Продуктовое предложение трехфазных ИБП мощностью до 100 кВА

Как показывают исследования, в «тяжелом» сегменте российского рынка ИБП растет популярность модульных систем. Однако они все еще дороже «классических» трехфазных ИБП, а их ключевые преимущества не всегда востребованы в системах малого масштаба, которые не склонны к быстрому наращиванию мощностей. Поэтому рыночная значимость «стандартных» ИБП остается высокой, и именно они продолжают обеспечивать основные объемы отгрузок в сегменте тяжелых ИБП.

Наш обзор посвящен трехфазным ИБП переменного тока средней мощности – от 10 до 100 кВА. В нем рассматриваются решения, имеющие архитектуру единого силового блока в преимущественно «классическом» корпусе. При этом представлены только модификации в указанном диапазоне мощностей, хотя на самом деле такие источники существуют и в других мощностных модификациях.

На классические модели мощностью от 10 до 100 кВА стабильно приходится около 60% всего ассортимента трехфазных ИБП (данные ITResearch). Связано это с тем, что большие ЦОДы, где применяются ИБП мощностью выше 120 кВА, строятся нечасто, большинство же дата-центров имеют малую или среднюю мощность, вполне удовлетворяясь одним или несколькими аппаратами из рассматриваемого нами сегмента.

Практически все аппараты, о которых пойдет речь, реализованы для критических приложений. При этом между ними есть определенные различия, анализ которых, помимо фиксации состояния этого важнейшего сегмента российского рынка ИБП, является одной из ключевых целей статьи. В таблице представлены линейки, наиболее популярные, по данным аналитической компании ITResearch, на российском рынке в своем сегменте.

Трехфазные ИБП средней мощности

Продуктовое предложение

Классические трехфазные ИБП средней мощности представляют собой, пожалуй, самый старый и консервативный сегмент данного рынка. На сегодня мы насчитываем примерно 45 линеек таких устройств от 13 основных производителей (ABB, Delta Electronics, Eaton, Emerson Chloride/Liebert, General Electric, Huawei, Inelt, Legrand, Makelsan, Powercom, Schneider Electric, Socomec UPS). Мощностных модификаций насчитывается более 220, но не все из них одинаково популярны. Наиболее продаваемые модификации – мощностью 10, 15, 20, 30, 40 и 60 кВА. При этом в последние годы структура продаж по мощностям в целом довольно стабильна.

Продуктовое предложение на рынке инфраструктурных ИБП обновляется довольно медленно. Удачные линейки пользуются спросом чуть ли не десятилетиями. Новинки, безусловно, бывают, но на протяжении нескольких последних лет можно отметить совсем немного новых моделей, да и то, по большому счету, они не являлись каким-либо технологическим прорывом.

Модели этих онлайн-аппаратов действительно присутствуют на рынке очень долго, правда, их «начинка» постепенно обновляется. Вместе с тем все же наблюдается опережающий рост продаж IGBT-устройств, которые наиболее востребованы именно в ИТ-системах. Наличие или отсутствие трансформатора, при всей принципиальности вопроса, не всегда имеет реальное значение. В первую очередь трансформатор влияет (причем отрицательно) на вес/габариты устройства, а также на его КПД. Эти факторы критичны в случае больших систем, но при построении малых и средних СБЭП они, вообще говоря, чаще всего переходят в разряд второстепенных. Вместе с тем общим технологическим трендом последнего времени становится быстрое внедрение топологии на основе IGBT, которое началось именно в описываемом сегменте мощностей. Соответственно и в продуктовом предложении такие аппараты постепенно наращивают свое присутствие.

Почти все из рассматриваемых ИБП имеют довольно широкий набор мощностей и поддерживают достаточное количество блоков в параллели. Поскольку каждый проект уникален, нельзя выделить наиболее востребованные мощности. В целом все модели ИБП из таблицы можно разбить на три группы: «легкие» (от 10 до примерно 40 кВА), «сквозные» (от 10 до 100 кВА) и «тяжелые» (от 30–40 до 100 кВА). (У многих моделей есть модификации мощностью более 100 кВА, но напоминаем, что в таблицу мы их не включили.) В любом случае широкий набор различных мощностей у большинства представленных ИБП не дает возможности заранее отнести какие-то модели к лидерам или аутсайдерам. Но существование трех «подгрупп» позволяет установить некие граничные условия, сужающие и облегчающие выбор.

