Электроснабжение технических средств противопожарной защиты (приемно-контрольных приборов, приборов управления пожарных, функциональных блоков и компонентов установок и систем пожарной сигнализации, пожаротушения, оповещения людей о пожаре, противодымной защиты и т.д.) согласно ПУЭ и других действующих технических нормативно-правовых актов следует предусматривать по 1-й категории надежности.

К сожалению, не всегда при проектировании пожарной автоматики указанное требование выполняется, особенно при применении технических средств противопожарной защиты (ТС ППЗ), в которых отсутствуют встроенные устройства электроснабжения (УЭ). Например, при разработке проектов систем пожарной сигнализации (или установок пожаротушения, систем оповещения людей о пожаре, дымоудаления и т.д.) с применением нескольких приемно-контрольных приборов, адресных модулей, расширителей и др. устройств не имеющих собственных УЭ, их электроснабжение обеспечивается по одной двухпроводной линии от отдельного УЭ (блока бесперебойного питания, АВР или устройств с другими названиями, обеспечивающих аналогичные функции). О какой 1-й категории надежности в этом случае может идти речь? В схемах систем пожарной сигнализации (СПС) контролируется целостность шлейфов, ограничивается количество защищаемых помещений одним шлейфом и т.д., но при повреждении единственной линии электроснабжения или выходе из строя УЭ - целиком объект или его часть остаются без защиты.

В данной статье рассмотрены вопросы обеспечения электроснабжением ТС ППЗ по 1-й категории надежности с учетом требований стандарта СТБ 11.16.02-2007 «Система стандартов пожарной безопасности. Устройства электроснабжения технических средств противопожарной защиты. Общие технические условия» (требования аналогичны EN 54-4).

В связи с тем, что до введения СТБ 11.16.02 требования к УЭ практически отсутствовали, в результате чего производимые в республике УЭ представляли собой простейшие изделия, которые обеспечивали преобразование переменного напряжения общедоступной сети 230 В в постоянное требуемой величины и зарядку аккумуляторной батареи, как правило, через токоограничивающий резистор, рассмотрим подробнее требования указанного стандарта к устройству и выполняемым функциям УЭ.

Согласно СТБ 11.16.02, УЭ классифицируются:

• по максимальному току нагрузки: на УЭ малой мощности - до 1,5 А; средней мощности - от 1,5 до 3 А; большой мощности - более 3 А;
• по размещению компонентов на: внешние - при размещении компонентов в отдельном корпусе от ТС ППЗ; встроенные - при размещении компонентов в едином корпусе с ТС ППЗ.

Для реализации требования по обеспечению токопотребителей 1-й категорией надежности электроснабжения, УЭ должны содержать не менее двух источников электропитания: основного и резервного. В качестве основного источника может быть использована общедоступная сеть переменного тока напряжением 230 В и частотой 50 Гц или источник постоянного тока с напряжением питания от 12 до 110 В. Резервное электропитание может обеспечиваться от второго независимого ввода источника переменного тока или источника постоянного тока (например, аккумуляторных батарей).

При работе УЭ должны обеспечивать поддержание номинального выходного напряжения при изменении напряжения источников электропитания от минус 15% до плюс 10% номинального значения и изменении тока потребления от минимальной до максимальной величины, задекларированной производителем в технической документации (технических условиях, паспорте). При этом отклонения выходного напряжения должны быть в пределах ± 10% номинального значения.

При работе УЭ от основного источника электропитания (в рабочем режиме) должны обеспечиваться:

• а) выходные характеристики (выходное напряжение, номинальный ток, напряжение пульсаций) в соответствии с технической документацией производителя независимо от состояния резервного источника электропитания и его соединительных линий (т.е. при выходе из строя аккумуляторной батареи или коротком замыкании соединительных линий, работа УЭ не должна нарушаться);
• б) зарядку аккумуляторной батареи зарядным током требуемой величины. При этом номинальный рабочий ток УЭ не должен снижаться в процессе заряда батареи. Это означает, что фактический ток преобразователя If, А, равен

If = Iн + Iз,

Iн - номинальный выходной ток, А;
Iз - максимальный зарядный ток аккумуляторной батареи, А;

• в) ограничение или остановка повторной зарядки аккумуляторной батареи при временной пиковой нагрузке (максимальном кратковременном нагрузочном токе, например при коротком замыкании в линии нагрузки), указываемой в технической документации;
• г) контроль работоспособности резервного источника электропитания (для аккумуляторных батарей - контроль на нагрузке с номинальным расчетным сопротивлением с периодичностью 2 часа).

