Τροφοδοσία των συστημάτων ασφαλείας: Ο “αιμοδότης” της αδιάλειπτης και απαιτούμενη λειτουργίας

Για να λειτουργήσουν τα συστήματα ασφαλείας όπως και κάθε ηλεκτρική συσκευή, απαιτείται καταρχήν τροφοδοσία. Τι πρέπει λοιπόν να προσεχθεί στο σχεδιασμό και την εγκατάσταση της ηλεκτρολογικής υποδομής για συστήματα ασφαλείας και πώς αντιμετωπίζονται τα συναφή προβλήματα;

Όλοι εστιάζουν στα τεχνικά χαρακτηριστικά των συστημάτων ασφαλείας, στις δυνατότητες που διαθέτουν, στην ευχρηστία τους και στο πώς μπορούν να λειτουργήσουν όσο το δυνατόν αποτελεσματικότερα. Οι περισσότεροι όμως αγνοούν ότι ένας από τους βασικότερους παράγοντες για την αποτελεσματική λειτουργία τους είναι η ορθή και κυρίως η απρόσκοπτη παροχή ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται για κάθε σύστημα. Η ηλεκτρική ενέργεια ουσιαστικά αποτελεί την πηγή λειτουργίας όλων των συστημάτων και κάθε διακοπή της προκαλεί τη διακοπή λειτουργίας – και άρα τη δημιουργία ενός σημαντικότατου κενού ασφάλειας.

Σκοπός κάθε αρχικού σχεδιασμού ενός σχεδίου ασφάλειας είναι το πώς θα παρέχει αδιαλείπτως την απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια για τη σωστή λειτουργία των συστημάτων ασφαλείας. Δύο είναι οι λέξεις στην προηγούμενη φράση που περιέχουν σε συντομία το μυστικό για την επίτευξη αυτού του στόχου: Αδιαλείπτως και απαιτούμενη. Τι κρύβεται πίσω από αυτές τις λέξεις;

Όσον αφορά στο αδιαλείπτως, είναι προφανές ότι συνεχώς και χωρίς να υπάρξει ούτε δέκατο του δευτερολέπτου διακοπής, τα συστήματα πρέπει να τροφοδοτούνται με ηλεκτρική ενέργεια. Μπορεί να είναι από την κύρια πηγή ενέργειας, μέσω UPS, μέσω γεννήτριας ή ακόμα και μέσω εφεδρικού εσωτερικού κυκλώματός τους, αλλά η ενέργεια πρέπει να παρέχεται χωρίς καμία διακοπή.
Ερχόμενοι τώρα στην απαιτούμενη ενέργεια, είναι εύλογο ότι εκτός της συνεχούς τροφοδοσίας θα πρέπει κάθε στιγμή να επαρκεί η τάση του ρεύματος. Σε περίπτωση που για κάποιο λόγο υπερφορτιστούν τα ηλεκτρικά κυκλώματα, θα έχουμε προφανώς την πτώση ενός διακόπτη ως αποτέλεσμα της υπερφόρτισης και πιθανή διακοπή της ηλεκτροδότησης – ειδικότερα αν δεν λειτουργήσουν οι εσωτερικές μπαταρίες. Ευτυχώς για τους μελετητές, τους εγκαταστάτες αλλά και τους τελικούς χρήστες, οι τεχνολογικές εξελίξεις και η τεχνογνωσία που έχει αποκτηθεί τα τελευταία χρόνια εμποδίζουν ως επί το πλείστον την εμφάνιση παρόμοιων περιστατικών. Αρκεί φυσικά να ακολουθούνται ορισμένες βασικές οδηγίες κατά τις φάσεις της μελέτης – σχεδιασμού, εγκατάστασης αλλά και λειτουργίας των συστημάτων.