Анализ продуктового предложения дает возможность выделить несколько основных направлений развития модельных рядов в этом сегменте, что, безусловно, отражается на топологии и функционале ИБП. С одной стороны, это могут быть компактные аппараты (условно) начального уровня с относительно малой мощностью, используемые в основном автономно (паралеллизация для наращивания мощности или для резервирования возможна, но применяется достаточно редко) для максимально быстрого развертывания системы. Часто это небольшие устройства «на колесиках» с трехфазным входом и однофазным выходом. К данной группе можно отнести, например, аппараты Schneider Electric Smart-UPS RT (SURT), Delta Ultron EH, Powercom Vanguard 31 и др.

На другом полюсе находятся более мощные ИБП для реализации самых серьезных и надежных систем электропитания уровня среднего ЦОДа. Поскольку резервирование стало обычной практикой, заказчики могут предпочесть гибкость и масштабируемость, обеспечиваемые несколькими ИБП средней мощности, одному или паре сверхтяжелых устройств. В серьезных системах резервирование N+1 все же необходимо. Например, систему электропитания общей мощностью в 200 кВА, исходя из КПД и общей стоимости, иногда правильнее построить, скажем, на пяти аппаратах по 50 кВА, чем на трех по 100 кВА. Хотя, если есть проблемы с местом (что случается довольно часто), то возможность установить меньшее количество шкафов способна перевесить все остальные резоны. Так что варианты реализации имеются самые разнообразные, причем по данному параметру системы малой мощности могут дать большую фору мегаЦОДам, где все заранее обдумано и распланировано.

Очень часто модели такого класса «расширяются» до очень серьезных мощностей, исчисляемых не одной сотней киловатт. Это Schneider Electric MGE Galaxy 5500 (GT55T), Delta Ultron DPS и др.

В отдельную группу также можно выделить специализированные ИБП для промышленного использования. Они имеют повышенную надежность, защитный корпус и фильтры, способны работать в самых неблагоприятных условиях, включая перепады и наводки в электросети. Таковы, например, ИБП Schneider Electric MGE Galaxy 300i (G3HTI).

Целевые рынки

Устройства средней мощности из рассматриваемого класса ИБП могут стать основой для самых серьезных инженерных инфраструктур, причем не только в традиционных приложениях, но и в бурно развивающихся дата-центрах.

С учетом возможной установки источников в параллель мощность итоговой системы достигает нескольких сотен киловатт, достаточных для обеспечения качественным электропитанием уже вполне крупных ЦОДов. Безусловно, речь идет в первую очередь не о коммерческих ЦОДах (здесь мощности традиционно выше), а о корпоративных дата-центрах, мощность которых в основной массе все же невелика.

По оценке аналитической компании ITResearch, количество организаций в России, построивших и поддерживающих собственный корпоративный ЦОД, составляет 10–15 тысяч. Цифра весьма значительная, показывающая очень большой потенциал продаж ИБП средней мощности в данном сегменте. Связано это в первую очередь с обновлением существенной установленной базы оборудования. Кроме того, идет непрерывная модернизация и расширение уже существующих комплексов. Все это может дать не менее половины продаж всех ИБП соответствующего класса (оценка ITResearch), что представляет собой достаточно крупный рынок, требующий серьезного внимания.

В случае относительно небольшого корпоративного клиента, для которого ЦОД является только инструментом поддержки бизнес-деятельности, пусть даже важным, но не абсолютно приоритетным, подходы совсем иные. Конечно, ИТ-команда, отвечающая за внедрение и поддержку, всегда хотела бы все сделать по верхней планке, но есть еще акционеры и топ-менеджмент, и они традиционно готовы «порезать» бюджеты, не понимая, зачем переплачивать, если и в два раза более дешевое оборудование будет работать не хуже. Стоит также отметить, что в случае небольшого корпоративного ЦОДа незначительное повышение КПД системы бесперебойного питания приводит к малочувствительной интегральной экономии средств, зачастую даже за много лет не окупая затраты на внедрение.

Рост рынка ЦОДов вынуждает производителей ИБП разрабатывать и выпускать модели с наилучшим сочетанием требуемых характеристик: надежность, мощность и плотность энергии, масштабируемость, высокий КПД, управляемость, электромагнитная безопасность, простота в обслуживании.

