Работа АВР в автоматическом режиме - ELSTROIKOMPLEKT.RU

Работа АВР в автоматическом режиме

АВР и все, все, все: автоматический ввод резерва в дата-центре

В прошлом посте про PDU мы говорили, что в некоторых стойках установлен АВР — автоматический ввод резерва. Но на самом деле в ЦОДе АВР ставят не только в стойке, но и на всем пути электричества. В разных местах они решают разные задачи:

  • в главных распределительных щитах (ГРЩ) АВР переключает нагрузку между вводом от города и резервным питанием от дизель-генераторных установок (ДГУ);
  • в источниках бесперебойного питания (ИБП) АВР переключает нагрузку с основного ввода на байпас (об этом чуть ниже);
  • в стойках АВР переключает нагрузку с одного ввода на другой в случае возникновения проблем с одним из вводов.


АВР в стандартной схеме энергоснабжения дата-центров DataLine.

О том, какие АВР и где используются, и поговорим сегодня.

Основных типа АВР два: ATS (automatic transfer switch) и STS (static transfer switch). Они отличаются принципами работы и элементной базой и используются для разных задач. Если вкратце, то STS — это более «умный» ATS. Он быстрее переключает нагрузку и чаще используется для больших нагрузок/токов. Он более гибок в настройке, зато «с капризами» к сети: может отказаться работать, если 2 ввода питаются от разных источников, например: от трансформатора и ДГУ.

АВР в ГРЩ

Главный АВР дата-центра двадцать лет назад выглядел как сложная система контакторов и реле.


АВР образца начала 2000-х.

Сейчас АВР — это компактное многофункциональное устройство.

Система АВР в ГРЩ управляет вводными автоматами и дает команды на запуск и остановку ДГУ. При нагрузке более 2 МВт на уровне ГРЩ нецелесообразно гнаться за скоростью. Даже если переключится быстро, то пройдет время, пока запустится ДГУ. В этой системе используются более «медленные» ATS и выставляются задержки (уставки). Работает это так: когда питание дата-центра от трансформаторов пропадает, АВР командует устройствам: «Трансформатор, выключись. Теперь ждем 10 секунд (уставка), ДГУ, включись, ждем еще 10 секунд».

АВР в ИБП

На примере ИБП посмотрим, как работает второй тип АВР — STS или static transfer switch.

В ИБП переменный ток преобразуется в постоянный на выпрямителе. Затем на инверторе он превращается обратно в переменный ток, но уже со стабильными параметрами. Это устраняет помехи и повышает качество энергии. При отключении основного источника питания ИБП переключается на аккумуляторные батареи и питает дата-центр, пока в работу включаются ДГУ.

Но что, если из строя выйдет какой-то из элементов: выпрямитель, инвертор или аккумуляторные батареи? На этот случай в каждом ИБП есть механизм обходного пути, или байпас. С ним устройство продолжает работу в обход основных элементов, сразу от входного напряжения. Также байпасом пользуются, когда нужно выключить ИБП и вывести его в ремонт.

STS в ИБП нужен, чтобы безопасно перейти на байпасный ввод. Если коротко, то STS контролирует параметры сети на входе и на выходе, дожидается, когда они совпадут, и переключается в безопасных условиях.

АВР в стойке

Итак, к стойке подведены два ввода электропитания. Если у вашего оборудования два блока питания, вы спокойно подключаете его к разным PDU, и пропадание одного ввода вам не страшно. А если у вашего сервера один блок питания?
В стойке АВР используют, чтобы профит от двух вводов не пропал даром. При проблемах с одним из вводов АВР переключает нагрузку на другой ввод.

Дисклеймер: Если можете, избегайте оборудования с одним блоком питания, чтобы не создавать точку отказа в системе. Дальше мы покажем, в чем недостатки такой схемы подключения.

Задача АВР в стойке — переключить оборудование на рабочий ввод так быстро, чтобы в его работе не было перерыва. Нужную для этого скорость нашли опытным путем: не больше 20 мс. Посмотрим, как это обнаружили.

Сбои в работе серверного оборудования происходят из-за провалов напряжения (из-за работ на подстанциях, подключения мощных нагрузок или аварий). Чтобы проиллюстрировать, как оборудование выдерживает разную амплитуду и длительность перепадов напряжения, разработали кривые безопасной работы электрооборудования CBEMA (Computer and Business Equipment Manufacturers Association). Сейчас они известны как кривые ITIC (Information Technology Industry Council), их варианты включены в стандарты IEEE 446 ANSI (это аналог наших ГОСТов).

Сверимся с графиком. Наша задача, чтобы устройства работали в «зеленой зоне». На кривой ITIC мы видим, что оборудование готово «терпеть» провал максимум 20 мс. Поэтому мы ориентируемся, чтобы АВР в стойке отрабатывал за 20 мс, а лучше — еще быстрее.


Источник: meandr.ru.

Устройство АВР. Типовой АВР (ATS) в стойке нашего ЦОДа занимает 1 юнит и выдерживает нагрузку 16 А.

На дисплее видим, от какого ввода питается АВР, сколько подключенные устройства потребляют в амперах. Отдельной кнопкой выбираем, отдать приоритет первому или второму вводу. Справа — порты для подключения к АВР:

  • Ethernet port — подключить мониторинг;
  • Serial port — зайти через ноутбук и посмотреть в логах, что происходит;
  • USB — вставить флешку и обновить прошивку.