Μελέτη – σχεδιασμός
Η βάση για τη σωστή τροφοδοσία των συστημάτων ασφαλείας καταρχήν βασίζεται στη σωστή ηλεκτρολογική μελέτη που πρέπει να προηγηθεί. Πρώτος βασικός κανόνας είναι ότι τα συστήματα ασφαλείας πρέπει να τροφοδοτούνται από ξεχωριστές γραμμές όταν αναφερόμαστε σε οικιακές εγκαταστάσεις ή ακόμα και από δικό τους ξεχωριστό ηλεκτρολογικό υποπίνακα στην περίπτωση των επαγγελματικών χρήσεων, όπως καταστήματα και χώροι γραφείων. Αυτός ο πίνακας θα βρίσκεται τοποθετημένος σε ειδικό ηλεκτρομηχανολογικό χώρο – συνήθως χωρίς να είναι απαραίτητο στο χώρο του computer room – και δίπλα του μπορεί να βρίσκονται οι κεντρικοί πίνακες των συστημάτων ασφαλείας (συναγερμός, πυρανίχνευση, access control και το σημείο ελέγχου του CCTV).
Για τον υπολογισμό των φορτίων θα πρέπει να συνυπολογίζονται τα απαιτούμενα φορτία κάθε συστήματος βάσει τιμών που δίνει ο κάθε κατασκευαστής, στη συνέχεια να αθροίζονται και με τη χρήση ενός συντελεστή ασφαλείας να προκύπτει η τελική τιμή για την ισχύ κάθε γραμμής. Στην περίπτωση που έχουμε ξεχωριστό υποπίνακα τροφοδοσίας για τα συστήματα ασφαλείας, η τελική τιμή για το υποστηριζόμενο φορτίο όλου του πίνακα θα προκύψει από το άθροισμα των επιμέρους γραμμών που τον αποτελούν, πάλι φυσικά με τη χρήση ενός συντελεστή ασφαλείας. Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι αν και γενικά στον υπολογισμό των ηλεκτρολογικών φορτίων χρησιμοποιούμε και ένα συντελεστή ετεροχρονισμού, δηλαδή υποθέτουμε ότι δεν λειτουργούν ταυτόχρονα όλα τα φορτία μαζί, στην περίπτωση των συστημάτων ασφαλείας συνιστάται να αποφεύγουμε τον υπολογισμό της τελικής ισχύος με αυτό το σκεπτικό. ¶λλωστε, ούτως ή άλλως τα φορτία των συσκευών από τις οποίες αποτελούνται τα σύγχρονα συστήματα ασφαλείας είναι πολύ χαμηλά σε σχέση με άλλες ηλεκτρολογικές συσκευές, οπότε και η χρήση του ετεροχρονισμού ως μέσου εξοικονόμησης στην προμήθεια του ηλεκτρολογικού υλικού (καλώδια, διακόπτες, ασφάλειες) δεν έχει ιδιαίτερο νόημα.
Ένα πολύ σημαντικό στοιχείο που πρέπει να προσεχθεί είναι ότι οπωσδήποτε θα πρέπει να έχει προηγηθεί ηλεκτρολογική μελέτη που οφείλουν οι ηλεκτρολόγοι να ακολουθήσουν ή αν κάνουν κάποιες αλλαγές στη φάση της κατασκευής να αποτυπωθούν αυτές οι αλλαγές στα as built σχέδια. Με αυτόν τον τρόπο μπορεί να αντιμετωπιστεί οποιοδήποτε πρόβλημα στο στάδιο της λειτουργίας και να διερευνηθούν αποτελεσματικά και κυρίως σε πολύ συντομότερο χρόνο τα αίτια μιας ηλεκτρολογικής βλάβης. Το μονογραμμικό σχέδιο του πίνακα είναι απαραίτητο και υποχρεωτικό συνάμα να βρίσκεται συνεχώς αναρτημένο στην εσωτερική πλευρά της πρόσοψης του πίνακα και οι γραμμές του πίνακα να έχουν την ανάλογη ένδειξη ώστε να μπορούν οι τεχνικοί να εντοπίσουν ποιες γραμμές τροφοδοτούν τα συστήματα.