Вместе с тем анализ показывает, что никто из производителей не готов идти на предельную специализацию, когда модель ИБП разрабатывается под нужды какого-то вертикального рынка. Подавляющее большинство представленных на рынке моделей данного класса достаточно универсальны, их с успехом можно использовать практически в любой сфере. Тем более что к каждому ИБП у вендоров в наличии сотни возможных опций, а высокопрофессиональные российские интеграторы способны кастомизировать устройство под любые задачи, например, для самых агрессивных внешних условий в индустриальном секторе.

Кроме ЦОДов как квинтэссенции комплексных ИТ-инфраструктур в качестве ключевых рынков для ИБП средней мощности мы можем выделить отдельные важнейшие телеком- и ИТ-приложения. Это серверные комнаты, а также отдельные стойки с критичным оборудованием. Фактически это смыкающиеся целевые рынки, которые, как видно из таблицы, являются важнейшими для большинства представленных моделей ИБП.

Помимо этого можно назвать еще два важнейших направления использования ИБП среднего класса. Первое – это часть инженерной инфраструктуры небольшого офисного или торгового здания. Это может быть как капитальная инсталляция, так и относительно мобильная система уровня отдельного помещения. Последний вариант становится все более востребован ввиду «мобильности» арендаторов, которые все чаще меняют место дислокации, выбирая более дешевые, но при этом требуют начала полноценной работы в новом помещении в максимально короткие сроки.

Ко второму направлению относятся, например, медицина или промышленность. Это решения на уровне отдельной крайне критичной нагрузки, причем зачастую в плохо приспособленных к функционированию, обслуживанию и обеспечению резервирования местах. В таких случаях подойдут как узконаправленные модели ИБП, так и стандартные решения, кастомизируемые с помощью огромной номенклатуры опционального оборудования.

В целом можно сказать, что до унификации в рассматриваемом сегменте пока еще очень далеко, да и вряд ли она здесь когда-нибудь наступит. Действительно универсальных моделей мало. Различные производители выпускают тяжелые ИБП с различающимся набором атрибутов (критериев выбора) и, в зависимости от проекта, всегда найдется аппарат, который подойдет лучше остальных. Но при этом нет устройства, которое было бы лучшим во всех случаях. Кроме того, клиенты очень часто считают, что лучшее – враг хорошего, предпочитая проверенные годами решения.

Основные критерии выбора

Мощность отдельных силовых блоков очевидным образом не относится к критериям выбора, поскольку у большинства моделей ИБП данного класса существует достаточно широкий набор мощностей для подбора идеального варианта. Но какие же технические параметры трехфазных ИБП средней мощности необходимо принимать во внимание в тех или иных приложениях?

Современное ИТ-оборудование использует источники питания с активной коррекцией коэффициента мощности. Поэтому для таких целевых рынков, как ЦОДы, серверные комнаты, телеком и т. д. стоит выбирать ИБП с высоким коэффициентом выходной мощности. Желательно чтобы он был равен 1 (максимальная мощность в ваттах равна заявленной мощности в вольт-амперах), что позволяет ИБП передавать больше энергии блокам питания в современных серверах и сетевых устройствах.

Фактор габаритов и конструктива достаточно важен, поскольку зачастую приходится «плясать» от возможного: уже существующих дверных проемов, свободного места и т. д. Дело в том, что в случае небольших ЦОДов чаще всего имеет место перепрофилирование имеющегося помещения, а не строительство отдельного здания, где все это можно предусмотреть. Вместе с тем всегда есть возможность взять, допустим, не три шкафа побольше, а пять поменьше (или наоборот), благо продуктовое предложение обширно и позволяет это сделать. Суммарная нагрузка на перекрытие также относительно невелика и не имеет особого значения, весит ли шкаф, скажем, 276 кг или 258 кг. В системах большого масштаба может быть абсолютно критичен фронтальный доступ к «внутренностям» ИБП, или же вес каждого блока должен позволять его менять дежурному технику в одиночку, и т. д. В то же время конструкция небольших и средних ИБП в целом не настолько продумана, поскольку передвинуть шкаф не так уж проблематично.

КПД современных ИБП приблизился к физическому пределу (у лидеров он достигает 97–97,5%) и различается от модели к модели на единицы процентов. Вместе с тем, в отличие от особо больших ЦОДов с огромным общим энергопотреблением, в системах электробеспечения средней мощности этот фактор не столь значим. Если заказчики чувствительны к маркетинговым посылам, они способны принять доводы вендора и партнера и выбрать самое-самое эффективное устройство. Но «финансисты», которых здесь большинство, будут всячески сопротивляться приобретению устройств, которые окупятся очень нескоро (если окупятся вообще).