Примечание: Для разделения функциональных состояний УЭ предусмотрены следующие основные режимы работы:

Режим «рабочий» - состояние УЭ, при котором обеспечивается электроснабжение ТС ППЗ от основного источника электропитания, а резервный источник находится в исправном состоянии.

Режим «Резерв» - состояние УЭ, при котором обеспечивается электроснабжение ТС ППЗ от резервного источника электропитания.

Режим «Неисправность» - состояние УЭ, при котором технические характеристики его компонентов или функции не соответствуют хотя бы одному из требований ТНПА или конструкторской документации.

При работе УЭ от резервного источника электропитания должны обеспечиваться:

• а) выходные характеристики в соответствии с технической документацией независимо от состояния основного источника электропитания и его соединительных линий;
• б) электроснабжение ТС ППЗ при номинальном токе потребления (для аккумуляторных батарей в течение не менее 3 часов). Это означает, что производители должны предусматривать работу УЭ и аккумуляторной батареей емкостью С, А.ч, не менее:

С= Iн. 3

Iн - номинальный ток нагрузки, А.

Пример - УЭ с выходным номинальным напряжением 12 В и номинальным током 7А, должно быть рассчитано на применение аккумуляторной батареи емкостью не менее 21 А. ч.

При достижении уровня разрядного напряжения аккумуляторной батареи в применяемом УЭ должна быть предусмотрена возможность отключения ее от нагрузки.

В СТБ 11.16.02 включены требования по контролю и индикации неисправностей, которые могут возникать в компонентах УЭ, а именно:

• а) при выходе из строя основного источника электропитания и его невосстановлении в течении 30 минут с момента появления отказа (в т.ч. при исчезновении входного напряжения сети 230 В);
• б) при выходе из строя резервного источника электропитания и невосстановлении его работоспособности в течение 15 минут с момента обнаружения отказа;
• в) при разряде аккумуляторной батареи до уровня, превышающего  не менее чем на 5% разрядное напряжение аккумуляторной батареи. Разряд батареи должен быть обнаружен при проверке на нагрузке с периодичностью 2 ч или при работе УЭ от резервного источника;
• г) при выходе из строя зарядного устройства и невосстановлении его работоспособности в течение 30 минут с момента появления отказа.

Примечание: Разрядное напряжение - минимально допустимое напряжение аккумуляторной батареи, ниже которого происходят необратимые физико-химические процессы потери электрической емкости батареи.

При этом, для УЭ внешних или встроенных в ТС ППЗ, при их размещении за пределами помещения пожарного поста или другого помещения с персоналом, несущим круглосуточное дежурство (далее - пожарного поста), следует предусматривать формирование сигнала (общего) о неисправности УЭ в указанное помещение (на приемно-контрольный прибор (ППКП), пульт индикации и т.д.).

В УЭ должна быть предусмотрена автоматическая защита от воздействия последствий короткого замыкания или повышения выходного тока выше максимального значения, а также автоматическое восстановление своих параметров после устранения причин замыкания и повышения выходного тока. Это требование обеспечивает предотвращение перегрева и выхода из строя компонентов УЭ.

При применении в качестве резервного источника электропитания аккумуляторных батарей, в составе УЭ должно предусматриваться зарядное устройство, которое должно:

• поддерживать аккумуляторные батареи в заряженном состоянии;
• обеспечивать зарядку аккумуляторной батареи после ее разряда величины разрядного напряжения в течении 24 часов на 80% и в течение последующих 48 часов до 100% номинальной емкости; 
• обеспечивать характеристику зарядки в пределах, указанных изготовителем батарей.

