Вторичные источники электропитания в системах безопасности объекта

Автономным (независимым) источникам электропитания большой мощности отводится немаловажная роль в обеспечении надежной, безотказной и долговечной работы технических объектов и систем, которые должны быть оборудованы системами обеспечения безопасности (СОБ). Масштаб последствий при пропадании основного электропитания полностью зависит от источников электропитания вторичных (ИЭПВ), но уже гораздо меньшей мощности. В статье Максима Горяченкова [1] своевременно обращено внимание на ряд моментов, которые должны быть учтены при эксплуатации ИЭПВ. Представленные в предлагаемой статье дополнения, рекомендации, предложения, корректировки дополнят предшествующий обзор.

Во избежание недоразумений хочу обратить внимание читателей на тот факт, что поисковые системы "перегреты" ГОСТ Р 53560–2009, в то время как в настоящее время действует стандарт ГОСТ Р 53560–2022 [2]. Такая же ситуация с ГОСТ Р 52435–2005, который давно заменен ГОСТ Р 52435–2015 [3].

О бесперебойности электропитания

Требования ст. 84 п. 11, ст. 91 п. 2, ст. 103 п. 4 Федерального закона № 123-ФЗ от 22.07.2008 г. "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности" о необходимости обеспечения бесперебойным питанием СОУЭ, СПС, АУП, ТС на время выполнения ими своих функций не давали покоя специалистам тревожной сигнализации, поэтому в ГОСТ Р 53560–2022 этому вопросу посвящен целый раздел 7.2 – "Требования к источникам переменного тока электропитания бесперебойным".

Начнем рассматривать вопрос с того, что в разделе 4 "Сокращения" СП 484.131500.2020 приведена аббревиатура ИБЭ с расшифровкой "источник бесперебойного электропитания". Сравним положения ГОСТов для систем тревожной сигнализации [2] и систем пожарной автоматики [4] (табл. 1).

Таблица 1

В статьях по системам пожарной автоматики в различных изданиях и Интернете мы встречаем различные сокращения названий современных ИБЭ: РИП, ИБП, БРП, МИП, ИРП. Иначе как какофонией названий это не назовешь. Совпадения с нормативным сокращением нет и в помине. Понятно, что многим эти сокращения известны, но разночтение с нормативно-правовой документацией нежелательно. Поэтому четкие разграничения в названиях, представленные в ГОСТ Р 53560–2022, при их реализации сразу обеспечивают потребителю понимание того, что он имеет дело с источниками питания, предназначенными для применения в области противокриминальной, технологической защиты и тревожной сигнализации, чего не скажешь про ГОСТ 34700– 2020, когда от палитры названий РИП...ИБП радости не прибавляется.

Представим в табл. 2 сравнительный анализ отражения вопросов бесперебойного питания в ГОСТ 34700–2020 и ГОСТ Р 53560–2022.
Вывод: победа за явным преимуществом за ГОСТ 34700–2020, так как в нем определено назначение бесперебойного питания, в то время как в ГОСТ Р 53560–2022 – только обозначено. Мысль о том, что в системах охранной сигнализации или тревожной сигнализации бесперебойное питание не так важно, беспочвенна, о чем свидетельствует текст п. 2.40 ГОСТ Р 56102.1–2014 [5]: "Средства электропитания – технические средства, обеспечивающие бесперебойное электропитание технических средств охраны и модулей, входящих в систему централизованного наблюдения".

Таблица 2

Однако заметим, что оба ГОСТа не раскрывают сути термина "бесперебойное питание". Правила устройства электроустановок (ПУЭ, издание 7) категорирует электроприемники (ЭП) по надежности электроснабжения, при этом строгих формулировок бесперебойного питания не дает. Из раздела 1.2 ПУЭ следует, что категории ЭП отличаются друг от друга:

• количеством независимых источников питания (ИП);
• временем переключения с основного ИП на резервный;
• способом переключения с основного ИП на резервный;
• тяжестью последствий при пропадании электропитания.

Попробуем найти однозначный ответ на этот вопрос в ГОСТ МЭК 62040-3-2009, который называется "Системы гарантированного электроснабжения. Агрегаты бесперебойного питания. Часть 3. Общие технические требования.
Методы испытаний". Итак, читаем текст п. 3.1.1: "Агрегат бесперебойного питания –комбинация преобразователей, переключателей и аккумуляторных батарей, входящих в состав системы питания, предназначенные для обеспечения непрерывного питания нагрузки в случае нарушения энергоснабжения". Казалось бы, ответ найден, а вот поиски не завершены по следующей причине. Настораживает объяснение, следующее за п. 3.1.1 этого ГОСТа: "Система гарантированного электроснабжения – совокупность определенным образом соединенных агрегатов бесперебойного питания, преобразователей, коммутационных устройств, аккумуляторных батарей, …предназначенных для обеспечения непрерывного питания подключенных к ним электроприемников критической группы… до устранения неполадок в сети питания или на протяжении необходимого времени". А вот тут не соглашусь, так как непрерывность электропитания обеспечивает система бесперебойного электроснабжения: при пропадании напряжения на основном вводе система электроснабжения автоматически переходит на питание ЭП критической группы по резервному вводу без отключения нагрузки. Система же гарантированного электроснабжения предполагает кратковременное отключение нагрузки, необходимое для подключения резервного источника питания.

