Дослідження систем резервного електроживлення промислових об’єктів за рахунок власної мікрогенерації

Грицаченко, Олег Іванович
Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9223
Title:	Дослідження систем резервного електроживлення промислових об’єктів за рахунок власної мікрогенерації
Authors:	Ткаченко, Валентин Федорович Грицаченко, Олег Іванович
Keywords:	сонячні панелі;мікрогенерація;акумкляторна батарея;резервування
Issue Date:	Dec-2023
Abstract:	Метою магістерської роботи є розробка системи резервного живлення на основі використання власної мікрогенерації сонячної електростанції. − Для досягнення поставленої мети вирішувалися задачі; - провести аналіз способів здійснення резервного живлення підприємства, застосування яких ефективно та доцільно з економічної точки зору; - здійснити вибір джерела енергії для ДБЖ підприємства; - виконати попередній розрахунок обладнання системи резервного живлення. На основі проведеного дослідження запропонована інформація може бути використана в подальших наукових дослідженнях, а також при проектуванні відповідальних діючих об'єктів, як промислової, так і іншої діяльності з метою резервування живлення електроспоживачів.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9223
Appears in Collections:	141 Електрична інженерія (Електротехнічні системи електроспоживання)
Files in This Item:
File	Description	Size	Format
МР_Грицаченко.pdf Restricted Access		2.39 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy
Show full item record
Extracted text
1 
 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ, АВТОТРАНСПОРТУ  
ТА МАШИНОБУДУВАННЯ 
Кафедра електротехнічних систем 
 
 «До захисту допущено» 
Зав. кафедри ЕТС 
 
__________ О.О. Ситник 
(підпис)                 (ініціали, прізвище) 
«___»___________2023 р. 
 
 
 
Кваліфікаційна робота 
на здобуття ступеня вищої освіти магістра 
 
на тему: «Дослідження систем резервного електроживлення промислових 
об’єктів  за рахунок власної мікрогенерації» 
 
 
Виконав: здобувач вищої освіти  2  курсу, групи ЕСЕ–022 
Спеціальності: 141 «Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка» 
(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності) 
 
 
 
Грицаченко Олег Іванович  ______________ 
(прізвище, ім’я, по-батькові здобувача вищої освіти ) (підпис) 
   
Науковий к.т.н., доцент Ткаченко В.Ф. ______________ 
керівник (вчені ступінь та звання,  прізвище та ініціали) (підпис) 
 
   
Нормоконтроль к.т.н., доцент Ключка К.М. ______________ 
(вчені ступінь та звання,  прізвище та ініціали) (підпис) 
 
 
 
 
Засвідчую, що у цій кваліфікаційній роботі немає запозичень з праць інших авторів 
без відповідних посилань. 
Здобувач вищої освіти ______________ 
(підпис) 
 
Черкаси 2023 р. 
2 
 
РЕФЕРАТ 
Магістерська робота складається із вступу, трьох розділів, висновків 4 
додатків. Загальний обсяг роботи складає 113 сторінок, у тому числі 89 
сторінок основного тексту, 22 рисунка та 14 таблиць і списку використаних 
джерел із 28 найменувань 
Метою магістерської роботи є розробка системи резервного живлення 
на основі використання власної мікрогенерації сонячної електростанції. 
− Для досягнення поставленої мети вирішувалися задачі; - провести 
аналіз способів здійснення резервного живлення підприємства, застосування 
яких ефективно та доцільно з економічної точки зору;  - здійснити вибір 
джерела енергії для ДБЖ підприємства; - виконати попередній розрахунок 
обладнання системи резервного живлення. 
На основі проведеного дослідження запропонована інформація може 
бути використана в подальших наукових дослідженнях, а також при 
проектуванні відповідальних діючих об'єктів, як промислової, так і іншої 
діяльності з метою резервування живлення електроспоживачів. 
Ключові слова: сонячні панелі, інвертор, акумкляторна батарея, 
резервування, мікрогенерація. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
ЗМІСТ  
  ВСТУП…………………………………………................................. 6 
РОЗДІЛ 1. Аналіз системи резервного та безперебійного живлення  
промислових підприємств …………………………………………………..     11 
1.1 Аналіз потреб та можливостей резервування 
електрозабезпечення  об’єктів електроспоживання промислових 
підприємств............................................................................................ 11 
1.2 Огляд  типів джерел безперебійного живлення ….……………. 16 
1.3 Джерела безперебійного живлення з використанням  
відновлюваних джерел енергії …………………………………….... 30 
1.4 Інвертори систем резервного живлення …………….…………. 37 
Висновки до розділу 1……………………………………………… 43 
РОЗДІЛ 2. Система резервного живлення об'єкта з використанням 
власної мікрогенерації………………………………………………..…….. 45 
2.1 Необхідність використання системи резервного живлення на 
об'єктах промислової та іншої інфраструктури …………………… 45 
2.2 Попереднє визначення обладнання системи резервного 
живлення……………………………………………………………… 52 
Висновки до розділу 2………………………………………………. 65 
РОЗДІЛ 3. Впровадження систем резервного електропостачання на 
підприємстві на основі використання власної мікрогенерації………........... 66 
3.1 Методика розрахунку сонячної електростанції………………… 66 
3.2  Розрахунок сонячної електростанції…………………………. 75 
3.3. Техніко-економічне обґрунтування …………………………… 84 
Висновки до розділу 3………………………………………………. 87 
ВИСНОВКИ ТA ОСНОВНI РЕЗУЛЬТAТИ ДОСЛIДЖЕННЯ…… 88 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ……………………….… 90 
Додаток А…………………………………………………………… 93 
Додаток Б……………………………………………………………. 94 
4 
 
Додаток В……………………………………………………………. 112 
Додаток Г……………………………………………………………. 113 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
ВСТУП 
Актуальність теми. Однією з найбільш актуальних проблем під час 
проектування та роботи з системами електропостачання є проблема 
забезпечення необхідного рівня надійності. Цей рівень може досягатися 
кількома способами: 
− збільшенням ступеня надійності окремих елементів системи; 
− безпосереднім резервуванням окремих частин системи 
електропостачання. 
Тим не менш, жодна з вищезгаданих заходів не дозволяє досягти такого 
рівня надійності системи, при якому була б повністю виключена можливість 
виникнення відмов різних її елементів. Отже, споживачі електричної енергії 
не застраховані від ситуацій, які можуть призвести до повного їхнього 
знеструмлення. 
Найбільш актуальна дана проблема для підприємств, що належать до 
1 - ої та 2-ої категорії щодо забезпечення надійності електропостачання. 
Тобто. підприємств, перерва в електропостачанні яких призведе до виходу з 
ладу дорогого обладнання, масового браку та недовідпуску продукції, 
простою робочої сили, а також виникнення небезпеки для життя людей, 
порушення функціонування особливо важливих елементів комунального 
господарства, об'єктів зв'язку та телебачення. Щоб уникнути небажаних 
наслідків, зазвичай живлення таких об'єктів забезпечується від двох 
незалежних взаємно резервуючих джерел живлення [1]. 
Найчастіше, ця проблема вирішується установкою на об'єкті дизель-
генераторной установки (ДГУ), оскільки з економічної точки зору 
використання генератора більш вигідно, ніж прокладання ліній 
електропередачі до віддаленому об'єкту. Втім, дизель-генератор здатний 
забезпечити лише аварійну/технологічну броню, а не повноцінне резервування 
живлення всіх електроустановок споживача. Тобто. ДГУ здатний покрити 
мінімальну потужність, яку споживає підприємство, при якій його робочий 
персонал, електрообладнання та екологічна обстановка будуть в безпці. 
6 
 
В даний час все більшу популярність за кордоном набирають системи 
живлення із застосуванням відновлюваних джерел енергії (ВІЕ). Пов'язано це 
з тим, що запаси невідновлюваних ресурсів, на відміну від ВДЕ, щорічно 
скорочуються. За даними Міжнародної енергетичної агенції 
(InternationalEnergyAgency, IEA), енергоспоживання на Землі подвоюється 
кожні 10 років. За збереження цього тренду вугілля людству вистачить на 250 
років, нафти – на 40, а газу – на 65. У зв'язку з цим видобуток даних ресурсів з 
кожним роком ускладнюється, а ціна отриманої в кінцевому підсумку 
сировини невблаганно зростає. вгору. 
Проблему резервного живлення підприємств можна вирішити не тільки 
за допомогою дизель-генераторної установки, але й, використовуючи ВДЕ 
(наприклад, сонячні батареї або вітрогенератори), акумуляторні батареї та 
інвертор, який перетворює постійну низьку напругу на змінну напругу 220 В. 
Вибір джерела альтернативної енергії для конкретних випадків, при 
цьому необхідно обґрунтувати. Нині для резервного живлення невеликих 
підприємств із сумарним трифазним навантаженням 100–300 кВт доцільніше 
використовувати сонячну енергію, ніж енергію вітру. І для цього існує низка 
причин. 
По-перше, встановлення сонячних панелей значно дешевше та простіше. 
При цьому сонячні панелі за допомогою стандартних комплектів кріплення 
можна закріпити на даху або стіні. підприємства. 
По-друге, низьке добове вироблення вітрогенератором електричної 
енергії (ЕЕ). За середньої швидкості вітру в Україні, що дорівнює 3–4 метри за 
секунду, вітрогенератор вироблятиме близько 1–3% відсотків від своєї 
номінальної потужності. Номінальну потужність вітрогенератор виробляє, як 
правило, при швидкості вітру, що дорівнює 10–12 м/с. 
По-третє, необхідність щорічного технічного обслуговування підтримки 
вітрогенератора у робочому стані. У зимовий період його обслуговування 
необхідно проводити частіше і найбільш ретельно, так як при негативних 
температурах можливе замерзання мастила, результатом чого стане 
7 
 
неможливість старту вітрогенератора. Сонячні батареї практично не 
вимагають технічного обслуговування. Все, що потрібно робити для 
ефективної роботи батареї, щорічно вимити поверхню сонячних панелей 
миючим засобом для скла, але і це не обов'язково. 
По-четверте, на відміну від сонячних панелей вітрогенератори 
незалежно від швидкості вітру під час роботи виробляють низькочастотний 
інфразвук, що негативно впливає на здоров'я людини та її стан загалом. У 
зв'язку з цим неможливо встановлювати вітрогенератори в населених пунктах 
на незначній відстані від них. 
Незважаючи на відставання України від закордонних колег, нині в країні 
спостерігається позитивна тенденція розвитку ВДЕ, яка також забезпечується 
на законодавчому рівні урядом, зацікавленим у впровадженні досвіду 
використання джерел енергії, що відновлюються. 
Оскільки завдяки розвитку розумних мереж, а також спеціальної 
законодавчої бази, компактна сонячна електростанція (СЕС) не лише 
вироблятиме електроенергію для забезпечення живлення підприємства, а й 
приноситиме йому прибуток. Отримувати її можна кількома способами. 
По-перше, існують дні, коли підприємство не споживає ЕЕ, наприклад, 
вихідні дні, свята та інше. Однак СЕС продовжує виробляти енергію, яку 
можна накопичувати за допомогою акумуляторних батарей, після чого 
видавати до мережі за спеціально встановленим тарифом. 
По-друге, можна використовувати акумулятори джерела безперебійного 
живлення (ДБЖ) підприємства як накопичувачі електричної енергії у системі. 
Тобто запасати електроенергію, коли її ціна нижча (наприклад, уночі), а потім 
видавати її в мережу за вищим тарифом або для власного зниження витрат за 
спожиту енергію. 
Застосування цього проекту можливе лише після детального аналізу, 
результат якого відобразить економічну доцільність відповідних заходів. 
 
8 
 
Мета і завдання дослідження. Метою магістерської роботи є розробка 
системи резервного живлення на основі використання власної мікрогенерації 
сонячної електростанції. 
Для досягнення поставленої мети було виділено наступні задачі: 
− провести аналіз способів здійснення резервного живлення 
підприємства, застосування яких ефективно та доцільно з економічної точки 
зору; 
− здійснити вибір джерела енергії для ДБЖ підприємства; 
− виконати попередній розрахунок обладнання системи резервного 
живлення. 
Oб’єкт дoслідження – споживачі електричної енергії що потребують 
резервування електроживлення.  
Предмет дoслідження –  джерела безперебійного живлення з 
можливістю під’єднання джерел відновлювальної енергії для мікрогенерації. 
Методи дoслідження. Основу виконаних досліджень склали такі 
методи:  
1. Емпіричні: − аналіз сучасних засобів забезпечення безперебійного 
живлення об’єктів резервування;  
2. Емпірично-теоретичні: − системний підхід щодо дослідження 
об’єктів, схем та важливих споживачів резервування;  
3. Економічні: − під час розрахунку капіталовкладень у розрахунковий 
проєкт та під час визначення терміну окупності. 
Елементи новизни  отриманих результатів:   
−  доопрацювання алгоритму вибору та застосування на підприємстві 
джерел безперебійного живлення на основі сонячної енергії; 
− подальше вдосконалення підходів до вибору  акумуляторів  для 
систем безперебійного живлення об’єктів резервування як накопичувачів 
електричної енергії; 
− зниження витрат підприємства за рахунок генерування надлишків 
9 
 
отриманої електроенергії в мережу. 
Практичне значення одержаних результатів. На основі 
проведеного дослідження запропонована інформація може бути використана 
в подальших наукових дослідженнях, а також при проектуванні 
відповідальних діючих об'єктів, як промислової, так і іншої діяльності з 
метою резервування живлення електроспоживачів. 
Публікації. Основні результати за тематикою роботи доповідалися та 
обговорювалися на XXXVІІI Міжнародній науково-практичній конференції: 
Сучасні аспекти модернізації науки: стан, проблеми, тенденції розвитку. 
(07  листопада 2023 року, м. Брно (Чехія), дистанційно) Ткаченко В.Ф., 
Грицаченко О. І. Аналіз систем резервного та безперебійного живлення 
об’єктів: матеріали XXXVIII Міжнародної науково-практичної конференції / 
Сучасні аспекти модернізації науки: стан, проблеми, тенденції розвитку: за 
ред. І.В. Жукової, Є.О. Романенка. м. Брно (Чехія): ГО «ВАДНД», 07 
листопада 2023 р. 374 с. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
 
РОЗДІЛ 1 
 Аналіз системи резервного та безперебійного живлення 
промислових підприємств 
 
 1.1 Аналіз потреб та можливостей резервування 
електрозвбезпечення  обєктів електроспоживання промислових 
підприємств 
В результаті проектування системи електропостачання об'єкта 
неможливо досягти рівня надійності, який би забезпечував 100% ймовірність 
її безвідмовної роботи. Пов'язано це, передусім, з тим, що апарати, у тому 
числі, якими  компонується система, не ідеальні. Тобто необхідно брати до 
уваги можливість заводського браку виробу, що випускається, незворотні 
процеси старіння в ході експлуатації апарату, зовнішні впливи та інші 
фактори, які рано чи пізно можуть призвести до виходу з ладу тієї чи іншої 
частини системи електропостачання. 
Однак основною особливістю сучасних промислових підприємств є той 
факт, що для нормальної роботи їх складного обладнання потрібне 
безперебійне електропостачання. Адже перерва живлення на кілька секунд, а 
то й на частки секунди може призвести не лише до порушення технологічного 
процесу виробництва на тривалий проміжок часу, а й до пошкодження 
обладнання, масового браку продукції, небезпеки для життя людей, а також 
екологічної безпеки навколишнього середовища. 
При цьому найбільш характерні технічні причини порушення роботи 
підприємства та значної шкоди внаслідок перерви живлення зводяться до 
чотирьох: 
− неможливість відновлення нормальної швидкості обертання 
електродвигунів після перерви в живленні. Пов’язана, перш за все, з тим, що 
напруга після аварії недостатньо висока для того, щоб електродвигун розвинув 
крутний момент, який перевищує момент опору машини, що приводиться в 
11 
 
