Схема N+1 — это принцип резервирования, при котором к количеству необходимых рабочих модулей (N) добавляется один дополнительный (+1) резервный. Он автоматически включается при отказе основного элемента, обеспечивая бесперебойную работу энергосистемы без потери мощности и простоев оборудования. Термин N+1 появился в стандартах проектирования дата-центров Tier II и Tier III, а затем стал применяться в промышленных и энергетических комплексах.
Принцип резервирования по схеме N+1
Главная задача схемы N+1 — обеспечить непрерывность электроснабжения предприятия даже при выходе из строя одного модуля.
Что означают N и +1
-
N — количество модулей (генераторов, ИБП или трансформаторов), необходимых для обеспечения полной рабочей нагрузки.
-
+1 — резерв, который включается при отказе любого из основных элементов.
Пример: при суммарной нагрузке 3 МВт используется четыре генератора по 1 МВт — три работают, один находится в горячем резерве. Это и есть классическая схема резервирования N+1.
Ключевая цель резервирования
Главное преимущество схемы — стабильная работа всей системы без перегрузки оставшихся узлов. Она повышает отказоустойчивость энергокомплекса и позволяет избежать сбоев при техническом обслуживании оборудования.
При нагрузке 2,4 МВт можно установить три генератора по 800 кВт. Один из них будет резервным — такая система обеспечивает работу без перебоев даже при выходе из строя одного агрегата.
Варианты резервирования в энергосистемах предприятия
Схема N+1 — не единственная. Существуют и другие методы резервирования, которые различаются степенью надёжности и стоимостью реализации.
-
N — базовая конфигурация без резерва, минимальная надежность.
-
N+1 — оптимальный баланс между стоимостью и безопасностью.
-
2N — полный дубль системы, где каждая линия питания имеет зеркальный резерв.
-
N+2 / N+X — варианты для критически важных объектов, где недопустимы простои (медицина, оборонная промышленность).
«Выбор схемы резервирования напрямую зависит от критичности нагрузки и требований к непрерывности электроснабжения. На практике схема N+1 является оптимальным решением для большинства промышленных объектов и ЦОД уровня Tier II–III. Она обеспечивает высокий уровень надёжности при умеренных капитальных и эксплуатационных затратах. Для инфраструктуры, где простои недопустимы (например, медицинские учреждения или дата-центры Tier IV), целесообразно применять 2N — полное дублирование всей системы. Однако в обычных производственных условиях N+1 сохраняет баланс между безопасностью, стоимостью и эффективностью энергокомплекса.» — Алексей Руднев, инженер-проектировщик, ООО «Бриз Моторс»
Активное и пассивное резервирование
-
Активное — резервные элементы работают параллельно с основными, равномерно распределяя нагрузку.
-
Пассивное — резерв включается только в момент отказа.
Интеграция схемы N+1 в энергокомплекс
Резервирование по схеме N+1 можно реализовать для различных систем — от дизельных электростанций до ИБП.
Дизельные электростанции (ДГУ)
Для ДГУ схема N+1 реализуется через синхронизацию генераторов с помощью систем управления PLC, DEIF или ComAp. Автоматическое распределение мощности исключает перегрузку и обеспечивает плавное включение резерва.
Подключение к внешней сети
Резервирование выполняется через автоматический ввод резерва (АВР). В случае отказа внешнего питания в работу мгновенно вступает генератор, находящийся в горячем резерве.
Применение в системах ИБП (UPS)
Резервирование по цепочке ИБП + ДГУ + распределительный щит позволяет защитить оборудование от кратковременных и длительных перебоев электроснабжения.
Важно знать: При проектировании схемы N+1 нужно учитывать резервирование не только по мощности, но и по вспомогательным системам — охлаждению, подаче топлива и контролю автоматики.
Экономическая эффективность схемы N+1
Резервирование N+1 — это не просто техническое решение, но и экономически обоснованная стратегия.
Преимущества для бизнеса
-
Исключение простоев оборудования и производственных потерь.
-
Снижение эксплуатационных расходов за счет оптимального количества агрегатов.
-
Отсутствие необходимости в полном дублировании (в отличие от схемы 2N).
Пример расчета
Если час простоя производственного цеха стоит 1 млн рублей, то схема N+1 предотвращает потенциальные убытки при минимальных вложениях в резерв. По сравнению с 2N затраты на оборудование ниже на 35–40%:
-
N: минимальные затраты, но низкая надежность.
-
N+1: оптимум по соотношению «стоимость–эффективность».
-
2N: максимальная надежность при высоких инвестициях.
Типовые ошибки при реализации резервирования
Даже при использовании надежной схемы N+1 ошибки на этапе проектирования могут свести ее эффективность к нулю.
Частые проблемы
-
Неверный расчет пусковых токов и мощности агрегатов.
-
Отсутствие синхронизации между параллельно работающими модулями.
-
Игнорирование резервирования управляющих шин и цепей связи.
-
Отсутствие регулярных проверок резервного оборудования.
Важно: Даже при наличии резервного генератора система может выйти из строя, если резерв не тестируется под нагрузкой и не проходит регулярные пуски.
Применение схемы N+1 в различных отраслях
Схема резервирования N+1 универсальна и применяется во многих сферах:
-
ЦОД и телекоммуникации — обеспечение бесперебойной работы серверов и сетей.
-
Нефтегазовые объекты — питание буровых и насосных установок.
-
Промышленность — защита линий непрерывного цикла.
-
Медицина — бесперебойное питание операционных и лабораторий.
-
Коммунальные службы — резервирование насосных и тепловых станций.
«Схема N+1 — оптимальный баланс между надежностью и затратами. Она обеспечивает бесперебойную работу и возможность обслуживания без остановки процессов — от ЦОДов до промышленных и медицинских объектов.» — Алексей Морозов, инженер-проектировщик систем энергоснабжения ООО «Бриз Моторс».
Схема N+1 — это эффективный метод повышения надежности энергосистем без избыточных затрат. Она обеспечивает устойчивую работу оборудования, предотвращает простои и создает основу для масштабирования энергокомплекса.
Проектирование и настройку такой системы стоит доверять специалистам, которые учитывают особенности нагрузки, синхронизации и резервирования смежных систем.
Список использованной литературы
-
Uptime Institute. Tier Classification System for Data Centers. — Uptime Institute, 2022.
-
IEEE Std 493-2021 (Gold Book). Recommended Practice for the Design of Reliable Industrial and Commercial Power Systems. — Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2021.
-
NFPA 110: Standard for Emergency and Standby Power Systems. — National Fire Protection Association, 2019.
-
ASHRAE. Data Center Power Equipment and System Redundancy Guidelines. — ASHRAE Technical Committee 9.9, 2020.
-
ISO 22301:2019. Security and resilience — Business continuity management systems — Requirements. — International Organization for Standardization, 2019.
-
SP 256.1325800.2016. Здания и сооружения. Инженерные системы. Правила проектирования систем электроснабжения. — Минстрой России, 2016.
-
ПУЭ, 7-е издание. Правила устройства электроустановок. — Министерство энергетики РФ, 2020.
-
ComAp A.S. Parallel Generator Synchronization and Load Sharing Systems Manual. — ComAp Technical Library, 2023.
-
DEIF A/S. Load Sharing and Generator Redundancy Solutions for Industrial Power Plants. — DEIF White Paper, 2023.