Применяемые в составе УЭ аккумуляторные батареи должны подходить по характеристикам (напряжению, току, емкости) для применения в УЭ, быть заряжаемыми, соответствовать условиям среды эксплуатации и иметь маркировку.

Согласно стандарту введены требования по ограничению доступа к органам управления, предохранителям и регулировочным элементам, с помощью которых выходные характеристики УЭ регулируются или отключаются. Это требование необходимо для несанкционированного доступа к УЭ и реализуется с помощью ключа (например, при размещении указанных элементов в закрываемом корпусе УЭ) или других технических решений.

Режимы работы УЭ должны отображаться световой (посредством светоизлучающих индикаторов) или текстовой (посредством символьных или графических дисплеев) индикацией. Индикация режимов должна предусматриваться световой индикацией следующих цветов: для режима «рабочий» - зеленый цвет; для режимов «резерв» и «неисправность» - красный цвет.  Для индикации нескольких функций возможно использование одного и того же светоизлучающего индикатора, работающего в разных режимах свечения (например, для индикации «Рабочего» режима - непрерывно светящийся индикатор, а для индикации состояния «Резерв» - мигающий). При этом должна быть обеспечена однозначность восприятия информации.

Материалы конструкции корпуса для УЭ средней и большой емкости должны быть негорючими.

В конструкции внешних УЭ должна предусматриваться возможность бесперебойного электроснабжения ТС ППЗ при возникновении неисправности (коротком замыкании или обрыве) в соединительных линиях. Как правило, это реализуется путем устройства двух выходов (основного и резервного) с одинаковыми параметрами.

При проектировании электроснабжения ТС ППЗ это требование реализуется путем установки внешних УЭ у каждого токопотребителя или следует предусматривать не менее двух соединительных линий (или одну кольцевую линию, начало и конец которой будут подключены к выходам УЭ). При технической возможности, линии связи, обеспечивающие информационный обмен между приемно-контрольными приборами, расширителями, адресными модулями и т.д. и линии их электропитания могут быть общими.

Рассмотрим некоторые варианты электроснабжения ТС ППЗ от внешних УЭ на примерах построения СПС.

При применении в составе единой СПС объекта центрального ППКП, обеспечивающего контроль, управление и индикацию состояний СПС и имеющего встроенное УЭ, а также ППКП  (модулей, расширителей и др.), не имеющих встроенных УЭ, возможны несколько вариантов их электроснабжения.

Вариант 1:

Если УЭ центрального ППКП в состоянии обеспечить электроснабжение всех ППКП, не имеющих встроенных УЭ, то их электроснабжение может быть выполнено по схеме на рисунке 1. При этом основная и резервная линии должны быть проложены по разным трассам (п.13.69 СНБ 2.02.05-04), исключающим их одновременный выход из строя при пожаре на объекте. Допускается параллельная прокладка указанных линий по стенам при расстоянии между ними в свету не менее 1 м.

Рис. 1 Схема соединения центрального ППКП со встроенным УЭ и ППКП без УЭ в системе пожарной сигнализации (при общих линиях информационного обмена и элек-тропитания)

- линия №1 (основная) для информационного обмена и электропитания
- линия №2 (резервная) для информационного обмена и электропитания

Вариант 2:

Если УЭ центрального ППКП не может обеспечить электроснабжение всех ППКП, не имеющих встроенных УЭ, то их электроснабжение может быть выполнено по схеме на рисунке 2. При этом, если УЭ установлено в помещении с центральным ППКП (помещении пожарного поста), дополнительная (к имеющейся на корпусе УЭ) индикация о сбое в работе не предусматривается. При установке УЭ за пределами помещения пожарного поста, следует предусматривать формирование сигнала о сбое в работе УЭ на центральный ППКП (или на отдельный прибор индикации, устанавливаемый в помещении пожарного поста). Следует иметь ввиду, что если в СПС применен ППКП (модуль, расширитель и др.), обеспечивающий контроль не более одной зоны, то допускается его электроснабжение обеспечивать по одной линии электропитания (в случае повреждения линии без охраны останется одна зона контроля, т.е. тоже что и при повреждении шлейфа СПС).

