

  • Выделить полную номенклатуру всех электропотребителей общего назначения, относящихся к категории нелинейных и вызывающих генерацию повышенной доли высших гармоник в сетях электроснабжения.

  • На объектах, где доля установленной мощности нелинейных электропотребителей превышает 10%, в целях предупреждения развития пожароопасных и аварийных ситуаций провести диагностику состояния и прогнозирование работы сети электропитания с точки зрения оценки доли высших гармоник, качества электроэнергии, токовых нагрузок фазных и нулевых рабочих проводников с учетом несинусоидальности токов и напряжений.

  • Учитывать фактор влияния нелинейности нагрузок электропотребителей и наличия высших гармонических составляющих при выполнении проектов реконструкции существующих систем электроснабжения и разработке новых проектов, в том числе при выполнении расчета условий тепловыделения, уровней падения напряжения в кабельных линиях и оценке влияния нелинейных нагрузок на качество питающего напряжения у конечных электропотребителей.

  • Выполнять прогнозирование возможных последствий роста компьютерных нагрузок при расширении компьютерных сетей и особенно при использовании существующей системы электроснабжения (без ее модернизации).

  • При проведении работ по диагностике и анализу систем электроснабжения в дополнение к действующим нормативным документам можно использовать стандарт IEEE Recommended Practice for Industrial and Commercial Power System Analysis, IEEE Std 399-1997.