обертання; 
− технологічна неможливість продовжити роботу після відновлення 
живлення. За час відсутності електропостачання параметри технологічного 
виробничого процесу можуть змінитися настільки, що його продовження 
може бути неможливим або вкрай небезпечним. Як правило, ця проблема 
виникає через гальмування електродвигунів підприємства, що залишилися без 
живлення; 
− відключення електроприймачів внаслідок зникнення (або зниження) 
напруги, після чого електроприймачі залишаються у відключеному стані. 
Сюди можна віднести вищевказані випадки, а також відпадання контактів 
магнітних пускачів при перерві живлення, зайві спрацьовування різних засобів 
технологічної автоматики, зайві спрацьовування електричних захистів; 
− недостатнє електропостачання у післяаварійному режимі 
зовнішньої мережі [1, 2]. 
Також необхідно враховувати, які збої електроживлення призводять до 
наслідків, зазначених вище. 
За даними Bell Labs в США спостерігаються такі збої живлення, що 
найбільш часто зустрічаються: 
− провали напруги – короткочасні зниження напруги, пов'язані з 
різким збільшенням навантаження у мережі через включення потужних 
споживачів (промислове устаткування, ліфти тощо.). Є найчастішою 
проблемою в електричній мережі, зустрічається в 87% випадків; 
− високовольтні імпульси - короткочасне дуже сильне збільшення 
напруги, пов'язане з близьким грозовим розрядом або включенням напруги на 
підстанції після аварії. Складає 7,4% всіх збоїв живлення; 
− повне відключення напруги – згідно з цим дослідженням є 
наслідком аварій, грозових розрядів, сильних навантажень електростанції. 
Зустрічається у 4,7 % випадків; 
− занадто велика напруга – короткочасне збільшення напруги у 
12 
 
мережі, що з відключенням потужних споживачів. Зустрічається у 0,7 % 
випадків [2, 3]. 
 Така картина є типовою для низки розвинених країн, проте за умов 
дійсності і в нашій країні існують збої, які властиві західних колег. 
Наприклад, нестабільна частота, повні відключення напруги, пов'язані з 
недбалістю персоналу, а також невідповідністю його теоретичних та 
практичних знань з умовами сучасної дійсності  і т.п. 
З метою запобігання небажаним наслідкам перерви в електропостачанні 
(порушення технологічного процесу, вихід з ладу обладнання, брак продукції, 
виникнення небезпеки для життя людей та навколишнього середовища) для 
споживача вводиться таке поняття, як броня електропостачання. 
Броня ділиться на технологічну та аварійну. Аварійна та (або) 
технологічна броня визначається на підставі схеми електропостачання 
енергоприймальних пристроїв заявника, що міститься в проектній 
документації. 
Величина технологічної броні визначається як мінімальна витрата 
електричної енергії (найменша споживана потужність) і тривалість часу, 
необхідні для завершення технологічного процесу, циклу виробництва 
споживача, що використовує у виробничому циклі безперервні технологічні 
процеси, раптове припинення яких викликає незворотне порушення 
технологічного процесу та (або) життя людей, навколишнього середовища, 
після чого може бути зроблено відключення відповідних енергоприймальних 
пристроїв [1]. 
Тривалість часу, необхідна вищевказаному споживачеві для завершення 
технологічного процесу, циклу виробництва, встановлюється на підставі 
проектної документації, а за її відсутності визначається за взаємним 
погодженням електропередавальної організації та споживача у передбаченому 
порядку. З метою забезпечення реалізації права на запровадження процедури 
безпечного обмеження/припинення електропостачання, після набуття статусу 
«захищеного» споживач ініціює укладення з Оператором системи розподілу 
13 
 
Додатку № 9 до договору споживача про надання послуг з розподілу 
електричної енергії «Акти екологічної, аварійної та технологічної броні 
електропостачання споживача». Відповідно до «Інструкції про порядок 
складання акту екологічної, аварійної та технологічної броні 
електропостачання споживача», Затвердженої наказом Міністерства палива та 
енергетики України від 19.01.2004 N 26, під час складання (перегляду) Акту 
споживач повинен подати для розгляду такі документи: 
– договір споживача про надання послуг з розподілу електричної 
енергії з відповідними додатками; 
– перелік безперервних технологічних процесів з визначенням 
мінімального часу їх завершення; 
– режимні карти технологічних процесів; 
– паспортні дані, заводські та експлуатаційні інструкції на 
обладнання; 
– оперативні журнали (відомості) щодо контролю споживання 
електричної енергії та потужності; 
– документацію щодо зупинки виробництва (технологічних 
процесів); 
– акти розслідування аварій, пов’язаних з припиненням його 
виробництва, які мали місце у споживача; 
– графіки замірів навантажень за зимову та літню режимні доби; 
– повідомлення від Оператора системи щодо залучення споживача 
до участі в протиаварійних заходах; 
– інформацію щодо величин фактичного електроспоживання (річна, 
середньомісячна, середньодобова); 
– документацію щодо застосування автономних джерел живлення 
(за їх наявності); 
– принципову однолінійну схему зовнішнього та внутрішнього 
електропостачання в нормальному режимі, підписану особою, відповідальною 
за електрогосподарство споживача, та представником Оператора системи 
14 
 
розподілу на якій має бути позначено: 
– межі експлуатаційної відповідальності між споживачем та 
Оператором системи; 
– усі зовнішні електричні зв’язки з Оператором системи, блок-
станцією; 
– усі внутрішні електричні зв’язки між об’єктами, цехами та 
розміщення за схемою струмоприймачів, що належать до броні з виділенням 
струмоприймачів особливої групи I категорії щодо надійності 
електропостачання іншим кольором; 
– положення комутаційної апаратури за нормальним режимом 
роботи; 
– величини допустимих навантажень та перерізи усіх живильних 
ліній; 
– лінії живлення субспоживачів, резервні лінії, автономні джерела 
живлення; 
– розміщення пристроїв автоматики АВР (з позначенням 
односторонньої чи двосторонньої його дії), АЧР та наявність секціонування 
шин; 
точки встановлення засобів комерційного обліку; 
Задля уникнення розбіжностей в обсягах споживання електричної 
енергії та навантажень, які відведені під екологічну, аварійну та технологічну 
броні під час запровадження спеціальних режимів та/або процедури 
обмеження/припинення електропостачання, захищений споживач повинен 
надати Оператору системи копію укладеного Акту екологічної та/або 
аварійної/технологічної броні з Постачальником [4]. 
Величина аварійної броні визначається як мінімальна витрата 
електричної енергії (найменша споживана потужність) об'єктів споживача з 
повністю зупиненим технологічним процесом, що забезпечує їх безпечний для 
життя та здоров'я людей та навколишнього середовища стан, і визнається 
рівною величині максимальної потужності струмоприймачів чергового та 
15 
 
охоронного освітлення, охоронного та пожежного сигналізації, насосів 
пожежогасіння, зв'язку, аварійної вентиляції таких об'єктів, погодженої 
енергопостачальною організацією та споживачем у порядку викладеному 
вище. 
Також, враховуючи сучасні методи електропостачання споживачів, з 
метою уникнення вищевказаних негативних наслідків на підприємствах 
встановлюються джерела резервного та безперебійного живлення. 
Джерело резервного живлення застосовується у тих випадках, коли вся 
система або якийсь окремий її елемент живиться від основного джерела 
живлення. Резервне джерело ж підключається вручну або автоматично 
(залежно від моделі) за відсутності напруги в основному живильному ланцюзі.  
Даний апарат є мережним зарядним пристроєм для акумуляторних 
батарей (АКБ) і схемою захисту. 
Джерело безперебійного живлення (ДБЖ) використовується з метою 
живлення електроапаратури, що не має вбудованого мережевого джерела 
живлення. При цьому живлення навантаження забезпечується постійно із 
зазначеними параметрами. Даний апарат складається з мережного джерела 
живлення достатньої потужності, зарядного пристрою для АКБ та схеми 
перемикання навантаження з мережевого джерела на АКБ. ДБЖ виконує 
функції і основного, і резервного джерела живлення. 
Докладніше джерела безперебійного живлення ррозглянемо далі. 
 
1.2 Огляд  типів джерел безперебійного живлення  
Як було згадано вище, джерела безперебійного живлення, ДБЖ або UPS 
виконують одну з найважливіших ролей захисту дорогого 
електроустаткування  підприємства,  збереження  безперервності 
виробничих процесів, що здійснюються на даному устаткуванні, а також 
забезпечення безпеки трудової діяльності людей та навколишнього 
середовища.  
Виділяють три основні різновиди джерел безперебійного живлення 
16 
 
[5, 6]: 
− резервні ДБЖ (Off-line Back або Standby UPS); 
− лінійно-інтерактивні ДБЖ (Line-interactive UPS); 
− лінійні ДБЖ (Double conversion, on-line UPS). 
Резервні ДБЖ - це найпростіші джерела безперебійного живлення 
пасивного типу з режимом роботи «поза лінією». У нормальному режимі 
роботи комутуючий пристрій ДБЖ забезпечує живлення навантаження від 
зовнішньої енергосистеми. У разі аварії, відсутності напруги в основній 
мережі, а також при виході його значень за допустимі межі відбувається 
швидке перемикання на внутрішню резервну схему. 
Принцип роботи резервного ДБЖ представлений на рис. 1.1. 
 
 
Рисунок 1.1   ̶ Принцип роботи резервного ДБЖ 
 
Перевагою даного типу є відносно низька вартість пристрою, через 
простоту його конструкції. 
Недоліки   ̶  наявність  затримки  від 4 мс до 1 0 – 12 мс під час  
перемикання з основного джерела живлення на резервне. Також істотним 
недоліком є той факт, що при «стрибках» напруги в мережі даний вид ДБЖ 
частіше задіятиме акумуляторну батарею, що негативно позначиться на 
терміні її служби. 
Лінійно-інтерактивні ДБЖ -  в даному випадку є найбільш оптимальним 
вибором, так як вони із заводу оснащуються не тільки пристроєм, що комутує, 
17 
 
але і автоматичним регулятором напруги, тобто Automatic Voltage Regulator 
(AVR) – це вбудований модуль у корпус інвертора, який автоматично регулює 
та стабілізує вихідну напругу. Так, система AVR підтримує вихідну напругу з 
інвертора на стабільному та постійному рівні. За рахунок  роботи AVR 
вдається знизити кількість перемикань із основної мережі на резервну. 
Схема роботи лінійно-інтерактивного ДБЖ вказана на рис. 1.2. 
 
 
 
Рисунок 1.2   ̶ Схема  роботи лінійно-інтерактивного ДБЖ 
 
Звідси слідує, що основна перевага даного типу ДБЖ перед іншими є 
економія ресурсів акумуляторних батарей, особливо в мережах з нестабільним 
рівнем напруги, а також забезпечення більш високого рівня надійності 
використовуваного електроустаткування. 
Недоліком вважається    ̶ наявність затримки  під час переходу з головної 
на аварійну схему живлення (4-6 мс), яка обумовлена витратами часу на 
коригування значення вихідної напруги, а також роботу комутаційної 
апаратури. 
Лінійні   ДБЖ   ̶     пристрої,   в   яких   змінна  вхідна напруга спочатку 
перетворюється на постійну, а потім за допомогою інвертора з постійної в 
змінну. Причому акумулятор під’єднаний одночасно до виходу з випрямляча 
та входу у інвертор, здійснюючи їхнє живлення в автономному режимі. 
18 
 
Принцип роботи лінійного ДБЖ представлений рис. 1.3. 
 
 
 
Рисунок 1.3  ̶  Принцип роботи лінійного ДБЖ 
 
 Основними перевагами даного різновиду ДБЖ є: 
− високий рівень надійності живлення електроустаткування 
споживача, за рахунок досягнення високого рівня стабільності вихідної 
напруги незалежно від коливань вхідного сигналу, а також придушення 
мережевих перешкод; 
− відсутність затримки при перемиканні з основного джерела 
живлення  на резервний. 
З недоліків виділяють такі: 
− велика вартість у порівнянні з іншими видами ДБЖ; 
− низький ККД, за рахунок здійснення подвійного перетворення 
напруги; 
− високий рівень енергоспоживання. 
Одним із важливих факторів є правильний вибір потужності джерела 
безперебійного живлення. За цією ознакою ДБЖ класифікуються на пристрої 
малої, середньої та великої потужності. 
ДБЖ малої потужності (повна потужність від 0,3 до 3 кВА) 
виготовляються в настільному та підлоговому виконанні. Живляться, як 
правило, від розетки і приєднуються безпосередньо до об'єкта, що 
19 
 
резервується. 
ДБЖ середньої потужності (повна потужність від 3 до 10 кВА) 
розміщуються у відповідних для цього електромашинних приміщеннях або в 
кімнатах інфокомунікаційного обладнання, тому мають підлогове виконання. 
 Приєднуються  до мережі розеток, яка виділена для устаткування, що 
резервується, або має групу розеток на корпусі для їх безпосереднього 
підключення. 
ДБЖ великої потужності (повна потужність від 10 до 1000 кВА), як 
правило, розміщуються в обладнаних для цього електромашинних 
приміщеннях і випускаються у підлоговому виконанні. Живляться від 
зовнішньої мережі через захистно-комутаційну апаратуру, а до 
електрообладнання, що резервується, підєднуться через спеціально виділену 
мережу. 
Під час вибору джерела безперебійного живлення важливим показником 
є діапазон вхідної напруги. Можна виділити такі ДБЖ: 
− зі стандартним діапазоном (у середньому від 140 до 260 В – 
однофазні агрегати, від 300 до 430 В – трифазні); 
− з широким діапазоном (80-305 В для однофазних ДБЖ і 240-480 В 
для трифазних). 
Також потрібно звертати увагу на час автономної роботи обладнання, 
він залежить від ємності акумуляторних батарей і навантаження, що живиться. 
Як правило, для живлення домашніх або офісних мереж достатньо 5–10 
хвилин, час, який забезпечить збереження даних та безпечить завершення 
роботи персонального комп'ютера. 
Для промислових підприємств цей показник потребує значновищого 
значення, що найчастіше досягається установкою у системі резервного 
живлення акумуляторних батарей високої ємності. У результаті досягається 
більш тривалий час автономної роботи та дозволяє зберегти безперервність 
виробничого циклу. 
Залежно від сфери застосування ДБЖ поділяють на: 
20 
 
− побутові або офісні; 
− промислові. 
Як правило, ДБЖ промислового типу застосовуються: 
− на виробничих підприємствах; 
− у комерційних організаціях; 
− у медичних установах; 
− в банках; 
− у дата-центрах та великих серверних станціях. 
Відповідно перед джерелами безперебійного живлення промислового 
виконання ставляться певні цілі: 
− захист важливого обладнання від перебоїв у їх живленні; 
− гарантованого збереження цілісності даних у процесі складної та 
тривалої електронної обробки; 
− захист виробничо-технологічних процесів. 
На відміну від побутових або офісних джерел живлення, для успішного 
виконання вищезгаданих цілей необхідно, щоб ДБЖ відповідав певним 
вимогам: 
− висока потужність джерела безперебійного живлення; 
− відсутність впливу сильних вібрацій на коректну роботу 
устаткування; 
− термічна стійкість; 
− несприйнятливість до забрудненої чи агресивної середовищі; 
− простота та доступність експлуатації; 
− можливість модернізації та розвитку системи. 
З вищесказаного випливає, що при виборі ДБЖ та схеми резервного 
живлення об'єкта в цілому необхідно звертати увагу на ряд факторів: 
потужність навантаження, необхідний час автономної роботи, характер 
вхідної напруги, а також рівень надійності, який необхідно забезпечити та і 
т.п. 
21 
 
Розглянемо найпоширеніші схеми здійснення безперебійного живлення 
об'єкта [7]. 
Одномодульні системи. 
Одними з найпоширеніших схем захисту важливих споживачів є 
одномодульні ДБЖ. Вони виконані за лінійною схемою з подвійним 
перетворенням напруги і включають наступні елементи: 
− випрямляч; 
− інвертор; 
− акумуляторні батареї; 
− зарядне пристрій; 
− пристрої комутації ланцюга Bypass (обхідний ланцюг живлення 
навантаження, минаючи схему подвійного перетворення). 
Структурна схема одномодульного ДБЖ представлена на рис. 1.4. 
 
 
BCB - батарейний розмикач; MBB - перемикач ручного Bypass; 
MIB - розмикач ручного Bypass; SBB - статичний перемикач; UIB - вхідний 
розмикач модуля; UOB – вихідний розмикач модуля 
Рисунок 1.4  ̶  Структурна схема одномодульного ДБЖ 
 
Одномодульна схема досить проста та надійна. Однак, вона 
комплектується акумуляторними батареями невеликої потужності, внаслідок 
22 
 
чого забезпечується нетривалий час роботи в автономному режимі (близько 30 
хвилин). Цей недолік, як правило, усувається встановленням у систему дизель-
генератора, який може забезпечувати час безперервної роботи від 8 до 24 
годин. 
Також дана схема не підходить для підприємств із безперервним 
технічним процесом. Це зумовлено тим, що для проведення різних ремонтних, 
експлуатаційних та регламентних робіт з обладнанням системи необхідно 
переводити її в режим Bypass. На час проведення робіт об'єкт залишається без 
захисту, що є неприпустимим для відповідальних підприємств з безперервним 
виробничим циклом. 
Системи із паралельним резервуванням. Структурна схема системи з 
паралельним резервуванням представлена на рис. 1.5. 
 