Кроме того, всегда есть возможность работать не в режиме «онлайн» (на байпасе), когда КПД близок к 100%, – хотя, как показывает практика, российские заказчики не очень любят так поступать. Кроме того, постоянная работа от инвертора страхует чувствительные неимпульсные блоки питания от кратковременных проблем в электросети, что может быть важно для промышленного и медицинского оборудования.

Чем более серьезна ИТ-инфраструктура организации, тем большую важность приобретает развитость средств мониторинга и управления: встроенная поддержка SNMP, Web/XML, сигнальные контакты, Modbus, совместимость с различными средами управления (HP OpenView…), интеграция средств мониторинга ИБП с системами сетевого управления (NMS). В основном у всех представленных в таблице устройств положение с этим достаточно хорошее, но могут быть нюансы, связанные со спецификой проекта. Во многих случаях клиенты не готовы переплачивать за функции, которые им реально могут не понадобиться.

Вместе с тем есть ряд функций, таких как мониторинг состояния источника, которыми не следует пренебрегать. Особенно печально, когда в компании не следят за состоянием аккумуляторных батарей – по статистике это второй по частоте отказов фактор после человеческого. Поскольку рассматриваемые ИБП часто находятся достаточно близко к защищаемому оборудованию, данный фактор может иметь большую значимость и требует детального изучения еще на стадии проектирования системы. Это важно как в случае ЦОДов, так и в промышленном секторе. Параметры электромагнитной совместимости (ЭМС) регламентируются множеством ГОСТов, и их расчет лучше доверить специалисту. Достаточно часто возникают проблемы с высшими гармониками тока, создаваемыми ИБП как объектом с нелинейной входной характеристикой: искажение синусоидальности тока влияет также на форму напряжения питания других потребителей, подключенных к тому же фидеру. Иными словами, ИБП как объект системы бесперебойного питания представляет собой генератор высших гармоник в других объектах системы (электросеть или генератор ДГУ).

Следует отметить, что IGBT-системы с коэффициентом мощности, близким к единице, во многом лишены названных проблем. Трансформаторные системы для гашения наиболее существенных гармоник (5-й, 7-й, 11-й и 13-й) нуждаются во входных пассивных фильтрах и активных кондиционерах гармоник. Кроме того, для снижения риска возникновения резонансных явлений на 5-й гармонике устанавливаются антирезонансные дроссели последовательно с конденсаторными батареями.

Практически все вендоры имеют развитый комплекс решений для купирования возможных проблем ЭМС. Свои варианты могут предложить и опытные российские интеграторы. Кроме того, в последнее время острота проблемы несколько снята в связи с доминированием ИБП на IGBT-транзисторах. Во всяком случае, проблема решаема с любым из представленных ИБП, хотя и с различной степенью сложности. Если фактор действительно значим, усложняется вопрос выбора, и тогда он должен решаться с привлечением специалистов-электриков.

Фактор дополнительного резервирования имеет высокую значимость и при этом требует очень вдумчивого подхода при анализе применимости тех или иных устройств. Есть много моделей на IGBT-транзисторах, которые традиционно отлично сопрягаются с ДГУ, но в отличие от систем большого масштаба, где дизель-генератор является фактически обязательной составляющей СБЭП, небольшие ЦОДы зачастую обходятся без них. Как сказано выше, у таких дата-центров очень часто нет собственного здания, соответственно, не всегда есть техническая возможность разместить ДГУ требуемой мощности. В этом случае приходится полагаться на дополнительные батарейные кабинеты большой емкости, способные обеспечить хотя бы получасовое резервирование, благо в данной группе устройств предлагаются модели как со встроенными батареями, так и без батарей, с мощными зарядными устройствами.

Как результат, в рассматриваемом классе устройств при подборе оптимального решения оказывается очень много существенно различающихся вариантов. И в каждом может оказаться несколько конкурирующих устройств различных производителей. Стоит отметить, что это одна из основных причин, вынуждающая многих вендоров поддерживать в классе «средних» ИБП сразу несколько моделей со сходной мощностью, и при этом опасность «каннибализма» между ними как нигде мала.

Полная версия статьи опубликована в журнале «Бестселлеры IT-рынка», №2’2016.

Вернуться на главную страницу обзора «Трехфазные ИБП средней мощности».