Εφεδρικές παροχές
Ένα άλλο θέμα που συνήθως τίθεται σε συζήτηση είναι πώς θα υποστηρίζονται εφεδρικά τα συστήματα ασφαλείας σε περίπτωση διακοπής της ηλεκτρικής ενέργειας. Καταρχήν όλα τα συστήματα ασφαλείας έχουν ενσωματωμένες μπαταρίες που διασφαλίζουν τη συνεχή λειτουργία τους για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα σε περίπτωση διακοπής της βασικής ηλεκτρικής παροχής. Όμως πλέον στη διάθεσή μας υπάρχουν οι συσκευές εφεδρικής παροχής, πολύ γνωστότερες και ως UPS (Uninterrupted Power Supply) που εξασφαλίζουν παροχή ενέργειας χωρίς να επηρεάζονται από τις διακοπές της παροχής. Σε περίπτωση όπου στην εγκατάσταση έχει υπολογιστεί ήδη η χρήση UPS για άλλους λόγους, θα πρέπει και οι γραμμές των συστημάτων ασφαλείας (ή ο υποπίνακας) να τροφοδοτούνται μέσω UPS. Όχι μόνο διότι σε περίπτωση διακοπής θα εξασφαλιστεί η συνέχεια της τροφοδοσίας τους, αλλά διότι οι σύγχρονες συσκευές UPS διαθέτουν ενσωματωμένες διατάξεις που διασφαλίζουν την ποιότητα του παρεχόμενου ηλεκτρικού ρεύματος, χωρίς να επηρεάζονται από πτώσεις τάσης ή και υπερτάσεις που μπορεί να παρουσιαστούν είτε από προβλήματα στο δίκτυο του πάροχου (ΔΕΗ στην περίπτωση της Ελλάδας) είτε από απρόβλεπτα φυσικά φαινόμενα όπως πτώση κεραυνών.
Το θέμα που προκύπτει είναι τι γίνεται σε οικιακές εφαρμογές όπου συνήθως δεν προβλέπεται συσκευή UPS. Το θέμα είναι απλό, καθώς πάντα οφείλουμε να γνωρίζουμε ότι και οι συσκευές UPS δεν αποτελούν εναλλακτική πηγή ρεύματος, αλλά ουσιαστικά διασφαλίζουν τη συνεχή λειτουργία των συσκευών που τροφοδοτούν, σε περιπτώσεις διακοπών του ρεύματος ή ακόμα και σε περιπτώσεις στιγμιαίων πτώσεων της τάσης. Δηλαδή, όταν έστω και κάποια δευτερόλεπτα διακοπεί το ρεύμα, οι συσκευές – εκ των οποίων ειδικά οι ηλεκτρονικές είναι πολύ ευαίσθητες σε παρόμοια φαινόμενα- θα συνεχίσουν να λειτουργούν κανονικά. Αρχικός σκοπός των UPS είναι σε περιπτώσεις διακοπής οι χρήστες των υπολογιστών να έχουν το χρόνο να αποθηκεύουν την εργασία τους και στη συνέχεια να κλείνουν τους υπολογιστές τους μέχρι την κανονική επαναφορά του ρεύματος. Απλώς επειδή οι κατασκευαστές των συσκευών UPS εφοδιάζουν τις συσκευές τους με μπαταρίες που επιτρέπουν τη λειτουργία των τροφοδοτούμενων συσκευών για διάστημα που υπερβαίνει τα 20 λεπτά και πολλές φορές φτάνει τη μία ή και δύο ώρες, πολλοί χρήστες θεωρούν ότι το UPS θα τους επιτρέπει να λειτουργούν κανονικά, ακόμα και σε περίπτωση διακοπής της ισχύος. Οπότε σε περιπτώσεις οικιακών εφαρμογών, από τη στιγμή που τα συστήματα ασφαλείας έχουν ενσωματωμένες μπαταρίες για την περίπτωση διακοπής, η επιλογή της χρήσης UPS είναι μάλλον περιττή, εκτός αν οι κάτοικοι της οικίας επιθυμούν την τοποθέτηση ενός UPS και για άλλες εφαρμογές. Όμως θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν στον ηλεκτρολογικό πίνακα διατάξεις προστασίας από υπερτάσεις, οι οποίες μπορούν να καταστρέψουν τις συσκευές. Ρόλος αυτών των διατάξεων – που είναι γνωστές με το όνομα επιτηρητές τάσης και έντασης και τοποθετούνται στους ηλεκτρολογικούς πίνακες – είναι να διακόψουν την παροχή ρεύματος σε περίπτωση που αυτό υπερβεί κάποια συγκεκριμένα όρια. Με αυτόν τον τρόπο προστατεύονται οι συσκευές που τροφοδοτεί η συγκεκριμένη γραμμή και όταν επανέλθει το ρεύμα στα κανονικά χαρακτηριστικά, τότε θα μπορεί να επανέλθει και η τροφοδοσία. Όμως θα πρέπει να γίνεται συχνός έλεγχος στους επιτηρητές – ιδιαιτέρως μετά την εμφάνιση αυτών των φαινομένων – διότι μπορεί μεν να προστατεύουν τις συσκευές που τροφοδοτούν, αλλά αυτοί είναι ευάλωτοι καθώς αποτελούν την πρώτη γραμμή άμυνας.
Όπως προαναφέραμε, τα UPS δεν αποτελούν πηγές εφεδρικής ισχύος. Αντιθέτως, πηγές εφεδρικής ισχύος αποτελούν οι γεννήτριες παραγωγής ρεύματος που συνήθως λειτουργούν με πετρέλαιο κίνησης, ενώ οι μικρότερης ισχύος λειτουργούν και με την παροχή βενζίνης ως καύσιμου.
Αν ο επιδιωκόμενος στόχος είναι η συνεχής λειτουργία της εγκατάστασης ακόμα και σε μακροχρόνιες διακοπές, τότε η χρήση της γεννήτριας είναι υποχρεωτική. Εδώ όμως υπεισέρχεται ένα λεπτό θέμα. Η ποιότητα του παραγόμενου ρεύματος από τις γεννήτριες χαρακτηρίζεται ως χαμηλή, λόγω των πολλών μεταβολών στα τεχνικά χαρακτηριστικά του. Για το λόγο αυτό όταν τροφοδοτούνται ηλεκτρονικά κυκλώματα μεγάλης ευαισθησίας από γεννήτριες, θα πρέπει να μεσολαβεί συσκευή UPS ώστε να εξασφαλίζει την εξομάλυνση των διάφορων αποκλίσεων και την παροχή ρεύματος με σταθερά χαρακτηριστικά.
Η διαστασιολόγηση του UPS αλλά και της γεννήτριας οφείλει να γίνει βάσει των συσκευών που θα τροφοδοτήσουν και λαμβάνοντας πάντα υπόψη ένα συντελεστή ασφαλείας. Δηλαδή η ισχύς της γεννήτριας θα πρέπει να είναι μία τάξη μεγαλύτερη εκείνης του UPS, το οποίο με τη σειρά του θα πρέπει να υπερκαλύπτει τις καταναλώσεις που θα τροφοδοτεί.