BCB - батарейний розмикач; MBB - перемикач ручного Bypass;  
MIB - розмикач ручного Bypass; SBB - статичний перемикач; SOB - 
вихідний розмикач системи; UIB - вхідний розмикач модуля; UOB – вихідний 
розмикач модуля 
Рисунок 1.5   ̶ Структурна схема системи з паралельним резервуванням 
 
 
 
23 
 
Складається з двох і більше модулів ДБЖ, з'єднаних паралельно і 
живлять одне загальне навантаження. Загальна потужність системи при цьому 
повинна перевищувати потужність навантаження в кілька разів, внаслідок 
чого і досягається резервування. Як правило, ця надмірність за потужністю 
досягається за допомогою декількох додаткових модулів ДБЖ. 
У нормальному режимі роботи навантаження рівномірно розподіляється 
між модулями. У разі виходу одного або декількох модулів з ладу або їх 
примусового відключення ті, котрі залишилися, приймають їх навантаження 
на себе. Завдяки цьому системи з паралельним резервуванням мають значну 
перевагу перед одномодульними, яка полягає в наступному: при проведенні 
ремонтних або регламентних робіт з окремим модулем ДБЖ немає 
необхідності переводити систему в режим Bypass та живити навантаження від 
зовнішньої мережі безпосередньо. Цей факт є важливим при виборі схеми 
ДБЖ для живлення об'єктів, на яких неприпустима навіть короткочасна 
перерва у  живленні. Однак, при проведенні різних робіт з шиною живлення 
та пристроями, що знаходяться між блоком ДБЖ та навантаженням, 
зберігається необхідність відключення всієї системи. 
При побудові системи з паралельним резервуванням необхідно звертати 
увагу механізм розподілу навантаження між модулями ДБЖ. Найчастіше в 
ДБЖ використовуються інвертори із широтно-імпульсною модуляцією. Вони 
мають високі динамічні характеристики, проте в такій системі з'являється один 
істотний недолік. При її роботі один із модулів бере на себе роль ведучого, по 
вихідній напрузі якого відбувається синхронізація інших модулів системи. 
Відповідно, при виході з ладу або примусовому відключенні провідного блоку, 
відключиться вся система в цілому. 
Цей недолік усувається шляхом створення додаткових ланцюгів 
синхронізації між модулями, виконаними за оптоволоконною технологією, а 
також використанням додаткового кабінету управління. 
Однією з істотних переваг цієї системи є її гнучкість і можливість 
досягати на етапі проектування вдалих компромісів між грошовими 
24 
 
вкладеннями та надійністю. Наприклад, для живлення навантаження в 300 
кВА можна використовувати систему з двох модулів потужністю 
300 кВА, або трьох потужністю 150 кВА. В останньому випадку 
досягається полуторний надлишок за потужністю, що забезпечує необхідний 
рівень надійності, і в той же час дає можливість скоротити грошові вкладення 
за рахунок використання обладнання меншої потужності. 
Системи із послідовним резервуванням. 
Ця система складається з одного або декількох основних та резервного 
модулів ДБЖ. Достоїнством цієї системи, як і системи з паралельним 
резервуванням, є той факт, що при проведенні робіт з одним з модулів немає 
потреби живити навантаження від зовнішньої мережі. 
Структурна схема системи з послідовним резервуванням представлена 
на рис.  1.6.  
Переваги системи з послідовним резервуванням: 
− надійність; 
− можливість використання у системі модулів різних потужностей 
та типів; 
− можливість створення більш надійної системи із послідовним 
резервуванням на основі одномодульної схеми шляхом її модернізації. 
25 
 
 
ABB - розмикач резервного ланцюга Bypass; BIB - розмикач ланцюга 
статичного Bypass; BSB - вхідний розмикач ланцюга Bypass; MBB - 
перемикач ручного Bypass; MIB - розмикач ручного Bypass; PBB - розмикач 
основного ланцюга Bypass; RIB -вхідний розмикач ланцюга випрямляча 
Рисунок 1.6 – Система з послідовним резервуванням 
 
Ця система має також ряд недоліків: 
− необхідність встановлення більшої кількості автоматичних 
перемикачів та захисних автоматів у порівнянні з паралельними системами; 
− система з послідовним резервуванням потребує додаткового 
ланцюга комутації джерела живлення входів Bypass основних модулів (для 
систем з 3 або більше модулів); 
− для модернізації найпростішої двомодульної системи (1 основний, 
1 резервний модулі) потрібні великі витрати; 
− потужність кожного сегмента навантаження обмежена 
потужністю відповідного основного модуля ДБЖ. 
Системи із резервуванням шини живлення навантаження (LBR). 
Для забезпечення більшого рівня надійності рекомендується 
використовувати систему із резервуванням шини живлення. Високий рівень 
26 
 
надійності досягається у цій схемі завдяки наявності двох незалежних систем 
безперебійного живлення, потужності кожної з яких здатні повністю 
забезпечити живлення навантаження об'єкта. Як правило, живлення кожної 
системи здійснюється від фідерів незалежних трансформаторних підстанцій. 
Схема системи із резервуванням шини живлення навантаження 
представлена на рис. 1.7. 
 
 
 
A - вхід випрямляча; B - вихід модуля UPS; C - батарейний вхід; D - вхід 
ланцюга статичного Bypass; F - Вихід системи; G - шина живлення 
навантаження; H - батарейний розмикач; I - вхід ланцюга ручного Bypass 
Рисунок 1.7 – Схема системи із резервуванням шини живлення навантаження 
 
Вся система загалом може працювати у кількох режимах: 
− кожна система ДБЖ живить свій сегмент навантаження, який 
з'єднаний з відведеною їй окремою системою шиною; 
− обидві системи ДБЖ живлять все навантаження, з'єднуючись у 
паралель; 
− одна із систем ДБЖ здійснює харчування всього навантаження 
об'єкт. 
27 
 
Основною перевагою даної системи є її висока надійність, тому що 
завдяки її конфігурації при виході з ладу або навмисному відключенні одного 
з ДБЖ або ділянки ланцюга схеми не відбувається відключення живлення та 
здійснення живлення навантаження об'єкта із зовнішньої незахищеної мережі. 
Проте забезпечення такого високого рівня надійності негативно позначається 
на вартості системи, тому необхідність її впровадження на підприємстві має 
бути економічно обґрунтовано. 
Розглянувши основні схеми, можемо підвести підсумоки і зведемо 
основні переваги та недоліки схем у табл. 1.1, яку будемо використовувати на 
наступних етапах даної роботи. 
Таблиця 1.1 
Порівняння  схем безперебійного  живлення об'єкта 
Схема Надійність Простота Резервування в Захист 
обслуговуванні 
Одномодульні Тільки 
ДБЖ + + - модуль 
Паралельне 
+ + + Тільки 
резервування модуль 
Послідовне 
подвійне  
   Тільки 
резервування + + + 
модулів модуль 
Послідовне 
резервування  
модулів    Тільки 
(потрійне +/- - + 
модуль 
и більше) 
Системи із 
резервуванням  
шини живлення    Модуль та 
+ - + шина 
навантаження 
(LBR) живлення 
 
28 
 
Варто відзначити, що при побудові систем ДБЖ також неабияку увагу 
потрібно приділяти вибору акумуляторних батарей: виду, ємності та інше. Як 
правило, виділяють два види АКБ: лужні та кислотні. 
Кожен з них має свої переваги і недоліки, які можуть бути прийнятними 
або неприйнятними в умовах конкретної системи. Наприклад, лужні 
акумуляторні батареї не бояться глибокого розряду аж до 80% їх ємності, 
проте, здебільшого не можуть видавати великі розрядні струми. А ті лужні 
АКБ, які можуть забезпечити відбір від них великих струмів, мають високу 
вартість. 
Кислотні акумулятори донедавна не дозволяли здійснювати глибокий 
відбір їх ємності, а також були складні в експлуатації через використання в 
них електроліту, основою якої є сірчана кислота. Але з появою герметичних 
кислотно-свинцевих АКБ, що не обслуговуються, ситуація змінилася на 
краще. Вони не бояться глибоко розряду, не потребують обслуговування, а 
також не виділяють шкідливих речовин, що дозволило встановлювати їх у 
приміщеннях, де постійно знаходяться люди. 
Останніми роками стали доступними, але все ще дороговартісними АКБ 
літій-іонні Li-ion , літій полімерні Li-Pol, літій-залізо-фосфатнийLiFePO4. 
Вибираючи ємність акумуляторних батарей необхідно відштовхуватися, 
перш за все, від того, якої величини часу автономної роботи ДБЖ необхідно 
досягти. 
 
1.3 Джерела безперебійного живлення з використанням  
відновлюваних джерел енергії  
Як згадувалося вище підвищення часу автономної роботи системи 
безперебійного живлення до неї, зазвичай, впроваджується резервний дизель-
генератор, що дозволяє збільшити його до 8–24 годин. 
Структурна схема цього рішення представлена на рис. 1.8. 
 
29 
 
 
Рисунок 1.8  ̶  Система безперебійного живлення об'єкта з 
використанням дизель генератора 
 
Перемикання навантаження здійснюється із застосуванням системи 
автоматичного введення резерву (АВР) та електростартера. Пристрій 
автозапуску контролює зовнішню мережу одразу після подачі на нього 
живлення. Автоматика, при констатації факту втрати напруги, перед тим як 
підключити дизель-генератор до мережі об'єкта, чекає 10 секунд. Потім 
відбувається відключення зовнішньої мережі та починається запуск 
генератора. Протягом 20 секунд дизель-генератор набирає обертів та 
підкєднується до мережі споживача. Після того, як напруга у зовнішній мережі 
відновиться, резерв відключається, і мережа об'єкта перетворюється на 
нормальний режим роботи [8]. 
Дизель-генератор, як резервне джерело живлення, має такі переваги: 
− відносно низька вартість генератора; 
− мінімальна участь людини при запуску генератора; 
− великий моторесурс. Термін служби складає 1650 днів (у 
цілодобовому режимі); 
− високий коефіцієнт корисної дії (ККД); 
30 
 
− мінімальні вимоги до транспортування, а також зберігання палива, 
що використовується. 
Однак дана система має і певні недоліки. По- перше, для нормальної 
роботи дизель-генератора необхідно забезпечити приміщення, в якому він 
знаходиться системою вентиляції, системою газовідведення вихлопів, 
системою автоматичного гасіння полум'я, що призводить до подорожчання 
конструкції та ускладнює вибір місця встановлення генератора. 
По-друге, при роботі дизель-генератор створює шум, порівнянний із 
завиванням сирени, що в умовах міської місцевості може послужити великою 
проблемою. 
По-третє, мала можливість запуску генератора при низьких 
температурах. Цей факт змушує встановлювати генератор в опалюваних 
приміщеннях, або додатково підігрівати паливо та холодоагент в умовах зими.  
По-четверте, для нормальної роботи дизель-генератора необхідно 
проводити своєчасне його обслуговування (заміну оливи, фільтрів, свічок), 
заправку, а також контроль робіт. Без проведення цих заходів генератор може 
вийти з ладу або не стартонути у  відповідальний момент. 
В даний час завдяки значному зростанню цін на електричну енергію, що 
виробляється за допомогою невідновлюваних джерел, а також на бензин і 
дизельне паливо все більшу популярність набирають системи живлення із 
застосуванням ВДЕ. Проблему резервного живлення об'єктів можна вирішити 
за допомогою відновлюваних джерел енергії (наприклад, сонячних батарей 
або вітрогенератора) . 
Розглянемо ці види ВІЕ докладніше. 
Для отримання електричної енергії з кінетичної енергії потоків повітря 
(вітру) споруджуються вітроелектричні станції. Вони, як правило, 
складаються з [9]: 
− вітродвигуна; 
− генератора; 
31 
 
− контролера; 
− АКБ; 
− інвертора; 
− спеціальної споруди, що використовується в процесі встановлення 
обладнання, а також його експлуатації. 
Приклад схеми роботи вітроелектричної станції представлений рис. 1.9. 
 
 
 
Рисунок 1.9 – Схема роботи вітроелектричної станції 
 
Одними з найважливіших апаратів вітроелектростанції, крім самого 
вітрогенератора, є блок акумуляторних батарей і контролер. АКБ необхідні 
для запасу енергії, що виробляється генератором, або резервування 
потужності, якщо швидкість повітряних потоків на даний час мала.  
Автоматичний контролер здійснює управління режимами роботи 
вітрогенератора, інвертора і випрямлювача. 
Конструкція вітрогенератора представлена рис. 1.10. 
 
32 
 
 
Рисунок 1. 1 0  ̶  Конструкція вітрогенератора 
 
– Щогла (може бути трубчастого типу або «ферма»): 
– Турбіна – це ротор, призначений якого перетворюти енергію 
прямолінійного руху повітряного потоку; 
– Система управління турбіною; 
– Генератор перетворює енергію вітру в електричну; 
– Ланка передачі енергії (мультиплікатор або сам вал); 
– Випрямляч (оскільки часто у вітряках використовуються 
генератори змінного струму для того, щоб правильно зарядити акумулятор або 
відправити енергію в мережу (побутовий сегмент)); 
– Система азимутального приводу або хвіст (іноді встановлюються 
машини, у яких прикріплюється до вітряка «хвіст», він орієнтується за вітром 
самостійно) 
На перший погляд здається, що використання енергії вітру є вигідним 
заходом, проте є певні недоліки: 
33 
 
− для ефективної роботи потрібно забезпечити велику відстань між 
вітроустановками (не менше їхньої потроєної висоти). У разі не дотримання 
цієї умови вітроустановки перешкоджатимуть роботі одна одній.  
 Ця умова призводить до того, що для розміщення ефективної 
кількості вітряків необхідна велика площа; 
− райони з постійними вітрами, які підходять для будівництва 
вітроустановок, зазвичай віддалені від населених пунктів. У зв'язку з чим 
виникає необхідність будівництва протяжних ліній електропередач, що 
призводить до додаткових витрат і втрат ЕЕ; 
− установка вітрогенераторів потребує значних капіталовкладень.  
 Пов'язано це, перш за все, з тим, що на основній території України 
є необхідність монтажу вітрогенераторів на щоглі висотою понад 25 метрів, 
оскільки житлова забудова та ліси сильно знижують швидкість вітру близько 
до землі; 
− необхідність щорічного технічного обслуговування підтримки 
вітрогенератора у робочому стані. У зимовий період його обслуговування 
необхідно проводити частіше і найбільш ретельно, оскільки при негативних 
температурах можливе замерзання мастила, результатом чого стане 
неможливість пуску вітрогенератора; 
− вітрогенератори незалежно від швидкості вітру під час роботи 
виробляють низькочастотний інфразвук, що негативно впливає на здоров'я 
людини та її стан загалом. У зв'язку з цим неможливо встановлювати 
вітрогенератори в населених пунктах на незначному віддаленні від них. 
Однак, можливе використання не тільки енергії вітру, а й сонця, адже 
потужність сонячної радіації, що віддається ним та поглинається атмосферою 
та поверхнею Землі, становить 10 17 Вт. Враховуючи, що сумарне споживання 
енергії на даний момент дорівнює 1013 Вт, дана кількість енергії могла б 
задовольнити потреби людей на довгі роки. уперед. 
Перетворення сонячної енергії на електричну стало можливим завдяки 
34 
 
появі сонячних панелей. Конструкція сонячної панелі представлена рис 1.11. 
 
 
Рисунок 1.11 – Конструкція сонячної панелі 
 
Принцип роботи сонячної панелі будується фотогальванічному ефекті, 
котрий показує, що сонячний промінь можна перетворити на електроенергію, 
накопичувати та використовувати завдяки роботі напівпровідників. 
Якщо коротко охарактеризувати даний процес, то він відбувається так: 
сонячний промінь потрапляє на поверхню pn – шару провідника та вибиває з 
нього електрони. Після цього дані електрони з певним зарядом переміщуються 
по колу, що дозволяє живити електроспоживача, підключеного до даного кола. 
 Даний pn – перехід зазвичай використовують у роботі діодів та 
трансформаторів. 
Одною з найбільш поширених проблем, котрі можуть виникнути при 
роботі сонячної панелі є затінення. При затіненні частини панелі, даний сектор 
перестає генерувати електроенергію. Інші частини панелі, що працюють, 
намагаються «компенсувати» її роботу. Як наслідок – відбувається високе 
перевищення напруги, що супроводжується надмірною температурою, яка 
може просто спалити панель. Сучасні виробники намагаються активно 
боротися з даною проблемою, використовуючи діоди Шоттки для захисту 
35 
 
панелі від перегріву Подробнее: https://prel.prom.ua/a315870-sonyachna-
batareya-budova.html [10]. 
Однак однієї сонячної панелі для отримання електричної енергії та 
живлення електроприймачів недостатньо. Для цього будують спеціальні 
сонячні електростанції. Її схема роботи структурно представлена рис 1.12. 
 