Порты взаимозаменяемые: можно выполнить все эти операции, если есть доступ хотя бы к одному из них.

На тыльной стороне — вилки для подключения основного и резервного вводов и розеточная группа для подключения ИТ-оборудования.

Подробные характеристики АВР мы смотрим через веб-интерфейс. Там настраивается чувствительность переключения и видны логи.


Веб-интерфейс АВР.

Установка и подключение АВР. Устанавливать АВР по высоте лучше в середину стойки. Если мы заранее не знаем комплектацию стойки, то так оборудование с одним блоком питания сможет дотянуться проводами и с нижней, и с верхней части.

А вот дальше есть нюансы: глубина стандартной стойки гораздо больше, чем глубина АВР. Мы рекомендуем установить его как можно ближе к холодному коридору по двум причинам:

    Доступ к передней панели. Если установить АВР ближе к горячему коридору, мы увидим индикацию, но не сможем подключиться к нему через порты. А значит, не сможем посмотреть логи или перезагрузить устройство.


Где-то там, в глубине, мигает АВР — до порта уже не дотянуться.

  • Холодоснабжение. АВР рекомендуют использовать при температуре не более 45°С. При этом у него нет своих вентиляторов для охлаждения, это просто металлическое устройство с электронной начинкой. Поддерживают нужную температуру двумя способами:
    • потоками воздуха, которые дуют на него извне;
    • крепежами, которые уводят лишнее тепло.

    Если установить АВР со стороны горячего коридора и вдобавок зажать его пирогом из серверов, то мы получим печку. В лучшем случае у АВР сгорят мозги и он потеряет связь с внешним миром, в худшем — начнет хаотично переключать нагрузку или бросит ее.


    АВР парится лицом к горячему коридору.

    Был случай. Инженер на обходе услышал нехарактерные щелчки.
    В недрах горячего коридора под грудой серверов обнаружился АВР, который постоянно переключался с основного ввода на резервный.

    АВР заменили. Логи показали, что целую неделю он переключался каждую секунду — итого более полумиллиона коммутаций. Вот как это было

    Какие еще АВР бывают в стойке

    Вводный ATS для стойки. В нашем ЦОДе такой АВР выступает единственным источником распределения питания в стойке: работает как АВР+PDU. Занимает несколько юнитов, выдерживает нагрузку 32 А, подключается промышленными разъемами и может питать до 6 КВт оборудования. Использовать его можно, когда нет возможности смонтировать стандартные PDU, а одноблочное оборудование в стойке не обслуживает критичные нагрузки.

    Cтоечный STS. STS в стойке используется для оборудования, чувствительного к перепадам напряжения. Этот АВР переключается быстрее, чем ATS.


    Этот конкретный STS занимает 6 юнитов и у него немного «винтажный» интерфейс.

    Мини-АВР. Бывают и такие малышки, но у нас в ЦОДе такого не водится. Это мини-АВР для одного сервера.


    Этот АВР подключается прямо в блок питания сервера.

    Как мы ищем идеальный АВР

    Мы тестируем много разных АВР и проверяем, как они ведут себя в условиях высоких температур.

    Вот как издеваемся над АВР, чтобы это проверить:

    • подключаем к нему регистратор качества сети, сервер и еще несколько устройств для нагрузки;
    • изолируем стойку заглушками или пленкой, чтобы достичь высокой температуры;
    • нагреваем до 50°С;
    • поочередно отключаем вводы по 20 раз;
    • смотрим, не было ли провалов питания, как себя чувствует сервер;
    • если АВР проходит тест — нагреваем до 70°С.


    Фото тепловизором с одного из испытаний.


    Анализатор сети фиксирует напряжение с течением времени. На записи видим, сколько длилось переключение: на этот момент синусоида прервалась

    Кстати, берем АВР на тест: проверим ваше устройство на прочность и расскажем, что получилось ;)

    АВР в стойке: скрытая угроза

    Главная проблема с АВР в стойке в том, что он умеет только переключать нагрузку с основного на резервный ввод, но не защищает от короткого замыкания или перегрузки. Если на блоке питания происходит короткое замыкание, то по защите сработает автоматический выключатель уровнем выше: на PDU или в распределительном щите. В результате один ввод отключается, АВР это понимает и переключается на второй ввод. Если короткое замыкание еще остается, сработает автоматический выключатель второго ввода. В итоге из-за проблемы на одном оборудовании может обесточиться вся стойка.

    Так что еще раз повторю: тысячу раз подумайте, прежде чем устанавливать АВР в стойку и использовать оборудование с одним блоком питания.

    Автоматический ввод резерва (АВР): назначение и классификация

    Системы АВР применяют для бесперебойного электроснабжения частных домов, предприятий, других объектов. Автоматическое включение резерва повышает уровень безопасности, предотвращает материальные потери. В некоторых ситуациях исключает угрозы жизни и здоровью людей. Для корректного выбора компонентов необходимо ознакомиться с принципами действия специализированного оборудования.