Εγκατάσταση & λειτουργία
Μεγάλη προσοχή πρέπει να δοθεί και στην εγκατάσταση. Οι τεχνικοί οφείλουν να ακολουθούν τα σχέδια σε όλες τις περιπτώσεις. Όπως προαναφέρθηκε, στην περίπτωση που απαιτηθεί κάποια αλλαγή τότε θα πρέπει να αποτυπωθεί και στα κατασκευαστικά σχέδια. Δηλαδή αν απαιτηθεί μια επιπρόσθετη παροχή στον πίνακα ή αλλάξει η σήμανση κάποιας γραμμής, αυτό θα πρέπει να είναι σαφές και ξεκάθαρο στο τελικό σχέδιο.
Πολύ σημαντικό κεφάλαιο όμως αποτελούν και οι τροποποιήσεις που γίνονται σε ήδη υφιστάμενες ηλεκτρολογικές εγκαταστάσεις, όπως σε ένα κατάστημα ή ακόμα συνηθέστερα σε μία οικία, αν χρειαστεί να τοποθετηθεί ένα σύστημα ασφαλείας. Πολλές φορές δεν γίνεται τότε μελέτη, κάτι το οποίο ειδικά σε επαγγελματικούς χώρους είναι καλό να αποφεύγεται. Εντούτοις σε πολλές περιπτώσεις όπου οι εφαρμογές είναι απλές, όντως είναι μάλλον περιττή η ύπαρξη ηλεκτρολογικής μελέτης με αποτύπωση. Παραδείγματος χάρη, σε μια εγκατάσταση οικίας όπου ο ιδιοκτήτης θα θελήσει να βάλει ένα σύστημα συναγερμού. Αυτό όμως δεν σημαίνει ότι δεν πρέπει να ακολουθούνται οι ίδιοι κανόνες. Δηλαδή να ελεγχθεί ο πίνακας αν σηκώνει τα φορτία και στη συνέχεια να τραβηχτεί μια καινούρια γραμμή με δικό της διακόπτη από τον πίνακα, ο οποίος να έχει και την ανάλογη σήμανση. Σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να γίνεται τροφοδοσία του συστήματος ασφαλείας με τράβηγμα γραμμής από μια επίτοιχη πρίζα. Πρόκειται για μια πρακτική που συνηθίζεται αρκετά για ευκολία των εγκαταστατών, αλλά δεν συνιστάται καθώς έτσι το σύστημα είναι εκτεθειμένο σε περισσότερους ηλεκτρολογικούς κινδύνους.