 
Рисунок 1.12  ̶  Схема роботи сонячної електростанції 
 
Як видно з вищезазначеного рисунка, сонячна електростанція має 
схожий  структурний склад з вітроелектричною і включає: 
− сонячний модуль; 
− блок управління; 
− блок АКБ; 
− інвертор. 
Однак, незважаючи на загальну конструкцію, сонячні електростанції 
мають перед вітроелектричними наступні переваги. 
По-перше, встановлення сонячних панелей порівняно простіше і 
дешевше, тому що їхнє кріплення можна здійснювати на даху або стіні 
підприємства за допомогою стандартних кріпильних комплектів. 
По-друге, високе добовее вироблення електричної енергії порівняно з 
36 
 
вітрогенераторами. За середньої швидкості вітру в україні, що дорівнює 3–4 
метри за секунду, вітрогенератор вироблятиме близько 1–3% відсотків від 
своєї номінальної потужності. Номінальну потужність вітрогенератор 
виробляє, як правило, за швидкості вітру, що дорівнює 10–12 м/с.  
По-третє, сонячні панелі практично не вимагають технічного 
обслуговування. Все, що потрібно робити для ефективної роботи батареї, 
щорічно вимити поверхню сонячних панелей миючим засобом для скла, але і 
це не обов'язково. 
По-четверте, робота сонячних панелей не впливає на здоров'я та 
загальний стан людини. Цей факт дозволяє здійснювати встановлення 
сонячних модулів у місцях, де живуть та ведуть трудову діяльність люди. 
Виходячи з вищесказаного, можна дійти невтішного висновку, що у час 
для резервного харчування невеликих підприємств із сумарним трифазним 
навантаженням 10–300 кВт нашій країні доцільніше використовувати сонячну 
енергію, ніж енергію вітру. 
 
1.4 Інвертори систем резервного живлення  
Однією з важливих складових частин системи безперебійного живлення, 
що використовують у своїй основі як невідновлювані, так і відновлювані 
джерела енергії, є інвертор. 
Інвертор являє собою пристрій, що перетворює напругу постійного 
струму змінну напругу змінного струму з частотою 50 Гц, яке 
використовується безпосередньо для живлення навантаження споживача. При 
цьому форма отриманого, зрештою, сигналу може бути різною: чиста 
синусоїда, модифікована, наближена до синусоїди квазісинусоїда або сигнал 
прямокутної форми. Форма вихідного сигналу різних видів інверторів 
представлена рис 1.13. 
 
37 
 
 
Рисунок 1.13  ̶  Форма  вихідного сигналу різних видів інверторів 
 
У деяких випадках форма вихідного сигналу може мати важливе 
значення під час вибору інвертора. 
Десятиліттями побутові та промислові електроприймачі розроблялися з 
урахуванням того, що форма сигналу в мережі живлення – чистий синус. 
Проте нещодавно на ринку почали з'являтися електроприлади з імпульсним 
блоком живлення, нормальна робота яких залежить від форми напруги. Для 
такого роду приладів має значення лише діюче значення напруги. 
Тим не менш, в даний час зберігається велика кількість 
електроприймачів, робота яких з сигналом, відмінним від чистого синуса, 
неможлива, або можлива з найгіршими характеристиками та меншим 
терміном служби. До таких приладів належать індуктивні навантаження: 
насоси, синхронні електродвигуни, прилади із трансформаторними блоками 
живлення та інше складне обладнання. 
У зв'язку з цим на багатьох відповідальних підприємствах переважно 
використовувати інвертор з чистою синусоїдою, який має наступні переваги 
стосовно інших моделей: 
− форма вихідного сигналу дозволяє живити складні технічні 
пристрої, робота яких безпосередньо залежить від якості напруги мережі 
живлення;  
− збільшення терміну служби приладів та пристроїв, чутливих до 
38 
 
якості напруги; 
− покращуються умови експлуатації підключеного навантаження, 
знижується шум при роботі циркуляційних насосів та їх нагрівання, робота 
різних джерел світла та електронних пристроїв. 
Єдиним недоліком інверторів із чистим синусом є їхня вартість. Тому у 
випадку, якщо робота приладів, що живляться, не залежить від якості напруги, 
підійде і інвертор з квазісинусоїдою. Однак економія буде досить незначною. 
Принципова схема інвертора із чистим синусом представлена рис 1.14. 
 
Рисунок 1.1 4   ̶  Принципова схема інвертора з чистим синусом 
 
При підключенні до акумуляторів фільтр Ф і діодний міст М є не 
обов'язковими елементами системи. Вони використовуються в тому випадку, 
якщо інвертор застосовується для поліпшення якості напруги, а при роботі з 
АКБ використовується діодний міст. М1. Синусоїдальний сигнал частотою 
50 Гц створюється генератором, схема якого є модифікованим варіантом 
генератора Віна та побудована на мікросхемі D5. Згадані модифікації були 
виконані з метою підвищення рівня надійності генератора, а також зменшення 
39 
 
споживання електроенергії. 
Після чого контролери D1 і D2 формують сигнал синусоїдальної форми, 
який надходить з них на мікросхеми D3, D4, що формують сигнал управління 
транзисторами. 
Силова частина схеми зібрана за мостовим принципом. Навантаження 
підключається в одну діагональ моста, напруга живлення підключається в 
іншу. 
Для захисту від перевищення максимального допустимого струму 
використовується схема, зібрана на резисторах R17-R19, R22 та діодах VD11, 
VD12 [12,13]. 
Також інвертори поділяються на високочастотні та низькочастотні [11]. 
До високочастотних інверторів відносять пристрої, що перетворюють 
напругу на високій частоті, як правило, 20000-30000 Гц. Їхня конструкція 
порівняно проста, комплектуючі мають невеликий розмір, а також відсутній 
вбудований зарядний пристрій, що позитивно позначається на вазі, габаритах 
перетворювача та його вартості. 
Однак інвертори даного типу, як правило, мають невелику потужність, 
яка коливається для конкретної моделі від 100 до 1500 Вт. У зв'язку з цим дані 
пристрої використовуються, перш за все, для живлення електроприймачів з 
малим енергоспоживанням: комп'ютери, телевізори, деякі інструменти та 
інше, але не здатні вирішити питання живлення великих промислових 
підприємств.В даний час виробники намагаються вирішити цю проблему, 
поєднуючи кілька високочастотних інверторів у паралель. Це дозволяє 
досягти підвищення потужності отриманого в результаті пристрою до 2-6 кВт, 
але рівень його надійності нижчий, ніж у низькочастотного інвертора. Також 
суттєвим недоліком високочастотного інвертора є низький ККД, що становить 
близько 85% [12]. 
Низькочастотні інвертори перетворюють напругу частоті 50 Гц. Такі 
прилади, як правило, використовуються в промисловості завдяки великій 
потужності та своїй високій надійність. 
40 
 
Основними недоліками є великі габарити та вага пристрою, а також його 
висока вартість. Пов'язано це з тим, що в низькочастотні інвертори 
вбудовуються трансформатори, зарядні пристрої, радіатори та інше, що 
використовуються в їх роботі. 
Низькочастотні інвертори можуть укомплектовуватися звичайним 
трансформатором та трансформатором у вигляді тора. Загальні експлуатаційні 
якості пристроїв збігаються, проте трансформатор у вигляді тора має низку 
переваг у порівнянні зі звичайним трансформатором. Він практично не 
створює електромагнітних перешкод, має більший ККД, споживає меншу 
кількість енергії під час роботи на холостому ході, а також має менші 
габарити. 
Розглянувши автономні інвертори, докладно зупинимося на мережевих 
та гібридних перетворювачах. 
Мережевий інвертор є симбіозом інвертора та сонячного контролера з 
технологією MPPT. Однак між мережним інвертором і звичайним, що 
підключається до акумуляторних батарей, автономним інвертором існує 
принципова відмінність, яка полягає в самому принципі роботи. Структурно 
схема роботи системи із застосуванням мережного інвертора представлена 
рис. 1.15 .  
Мережевий інвертор отриману від сонячних панелей енергію відразу 
перетворює на змінну напругу 220 В або 380 В і подає її на навантаження або 
в зовнішню мережу, не накопичуючи її в АКБ. Тому на приладі в 
відмінність від автономних інверторів відсутні клеми для підключення 
акумуляторів. При видачі енергії в  мережу відбувається взаємовигідний 
обмін електричною енергією між власником сонячної електростанції та 
мережевими компаніями. 
 
41 
 
 
Рисунок 1. 15  ̶  Схема  роботи  системи із застосуванням мережевого 
інвертора 
 
А споживач, який має в своєму розпорядженні СЕС, оплачує лише 
різницю між спожитою та виданою ЕЕ, завдяки спеціальному 
двонаправленому лічильнику ведеться облік згенерованої та спожитої 
електроенергії, а за підсумками місяця проводиться розрахунок: або споживач 
платить енергопостачальному підприємству за чинним тарифом споживання 
(якщо спожитої енергії виявилося більше, ніж згенерованої), або обленерго 
оплачує споживачеві різницю (якщо згенерованої більше, ніж спожитої) по 
«зеленому» тарифу. 
Працює такий інвертор наступним чином: 
– Протягом світлового дня сонячні панелі живлять споживачів в будинку 
(квартирі, офісі), а надлишки виробленої альтернативними джерелами енергії 
продаються в мережу за «зеленим» тарифом. 
– Увечері електричне обладнання (будинки / квартири / офісу і т.п.) 
живиться від міської електричної мережі. 
Гібридні інвертори – це обладнання, що сполучає в собі плюси 
автономних і мережевих інверторів. До них можуть підключатися сонячні 
панелі (або інші альтернативні джерела енергії), акумуляторні батареї для 
42 
 
резервного живлення, а також дані інвертори відправляють надлишки енергії 
в міську електричну мережу. 
Працює такий інвертор наступним чином: 
– Протягом світлового дня сонячні панелі заряджають АКБ і живлять 
споживачів в будинку (квартирі, офісі), а надлишки виробленої 
альтернативними джерелами енергії продаються в мережу за «зеленим» 
тарифом 
– Увечері електричне обладнання (будинки / квартири / офісу і т.п.) 
живиться від міської електричної мережі або, щоб не живитись з міської 
мережі – від АКБ. 
– Якщо АКБ розрядилися, то споживання переноситься повністю на 
міську електромережу або бензо / дизель-генератори. Крім того, в цей час від 
цих джерел енергії може здійснюватися заряд акумуляторних батарей 
(пріоритети заряду та інші характеристики інвертора програмуються виходячи 
з вимог користувача) 
Найбільш ефективний в роботі та комфортний, на наш погляд, є 
гібридний інвертор, але це твердження вірне лише в тому випадку, якщо часто 
відключається міська мережа. При цьому це рішення найбільш дороге. Однак 
найбільш швидко окупатись буде обладнання з мережевим інвертором, 
оскільки він має найбільш низьку ціну і мінімальний набір комплектуючих. А 
в разі повної відсутності основної електричної мережі – оптимальним вибором 
буде автономний інвертор. 
 
Висновки до розділу 1 
Для створення системи безперебійного або резервного 
електропостачання власних споживачів одним із важливих факторів є 
правильний вибір джерела безперебійного живлення та його потужності. За 
цією ознакою ДБЖ класифікуються на пристрої малої 0,3 до 3 кВА, середньої 
3 до 10 кВА та великої потужності10 до 1000 кВА.  
43 
 
Залежно від сфери застосування ДБЖ поділяють на побутові або офісні 
та промислові. 
Під час вибору джерела безперебійного живлення та схеми резервного 
живлення об'єкта в цілому необхідно звертати увагу на  потужність 
навантаження, необхідний час автономної роботи, він залежить від ємності 
акумуляторної батареї або акумуляторного поля і навантаження що живиться, 
характер вхідної напруги, а також рівень надійності, який необхідно 
забезпечити та і т.п. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
44 
 
РОЗДІЛ 2 
 
Система резервного живлення об'єкта з використанням власної 
мікрогенерації 
 
2.1 Необхідність використання системи резервного живлення на 
об'єктах промислової та іншої інфраструктури 
Умовно можна виділити кілька об'єктів, для забезпечення нормальної 
роботи та повсякденної діяльності яких необхідне застосування безперебійних 
джерел живлення. 
Вже багато років промисловість є однією з основних сфер діяльності, яка 
приносить дохід як державі, так і приватним підприємцям. Однак для 
забезпечення безперервного технологічного процесу, а також щоб уникнути 
збитків, пов'язаних з його порушенням, у вигляді браку, недовипуску 
продукції, витрат на ремонт пошкодженого обладнання та іншого необхідно 
забезпечувати їх постійне безперебійне живлення електричною енергією. 
Одним із таких відповідальних об'єктів є сталеплавильне підприємство. 
Як правило, практично будь-який сталеливарний завод обладнується 
дуговими сталеплавильними печами, а також печами постійного та змінного 
струму. Навіть невелика перерва електропостачання даних електроприймачів 
може призвести до браку всієї партії продукції. Це пов'язано з тим, що навіть 
невелике відхилення температури призведе до порушення всього виробничо-
технологічного процесу, а отриманий в результаті матеріал не відповідатиме 
вимогам, що висуваються до нього. Досить тривала ж перерва 
електропостачання сталеплавильних підприємств може призвести не тільки до 
масового браку продукції, а й до пошкодження його обладнання та 
неможливості відновлення виробничого процесу. 
Також не менш важливим об'єктом є котельні, які, як правило, входять 
до комплексу електричних станцій, забезпечуючи промислові установки, що 
виробляють електроенергію, виробляють тепло для системи опалення, 
45 
 
гарячого водопостачання, а також технологічних процесів виробництва та 
забезпечують теплом житлові та громадські будівлі. Порушення роботи 
котелень, яке викликано відсутністю електропостачання, може спричинити 
значний збиток, пов'язаний з виходом з ладу електростанції, до складу якої 
входить енергетична обладнання, що може призвести до недовідпуску 
електроенергії в мережу та порушення роботи мережі в цілому. Так само це 
може призвести до порушення виробничих процесів на підприємстві, що 
використовує тепло в технологічних цілях, брак продукції, виходу з ладу 
обладнання та небезпеки для життя людей. 
Сюди можна віднести і промислові об'єкти, обладнані 
електродвигунами. За час відсутності їх електропостачання параметри 
технологічного виробничого процесу можуть змінитися настільки, що його 
продовження може бути неможливим або вкрай небезпечно. 
Як правило, потужність, що резервується за допомогою джерела 
безперебійного живлення, для невеликих промислових об'єктів в середньому 
становить 5-10 кВт, а час автономної роботи системи варіюється від 1 до 4 
годин [5]. 
В даний час з розвитком мережі інтернет та інших телекомунікацій все 
більшого значення набуває такий ресурс, як інформація. Саме тому у світі 
понад 40% систем безперебійного живлення використовуються для центрів 
обробки даних (ЦОД) або дата-центри. 
ЦОД   ̶ спеціально обладнані будівлі, в котрих розміщені: 
– потужні сервери, що використовуються для обробки та зберігання 
інформації; 
– мережеве обладнання, завдяки якому здійснюється обмін даними; 
– інженерні системи, необхідні нормальної роботи дата - центру; 
– системи безпеки. 
Однією з таких систем, покликаних збільшити надійність роботи центру 
обробки даних, є система безперебійного живлення на основі ДБЖ. Перерва в 
електропостачанні ЦОД може призвести до повної втрати стратегічно 
46 
 