    1. Что такое устройство АВР
    2. Назначение АВР
    3. Принцип работы
    4. Требования к системе
    5. Выбор автоматики
    6. Автоматика без контроллера
    7. АВР в сетях 0,4 кВ
    8. Классификация АВР и варианты реализации
    9. Особенности работы с бытовыми генераторами
    10. АВР на аккумуляторах
    11. Применение логического контроллера
    12. Организация АВР в высоковольтных цепях
    13. Схемы подключения

    Что такое устройство АВР

    АВР автоматически включает резервный источник питания в аварийной ситуации

    Сохранение рабочего состояния источника питания обеспечивается с применением особых инженерных решений. При возникновении аварийной ситуации автоматика подключает генератор. Необходимые действия выполняются без тщательного контроля и вмешательства со стороны пользователя.

    Основные функциональные компоненты типовой системы АВР:

    • контрольные приборы фиксируют изменения электрических параметров сети питания;
    • при регистрации разрыва цепи (КЗ) или отклонения от установленного порогового уровня автоматика отключает поврежденный участок;
    • устройство сигнализации сообщает о нарушении рабочего режима;
    • контактная группа подключает дежурный источник питания.

    Далее проводят необходимые мероприятия для восстановления штатной системы. Аббревиатура (АВР) расшифровывается как «Автоматический Ввод Резерва». Кроме дежурного генератора используют переключение на работоспособную сеть или блок аккумуляторных батарей.

    Читайте также  Прокладка кабеля под железной дорогой

    Назначение АВР

    Функциональность системы основана на принципах обеспечения бесперебойной работы источника питания. Автоматизация основных процессов подразумевает исключение действий обслуживающего и эксплуатационного персонала. Профессиональные требования к оборудованию изложены в правилах ПУЭ. В частности, для подключения потребителей 1-й категории применяется схема АВР на 2 ввода с секционником на автоматах.

    Дублирование распределительных устройств и других важнейших элементов обеспечивают высокий уровень надежности. Такие блоки рассчитаны на автономную работу. В ходе создания конструкторской документации исключают взаимное влияние для предотвращения ошибочных действий автомата АВР.

    Необходимость применения таких систем поясняет пример хорошего оснащения частного загородного дома. Как правило, в таких объектах устанавливают локальную систему отопления. Управление современного газового котла обеспечивает электроника. Для принудительной циркуляции теплоносителя по контурам применяют насосы. Отключение этих компонентов при сильном морозе провоцирует разрушение труб и радиаторов.

    Ремонтно-восстановительные работы намного дороже по сравнению с автозапуском специального генератора. Наличие дежурного источника питания пригодится при авариях в сетях электроснабжения. Если подключение напряжения выполняется достаточно быстро, пользователи не будут испытывать дискомфорт.

    Принцип работы

    Для изучения рабочих алгоритмов можно использовать пример сборки на простой элементной базе.

    • Постоянный контроль электрических параметров основной линии обеспечивает контактор.
    • Переменный ток через выключатель по замкнутой цепи поступает в локальную сеть к потребителям.
    • Если напряжение пропадет, индукционная катушка не сможет удерживать шток.
    • Пружина переместит через привод для замыкания контактную группу резервного ввода.
    • Одновременно отключается основной автомат.
    • При появлении напряжения в рабочей линии действия выполняются в обратном порядке.

    Лампочки в соответствующих цепях сигнализируют о запуске определенных режимов.

    Требования к системе

    Функциональность представленной схемы органичена. Если неполадки в основной линии сопровождаются коротким замыканием, повторное включение провоцирует повреждение нагрузки. Определенное влияние оказывают реактивные характеристики электродвигателей. При подключении станка или мощного вентилятора падение напряжения способно вызвать ложное срабатывание системы защиты.

    Отдельно следует рассмотреть скорость подключения запасного источника. При значительных временных интервалах в некоторых подключенных устройствах срабатывают локальные схемы защиты. Подобные ситуации сопровождаются сбоями в работе. Они провоцируют поломки, ускоренный износ приводов.

    Чтобы устранить недостатки применяют логические схемы управления, созданные на основе электронных блоков со специализированным программным обеспечением. Некоторые компоненты оснащают механическими узлами блокировки. Такие элементы сохраняют работоспособность при полном отключении основного и аварийного питания.

    Основные требования к АВР современного уровня:

    • надежность подключения запасного источника питания (ИП) при пиковых нагрузках и значительных изменениях рабочих параметров сети;
    • достаточное быстродействие для исключения повреждения потребителей электроэнергии;
    • регулируемая настройка пороговых уровней включения системы защиты;
    • блокировка подсоединения к цепи с КЗ и параллельного подключения двух вводов;
    • однократное срабатывание;
    • автоматизированная проверка функционального состояния резервного ИП.

    Плавное переключение обеспечивают с помощью добавления в схему трансформаторов.

    Выбор автоматики

    Блок АВР ПромЭнерго

    Промышленное оборудование и технику профессиональной категории оснащают автоматикой в стандартной комплектации. Как минимум, предлагают в составе ящик с набором контакторов для воспроизведения защитного алгоритма. В зоне доступности размещают аварийную кнопку. При необходимости рукой установку отключают одним быстрым движением.

    Специализированный щит АВР можно приобрести в собранном состоянии либо создать функциональный аналог самостоятельно. При выборе готового изделия следует обратить внимание на репутацию производителя. Пригодится предварительное изучение отзывов покупателей и мнения опытных экспертов.