В связи с изложенным разработчикам и ИБЭ, и ИЭПВ необходимо в эксплуатационной документации самостоятельным пунктом строго прописывать обеспечение бесперебойности по электропитанию их ИБЭ, ИЭПВ, а не водить потребителя за нос словами "предназначен для устройств, требующих резервного электропитания". По тексту статьи под сокращением ИЭПВ будем понимать и ИБЭ, то есть в зависимости от области применения.

О световой индикации источников питания вторичных

Проведем сравнительный анализ требований, которые предъявляются к световой сигнализации в трех ГОСТах [2], [4] и [6]. Сначала с помощью табл. 3 определим, какие световые индикаторы должны быть на лицевой панели блоков питания.

Таблица 3

Сразу бросается в глаза тот факт, что ГОСТ Р 53325–2009 не вводит никаких ограничений по индикации. Более того, даже слово "световой" применительно к индикации пользователь должен увидеть между строк. В лучшую сторону отметим ГОСТ Р 53560–2022, который указал, во-первых, что индикация должна быть раздельной, во-вторых, индикация должна быть световой, однако не раскрыл, как должна быть осуществлена техническая реализация "наличия, правильности подключения, заряженности АКБ". Это должен быть один световой индикатор или не один? По моему мнению, реализовать все три события на одном индикаторе сложно, а если и возможно, то только с нарушением эргономических канонов восприятия трех событий. Что касается ГОСТ 34700–2020, то раздел, из которого взяты п. 5.2.3 и 5.2.5, называется "Требования к световой индикации и звуковой сигнализации". Все четко и понятно, ибо световой индикатор – это информационный указатель, функционирующий на основе загорания и погасания источника света (ГОСТ Р 50030.5.1–2005). Зачем понадобилось переходить в тексте раздела от светового индикатора на термин "единичный индикатор", непонятно, так как последний предназначен для отображения информации в виде точки, черты или поля. Будем считать, что разработчики этого ГОСТа хотели да забыли написать "единичный одноцветный световой индикатор". Но зато п. 5.2.5 обеспечивает полет технической мысли в унисон моему замечанию к ГОСТ Р 53560– 2022.

С помощью табл. 3 станет понятно, какие требования ГОСТ ССБТ 12.4.026–2015 "Цвета сигнальные, знаки безопасности и разметка сигнальная. Назначение и правила применения. Общие технические требования и характеристики" нашли отражение при технической реализации ИЭПВ.

Положения ГОСТ Р 55325–2009 относятся только к обобщенному световому индикатору "Питание", хотя и расположенному на пожарном приемно-контрольном приборе (ППКП), но позволяющему более полно проанализировать события, связанные с ИЭПВ. ГОСТ 34700– 2020 определяет, что в области пожарной безопасности красный сигнальный цвет используется только для событий, связанных с пожаром. Ссылка только на название ГОСТ 12.4.026 ССБТ в ГОСТ Р 53560–2022 без конкретики в применении цветов для световой индикации может способствовать появлению на лицевых панелях ИЭПВ красных сигнализаторов, сообщающих об аварийном отключении или аварийном состоянии технологического оборудования.

Таблица 4

Далее с помощью табл. 4 проведем анализ алгоритмов срабатывания единичных (в том числе для формирования обобщенных сигналов) световых индикаторов.

Увы, в ГОСТ Р 53560–2022 отсутствуют требования или рекомендации по формированию сигналов световой индикации. В тексте одной этикетки (паспорта) на современный РИП можно увидеть, к чему приводит отсутствие ограничений на "свободный полет технической мысли" на примере светового индикатора, подчеркну, зеленого цвета, "АБ":

• при наличии заряженной батареи (заряд батарей 100% по шкале заряда РИП) индикатор "АБ" включен;
• если батарея не заряжена, то РИП проводит ее заряд до напряжения необходимого уровня, при этом индикатор "АБ" кратковременно выключается с периодом 5 с;
• если одна из батарей не подключена (или напряжение на ней менее 7 В), то индикатор "АБ" включается с частотой 1 Гц;
• если состояние батареи плохое (требуется замена батарей), то звуковой сигнализатор включится кратковременно пять раз, а индикатор "АБ" включаются с частотой 1 Гц.