важливих для компанії-власника даних, що позначиться як на бізнесі, так і на 
іміджі компанії. 
Час автономної роботи ДБЖ у центрах обробки інформації залежить від 
якості електроенергії. У ЦОД може бути використане джерело безперебійного 
живлення, що забезпечує автономну роботу системи протягом 40-60 хв у разі, 
якщо перерви в електропостачанні трапляються рідко та незначні за своєю 
тривалістю. Якщо перебої в електропостачанні трапляються часто, ДБЖ 
дообладнується дизель-генератором або будь-яким іншим засобом 
мікрогенерації електричної енергії і забезпечує час автономної роботи від 4 до 
8 годин. Потужність, що резервується, становить 3–5 кВт [13]. 
В США також прийнято стандарт TIA-942 [14]. Американського 
національного інституту стандартів (American national standards institute, ANSI 
– об’єднання американських промислових и ділових груп). 
TIA - Telecommunications Industry Association, асоціація, що 
спеціалізується на телекомунікаційнихпродуктах, в 1995 році видала 
стандартTelecommunications Infrastructure Standard for Data Centers. Цей 
документ головним чином зосереджений на телекомунікаційній 
інфраструктурі ЦОД, але при цьому містить ряд конкретних рекомендацій і 
чітких вказівок. Саме ця конкретика і стала причиною більшого поширення 
стандарту. Стандарт TIA-942 можна охарактеризувати наступним чином: 
визначає основні принципи побудови інфраструктури ЦОД, містить ряд 
конкретних рекомендацій.  
Однак, вибір системи безперебійного живлення також залежить від 
рівня надійності, який повинен забезпечувати дата-центр. Виділяють чотири 
рівні надійності: 
Tier 1. Базовий рівень надійності ЦОД. Відмова обладнання призводять 
до припинення функціонування всього ЦОДу. Системи безперебійного 
живлення та ДБЖ або відсутні, або є одномодульною системою; 
Tier 2. З резервованими компонентами. Є невеликий рівень 
резервування. Є ДБЖ, резервування в якому здійснюється за схемою N+1. 
47 
 
Однак для проведення ремонтних заходів необхідно виводити з роботи весь 
дата центр; 
Tier 3. З можливістю паралельного проведення ремонтних робіт. Є 
рівень резервування, що дозволяє проводити ремонтні та профілактичні 
роботи без припинення функціонування ЦОД; 
Tier 4. Відмовостійкий. Забезпечує безперебійну роботу під час 
проведення ремонтних та профілактичних робіт. Здатна витримати одну 
серйозну відмову в системі без шкоди для харчованих електроприймачів. 
Вимоги, що пред'являються ДБЖ, встановлених в ЦОД, за рівнями 
надійності представлені в таблиці 2.1 [15]. 
Так само важливою характеристикою, яка залежить від безперебійного 
живлення електроенергією та рівня надійності ЦОД, є готовність або 
коефіцієнт стійкості до відмов, який вимірюється у відсотках і вказує час 
простою дата-центру за рік. Готовність 99% означає, що в рік ЦОД 
простоюватиме 3,65 діб, а при готовності 99,9999% – лише 31,54 с. Час 
простою на рік і коефіцієнт стійкості до відмови за рівнями надійності 
представлені в таблиці 2.2 [14]. 
 
Таблиця 2.1 
Вимоги, пред'явлені до ДБЖ, встановлених в ЦОД, за рівнями 
надійності 
Рівень надійності Tier1 Tier2 Tier3 Tier4 
Резервування ДБЖ N N+1 2N 2(N+1) 
Топологія ДБЖ 1 модуль або Паралельні Паралельне Паралельне 
паралельні резервовані резервування, резервування, 
нерезервовані модулі або розподілені розподілені 
модулі розподілені резервуючі модулі резервуючі 
резервовані або система з модулі або 
модулі резервуванням на система 
рівні блоку резервування на 
рівні блоку. 
48 
 
Байпасна схема Байпасне Байпасне Байпасне Байпасне 
для ремонту та живлення від живлення від живлення від тих харчування від 
техобслуговування тих же тих же же живильних резервної 
ДБЖ живильних живильних кабелів загальної системи ДБЖ, 
кабелів кабелів мережі та модулів що живиться від 
загальної загальної ДБЖ. іншої шини, ніж 
мережі та мережі та дана система 
модулів модулів ДБЖ ДБЖ. 
Розподіл живлення Панель Панель Панель управління Панель 
ДБЖ – панелі керування з керування з з вбудованими управління з 
управління вбудованим вбудованими стандартними вбудованими 
стандартним стандартними електромагнітним стандартними 
електромагнітн електромагнітн и термовимикачами електромагнітни
им та им та котушки, що м і 
термовимикача термовимикача розчіплює. термовимикачем 
ми котушки, що ми котушки, що та котушки, що 
розчіплює. розчіплює. розчіплює. 
ДБЖ живлять все Ні Ні Так Так 
комп'ютерне та 
телекомунікаційне 
обладнання 
Коригувальні Так, але не Так, але не Так, але не Так, але не 
вихідні обов'язково, обов'язково, обов'язково, якщо обов'язково, 
перетворювачі якщо якщо використовується якщо 
встановлені у використовуєть використовуєть перетворювачі, що використовується 
розподільчий щит ся ся нейтралізують перетворювачі, 
живлення перетворювачі, перетворювачі, гармоніки що 
що що нейтралізують 
нейтралізують нейтралізують гармоніки 
гармоніки гармоніки 
Розподіл Ні Ні Так Так 
навантаження за 
фазами 
Резервні Статичний ДБЖ Статичний ДБЖ Статичний ДБЖ Статичний, 
компоненти ДБЖ або роторний або роторний ДБЖ роторний або 
ДБЖ з зі статичним гібридний ДБЖ. 
роторним конвертором. 
конвертором 
 
 
 
 
 
49 
 
Таблиця 2.2 
Час простою в рік і коефіцієнт відмовостійкості за рівнями 
надійності 
Рівень Час простою на Коефіцієнт відмовостійкості 
надійності рік 
Tier 1 28,8 годин 99,67% 
Tier 2 22,0 години 99,75% 
Tier 3 1,6 години 99,98% 
Tier 4 0,4 години 100,00% 
 
Менш масштабну, але не менш важливу роль ДБЖ грають в 
інфраструктурі офісів, громадських установ тощо. Вони для обробки та 
зберігання інформації використовуються комп'ютери, що дозволяє знизити 
величину резервованої потужності, яка становить від 500 Вт до 3 кВт, проте 
перебій в електропостачанні може призвести до значної шкоди. Він може бути 
пов'язаний із пошкодженням обладнання, яке піддається відновленню, але 
більші збитки пов'язані з пошкодженням або втратою важливої інформації, яка 
в деяких випадках може коштувати власнику його підприємства. 
Як правило, час автономної роботи для таких систем незначний і 
становить від 5 до 15 хвилин. Цієї кількості часу достатньо для того, щоб 
завершити роботу з інформацією, зберегти або скопіювати її на носій та 
безпечно для обладнання завершити роботу [16]. 
Необхідно наголосити і на важливості необхідності забезпечення 
безперебійного харчування у медичних закладах: лікарнях, поліклініках тощо.  
Адже обладнання, яке використовується для діагностики захворювань та 
їх лікування (рентген, томографи, апарати для УЗД тощо) є складним та 
технологічним у зв'язку з тим, що в її основі лежить точна електроніка. Ця 
обставина змушує забезпечувати ці електроприймачі якісною електроенергією 
без перерв у постачанні. В іншому випадку збій в електропостачанні або будь-
50 
 
яке його порушення може призвести як до пошкодження дорогої медичної 
техніки, так і до небезпеки для життя. пацієнтів. 
Як правило, медичні установи обладнуються трифазним джерелом 
безперебійного живлення, яке оснащене трансформаторним інвертором, що 
згладжує пікові споживання потужності. Додаткова безпека забезпечується 
завдяки наявності гальванічної розв'язки виходу і входу в нормальному 
режимі. 
Важливу роль відіграє тривалий час автономної роботи системи. Воно 
досягається за рахунок обладнання системи безперебійного живлення дизель-
генераторною установкою, завдяки якій час автономної роботи системи сягає 
8 годин та більше. Резервована ДБЖ потужність становить 5-8 кВт. 
Підсумовуючи, коротко зафіксуємо все вищесказане в таблицю 2.3. 
 
Таблиця 2.3 
Величина резерування потужністьі і час  автономної роботи ДБЖ 
для різних типів об'єктів 
Об'єкт Резервована Час автономний 
потужність роботи 
Промислові 5–10 кВт 1–4 години 
підприємства 
Медичні 5-8 кВт 8 годин і більше 
установи 
Офіси 500 Вт-3 кВт 5-15 хвилин 
Центри обробки 3-5 кВт 1–8 годин 
даних 
 
Виходячи з даних, представлених у таблиці 2.3, можна дійти невтішного 
висновку, що основний діапазон потужності, резервованої ДБЖ, для 
невеликих об'єктів різної діяльності лежить у межі від 1 до 10 кВт. Надалі ці 
цифри будемо використовувати як вихідні дані для побудови моделі системи 
резервного живлення на основі мікрогенерації із застосуванням ВДЕ. 
 
51 
 
 
2.2 Попереднєе визначення обладнання системи резервного 
живлення 
З метою реалізації цього проекту необхідно мати певні теоретичні 
знання, а також забезпечити певну матеріальну базу, тобто. вибрати 
обладнання, яким компонуватиметься система резервного живлення 
підприємства на основі використання власної мікрогенерації. 
Для наочного розуміння складу необхідного основного устаткування 
слід ознайомитись зі структурною схемою системи, представленою  на 
рис. 2.1. 
 
 
Рисунок 2.1   ̶ Структурна схема системи резервного живлення 
споживача 
 
З представленого вище малюнка, можна дійти висновку, що склад 
основного устаткування повинен мати такий вид [9, 10, 17]: 
сонячні модулі; 
акумуляторні батареї; 
інвертор. 
У зв'язку з тим, що запропонована система резервного живлення має 
власну мікрогенерацію на основі використання сонячної енергії, однією з її 
основних складових є сонячні модулі. При їх виборі необхідно звертати увагу 
52 
 
на ряд факторів: тип фотокомірок, що використовуються в них, ефективність 
роботи, вартість і т.п. 
В даний час виділяють два основні типи фотоелектричних модулів: 
полікристалічні; 
монокристалічні. 
Основу пристрою як полікристалічних, так і монокристалічних 
сонячних панелей складають напівпровідникові пластини з кремнію, в яких 
під впливом сонячного світла утворюються вільні носії заряду. Завдяки цьому 
ефекту, званому фотоелектричним відбувається перетворення енергії світла в 
ЕЕ. 
Однак пластина полікристалічної сонячної панелі складається з безлічі 
напівпровідникових кремнієвих кристалів, монокристалічна з одного. Дане 
конструктивна різниця значно впливає на ефективність і вартість сонячних 
модулів [18]. 
Сонячні фотомодулі виготовляють з кристалів кремнію. Існує дві 
основні технології виготовлення сонячних панелей: полікристалічна і 
монокристалічна. 
Наданий час полікристалічні  сонячні панелі займають близько 60% 
ринку, монокристалічні - близько 30%.[19]. 
Полікристалічні фотоелементи виготовляють з безлічі кристалів 
кремнію, які виходять шляхом заливання розпеченого кремнію в спеціальні 
форми. Потім, заготовину доводять до повного охолодження і розрізають на 
прямокутні злитки. Таким чином, формуються дрібні різноспрямовані 
кристали на які наносяться електроди та антивідзеркалюючи покриття 
(рис.  2.2.) 
 
53 
 
 
Рисунок 2.2  ̶  Полікристалічні фотоелементи 
 
Монокристалічні фотомодулі виробляють з одного кристала чистого 
кремнію. Технологія була розроблена на початку 50-х років XX століття. Для 
формування злитка використовується метод Чохральського, коли кристали 
вирощуються з розплаву. Для «затравки» використовують невеликий кристал 
чистого кремнію (рис. 2.3) 
 
 
Рисунок 2.3  ̶   Монокристалічні фотомодулі 
 
54 
 
Різниця між монокристалічними та полікристалічними сонячними 
панелями:  
1. Структура і зовнішній вигляд. Полікристалічні панелі мають строго 
квадратну або прямокутну форму, у монокристалічних панелей - закруглені 
кути. Це пов'язано з технологією виробництва, описаної вище. Монокристали 
мають однорідну структуру і колір. Полікристали містять деяку кількість 
домішок, отже, структура у них не однорідна, а колір може переливатися 
кількома відтінками. 
2. Ефективність перетворення сонячної енергії та продуктивність.  
Монокристалічні фотомодулі мають продуктивність на 15-20% вище, ніж у 
полікристалічних. ККД полікристалічних панелей від 12 до 22%, а у 
монокристалічних - від 18 до 40% (в залежності від моделі). 
3. Вартість. Виробництво монокристала кремнію для сонячних 
фотоелементів є тривалим і дорогим, тому вартість таких панелей досить 
висока. Полікристалічні фотомодулі обійдуться Вам в 2-3 рази дешевше. 
Головні критерії вибору фотомодулів для домашньої сонячної 
електростанції - це потужність і напруга. Обидва варіанти не залежать від типу 
фотоелементів. Сьогодні існує можливість купити сонячні панелі для 
приватного домогосподарства, як полікристалічні, так і монокристалічні, які 
будуть мати аналогічні технічні характеристики. 
Остаточний вибір завжди залишається за покупцем. Наприклад, якщо Ви 
обмежені по площі та хочете отримати від СЕС максимально ефективний 
результат - зупиніться на монокристалічних фотомодулях, тому що вони 
менше за розміром, ніж аналогічні полікристалічні батареї. 
Крім того, орієнтуватися потрібно на кліматичні умови місцевості і 
кількість сонячних днів в році. Чим менше сонця в місті або селищі, де Ви 
живете, тим вигідніше придбати монокристалічні фотоелементи для СЕС. 
Враховуючи вищевикладене, а саме, кліматичні умови місцевості і 
кількість сонячних днів в році та можливе обмежання за площою 
55 
 
розташування СЕС, для прикладу виберемо монокристалічні сонячні панелі, 
LP Longi Solar Half-Cell 450W (35 профиль. монокристал) 
Технічні характеристики та конструкція монокристалічної батареї 
Сонячна панель LP Longi Solar Half-Cell 450W (35 профиль. монокристалл) 
наведені в таблиці 2.4 та на рис. 2.4 Додаток А. 
 
Таблиця 2.4 
Технічні характеристики модуля LP Longi Solar Half-Cell 450W 
Тип монокристалічні панелі 
Потужність, W 450 
Кількість фотоелементів, шт 144 
Товщина профілю, мм 35 
Клас захисту IP68 
Робоча температура, °C -40 ~ +85 
Напруга в максимальній точці, V 41,5 
Напруга відкритого контуру, V 49,3 
Струм в максимальній точці, А 10,85 
Струм короткого замикання, A 11,6 
Ефективність фотомодуля, % 20.7 
Максимальна напруга в ланцюзі, V 1500 
Довжина, мм 2094 
Ширина, мм 1038 
Висота, мм 35 
Гарантія, міс 120 
Вага, кг 24.4 
Об'єм, м.куб 0.077321 
Вартість, грн 6960 
 
56 
 
 
Рисунок 2.4  ̶  Конструкція снячної панелі LP Longi Solar Half-Cell 450W 
 
Отже, як було зазначено вище, для виробництва монокристалічних 
панелей використовуються спеціально вирощені за методом Чохральського 
кремнієві монокристали. Завдяки їхній високій якості даний вид панелей 
забезпечує більш ефективну роботу в порівнянні з полікристалічними 
модулями. Однак процес вирощування монокристалів є досить складним і 
трудомістким, що негативно впливає на вартість монокристалічних панелей, 
яка, як правило, вища на 20–30% [20]. 
Полікристалічні панелі дешевші, тому що в процесі їх виробництва 
використовуються залишки виробництва монокристалічних елементів. Крім 
нищій вартості полікристалічні панелі відрізняються від монокристалічних 
тим, що з часом у процесі їх роботи зниження потужності модуля відбувається 
повільніше. 
Таким чином, ввиходячи з вищенаведених фактів, а саме, кліматичних 
умов місцевості і кількість сонячних днів в році та можливого обмеження за 
площею розташування СЕС, для подальшого розрахунку зупинимо вибір на 
монокристалічних сонячних панелях, LP Longi Solar Half-Cell 450W ттехнічні 
характеристики та конструкція яких зазначені вище та у додатку А. Посібник 
з монтажу вказаних сонячних панелей додаток Б  
57 
 
Для реалізації цього проекту було вирішено використовувати гібридний 
інвертор, потужність якого здатна покривати потужність об'єкта, що 
резервується, від 1 до 10 кВт. 
Для цієї мети підійде, наприклад, гібридний сонячний інвертор (ДБЖ) 
LPW-HMB-32615-3000VA (2400Вт) 24V 60A MPPT 60-115V Його технічні 
характеристики представлені у таблиці 2.5 [21]. 
 