    В нижнем ценовом диапазоне представлены изделия сомнительного происхождения. Если АВР однофазный стоит до 1500-2000 р., вряд ли можно рассчитывать на длительный срок службы и высокую надежность. Подделки отличаются плохой сборкой, низким качеством контактных групп. Достаточно часто в подобных моделях используют маломощные электронные ключи, которые не приспособлены к броскам напряжения и нагрузкам с выраженными индуктивными характеристиками.

    От 4 000 до 8 000 р. можно найти качественные АВР малоизвестных торговых марок. В надежных комплектах оборудования применяют электромеханические функциональные компоненты.

    В диапазоне от 20 000 р. и выше представлена продукция ответственных производителей. На эти изделия предоставляют официальные гарантийные обязательства. Быстродействие и другие важные параметры контролируют в каждой отдельной товарной партии.

    Автоматика без контроллера

    Расшифровка обозначения подчеркивает главную особенность оборудования данной категории. «Автоматический» способ подключения резерва современного уровня подразумевает не только отсутствие вмешательства со стороны пользователей. Электронный контроллер обеспечивает оперативную проверку состояния питающей и резервной сети. Он блокирует выполнение ошибочных операций, препятствует возникновению потенциально опасных ситуаций. При выборе АВР следует проверить наличие в комплекте этого полезного компонента.

    АВР в сетях 0,4 кВ

    Для коммутации цепей питания в сетях со сравнительно небольшим напряжением (0,4 кВ) применяют серийные контакторы с магнитным приводом. Также используют пускатели в комплекте с АВ. Компоненты схемы подбирают с учетом токовых нагрузок (потребляемой мощности).

    В типовые щиты АВР на 2 ввода устанавливают приборы учета электроэнергии, устройства защиты от импульсных бросков напряжения, реле с функцией задержки для создания дополнительного временного интервала перед подключением нагрузки.

    Классификация АВР и варианты реализации

    Применяют следующие схемы организации рабочих алгоритмов:

    • Односторонняя подразумевает подключение резервного ввода при необходимости. Например, для временного питания от АКБ.
    • В двустороннем исполнении обе секции равнозначны. Такое решение применяют, если возможно переключение на резервную сеть с аналогичными параметрами.

    Отдельно определяют логику восстановительного процесса. Используют:

    • последующее автоматизированное подключение к основной линии;
    • переход на резервное питание с изменением режима в ручном управлении.

    Особенности работы с бытовыми генераторами

    Популярность такого решения обусловлена простотой выбора техники необходимой мощности. В соответствующем сегменте рынка предлагают генераторы с приводом от бензиновых (дизельных, газовых) моторов для подключения к одно- и трехфазным сетям. Они рассчитаны на длительную непрерывную эксплуатацию без тщательного контроля. Автономность фактически зависит лишь от запаса топлива.

    Для запуска силового агрегата секционный шкаф автоматики комплектуют специализированным блоком управления. Он подает питание на стартер по установленному алгоритму. В частности, можно настроить программу на предварительный прогрев дизельного двигателя в зимних условиях.

    АВР на аккумуляторах

    Такие источники резервного питания подают в линию постоянный ток. Для преобразования в синусоиду определенной амплитуды (220 или 380 V) применяют инвертор. Следует понимать ограниченную автономность такого варианта. Однако параллельным подключением нескольких АКБ можно обеспечить необходимый временной интервал. Перспективное направление – литий-ионные накопители энергии. Они превосходят свинцово-кислотные аналоги по главным техническим характеристикам. Высокая цена ограничивает широкое применение. Однако по мере увеличения спроса и расширения производства производители начинают предлагать качественные изделия по приемлемой стоимости.

    Подключение АКБ проще по сравнению с генератором. В этом варианте АВР можно собрать по стандартной схеме без специального блока управления запуском двигателя.

    Применение логического контроллера

    Такие блоки применяют для точной настройки алгоритма рабочих операций. Специальными регуляторами устанавливают допустимый процент отклонения напряжения от номинала, временные интервалы, другие параметры. Цепи управляющих сигналов подсоединяют к устройствам коммутации.

    Организация АВР в высоковольтных цепях

    Чтобы упростить контроль рабочих параметров сети применяют понижающий трансформатор. Определенным количеством витков уменьшают напряжение с 1000 до 100 V. Если в цепь управления добавить реле контроля фаз, подключение резерва выполняется при обрыве хотя бы одной линии.

    Схемы подключения

    Оптимальный вариант выбирают с учетом:

    • рабочих параметров сети питания;
    • типа нагрузок;
    • особых требований по скорости ввода резерва и другим параметрам.

    Для однофазных сетей при подключении частного дома или небольшого коммерческого объекта можно применить простейший вариант на модульных контакторах с двухполюсным АВ. Схему АВР с реле контроля фаз на два ввода используют при подключении мощных нагрузок. В соответствующем исполнении кроме уровня напряжения контролируют искажения синусоиды, корректность фазировки. Если предполагается работа с несколькими источниками (больше двух), создают систему с необходимым количеством вводов.