Во-первых, непонятно, почему взято сокращение "АБ" вместо принятого в ГОСТ Р 53560– 2022, СП 6 (в старой и новой редакции) сокращения "АКБ". Во-вторых, что при заряженной АКБ, что при разряженной АКБ, что при наличии АКБ, что при ее отсутствии световой индикатор так или иначе светится. В-третьих, в чем разница между "кратковременно выключается" и "кратковременно включается" (пусть и с разной частотой), не совсем понятно. В-четвертых, если на 12-вольтовой батарее напряжение составляет 7В, то состояние АКБ плохое, равно как и в последнем пункте. В-пятых, на бедный индикатор накручено столько, что все эти четыре пункта просто обязаны быть нанесены на лицевую часть корпуса ИЭПВ электрографированием, чтобы пользователь мог как-то разобраться, что происходит.

В заключение вопроса приведу текст п. 7.6.1 ГОСТ Р 53560–2022: "ИЭПВ должны быть оснащены встроенными световыми индикаторами, конструкция и размещение которых должны обеспечивать однозначное визуальное определение их режимов работы (наличие/отсутствие свечения) со стороны лицевой панели ИЭПВ. В связи с этим требованием различные режимы мигания световых индикаторов в совокупности со звуковой сигнализацией считаю противоречащими ГОСТу.

Таблица 5

О требованиях назначения ИБЭ, ИЭВП

Хочу обратить внимание на новые положения СП 6.13130.021:

"5.2. На объектах, электроприемники которых отнесены к первой категории по надежности электроснабжения, питание электроприемников СПЗ должно осуществляться от панели питания электрооборудования системы противопожарной защиты (ПЭСПЗ);

5.9. При наличии на объекте защиты связанных с безопасностью систем питание данных электроприемников должно осуществляться от панели ПЭСПЗ".

Отсутствие таких требований в ГОСТ 34700– 2020 объективно объяснимо его годом выхода, а вот отсутствие такого требования в ГОСТ Р 53560–2022 вызывает сожаление. Ранг ГОСТа выше свода правил, и если проектировщик подойдет именно с таких позиций, то надежность электроснабжения как СОБ, так и СПЗ снизиться за счет подключения к одному и тому же групповому щитку других электроприемников, не связанных с обеспечением безопасности. Короткие замыкания в цепях таких электроприемников могут привести к срабатыванию селективной защиты и отключению данного группового щитка.

Предложу свой вариант ответов на вопросы к ГОСТ Р 53560–2022, поставленные в статье [1]. 1. 7.3.2 Для ИЭПВР должен быть установлен номинальный выходной ток из ряда: 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 10,0 А.

Зачем понадобилось ограничивать номинальный выходной ток, чего не сделано в ГОСТ 34700–2020? Как мне кажется, во-первых это связано с тем, что в области охранной сигнализации и криминогенной защиты часто используется режим "тихой тревоги", который характеризуется несколько меньшим токопотреблением, чем обычный дежурный режим. Во-вторых, исполнительные устройства систем централизованного наблюдения по ГОСТ Р 56102.1–2014 и интегрированных систем безопасности по ГОСТ Р 57674–2014 по мощности явно уступают электромагнитным кранам, промежуточным и исполнительным реле, речевым оповещателям СПЗ. В-третьих, чем больше потребляемый ток, тем больше массогабаритные характеристики технических средств охраны, что не всегда оправдано даже с точки зрения интерьера. В-четвертых, в ГОСТ Р 53560– 2022 есть пункты-лазейки: 7.4.3. В технически обоснованных случаях по требованию заказчика допускается установка иных значений номинального выходного напряжения и номинального выходного тока (см. 7.4.1 и 7.3.2 соответственно).

2. 7.3.6 Для ИЭПВР должно быть задано в ТУ и указано в ЭД минимальное расчетное время работы ИЭПВР при электропитании от АКБ при номинальном выходном токе с учетом типа применяемой(ых) АКБ. Значение минимального расчетного времени работы ИЭПВР при электропитании от АКБ должно быть установлено из ряда: 0,5; 2; 4; 6; 8; 10; 12; 24 часа.

Введены ли здесь какие-то ограничения по сравнению с ГОСТ 34700–2020, где подобный ряд необходимого резервного времени отсутствует? Очевидно, разработчики не знали о существовании пункта 10.3 ГОСТ 26342–84: "Время работы технических средств от резервных источников питания постоянного тока выбирается из ряда 4, 8, 12, 24, 48, 72 часа", так как этот ГОСТ в нормативных ссылках ГОСТ 34700–2020 отсутствует. Приведенный ряд времени резерва, который обеспечивает ИПЭВ для СПЗ, доказывает и меньшую мощность исполнительных устройств систем безопасности объекта, и, как следствие, меньшую потребную емкость применяемых в ИЭПВ аккумуляторных батарей, что отразилось в значениях потребного расчетного времени работы. С другой стороны, количественные значения потребного расчетного времени работы ИВЭП обусловлены назначением той или иной системы безопасности и последствиями (ущербом) при отказе ее по питанию. Очевидно, что были проведены соответствующие исследования по системам безопасности различной конфигурации, результатом которых и стал временной ряд, представленный в п. 7.3.6. И если мы заметим, то временной ряд для ИЭПВ из-за многообразия конфигураций систем безопасности имеет на две позиции больше, чем его собрат для ИБЭ.