Таблиця 2.5  
Технічна характеристика гібридного сонячного інвертора (ДБЖ) LPW-
HMB-32615-3000VA (2400Вт) 24V 60A MPPT 60-115V 
Тип гібридний MPPT з 
правильною синусоїдою 
Потужність, VA/W 3000/2400 
Форма вхідної напруги правильна синусоїда 
Форма вихідної напруги правильна синусоїда 
Діапазон вхідної напруги, V 170-280 
Номінальна вхідна напруга (AC), V 220/230/240 
Пікова вхідна напруга (AC), V 300 
Вихідна напруга, V 220/230/240 
Номінальна напруга АКБ, V 24 
Частотний діапазон, Hz 50/60±5 
(налаштовується) 
Час перемикання, мс 10 
Потужність (без навантаження), W < 25 
Потужність (сплячий режим), W < 10 
Струм заряду від мережі, A 60 
Номінальний струм заряду (AC+PV), A 40 
Максимальний струм заряду (AC+PV), A 60 
Номінальна вхідна напруга від панелей, V 60 
Максимальна вхідна напруга від панелей, V 100 
Максимальна потужність панелей, W 1000 
Струм заряду від панелей, A 60 
Кількість MPPT трекерів, шт 1 
Діапазон напруг MPPT, V 30-80 
Максимальна напруга МРРТ (DC), V 100 
58 
 
Кількість фаз 1 
Тип індикації LCD 
Тип під'єднання до мережі клеми 
Тип під'єднання навантаження до ДБЖ клеми 
Тип під'єднання батареї до ДБЖ клеми 
Тип під'єднання панелі до ДБЖ клеми 
Інтерфейс під'єднання до ПК Dry contacts 
Ефективність, % 95 
Захист від короткого 
 замикання, стрибків напруги, 
перевантаження, розряду, 
надлишкового заряду батарей 
Робоча температура, °C -20 ~ +55 
Матеріал корпусу метал 
Колір білий, чорний 
Довжина, мм 270 
Ширина, мм 105 
Висота, мм 380 
Гарантія, міс 24 
Вага, кг 7 
Об'єм, м.куб 0.04054 
Вартість, грн 18620 
 
Гібридне джерело безперебійного живлення з правильною синусоїдою і 
контролером МРРТ моделі LPW-HMB32615 - це багатофункціональний 
пристрій, головне завдання якого, забезпечення безперебійним живленням 
об"єктів різного призначення (будинок, офіс або міні-бізнес). Представлений 
в каталозі ДБЖ також доповнений функціоналом автономного живлення. 
Захисний функціонал джерела безперебійного живлення LPW-HMB-32615 
має наступні типи захисту: від короткого замикання, стрибків напруги, 
перевантаження, розряду і надлишкового заряду батарей.  
Представлений ДБЖ здатний забезпечити безперебійним живленням: 
− системи сонячних електростанцій; 
− системи резеврного живлення; 
59 
 
− деякі комп'ютери; 
− котли опалення; 
− побутову техніку (холодильник, аудіотехніка, кондиціонер, 
повітряний компресор); 
− монітори; 
− системні блоки; 
− робочі станції; 
− вузли локальної обчислювальної мережі; 
− комп'ютерну периферію; 
− іншу техніку з імпульсними блоками живлення. 
Три кроки для підключення ДБЖ:  
− Підключити акумулятор дотримуючись полярності; 
− Підключити ДБЖ до мережі, вставивши вилку від ДБЖ у розетку 
220В; 
− Дочекатися закінчення самодіагностики та включення ДБЖ. 
Основні переваги ДБЖ LPW-HMB-32615:  
Потужність. Дозволяє забезпечити резервне живлення пристрою 
потужністю до 2400 Вт. 
Діапазон вхідної напруги. Широкий діапазон стабілізації напруги 
дозволяє убезпечити техніку від серйозних перепадів мережі. 
Матеріал корпусу. Міцний металевий корпус прослужить вам довго і 
витримає механічну дію. 
LCD дисплей. Яскравий дисплей, що відображає основні показники 
роботи пристрою в режимі реального часу. 
Підтримка альтернативних джерел енергії. Використовуйте сонячну або 
вітрову енергію для власних потреб та економії. Підтримка альтернативних 
джерел енергії дозволяє отримувати додаткову вигоду за програмою "Зелений 
тариф". 
60 
 
Сучасний MPPT-контролер. Наявність вбудованого MPPT-контролера 
дозволяє використовувати потенціал альтернативних джерел енергії на повну, 
збільшуючи та оптимізуючи потужність заряду на виході. 
Модель LPW-HMB32615 гібридного типу має оптимальні технічні 
характеристики та дозволяє здійснювати заряд акумуляторних батарей як від 
загальної мережі, так і від альтернативних джерел живлення (сонячна енергія, 
вітрогенератор). 
Переваги гібридних ДБЖ з MPPT: 
− Висока потужність; 
− Підтримка класичних та альтернативних джерел енергії; 
− Здатність пристрою використовувати потенціал джерела енергії на 
максимум; 
− Можливість будівництва на базі пристрою сонячних 
електростанцій для особистого використання та потреб бізнесу; 
− Сучасний та ергономічний дизайн, що органічно виглядає в 
побуті. 
Обираючи ДБЖ гібридного типу, слід звернути увагу на те, що це не 
тільки забезпечить техніку та електроніку необхідним безперебійним 
електроживленням, але і дасть можливість отримати додатковий дохід, 
завдяки участі в програмі "Зелений тариф". 
Виходячи з вищевказаних характеристик, можна дійти висновку, що 
вибір даного гібридного інвертора обґрунтований такими його перевагами: 
− інвертор забезпечує отримання чистої синусоїдальної напруги; 
− є вбудований контролер сонячного зарядного пристрою зі 
стеженням за точкою максимальної потужності (MPPT); 
− конфігурований діапазон вхідної напруги для навантаження за 
допомогою встановлення параметрів на панелі керування; 
61 
 
− зарядний струм акумуляторної батареї, що конфігурується, 
залежно від програми за допомогою установки параметрів на панелі 
управління; 
− конфігурований пріоритет увімкнення мережі живлення змінного 
струму або живлення від сонячних батарей за допомогою установки 
параметрів на панелі управління; 
− сумісність із мережею електроживлення змінного струму; 
− можливість видавати надлишки електроенергії у зовнішню 
мережу за наявності спеціального двонаправленого лічильника; 
− захист від перевантажень/перегріву/короткого замикання; 
− інтелектуальний зарядний пристрій для оптимізації робочих 
характеристик акумуляторної батареї. 
Також для роботи системи необхідний блок акумуляторних батарей, які 
запасатимуть зайву енергію, що виробляється сонячними панелями. У деяких 
випадках АКБ можуть накопичувати електроенергію із зовнішньої мережі, яка 
може бути використана в подальшому для живлення навантаження. 
На сьогоднішній день існують дві технології виробництва 
акумуляторних батареї, що широко застосовуються: AGM і GEL. 
AGM розшифровується як Absorbent Glass Material, що в дослівному 
перекладі означає «скловолоконний матеріал, що абсорбує» [22]. . Вони є 
свинцево-кислотними акумуляторами, електроліт в яких знаходиться не у 
вигляді рідини, а у вигляді просоченого сірчаною кислотою скловолоконного 
матеріалу. Даний вид акумуляторних батарей завдяки своїй конструкції не 
вимагає додаткового обслуговування і може експлуатуватися в будь-яких 
приміщеннях без шкоди персоналу, обладнання тощо. 
Конструкція АКБ технології виробництва GEL схожа з акумуляторами 
AGM, проте електроліт у них не просочене кислотою скловолокно, а гелієву 
структуру. Дана структура є сірчаною кислотою, загущеною за допомогою 
силікагелю. [23]. 
62 
 
Порівняємо ці технології на конкретному прикладі, розглянувши їх 
технічні характеристики. 
Технічні характеристики акумулятора AGM SunStonePower ML12-200 
представлені у таблиці 2.6 [24] Додаток В. 
 
Таблиця 2.6 
Технічні характеристики гелієвого акумулятора  LPM-GL 12V - 200 Ah 
Тип гелевий 
Номінальна ємність, Ah 200 
Внутрішній опір, mOm 3,3 
Номінальна напруга, V 12 
Зарядна напруга (буферний режим), V 13.5-13.8 
Зарядна напруга (циклічний режим), 14.7-15.0 
V 
Максимальний струм заряду, A 40 
Струм короткого замикання, A 3900 
Номінальний струм заряду, A 20 
Пусковий струм, А 1400 
Тип клеми T11 (під болт М8) 
Кількість циклів 1200 
Температура зберігання АКБ, °C -20 ~ +50 
Робоча температура заряду, °C -10 ~ +50 
Робоча температура розряду, °C -15 ~ +50 
Матеріал корпусу пластик 
Довжина, мм 522 
Ширина, мм 240 
Висота, мм 221 
Висота з клемами, мм 226 
Гарантія, міс 24 
Вага, кг 56.3 
Вартість, грн 17 662 
 
 
 
 
63 
 
Технічні  характеристики  аакумулятора мультигелієвого LPM-MG 
12V - 200 Ah представлені в таблиці 2.7 [25]. 
 
Таблиця 2.8 
Технічні характеристики акумулятора мультигелевого LPM-MG 12V - 
200 Ah 
Тип AGM мультигелевий 
Номінальна ємність, Ah 200 
Внутрішній опір, mOm 3,3 
Номінальна напруга, V 12 
Зарядна напруга (буферний режим), V 13.5-13.8 
Зарядна напруга (циклічний режим), V 14.7-15.0 
Максимальний струм заряду, A 50 
Струм короткого замикання, A 3900 
Номінальний струм заряду, A 20 
Пусковий струм, А 1200 
Тип клеми T11 (під болт М8) 
Кількість циклів 800 
Температура зберігання АКБ, °C -20 ~ +50 
Робоча температура заряду, °C -10 ~ +50 
Робоча температура розряду, °C -15 ~ +50 
Матеріал корпусу пластик 
Довжина, мм 522 
Ширина, мм 238 
Висота, мм 218 
Висота з клемами, мм 221 
Гарантія, міс 24 
Вага, кг 52.5 
Об'єм, м.куб 0.036146 
Варість, грн 16226 
 
Спираючись на вище подані дані, можна зробити такий висновок.  
Завдяки більш складній технологічній будові та структурі, а також більш 
трудомісткому процесу виробництва гелієві акумуляторні батареї дорожчі за 
64 
 
своїх конкурентів. Однак різниця в ціні порівняно незначна і покривається 
певними перевагами акумуляторних гелієвих батарей. 
По-перше, даний вид акумуляторів стійкіший до глибокого розряду (до 
9,6 В), що є значним плюсом при проектуванні засобу мікрогенерації на основі 
сонячних батарей, вітрогенераторів та інших ВІЕ. 
По-друге, вони мають більший ресурс циклів заряду-розряду. Для 
порівняння, акумулятор акумулятора  LPM-GL 12V - 200 Ah здатний 
витримати 1200 циклів розряду/заряду коли для його мультигелієвого AGM 
аналога даний показник становить 800 циклів розряду/заряду. 
По-третє, завдяки більшому ресурсу розряду/заряду гелієві АКБ мають 
більший термін служби. Виходячи з вище поданих таблиць 2.6, 2.7 термін 
служби гелієвого акумулятора, за однакових умов експлуатації,   буде 
більшим. 
У зв'язку з цим для проектування запропонованої системи раціонально 
використовувати гелієві акумуляторні батареї 
 
Висновки до розділу 2 
На сьогоднішній день вибір обладнання для безперебійного живлення 
або резервування електрообладнання споживачів на ринку України присутнє 
у великому асортименті. Дуже важливо правильно підібрати потужність та тип 
інвертора, тип та кількість сонячних панелей, вітрогенератора чи генератора з 
двигуном внутрішнього згорання тощо, типу та ємності акумуляторного поля. 
Від правильності прийняття таких рішень залежить ефективність, надійність 
та початкові фінансові затрати на такий захід. 
 
 
 
 
 
 
65 
 
РОЗДІЛ 3 
 
Впровадження систем резервного електропостачання на підприємстві на 
основі використання власної мікрогенерації 
 
3.1 Методика розрахунку сонячної електростанції 
Перед тим, як розпочинати розрахунок сонячної електростанції, 
необхідно  скласти список усіх наявних на об'єкті споживачів електроенергії 
та внести до таблиці, форму якої представлено в таблиці 3.1. 
 
Таблиця 3.1 
Таблиця визначення енергоспоживання об'єкта за добу 
п/п Навантаження потужність, Потужність Час Енергоспоживання, 
Вт на основній роботи, Вт·ч 
шині, Вт год 
1. Споживач 1 P н1 = P н1 / η 1 t 1 = P н1 * t 1 
2. Споживач 2 Pн2 = P н2 / η 2 t 2 = P н2 * t 2 
… ... ... ... ... ... 
i Споживач i P ні =P ні /η i t i =P ні *t i 
 Разом    = ∑ ����  ���� н���� ∗ ���� ���� 
����=1 
      
 
У таблиці необхідно вказати номінальну напругу навантаження, а також 
рід напруги, від якого має живитися навантаження. Споживачі змінної напруги 
підключаються до основної шини живлення СЕП через інвертори напруги 
(ІН). Споживачі постійної напруги зі значенням напруги, що дорівнює 
номінальній напрузі основної шини станції, підключаються до неї 
безпосередньо. Споживачі з відмінним номінальним значенням напруги 
приєднуються через імпульсні перетворювачі постійної напруги (ІППН). 
Шина, до якої в нічний час доби приєднується АКБ сонячної 
66 
 
електростанції безпосередньо, або через перетворювач напруги, що підвищує, 
називається основною. Як правило, за основну приймається шина з напругою, 
що дорівнює 24 або 48 В, яке відповідає номінальній напрузі блоку 
акумуляторних батарей. Якщо в таблиці присутні споживачі з номінальною 
напругою, відмінною від величини напруги основної шини, необхідно 
перерахувати значення їхньої потужності. Перерахунок потужності 
навантаження на основну шину здійснюється за такою формулою: 
 
���� = ����н,����
�������� ,���� ;       (3.1) 
��������
 
де Pос,i   ̶   потужність i-го споживача, перерахована на основну шину 
живлення, Вт; P н ,i  ̶  потужність  i - го споживача, Вт; ηi  ̶ ККД інвертора 
напруги або i-го імпульсного перетворювача постійної напруги для 
споживачів, відповідно, змінного та постійного струмів. 
Якщо навантаження приєднується безпосередньо до основної шини 
СЕС, значення ηi приймається рівним 1. 
Після необхідно зрозуміти, скільки годин на добу працюють ті чи інші 
споживачі електроенергії, і, помноживши значення потужності 
електроприймача на час його роботи, отримати добове енергоспоживання. 
Записавши отримані значення до таблиці 3.1, отримаємо таблицю 
енергоспоживання об'єкта за добу. 
Для правильного розрахунку вихідної потужності СЕС також необхідно 
враховувати те що, що електроприймачі, зазначені у таблиці 3.1 можуть 
працювати протягом доби постійно, чи непостійно. Споживачі, які працюють 
постійно, у свою чергу, поділяють на споживачі, які мають фіксований графік 
роботи та плаваючий графік роботи. На даний фактор необхідно звертати 
особливу увагу, тому що в іншому випадку можна отримати невиправдано 
завищене значення вихідної потужності сонячної електростанції, що 
безпосередньо призведе до збільшення її вартості. Саме тому, для зниження 
67 
 
грошових вкладень у СЕС складається графік зміни навантаження за добу, 
який є залежністю сумарної потужності навантаження споживачів, що 
працюють в даний час, від часу доби. При цьому необхідно розуміти, що для 
електроприймачів, які мають плаваючий графік навантаження, досить складно 
вказати точні інтервали роботи. Тому при складанні графіка зміни 
навантаження дані споживачі приймаються як постійно діючі. 
Сумарні потужності навантажень на інтервалах часу розраховуються за 
формулою: 
 
����н,���� = ∫����
����=1 ������������ ,����,      (3.2) 
 
де N - Число споживачів, включених в мережу на j-му інтервалі часу;  
Р н j –сумарні потужності навантаження на j -їх інтервалах у часі, Вт. 
  
Отримавши всі необхідні значення, слід занести їх в таблицю, форма 
якої представлена таблиці 3.2. 
 