    Работа АВР в автоматическом режиме

    Щит управления вентиляцией (ЩУВ) предназначен для автоматического управления работой приточно-вытяжной вентиляции, как

    Tia Portal — язык программирования SCL. Часть2

    Продолжим тему изучения программирования на SCL в среде Tia Portal, начатую в прошлой статье. Сегодня мы рассмотрим

    Контроллеры Modicon M171/M172

    В данной обзорной статье рассмотрим контроллеры фирмы Schneider Electric серии Modicon M171/M172. Данная линейка

    Нагревательный кабель

    В последние годы значительно расширился диапазон применения нагревательных кабелей. Изначально они применялись в

    Tia Portal — язык программирования SCL. Часть1

    В данной статье рассмотрим основы программирования в Tia Portal на примере структурированного языка управления SCL

    2018-08-23 Статьи, Схемы 3 комментария

    АВР (Автоматический ввод резерва) представляет собой систему обеспечения бесперебойной работы энергопотребителей. В случае пропадания основного источника питания АВР автоматически запускает резервный ввод.

    Согласно ПУЭ все потребители электрической энергии делятся на три категории:

    • I категория — к потребителям этой группы относятся те, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный материальный ущерб, угрозу для безопасности государства, нарушение сложных технологических процессов и пр.

    Все потребители, относящиеся к данной категории должны быть запитаны от двух независимых источников питания ( это могут быть две трансформаторные подстанции, либо ТП и дизель генератор). Электроснабжение, при отключении одного из источников, должно прерываться лишь на время автоматического переключения на второй ввод. Очевидно, что в данном случае без системы АВР просто не обойтись.

    Также к первой категории относят особую группу потребителей, которые должны бесперебойно функционировать с целью безаварийного останова производств для предотвращения возможной опасности жизни людей, пожаров и взрывов. Для этой группы предусматривается три независимых источника питания ( две ТП и дизель генератор). Для данной группы также необходимо использовать АВР.

    • II категория — к этой группе относят электроприёмники, перерыв в питании которых может привести к массовому недоотпуску продукции, простою рабочих, механизмов, промышленного транспорта

    Все объекты, попадающие в данную категорию, также должны быть запитаны от двух независимых источников питания, но в отличии от первой категории, допускается некоторое время простоя до восстановления электроснабжения. То есть в данном случае могут применяться автоматические системы ввода, но допускается и ручное переключение на резервный ввод.

    • III категория — все остальные потребители электроэнергии.

    И наконец третья категория энергопотребителей, для которой электроснабжение осуществляется от одного источника питания. При этом перерыв в электроснабжении не должен превышать одних суток. В данную категорию попадают магазины, офисные помещения, частные дома и т.д. Хотя для данной категории системы АВР вроде как и не предусмотрены, но согласитесь, что находиться без электричества в течении суток не очень-то комфортно, поэтому по мере возможности АВР находят применение и здесь.

    Как видно из всего вышеперечисленного устройства АВР являются неотъемлемой частью систем обеспечения бесперебойного питания электроприемников.

    По типу исполнения АВР разделяют на

    • АВР одностороннего действия

    — в данном исполнении присутствует два ввода — основной и резервный. Оба они подключены к одной секции, к которой подключена и нагрузка. В нормальном режиме в работе находится только основной ввод, а в случае неисправности устройство АВР отключает основной ввод и задействует в работу резервный ввод. Как только на основном вводе восстановится напряжение, система автоматически переключается на него. То есть система имеет приоритет основного ввода.

    • АВР двухстороннего действия
    Читайте также  Рамочная антенна из коаксиального кабеля

    — в данной схеме задействованы два ввода, каждый из которых подключен к отдельной секции. Соединение двух секций выполнено с помощью секционного выключателя. Если на одной секции пропадает питание, то она автоматически будет подключена к рабочей секции. По данной схеме оба ввода являются равноценными и не имеют приоритета.

    • АВР двухстороннего действия + ввод от ДГУ.

    В данном случае все работает также, как и в предыдущей схеме. Главное отличие — это присутствие третьего ввода от дизель генератора. Команда на запуск ДГУ дается при пропаже питания на обоих вводах.

    В зависимости от типа исполнения система АВР может выполнять функции контроля состояния автоматических выключателей на вводе и выводе, защиту от повышенного напряжения, контроль последовательности чередования фаз, выбор автоматического или ручного запуска, задание временной выдержки на включение и отключение, индикацию состояния сети, дистанционную настройку и управление, передачу состояния устройства посредством SMS-сообщений по GSM связи и т.д. Функционал АВР может быть весьма обширным, здесь все зависит от реализованной схемы.

    А схем исполнения устройств АВР много. В качестве коммутирующих устройств используются контакторы, автоматические выключатели либо рубильники с мотор-приводами, в качестве органов управления и контроля применяются реле контроля фаз, программируемые реле, блоки управления автоматическим переключением.

    Несмотря на такое разнообразие, в основе всех устройств АВР лежит одинаковая логика работы — контроль параметров сети и автоматическое переключение на необходимый ввод.

    Для начала рассмотрим самый простой пример с применением двух автоматических выключателей и двух контакторов.

    При наличии напряжения на первом вводе питание через нормально-замкнутый контакт КМ2.1 приходит на катушку контактора КМ1. Силовые контакты КМ1 замыкаются и вся нагрузка таким образом будет подключена на 1 ввод. При исчезновении питания на 1 вводе контакт КМ1.1 вернется в исходное состояние, напряжение будет подано на катушку КМ2.1. Силовые контакты КМ2.1 замкнутся и питание потребителей будет осуществляться от 2 ввода. При восстановлении питания 1 ввода ничего происходить не будет, пока не пропадет питание со 2 ввода. То есть схема не имеет приоритета вводов и для того чтобы снова перейти на 1 ввод, придется вручную отключить автомат QF2.