3. 7.3.7. При наличии технической возможности управления процессом заряда SLA АКБ следует обеспечить два режима – начальный и буферный (поддерживающий).

Как видно из текста этого пункта, обязательности усложнения конструкции ИВЭП нет, и это хорошо. А что плохо? Начнем с "детской болезни "новизны". Зачем надо было придумывать новые названия "начальный" и "буферный" вместо существующих годами и утвержденных в отраслевых стандартах режимов заряда и подзаряда – непонятно. При аварийном разряде АКБ выступает в качестве гасителя пиковых токов, то есть буфером. При чем здесь привязка "заряд стабильным напряжением из расчета от 2,27 до 2,3 В на один элемент" к слову "буфер" – тоже непонятно. Интересно и название режима – "начальный". Далее: "периодически, не чаще одного раза в месяц и не реже одного раза в два месяца, ИЭПВР должны принудительно переходить из буферного в начальный режим заряда SLA АКБ". Это что же за начальный режим, который за год может повторяться 12 раз? И кстати, в автоматическом или ручном режиме проводится "принудительный переход из буферного в начальный режим заряда" ИЭПВР? Или переход выполняется на усмотрение разработчиков источников питания?

Настораживает и предлагаемая реализация температурной компенсации заряда АКБ по п. 7.3.7 (Примечание п. 2): "При заряде SLA АКБ следует обеспечивать температурную компенсацию напряжения заряда относительно напряжений при температуре окружающего воздуха плюс 22 °С:

а) минус 30 мВ/°C для начального режима заряда;

б) минус 20 мВ/°C для буферного (поддерживающего) режима заряда".

Рис. 1. Зависимость емкости аккумулятора от температуры и нагрузки

Из графика (рис. 1) видно, что указанные в пп. а) и б) значения могут быть обеспечены только на линейном участке характеристик в диапазоне температур 22…34 °С. Заряд ограничивают наружной температурой в 35 °С.

Применительно к диапазону температур 5…22 °С корректирующие значения в ГОСТе отсутствуют, хотя повседневная жизнь (аварии на теплотрассах, прорывы труб горячей воды, отсутствие автоматики теплоснабжения, экономия на тепловых пушках и обогревателях) убеждает нас, что температура в помещении, где установлен ИПЭВ, будет именно в этом диапазоне.

Необходимо отметить также, что постепенная трансформация ИЭПВ в подзарядно-зарядное устройство (ПЗУ), которые применяются, например, в системах оперативного тока в энергетике, объективно обоснована ростом количества ответственных задач, которые возложены на интегрированные системы безопасности, в том числе криминогенной защиты. Далее выстраивается следующая цепочка: рост задач – усложнение конструкции системы – увеличение потребляемой мощности – рост емкости АКБ – минимальное время заряда АКБ – необходимость ПЗУ. Однако замечу, что частое проведение режимов заряда АКБ возможно только при наличии в системе электроснабжения объекта двух промышленных выпрямительных агрегатов электропитания на 12 (24) В.

В результате изложенного очевидно, что для разных областей применения ИЭПВ одинаковых требований нет или они частично разнятся.
Выпускать ИЭПВ, "заточенные" на узкоспециализированную область, экономически нецелесообразно. Угодничество "и вашим, и нашим" при технической реализации ИЭПВ способствует появлению неудобств для пользователя продукции.

Список литературы

1. М. Горяченков. Источники питания в системах тревожной сигнализации // Системы безопасности. 2022. № 4.
2. ГОСТ Р 53560–2022 Системы тревожной сигнализации. Источники электропитания. Классификация. Общие технические требования.
   Методы испытаний
3. ГОСТ Р 52435–2015 Технические средства охранной сигнализации. Классификация. Общие технические требования и методы испытаний.
4. ГОСТ 34700–2020 Источники бесперебойного электропитания технических средств пожарной автоматики. Общие технические требования. Методы испытаний.
5. ГОСТ Р 56102.1–2014 Системы централизованного наблюдения. Часть 1. Общие положения.
6. ГОСТ Р 55325–2009 Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования и методы испытаний.

Опубликовано в журнале "Системы безопасности" № 3/2023

Все статьи журнала "Системы безопасности"
доступны для скачивания в iMag >>

Фото: ru.freepik.com