Таблиця 3.2 
Графік замірів навантаження за добу 
№ п/п Навантаження Потужність навантаження на інтервалах часу, Вт 
1. Споживач 1 300   300   300   
2. Споживач 2 400  400 
3. Споживач 3   250   250    
Разом 700 400 650 700 0 650 700 400 400 
 
Сонячні батареї виробляють енергію, заряджаючи АКБ та забезпечуючи 
З  7 00            
до 00
9  
З 9 00              
до 00
11  
З 11 00 
до  13 00 
З 13 00 
до  15 00 
З  15 00 
до   7 00 
З   17 00 
00
до  19  
З   19 00          
00                     
до 21  
 
З  21 00 
до 23 00 
З  23 00 
до 700 
68 
 
їй споживачів протягом денного часу доби. Інтервал денного часу доби влітку 
становить 14 годин (з 600 до 2000 години ), - зимовий 8 годин (з 8 00 до 16 00 
години).  
Вихідна потужність сонячної електростанції визначається як 
максимальна потужність навантаження за інтервал літнього денного часу доби 
та розраховується за формулою: 
 
����н = ������������{����н,���� }, ∀ ���� ∈ 1, ����,      (3.3) 
 
де M – кількість виділених інтервалів часу, що входять до інтервалу 
літнього денного часу доби; Pн – вихідна потужність сонячної електростанції, 
Вт. 
Відповідно до таблиці 3.2 вихідна потужність автономної сонячної 
електростанції становить 700 Вт. 
Вказана вище методика застосовується і є необхідною для випадків, 
коли на об'єкті присутні електроприймачі, які споживають ЕЕ лише у певний 
час, тобто. навантаження є непостійним. Найчастіше навантаження об'єктів, 
живлення яких здійснюється від СЕС, має постійний характері і не змінюється 
з часом. До таких об'єктів відносяться центри обробки даних, стільникові 
станції, системи оперативного живлення електричних станцій та підстанцій та 
ін. У цьому випадку вихідна потужність сонячної електростанції визначається 
як сума потужностей навантажень. 
У нічний час доби живлення споживачів об'єкта здійснюється за рахунок 
енергії, накопиченої в акумуляторних батареях. Саме тому необхідно 
правильно вибрати АКБ і визначитися з необхідною їх кількістю. 
Енергоємність акумуляторної батареї дорівнює добутку її ємності на 
номінальну напругу. Місткість батареї є однією з основних її характеристик і 
показує, скільки часу вона здатна живити електроприймачі об'єкту при 
повному заряді. У процесі розряду АКБ її напруга та ємність падають. 
Витрата ємності ΔС розраховується за такою формулою: 
69 
 
 
∆С = Рн ∙ ∆����нч = Рн ∙ �1 − ∆����дч�;          (3.4) 
����н ����н
 
де Pн – Номінальна потужність навантаження, Вт; Uн - номінальна 
напруга блоку АКБ, В; Δtнв - інтервал нічного часу діб (влітку   ̶ 10 год, взимку 
- 16 ч), год; Δtдв – інтервал денного часу доби, год. 
 
Глибокий розряд АКБ може негативно вплинути на їх стан і відповідно 
знизити її термін служби. Тому виробники акумуляторних батарей не радять 
розряджати іх більше чим на 70 – 80 % , а при досягненні цього значення 
розряду відключати батареї від навантаження та заряджати. Ступінь розрядки 
акумуляторної батареї СЕС розраховується за формулою  
 
���� ∆С
���� = ∙ 100;          (3.5) 
����н
 
де Cн – Ємність акумуляторних батарей СЕС, А·год. 
 
Виразивши із (3.5) значення ємності Cн з урахуванням (3.4), можна 
отримати формулу розрахунку необхідної ємності АКБ, яка має такий вигляд: 
 
С = 100 ∙ Рн
н ;         (3.6) 
�������� ����н
 
Також необхідно грамотно обґрунтувати вибір номінальної вихідної 
напруги сонячної електростанції. Як правило, найбільш вигідно мати систему 
з вищою напругою. Чим більша напруга, тим менший струм, відповідно менші 
омічні втрати, вищий ККД і, отже, нижча вартість системи. 
Сонячні електростанції, що виробляють і споживають менше 1000-1500 
Вт·год на день, найкраще поєднуються з напругою в 12 В. СЕС, що 
70 
 
виробляють 1000 -3000 Вт · год на день, зазвичай використовують напругу 24 
В, а СЕС, що виробляють більше 3000 Вт·год на день, використовують 48 В і 
вище. 
Блок АКБ ємністю Сн набирається з певної кількості окремих батарей 
меншої ємності шляхом їх паралельного і послідовного з'єднання[26] . 
З'єднуючи батареї послідовно, (рис 3.1) можна збільшувати напругу 
одержуваного у результаті блоку АКБ, причому ємність всього блоку 
дорівнює ємності окремої акумуляторної батареї.  
 
 
Рисунок 3.1 – Приклад послідовного з’єднання акумуляторних батарей 
 
Паралельне з'єднання (рис. 3.2) використовується для збільшення 
ємності блоку АКБ, яка в даному випадку дорівнюватиме сумі ємностей 
одиночних батарей, при цьому напруга всього блоку матиме ту ж напругу, що 
і окрема акумуляторна батарея. 
71 
 
 
Рисунок 3.2 – Приклад паралельного з’єднання акумуляторних батарей 
 
Енергоємність блоку АКБ обчислюється за такою формулою: 
 
���� = ����н ∙ ����н.       (3.7) 
 
Число послідовно включених окремих акумуляторних батарей 
визначається як: 
 
���� = ����н ;         (3.8) 
����аб
 
де Uаб – напруга окремої акумуляторної. В. 
Кількість паралельних гілок у блоці АКБ сонячної електростанції 
дорівнює: 
 
���� = ����н ;        (3.9) 
����аб
 
де Саб – ємність окремою акумуляторної батареї, А·год. Тоді сумарна 
кількість окремих батарей: 
 
72 
 
����аб = ����m,        (3.10) 
 
Підставивши вирази (3.6) – (3.9) в (3.10), отримаємо розрахункову 
формулу визначення загальної кількості окремих АКБ: 
 
���� 100 ����н
аб = ∙ ∙ ∆����нч ;      (3.11) 
�������� ����аб
 
де Wаб – енергоємність окремої акумуляторної батареї, Вт · год . 
 
У разі коли навантаження непостійне, ємність акумуляторної батареї 
СЕС розраховується за формулою: 
 
С = 100
н ∙ �����
Sр Uн н1∆����2 + ����н1∆����2 + ⋯ + ����н����∆���������;     (3.12) 
 
Розрахунок потужності сонячних панелей необхідний для правильного 
їх вибору та забезпечення навантаження необхідною кількістю електроенергії. 
Потужність блоку сонячних панелей СЕС розраховується за формулою: 
 
���� = ����н
сп  .         (3.13) 
����1
 
де  η1 – КПД  імпульсного перетворювача постійної напруги понижуючого 
типу. 
Розділивши отримане значення на потужність окремої сонячної батареї, 
можна отримати необхідну кількість окремих сонячних панелей. 
Однак даний метод не враховує той факт, що кількість електроенергії, 
що виробляється батареєю, безпосередньо залежить від погодних умов, 
особливості навколишньої місцевості і т.п. Для точного розрахунку 
використовується наступний метод. 
73 
 
Кількість електроенергії, що виробляється окремою сонячною панеллю, 
визначається за формулою [27]: 
 
����сп = ���� ∙ ����осп ∙ ���� ∙ ∆����дв,     (3.14) 
 
де Pосб  – потужність окремої солонячної батареї, Вт; 
k – коефіцієнт, рівний 0,5 і 0,7 в літній і зимовий періоди, відповідно. Він 
робить поправку на втрату потужності сонячних елементів при нагріванні на 
сонці, а також враховує похило падіння променів на поверхню модулів 
протягом дня; 
E –коефіцієнт сонячної інсоляції, що денну суму сонячної радіації, 
Вт·ч/м 2 . 
 
Звідси необхідну кількість сонячних панелей можна знайти за такою 
формулою: 
 
����сб =  ����н ;       (3.15) 
����сп
 
де Wн – кількість електроенергії, споживане електроприймачами об'єкта 
за добу, Вт · год. 
 
Правильний вибір інвертора здійснюється таким чином, щоб його 
потужність як мінімум на 30% перевищувала потужність всіх 
електроприймачів, які приєднується до нього. Такий вибір пов'язаний, перш за 
все, з тим, що на об'єкті, що живиться від сонячної електростанції, можуть 
бути споживачі, пускові потужності яких можуть перевищувати в 3-4 рази їх 
номінальне значення. Невеликий запас потужності при виборі інвертора 
дозволяє здійснювати роботу таких електроприймачів без негативних 
наслідків. системи. 
74 
 
Після вибору необхідного обладнання СЕС, а також проведення 
основних розрахунків визначається ефективність роботи сонячної 
електростанції 
 
���� = ����н          (3.16) 
����сп
 
3.2 Розрахунок сонячної електростанції 
Зробимо розрахунок сонячних електростанцій для 5 умовних об'єктів, 
потужності навантаження, необхідні для резервування, яких рівні відповідно 
2, 4, 6, 8, 10 кВт. Виконавши даний розрахунок, необхідно також оцінити 
закономірність зміни ємності блоку АКБ станції відповідно і кількості 
окремих її акумуляторних батарей, а також кількості необхідних сонячних 
панелей зі збільшенням потужності об'єкта. Перед початком проведення 
розрахунку умовимося, що обладнання на СЕС  буде ідентично. 
 Точний склад обладнання представлений вище. Напруга блоку 
акумуляторних батарей приймемо рівним 24 В. Характер навантаження 
об'єкта постійний, електроприймачі об'єкта працюють протягом 9 годин 
щодня, а їхня номінальна напруга дорівнює 220 В. 
Також важливим чинником є глибина розряду акумуляторної батареї. 
Завод-виробник не рекомендує розряджати гелієві АКБ нижче 40%, а при 
досягненні даного значення розряду, відключати навантаження та проводити 
заряджання. В іншому випадку термін служби батареї значно знижується. 
Звичайно, цей факт змушує збільшувати ємність блоку АКБ за рахунок 
збільшення кількості окремих його елементів, проте при 100% глибині розряду 
кількість циклів заряду/розряду становить лише 450, а термін служби не 
перевищить кількох років. 
Розрахунок будемо проводити для літньої пори року, тобто. денний 
проміжок часу дорівнює 14 годинам, а нічний  ̶  10 годинам. 
Складемо таблицю енергоспоживання всіх 5 об'єктів за добу. Спочатку 
75 
 
занесемо наявні значення потужності навантаження, рівні 2000, 4000, 6000, 
8000, 10000 Вт у таблицю. Після цього необхідно перерахувати потужність 
навантаження на основну шину, використовуючи формулу (3.1). ККД 
обраного інвертора напруги дорівнює 0,95. 
 
2000
������������,1 = 0,95 = 2105 Вт; 
 
4000
������������,2 = 0,95 = 4210  Вт; 
 
6000
������������,3 = 0,95 = 6315 Вт; 
 
8000
������������,4 = 0,95 = 8421 Вт; 
 
10000
������������,5 = 0,95 = 10526 Вт; 
 
Далі, знаючи час роботи електроприймачів об'єкта, помножимо його на 
потужність навантаження та отримаємо добове енергоспоживання об'єкта. 
Отримані дані занесемо у таблицю 3.3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
76 
 
Таблиця 3.3 
Таблиця визначення енергоспоживання об'єкта за добу 
 
№ Навантажен Напруга, Потужність на Час роботи, Енергоспоживан
об'єкта ня, Вт В основній год ня, Вт·ч 
шині, Вт 
1. 2000 220 2105 9 18947 
2. 4000 220 4211 9 37895 
3. 6000 220 6316 9 56842 
4. 8000 220 8421 9 75789 
5. 10000 220 10526 9 94737 
 
Розрахуємо ємність необхідного блоку акумуляторних батарей сонячної 
електростанції, а також кількість окремих АКБ у цьому блоці. 
Для розрахунку ємність акумуляторної батареї СЕС скористаємося 
виразом (3.6): 
 
100 2105
����н1 = 30 ∙ 24 ∙ 9 = 2632 А ∙ год; 
 
100 4211
����н2 = 30 ∙ 24 ∙ 9 = 5263 А ∙ год; 
 
100 6316
����н3 = 30 ∙ 24 ∙ 9 = 7895 А ∙ год; 
 
100 8421
����н4 = 30 ∙ 24 ∙ 9 = 10526  А ∙ год; 
 
100 10526
����н5 = 30 ∙ 24 ∙ 9 = 13158 А ∙ год; 
 
Після чого визначимо кількість послідовно включених окремих 
акумуляторних батарей у кожній із паралельних гілок, використовуючи 
77 
 
формулу (3.8): 
 
24
����1 = 12 = 2 шт; 
 
24
����2 = 12 = 2 шт; 
 
24
����3 = 12 = 2 шт; 
 
24
����4 = 12 = 2 шт; 
 
24
����5 = 12 = 2 шт; 
 
Потім розрахуємо число паралельних гілок у блоці АКБ сонячної 
електростанції, користуючись виразом (3.9): 
 
2632
����1 = 200 = 13,2 шт; 
 
5263
����2 = 200 = 26,3 шт; 
 
7895
����3 = 200 = 39,5 шт; 
 
10526
����4 = 200 = 52,6 шт; 
 
78 
 
13158
����5 = = 65,8 шт; 
200
 
 
Округляємо розраховані значення до цілого більшого та отримуємо: 
 
2632
����1 = 200 = 14 шт; 
 
5263
����2 = 200 = 27 шт; 
 
7895
����3 = 200 = 40 шт; 
 
10526
����4 = 200 = 53 шт; 
 
13158
����5 = 200 = 66 шт; 
 
Загальну кількість окремих акумуляторних батарей сонячної 
електростанції знайдемо за формулою (3.10): 
 
����аб1 = 2 ∙ 14 = 28 шт; 
 
����аб2 = 2 ∙ 27 = 54 шт; 
 
����аб3 = 2 ∙ 40 = 80 шт; 
 
����аб4 = 2 ∙ 53 = 106 шт; 
 
79 
 
����аб5 = 2 ∙ 66 = 132 шт; 
 
Далі необхідно провести розрахунок сонячних батарей. У ході 
розрахунку необхідно враховувати той факт, що значення сонячної інсоляції 
для Черкаської області становить 1,29 Вт·год/м2   рисунок 3.3. 
 
 
Рисунок 3.3 – Карта сонячної інсоляції України 
 
Сонячна інсоляція – це кількість сонячної радіації, яка надходить на 1 м. 
кв. поверхні, що знаходиться перпендикулярно до сонячних променів за один 
світловий день. 
Сонячна інсоляція, яка надходить за поверхню змінюється і залежить від 
висоти сонця, хмарності та інших природних явищ, кута падіння сонячних 
кращих (ранок, опівдні, вечір). У зв'язку з такими відмінностями зручно 
користуватися усередненими показниками в залежності від пори року та місця 
розташування. Сумарна сонячна інсоляція дає можливість розрахувати, 
скільки сонячної радіації (кВт·год/м.кв·день) отримає сонячний колектор або 
сонячна батарея в той чи інший місяць року [27]. 
Для оцінки рівня інсоляції використано супутникові дані NASA за 
80 
 
період з 1985 по 2005 роки. 
Кількість електроенергії, що виробляється окремою сонячною батареєю, 
визначається за формулою  (3.14): 
 
����сб = 0,5 ∙ 450 ∙ 1,29 ∙ 14 = 4063 Вт∙ год 
 
Знаючи кількість електроенергії, що виробляється однією сонячною 
панеллю за добу, можна знайти кількість необхідних для сонячної 
електростанції батарей. Для цього потрібно скористатися виразом (3.15): 
 
18947
����сб 1 = 4063 = 4,7 шт; 
 
37895
����сб 2 = 4063 = 9,3 шт; 
 
56842
����сб 3 = 4063 = 14,0 шт; 
 
75789
����сб 4 = 4063 = 18,7 шт; 
 
94737
����сб 5 = 4063 = 23,3 шт; 
 
 
 
 
Округлимо отримані значення до більшого цілого і отримаємо: 
 
���� сб1 = 5 шт ; 
81 
 
 
���� сб2 = 10 шт ; 
 
���� сб3 = 14 шт ; 
 
���� сб4 = 19 шт ; 
 
���� сб5 = 24 шт . 
 
Зведемо отримані дані у таблицю 3.4.  
 
Таблиця 3.4 
Результати розрахунку 
№ об’єкта Потужність Ємність АКБ Кількість Кількість 
навантаження що СЕС, А·год окремих окремих 
резервується, Вт АКБ, шт сонячних 
панелей, шт 
1 2000 2632 28 5 
2 4000 5263 54 10 
3 6000 7895 80 14 
4 8000 10526 106 19 
5 10000 13158 132 24 
 
 
Для того щоб наочно оцінити зміну величини ємності акумуляторної 
батареї СЕС, кількості окремих АКБ та сонячних панелей, складемо графіки, 
представлені на рис. 3.1, 3.2, 3.3. 
 