    На самом деле такая схема вряд ли может быть предложена для реализации, так как имеет целый ряд недостатков. Во первых контакторы не имеют механической блокировки, нет индикации состояния сети, отсутствует защита от повышенного — пониженного напряжения, в случае трехфазного исполнения данной схемы необходим контроль чередования фаз. Так что это скорее пример, показывающий общий принцип работы АВР, чем действительно рабочая схема.

    Но если добавить в данную схему реле напряжения, то она примет уже вполне рабочий вид.

    Во первых реле напряжения осуществляет защиту от повышенного — пониженного напряжения, а во вторых задает приоритет основного ввода. При появлении питания на 1 вводе, контакт реле KSV разомкнет цепь питания катушки КМ2 и произойдет автоматическое переключение со 2 ввода на основной 1 ввод.

    Еще один пример, на этот раз трехфазной схемы АВР.

    В отличии от предыдущего примера, данная схема имеет уже полностью законченный вид. Помимо контроля напряжения, здесь присутствует и индикация состояния вводов, за которую отвечают лампы HL1 и HL2 и механическая блокировка контакторов ( пунктирная линия с треугольником). Помимо автоматических выключателей QF1 и QF2, защищающих силовые цепи, добавлены автоматы защиты цепей управления SF1,SF2.

    Помимо релейной логики в устройствах АВР для управления и контроля часто применяются специализированные блоки управления резервным питанием, такие как БУАВР от компании НПП ВЭЛ, МАВР Меандр, AVR-02G Евроавтоматика ФиФ, ATS022 ABB и другие.

    Одним из наиболее популярных на рынке является блок БУАВР.

    БУАВР осуществляет функции контроля за минимальным и максимальным напряжением, контроль чередования фаз, ассиметрии фаз, обрыва одной или нескольких фаз, управления контакторами либо автоматическими выключателями с мотор приводами, индикацию состояния входов — выходов.

    В зависимости от выбора режима БУАВР может работать:

    • В автоматическом режиме, с приоритетом 1 ввода
    • В автоматическом режиме, с приоритетом 2 ввода
    • В автоматическом режиме, без приоритета вводов
    • С постоянно включенным 1 вводом
    • С постоянно включенным 2 вводом

    Для разных типов АВР выпускаются БУАВР различных исполнений — например одна из самых популярных моделей БУАВР1 применяется в схемах на два ввода с одной нагрузкой, БУАВР.С — в схемах на два ввода, две нагрузки с секционным выключателем, БУАВР.2С — на два ввода, две нагрузки с двумя секционными выключателями.

    Ниже приведена схема АВР на два ввода с одной нагрузкой на контакторах с использованием блока БУАВР1.

    В изначальном состоянии, в зависимости от режима работы, который задается переключателем на лицевой панели, блок БУАВР подключает нагрузку к одному из вводов. Если во время работы напряжение оказывается за пределами допустимых значений в течении заданного времени (уставки по напряжению и время выдержки выставляются с помощью шести переключателей Umin, t зад.откл, Umax, t восст, t зад.вкл, U min2), БУАВР отключает нагрузку от данного ввода и с заданной выдержкой времени переключается на второй ввод. Выходные реле блока БУАВР K1 и К2 используются для включения контакторов КМ1 и КМ2 соответственно. На лицевой панели БУАВР имеются светодиодные индикаторы, которые сигнализируют о наличии,отсутствии или недопустимых значениях напряжения на вводах 1 и 2 (верхние светодиоды) и состоянии выходов (нижние светодиоды).

    Также в последнее время для различных схем АВР широко применяются программируемые реле, например Zelio Logic от Schneider Electric, Siemens Logo, Easy от Eaton.

    Они позволяют расширить функционал стандартных схем АВР, более гибко настраивать алгоритм работы под собственные нужды, передавать информацию о состоянии устройства дистанционно и т.д. На основе программируемых реле можно строить различные схемы АВР, Schneider Electric даже издал брошюру с типовыми схемами с использованием Zelio Logic, но подробно останавливаться на них я не буду, возможно в будущем напишу отдельную статью.

    Кстати надо заметить, что программируемые реле не имеют функции контроля напряжения, поэтому применение реле напряжения или контроля фаз необходимо.

    Вообще различных решений АВР очень много и в рамках одной статьи не получится рассказать обо всем, поэтому в дальнейшем я планирую продолжить эту тему.

    Принцип работы и назначение системы АВР

    Даже самые современные и многофункциональные системы электроснабжения не всегда отличаются необходимой надежностью. Когда возникает чрезвычайная ситуация, без энергии могут остаться потребители, у которых любой перерыв в электроснабжении приводит к большим финансовым потерям. Именно поэтому специалисты всегда рекомендуют для бытовой и промышленной отрасли обустраивать два источника электроэнергии.

    Такая система имеет название АВР, ее расшифровка звучит как: автоматическое включение резерва. Основная ее работа заключается в том, что в случае отключения основного источника энергии она в автоматическом режиме должна подключить все цепи электрооборудования к резервному источнику электроэнергии. Именно поэтому каждый электрик должен знать основные функциональные возможности и принцип работы АВР разных видов.