Μια άλλη ενότητα που χρήζει μεγάλης προσοχής όσον αφορά στην ηλεκτρολογική παροχή των συστημάτων ασφαλείας είναι ο εντοπισμός των βλαβών. Όταν ενεργοποιηθεί η ένδειξη διακοπής τροφοδοσίας ενός συστήματος ασφαλείας, ο εντοπισμός του προβλήματος θα πρέπει να ξεκινήσει από την πηγή της τροφοδοσίας. Θα πρέπει να ελεγχθούν με σειρά η ασφάλεια του πίνακα, οι συσκευές UPS και η γεννήτρια (σε περίπτωση που υπάρχουν) και στο τέλος το καλώδιο τροφοδοσίας. Εάν το πρόβλημα είναι στον πίνακα, τότε μπορεί να έχει πέσει η ασφάλεια ή το ρελέ προστασίας. Φυσικά, τότε το UPS και η γεννήτρια δεν μπορούν – όπως είναι αυτονόητο – να βοηθήσουν, καθώς αυτά τροφοδοτούν τον πίνακα. Θα πρέπει καταρχήν ο διακόπτης ή το ρελέ να επανέλθει στη σωστή θέση. Στη συνέχεια θα πρέπει να γίνει μια παρακολούθηση, καθώς μπορεί το πρόβλημα να είναι παροδικό ή να οφείλεται σε κάποιο θέμα που σχετίζεται με την ηλεκτρολογική εγκατάσταση. Μπορεί παραδείγματος χάρη να συνδέθηκαν περισσότερα φορτία από ό,τι αντέχει η συγκεκριμένη γραμμή, να έγινε κάποιο βραχυκύκλωμα ή να υπήρξε κάποια διαρροή. Μερικές φορές μάλιστα το βραχυκύκλωμα έχει τέτοια χαρακτηριστικά, που μπορεί να ρίξει και διακόπτες προηγούμενων πινάκων, ακόμα και στο γενικό πίνακα της εγκατάστασης. Εκεί η διερεύνηση πρέπει να συνεχιστεί προς τα πίσω.
Σε περίπτωση διακοπής του δικτύου της ΔΕΗ και μη κανονικής ηλεκτροδότησης των συσκευών, προφανώς και θα υπάρχει πρόβλημα είτε στο UPS είτε στη γεννήτρια είτε στους μεταγωγικούς διακόπτες που ενεργοποιούν αυτά τα συστήματα. Εκεί θα πρέπει να εξεταστεί η λειτουργία τους και να εντοπισθεί ποιο είναι το πιθανό πρόβλημα. Μερικές φορές έχει λήξει η διάρκεια ζωής των συσσωρευτών των UPS με αποτέλεσμα να μη μπορούν να λειτουργήσουν σωστά, ενώ άλλες φορές υπάρχει η πιθανότητα – που μπορεί μεν να φαντάζει ακραία αλλά έχει γίνει αρκετές φορές – οι γεννήτριες να μη διαθέτουν το απαραίτητο καύσιμο για τη λειτουργία τους.
Αν όλες οι προηγούμενες καταστάσεις διερευνηθούν και δεν υπάρχει πρόβλημα ενώ και η ΔΕΗ τροφοδοτεί κανονικά το δίκτυό της και παρόλα αυτά, τα συστήματα ασφαλείας συνεχίζουν να δίνουν ένδειξη μη σωστής παροχής ή δεν λειτουργούν καθόλου, τότε προφανώς και το πρόβλημα εντοπίζεται στο εσωτερικό των συστημάτων αυτών και μπορεί να είναι είτε καμένο τροφοδοτικό είτε προβληματική πλακέτα. Πριν γίνει όμως οποιαδήποτε επέμβαση στο εσωτερικό αυτών των συστημάτων θα πρέπει να αποκλειστούν οι προηγούμενες πιθανότητες.
Όπως διαπιστώνουμε, η επίτευξη και διασφάλιση της σωστής τροφοδοσίας των συστημάτων ασφαλείας αποτελεί μια βασική παράμετρο για την ορθή λειτουργία τους. Πολλά προβλήματα επιλύονται αν έχει προηγηθεί μια ολοκληρωμένη μελέτη και μια εγκατάσταση που να ακολουθεί τη μελέτη. Ακόμα και να εμφανιστούν προβλήματα στην περίπτωση όπου έχουν ακολουθηθεί τα προηγούμενα βήματα, είναι πολύ πιο γρήγορος ο εντοπισμός τους. Αντιθέτως, σε εγκαταστάσεις που δεν έχουν μια ξεκάθαρη δομή, η εύρεση της αιτίας ενός προβλήματος θα απαιτήσει αρκετό χρόνο, χρόνο που ίσως φανεί κρίσιμος για την ασφάλεια ολόκληρης της εγκατάστασης.

Του ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΗ ΛΥΜΠΕΡΟΠΟΥΛΟΥ