82 
 
14000
13158
12000
10526
10000
8000 7895
6000
5263
4000
2632
2000
0
2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 0 8 0 0 0 1 0 0 0 0
Потужність резервування, Вт
 
Рисунок 3.1   ̶ Графік залежності ємності  АКБ СЕС від навантаження що 
резервується 
 
З малюнка 3.1 можна дійти висновку, що із збільшенням потужності, яку 
живить СЕС, необхідно збільшувати і ємність акумуляторного поля 
електростанції. Причому дана залежність має практично лінійний характер. 
 
140
132
120
106
100
80 80
60
54
40
28
20
0
2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 0 8 0 0 0 1 0 0 0 0
Потужність резервування, Вт
 
Рисунок 3.2   ̶  Графік залежності кількості окремих АКБ від навантаження 
що резервується 
Зі збільшенням потужності, яку живить сонячна електростанція, 
Кількість окремих АКБ, шт Ємність АКБ, А·гоД
83 
 
збільшується і ємність необхідного блоку АКБ. Відповідно необхідно 
збільшувати кількість окремих акумуляторних батарей, які входять до складу 
акумуляторного поля. Ця тенденція простежується малюнку 3.2. 
 
30
25
24
20
19
15
14
10 10
5 5
0
2000 4000 6000 8000 10000
Потужність резервування, Вт
 
Рисунок 3.3   ̶ Графік залежності кількості окремих сонячних панелей від 
навантаження що резервується 
 
Збільшуючи резервовану потужність об'єкта, зростає добове 
споживання електроенергії цім об’єктом, необхідне для нормальної роботи 
електроприймачів. Відповідно, необхідно збільшувати кількість електричної 
енергії, яку виробляють сонячні панелі за добу. Саме тому на малюнку 3.3 
видно, що зі зростанням потужності збільшується і кількість необхідних 
окремих сонячних панелей. 
 
3.3 Техніко-економічне обрунтування 
Для обґрунтування доцільності впровадження цього проекту на 
підприємстві необхідно оцінити його з погляду економіки. Для цього 
необхідно розглянути таку ситуацію. Деякий умовний об'єкт, на якому 
здійснюється використання даної системи, має в своєму складі ДБЖ. Однак 
він живиться безпосередньо від зовнішньої мережі. Потужність всіх 
Кількість сонячних панелей, шт
84 
 
електроприймачів, які резервуються за допомогою даного ДБЖ, становить 
2 кВт. 
Умовно приймемо, що це підприємство витрачає на рік n грн на 
електроенергію. Частина цієї суми йде на оплату електричної енергії, яка 
витрачається з метою забезпечення безперебійного живлення навантаження. 
Впроваджуючи на об'єкт джерело безперебійного живлення з власною 
мікрогенерацією, ці витрати будуть виключені. Тобто. підприємство 
витрачатиме на електроенергію суму меншу, ніж n грн. 
З наведених вище розрахунків відомо, що для забезпечення 
безперебійного живлення електроприймачів загальною потужністю 2 кВт,  в 
середньому, необхідно 19 кВт·год електроенергії на добу. Відповідно, на рік 
ця цифра складе майже  7000 кВт·год. Враховуючи, що сьогодні вартість 1 
кВт·год становить 6,15 грн та тариф на послуги з розподілу електричної енергії 
1.66 грн. що разом складає 7,81 грн. без ПДВ [28], на рік підприємство, які  не 
мають власної мікрогенерації витрачають  65600 грн. на безперебійне 
живлення найбільш відповідального устаткування. 
Проте пропонована система дозволяє як безперебійне живлення 
устаткування з допомогою власної мікрогенерації, так і видавати надлишки 
енергії у мережу за зеленим тарифом. Пов'язано це з тим, що аварії у 
електромережах відбуваються не часто, тобто немає потреби живити 
відповідальні електроприймачі від власної мікрогенеррації постійно. Ця 
необхідність виникає 3-4 рази на рік, решту часу сонячні панелі можуть 
виробляти електроенергію, запасати її в акумуляторні батареї, а потім 
видавати в мережу. Для цього крім основного обладнання необхідно 
встановити двонаправлений  лічильник  електроенергії, наприклад 
Лічильник електроенергії MTX 1G10.DH.2L2-DOG4 «Matrix AMM» 
однофазний 5(100) А 220 В для зеленого тарифу, TeleTec, вартість якого 
становить 4500 грн. 
У результаті, запровадивши ДБЖ зі своєю мікрогенерацією, 
підприємство може, на рік  економити близько 65 тис. грн. на електроенергії, 
85 
 
а також видавати її надлишки у мережу. 
Для реалізації проекту раніше було обрано необхідне обладнання та 
здійснено необхідні розрахунки. Враховуючи вище викладену інформацію, 
робимо розрахунок капіталовкладень, представлений у таблиці 3.5. 
 
Таблиця 3.5 
Розрахунок вартості капіталовкладень 
Найменування Тип Кількість, Ціна за Загальна 
обладнання  шт одиницю вартість, 
продукції, грн грн 
Інвертор (ДБЖ) LPW-
HMB-32615-
3000VA 
(2400Вт) 24V 1 18620 18620 
60A MPPT 60-
115V 
Акумуляторні LPM-GL 12V - 
батареї 200 Ah 28 17622 493416 
Сонячні панелі LP Longi Solar 
Half-Cell 450W 5 6960 34800 
Двонаправлений MTX 
лічильник для 1G10.DH.2L2-
зеленого тарифу,  DOG4 «Matrix 
AMM» 1 4500 4500 
однофазний 
5(100) А 220 В 
Проектно-  
кошторисна   5000 
документація 
Монтажно-  
налагоджувальні   30000 
роботи 
Разом:    554936 
Знаючи, що загальна сума капіталовкладень, необхідна  для 
впровадження такої системи  системи, становить 554963 грн, а загальна вигода 
підприємства після її встановлення становить 65000 грн. на рік, розрахувати 
термін окупності не складає труднощів. Для вище розглянутого випадку 
термін окупності проекту становить 8,5 років. 
86 
 
Використання цієї системи можливе і без великих одиничних вкладень. 
Її технологічні особливості дозволяють із мінімальними початковими 
вкладеннями спочатку покрити невелику потужність навантаження, яке 
необхідно резервувати. Після того, отримуючи деякий прибуток, можна 
використовувати отримані кошти на подальше розукрупнення пристрою 
власної мікрогенерації і зрештою отримати систему, яка покриватиме всю 
потужність об'єкта. 
 
Висновок до розділу 3 
Отже для резервування потужності у 2 кВт найбільше потребує затрат 
акумулювання енергії, що закономірно, виходячи з приведених у розділі 
графіків і для потужностей у 4, 6, 8 та 10 кВт.  Враховуючи Кодекс системи 
розподілу, затверджений постановою НКРЕКП від 14.03.2018 № 310, що 
визначає вимоги та правила, які регулюють взаємовідносини операторів 
систем розподілу (далі – ОСР), користувачів системи розподілу (споживачі та 
виробники електричної енергії), тривалість перерв в електропостачанні не 
повинна перевищувати сумарно 8 годин на добу у зимові місяці у разі 
неможливості забезпечення резервним живленням. З відси, тривалість 
резервування потужності можливо розраховувати на меншу кількість годин, 
що в свою чергу зменшить вартість проекту та термін окупності не зменшуючи 
надійність електрозабезпечення споживчого обладнання. 
 
 
Висновок 
 
З метою забезпечення безперебійного живлення електроприймачів 
особливо важливих об'єктів, таких як центри обробки даних, різних 
промислових підприємств, котелень, офісів тощо, було проведено аналіз 
наявних на сьогоднішній день способів здійснення резервного живлення 
підприємства. 
87 
 
Як можливі способи розглядалися: живлення від зовнішньої мережі, 
здійснення безперебійного живлення з використанням акумуляторних 
батарей, дизель-генераторної установки та власної мікрогенерації на основі 
джерел енергії, що відновлюються. Зважаючи на свою новизну, було 
вирішено використовувати систему резервного живлення об'єкта з 
використанням мікрогенерації на основі ВДЕ. 
Взявши до уваги всі переваги та недоліки кожного з джерел енергії на 
основі ВДЕ, було зроблено вибір одного, найбільш вигідного. 
Запропонована у магыстерськый роботі система резервного живлення 
об'єкта заснована на генерації електроенергії за допомогою сонячних 
панелей та подальшого використання її для безперебійного забезпечення 
особливо важливих електроприймачів підприємства. 
З метою формування рекомендацій щодо впровадження систем 
резервного живлення з власною мікрогенерацією, а також аналізу її 
ефективності, в роботі розглянуто та докладно описано структуру 
запропонованої системи, схему її роботи, а також склад необхідного 
обладнання, його короткий опис та характеристики. 
Також здійснено розрахунок сонячної електростанції, що 
використовується в системі, для декількох об'єктів з різною потужністю, що 
резервується. Отримано графіки залежності ємності АКБ, числа окремих 
акумуляторних батарей та сонячних панелей від потужності резервованого 
навантаження. 
Короткий техніко-економічний розрахунок показав, що величина 
капіталовкладень, необхідних застосування системи на об'єкт з 
резервованим навантаженням в 2 кВт, складе 554936 грн. При цьому надалі 
економія його становитиме 65000 грн. на рік, а окупність приблизно 
становить 8,5 років. 
Ця інформація може бути використана в подальших наукових 
дослідженнях, а також при проектуванні відповідальних діючих об'єктів, як 
промислової, так і іншої діяльності. 
88 
 
 
Список використаних джерел 
 
1.  Правила улаштування електроустановок. Міненерговугілля України. 
Видання офіційне. Київ 2017. 617 с 
2. Споживачі електричної енергії : підручник / В. М. Охріменко ; 
Харків. нац. ун-т міськ. госп-ва ім. О. М. Бекетова. – Харків : ХНУМГ ім. О. 
М. Бекетова, 2019. – 286 с. 
3. Електропостачання: навч. посіб. / Ф.П.Шкрабець; М-во освіти і 
науки України, Нац. гірн. ун-т. – Д.: НГУ, 2015. – 540 с. 
4. Порядок набуття статусу «Захищений споживач» [Електронний 
ресурс]. Режим доступу: https://www.dtek-dnem.com.ua/ua/protected-consumer  
5. Андрєєв А.І., Банзак О.В. Джерела безперебійного живлення 
телекомунікаційних і комп'ютерних систем: навч. посіб. / А.І. Андрєєв, О.В. 
Банзак – Одеса, 2010. – 196 с. 
6. Кадацький А.Ф. Системи електроживлення підприємств зв’язку: 
Навчальний посібник з дисципліни «Електроживлення систем зв’язку»: 
Частина 1. Навчально-методичний посібник; Частина 2. Методичні вказівки / 
А.Ф. Кадацький, О.П. Русу – Одеса: ОНАЗ ім. О.С.Попова, 2016. – 76 с. 
7. Кадацький А.Ф. Системи електроживлення підприємств зв’язку: 
Навчальний посібник з дисципліни «Електроживлення систем зв’язку»: 
Частина 1. Навчально-методичний посібник; Частина 2. Методичні вказівки / 
А.Ф. Кадацький, О.П. Русу – Одеса: ОНАЗ ім. О.С.Попова, 2016. – 76 с. 
8. VINUR / Схема підключення резервного дизель генератора 
[Електронний ресурс]. Режим доступу: https://vinur.com.ua/aboutus/usefull- 
info/articles/110-generator-connect-schema - Назва з екран. 
9. Соловей О.І. Нетрадиційні та поновлювальні джерела енергії: 
Навчальний посібник / О. І. Соловей, Ю. Г. Лега, В. П. Розен, О. О. Ситник, А. 
В. Чернявський, Г. В. Курбака; За заг. ред. О. І. Солов’я. – Черкаси: ЧДТУ, 
2007. – 484 с. 
89 
 
10. Сонячна батарея - будова і принцип роботи! [Електронний ресурс]. 
Режим доступу: https://prel.prom.ua/a315870-sonyachna-batareya-budova.html  
11. Вибираємо інвертор для сонячних батарей. /[Електронний ресурс]. 
Режим доступу: https://soncedim.com.ua/blog/vibiraemo-invertor  
12. Перетворювальна техніка в нетрадиційній та відновлювальній 
електроенергетиці : навч. посібник / Ю. П. Колонтаєвський, Д. В. Тугай ; 
Харків. нац. ун-т міськ. госп-ва ім. О. М. Бекетова. – Харків : ХНУМГ ім. О. 
М. Бекетова, 2019. – 67 с 
13. Перспективи розвитку гібридних енергетичних систем/ 
[Електронний ресурс]. Режим доступу: http://surl.li/lnqjr 
14. ДСТУ EN 50600‑1:2018 Інформаційні технології. Інфраструктура 
та устаткування центрів оброблення даних. Частина 1. Загальні положення. — 
Національний стандарт України, 2018. — 151 с. (українською). 
15. Рівні надійності дата-центрів[Електронний ресурс]. Режим 
доступу: / ( Tier I, II, III… )/ https://skycraft.com.ua/data-centers-levels/ 
16. Що потрібно знати про джерела безперебійного живлення (ДБЖ) / 
[Електронний ресурс]. Режим доступу: 
https://www.sven.fi/ua/support/techsupport/service-article.php?id=16806 
17. Особливості комбінованих енергосистем з відновлюваними 
джерелами енергії: монографія / М. П. Кузнєцов. — Київ: ІВЕ, 2022. — 142 с. 
18. Моно та полікристалічні сонячні панелі: в чому різниця? 
[Електронний ресурс]./ Режим доступу: 
https://logicpower.ua/ua/blog/news/monokristallicheskiye-i-polikristallicheskiye-
solnechnyye-paneli 
19. Моно та полікристалічні сонячні панелі: в чому різниця? 
[Електронний ресурс]./ Режим доступу: 
https://logicpower.ua/ua/blog/news/monokristallicheskiye-i-polikristallicheskiye-
solnechnyye-paneli Як вибрати сонячну батарею? Які сонячні батареї 
найкращі? [Електронний ресурс]./ Режим доступу: https://sun-
energy.com.ua/articles/vibrati-sonyachnu-panel 
90 
 
20. Оптимізація ДБЖ: як правильно підключити кілька акумуляторів 
до джерела безперебійного живлення? [Електронний ресурс]./ Режим доступу: 
https://logicpower.ua/blog/articles/kak-podklyuchit-neskolko-akkumulyatorov-k-
IBP 
21. Опис Гібридний сонячний інвертор (ДБЖ) LPW-HMB-32615-
3000VA (2400Вт) 24V 60A MPPT 60-115V [Електронний ресурс]./ Режим 
доступу: https://logicpower.ua/ua/solnechnye-invertora/gibridnyy-solnechnyy-
invertor-ibp-lpw-hmb-32615-3000va-2400vt-24v-60a-mppt-60-115v  
22. Акумулятори AGM. [Електронний ресурс]./ Режим доступу: 
https://logicpower.ua/ua/akkumulyatory-agm 
23. Акумулятори гелеві (GEL). Електронний ресурс]./ Режим доступу: 
https://logicpower.ua/ua/akkumulyatory-gelevye-gel 
24. Акумулятор гелевий LPM-GL 12V - 200 Ah. Електронний ресурс]./ 
Режим доступу: https://logicpower.ua/ua/akkumulyatory-gelevye-
gel/akkumulyator-gelevyy-lpm-gl-12v-200-ah 
25.  Аккумулятор мультигелевый LPM-MG 12V - 200 Ah. 
Електронний ресурс]. / Режим доступу: https://logicpower.ua/akkumulyatory-
multigelevye-agm/akkumulyator-multigelevyy-lpm-mg-12v-200-ah 
26. Розрахунок геліосистеми з фотоелектричними перетворювачами 
[Текст]: метод. рек. до викон. розрахункової роботи для студ. спеціальності 
144 «Теплоенергетика» /Уклад: В.І Шкляр, В.В. Дубровська, – К.: НТУУ 
«КПІ», 2015. – 52 с. 
27. Карта сонячної інсоляції України  [Електронний ресурс]./ Режим 
доступу: https://www.artenergy.com.ua/novosti/karta-solnechnoi-insoliatsii-
ukrainy 
28. 12_2023_Ціни_на_універсальні_послуги_грудень_2023.pdf 
[Електронний ресурс]./ Режим доступу: https://energozbut.ck.ua/yur-
spojivachi.html
ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