    Принцип работы автоматического ввода резерва

    Главная роль в работе этого переключателя возложена исключительно на контакторную группу, которая контролируют наличие электроэнергии. В том случае если напряжение пропало, контакторы подают специальный сигнал на управляющий механизм — контроллер. Именно от этого устройства поступают все дальнейшие команды, которые являются основанием для автоматического переключения на питание генератора. Когда алгоритм работы основной сети восстановлен, контроллер осуществляет обратное переключение. Именно это и является основным назначением системы.

    Классификация систем АВР

    В зависимости от технических возможностей резервное питание и его автоматический ввод может осуществляться от аккумуляторной батареи, генератора или же отдельной линии.

    Все современные системы АВР в зависимости от своей функциональности делятся на два типа:

    1. Односторонние. Один ввод или секция является рабочей (основной), а вторая резервной. Если возникла непредвиденная ситуация и исчезло рабочее напряжение, тогда включается резерв.
    2. Двухсторонние. В этом случае существует две секции, которые раздельно питаются от сети и обе являются рабочими. Если на одной из них пропадает электроснабжение, тогда вторая секция используется в качестве резервной.

    В зависимости от модели АВР может быть с восстановлением питания по стандартной схеме либо без него. Второй вариант отличается тем, что происходит полное погашение нерабочей сети и даже после полного восстановления система уже не сможет работать как прежде.

    Главные требования

    Основными требованиями, которые всегда предъявляются к системам АВР, являются:

    • Надежность включения.
    • Срабатывание только в том случае если на резервном вводе есть электроэнергия.
    • Быстродействие.
    • Однократность срабатывания.
    • Подача электроэнергии только в том случае если на аварийном участке нет короткого замыкания. Качественное устройство автоматического включения резерва обязательно должно иметь блокировку при КЗ.
    • Возможность индивидуально настраивать порог активации резервного электроснабжения. К примеру, чтобы устройство не срабатывало при просадках уровня напряжения в момент запуска мощных электродвигателей.

    Конечно, самая простая схема на контакторах не может соответствовать всем предъявленным требованиям. Для решения таких задач в современной электронике используются логические системы, которые могут подавать сигнал на включение резервного источника питания только при условии соблюдения всех правил и блокировок. В некоторых случаях для повышенной надежности могут быть использованы механические блокировки.

    Особенности эксплуатации в высоковольтных цепях

    Для того чтобы установка автоматического резервирования работала в цепи, где стандартное напряжение превышает отметку 1 тыс. вольт, необходим специальный трансформатор напряжения. На второй обмотке такого агрегата в нормальном режиме работы должно, быть 100 вольт. Чтобы собрать и запустить установку, используют специальное реле минимального напряжения либо реле контроля фаз. Оно оперативно реагирует не только на понижение величины сетевого напряжения, но даже на исчезновение минимум одной из фаз. В этом случае электрики должны выполнить все требования, которые касаются правильного ввода АВР в первичную эксплуатацию.

    Работа с генератором

    Все электроснабжающие компании условно делят своих клиентов на три основные группы, в зависимости от степени надежности обеспечения электроэнергией. Квартиры и частные дома относятся к третьей группе. Ведь для частной недвижимости в основном покупают бесперебойные источники питания электроэнергией.

    Многие специалисты отмечают, что АВР для генератора блок автоматики с микропроцессорным управлением все чаще используется для автоматического резервирования. В бытовой и промышленной отрасли широко востребованы многофункциональные реле-контроллеры. На вход в реле поступают сигналы с датчиков напряжения. В случае отключения электроэнергии контроллер автоматически запускает двигатель генератора. Когда все показатели достигают номинальной отметки, схема АВР самостоятельно переключает нагрузку на резервное питание. В этом случае также важно учитывать временные задержки с подключением. Для бытовых нужд это вполне допустимо, но вот для ответственных и более мощных нагрузок задача очень сложная.

    Читайте также  Домашняя насосная станция принцип работы и неисправности

    К входу АВР всегда подключают сеть и генератор, а выход — к нагрузке. Основным источником питания чаще всего выступает обычная электросеть. В случае исчезновения напряжения в сети запускается генератор и уже после этого АВР подключает всю нагрузку к нему. После того как работа электросети полностью восстановлена, осуществляется переключение питания в прежний режим работы. Генератор через заданное количество времени отключается.

    Особенности АВР на аккумуляторах

    Современное производство немного видоизменило преобразователи, которые теперь могут трансформировать постоянный ток в переменный. Тем самым у потребителей появилась отличная возможность своими руками превратить обычный автомобильный аккумулятор в надежный источник резервного питания. Кроме аккумулятора, дополнительно необходимо приобрести качественный автомобильный инвертор, который сможет преобразовывать 12 вольт постоянного напряжения в 220 вольт переменного тока.

    Этот источник нельзя использовать для силовой нагрузки, но вот в случае кратковременной аварии на линии он может обеспечить стабильным напряжением важные цепи освещения. Длительность его работы зависит только от емкости аккумулятора и мощности потребителей.

    Для того чтобы увеличить емкость аккумулятора, можно параллельно подключить несколько батарей. Схему соединения системы АВР можно реализовать с помощью пускателя, который необходимо подключить к основной сети. В аварийной ситуации его подвижная часть отпадает, а размыкающий блок-контакт, который ведет в аккумулятор, запускает главную систему резервного электроснабжения. Несмотря на то, что этот способ менее затратный в финансовом плане, нежели генераторный, он все же не сможет длительное время выдавать необходимый ток для мощных бытовых приборов.