Рис. 2 Схема соединения центрального ППКП со встроенным УЭ и ППКП без УЭ в системе пожарной сигнализации (УЭ установлен в помещении пожарного поста)

 
- линия для информационного обмена ППКП с центральным ППКП
- линия №1 (основная) для электропитания ППКП
- линия №2 (резервная) для электропитания ППКП

Вариант 3:

Если УЭ центрального ППКП не может обеспечить электроснабжение всех ППКП, не имеющих встроенных УЭ, то их электроснабжение может быть выполнено от внешних УЭ, устанавливаемых у каждого ППКП (см. рис.3). При этом следует предусматривать формирование сигнала о сбое в работе УЭ на центральный ППКП (или на отдельный прибор индикации).

В рассматриваемых вариантах построения СПС, применяемые ППКП имеют два входа для их электропитания: основной и резервный. При отсутствии таковых, производители могут предусматривать внешние устройства, обеспечивающие коммутацию требуемой мощности и переключение входов при исчезновении напряжения (в результате обрыва или короткого замыкания) на одном из них (по аналогии с АВР).

В настоящее время в республике ведутся разработки и налажен выпуск УЭ, соответствующих Европейским нормам и СТБ 11.16.02.

Рассмотрим характеристики и схему построения СПС на базе  УЭ ББП -7/12 (ББП -3/12).

Основные технические данные и характеристики

В ББП предусмотрены два выхода 12В, которые имеют независимые цепи измерения и управления. Неисправность, перегрузка и отключение одного из каналов не приводит к отключению другого. Это позволяет осуществить резервирование питания потребителей и обеспечивает бесперебойное питание в экстремальных ситуациях.

Зарядное устройство обеспечивает полный заряд аккумулятора за гарантированное время (80% за 24 часа и 100% за 48 часов) благодаря импульсной стабилизации зарядного тока и непрерывному контролю параметров аккумуляторной батареи.

ББП имеет три внешних светодиодных индикатора для отображения текущего состояния:

-   СД1 - (зелёный, красный, жёлтый) -  Основное питание / Резерв/Наличие выходных напряжений;

-   СД2 - (жёлтый) - указание на тип неисправности в ББП.

-   СД3 - (красный) - наличие неисправности в ББП.

Комбинация работы светодиодных индикаторов позволяет определить возможные состояния ББП.

 Расположение клеммных колодок ББП приведено на рисунке 4.

              Рис. 4 Расположение клеммных колодок ББП

Для передачи информации о режимах работы и состоянии устройств, входящих в его состав, на приемно-контрольные приборы     zс информационной линией связи предусмотрен встроенный интерфейс RS-485. При применении ББП с оборудованием, не имеющим информационной линии связи (RS-485) формирование информации об аварийном режиме работы ББП и о вскрытии корпуса предусмотрено посредством контактов реле.

Рассмотрим несколько структурных схем применения ББП в составе СПС.

Для СПС,  имеющей информационный интерфейс RS-485 (адаптированный с ББП), подключение УЭ к интерфейсу осуществляется соответствующим соединением с клеммами «485» ББП (см. рисунок 5).

Подключение по интерфейсу RS-485 имеет ряд преимуществ: позволяет контролировать все режимы работы ББП; дает возможность подключать другие УЭ пожарной автоматики защищаемого объекта, обеспечивающие электроснабжение не только оборудования СПС, но и систем оповещения людей о пожаре, дымоудаления и т.д.

При применении в составе СПС оборудования, в котором отсутствует возможность передачи информации о состоянии УЭ посредством информационных выходов, сигнал о неисправности формируется посредством контактов реле, подключаемых отдельной соединительной линией к ППКП или его функциональным устройствам, находящимся ближе к месту установки УЭ. Пример подключения ББП по этому варианту приведен на рисунке  6. Линия от контактов реле может подключаться к центральному ППКП или к расширителю

При отсутствии в ППКП или функциональных устройствах входов, при подключении на которые обеспечивается индикация состояния УЭ, могут быть задействованы входы для подключения шлейфов или других линий при соответствующем изменении функций (путем программирования, изменения названия индикации и т.д.).

                                                                                                                 А.А. Пукач