    Автоматика без контроллера

    Многие производители выпускают системы АВР без соответствующего контроллера по сниженным ценам. Потребители часто покупают такие модификации устройства в надежде на то, что переключатель будет исправно работать и выполнять свои главные функции. Но на самом деле такие агрегаты имеют весомый недостаток, который состоит в отсутствии некоторых элементов управления. Если устройство АВР не оснащено специализированным контроллером, тогда оно попросту не сможет определять параметры управления электроустановкой.

    Такая вариация автоматики не сможет отключать сеть при низком или же слишком высоком напряжении, а также фиксировать важные события и ошибки, контролировать параметры электростанции, которые необходимы для выполнения плановой диагностики. В процессе эксплуатации работа автоматического ввода резерва будет минимизирована: в качестве главных информирующих элементов будут выступать один или два светодиода. В соответствии с инструкцией одно мигание будет означать одну ситуация, два мигания — это уже другая ситуация и т. д. Помимо этого, нередки те случаи, когда за установку таких устройств электрики требовали с потребителей дополнительную плату за свою работу.

    Основные нюансы правильного выбора устройства

    Чтобы не повторить наиболее распространенные ошибки при выборе устройства автоматического включения резерва, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

    • на щите устройства должен присутствовать контроллер DATAKOM/DeepSea;
    • все элементы, расположенные в шкафу должны иметь соответствующую схеме маркировку;
    • блок АВР обязательно должен быть оснащен контакторами ABB/Schneider Electric;
    • если устройство предназначено для уличного монтажа, тогда шкаф должен иметь хорошую защиту IP 44/65;
    • к устройству должна прилагается подробная инструкция и схема подключения;
    • наибольшее внимание необходимо уделить лицевой панели устройства, где должны находиться следующие элементы: вольтметр, кнопка аварийного отключения, амперметр, световая индукция сети, управление ручным режимом.

    В завершение можно подвести итог, что к выбору и настройке системы автоматического ввода резерва всегда нужно подходить грамотно и со знанием дела, так как от качества устройства зависит бесперебойная подача электроэнергии. Ведь многие потребители, решив купить АВР, даже не догадываются о том, как он выглядит и какими функциями должен быть оснащен. Купив бюджетный блок за 10 тысяч рублей, потребители наивно полагают, что он будет служить им в течение всего заявленного производителем срока. Но на самом деле все происходит совсем иначе. Именно поэтому, чтобы не допустить критичной ошибки в процессе выбора такого устройства, не стоит полагаться исключительно на свои познания. Лучше всего доверить это дело профессионалам.

    Автоматический ввод резерва – АВР

    В процессе эксплуатации энергосистем нельзя исключить вероятность создания аварийных ситуаций, вызванных техногенными или природными катастрофами. Поэтому для подключения токоприёмников различных категорий надёжности используют два и более не зависимых источника. Рассмотрим особенности применения АВР, их назначение, классификацию, регламентированные требования и прочие сопутствующие вопросы.

    1. Назначение АВР
    2. Устройство и принцип работы
    3. Классификация
    4. Требования к АВР
    5. Возможные способы реализации АВР с анализом работы
    6. Простые
    7. АВР в промышленной сфере
    8. АВР для высоковольтных линий
    9. Микропроцессорные бесконтактные системы

    Назначение АВР

    Системами АВР называют электрощитовые распределительные устройства для ввода и коммутации напряжения. Они предназначены для оперативного переключения оборудования, если по основному вводу произойдёт аварийный отказ. Автоматическая коммутация производится, благодаря тому, что устройством отслеживаются параметры подключения.

    Аббревиатура АВР означает – автоматический ввод резерва, что исчерпывающе означает предназначение и принципиальное устройство указанного узла.

    Устройство и принцип работы

    Применяются АВР двух основных вариантов схем, с учётом приоритетности подключения:

    • одностороннего типа, в котором один вход является рабочим. Он используется до момента возникновения чрезвычайной ситуации. При возникновении проблем производится переключение на второй ввод, выполняющий роль резервного;
    • двухстороннего – когда рабочая и резервная секции не разделяются, обладая одинаковым приоритетом.

    Чаще всего односторонние системы предусматривают возможность автоматического перехода на основную схему при восстановлении штатных характеристик. Для двухсторонних данная необходимость отсутствует, поскольку нет разницы, с какого входа запитана энергосистема.

    Характеристики сети отслеживаются посредством реле, контролирующего параметры напряжения, и микропроцессорных управляющих модулей. Но для всех устройств принцип работы аналогичен. Его можно понять, рассмотрев следующую схему:

    Рисунок выполнен с использованием следующих обозначений:

    • N – нулевая фаза;
    • А – основное подключение;
    • В – запасной ввод;
    • L – лампа, сигнализирующая о наличии питания;
    • К1 – реле в виде катушки;
    • К1.1 – клеммы.

    При штатной ситуации схема подключается через лампу L и обмотку К1. При таком режиме клеммы, находящиеся в замкнутом и разомкнутом состоянии изменяют занятые позиции, а схема подключена через главный ввод А.

    При перебоях питания на вводе А, на обмотку прекращается подача тока, о чём свидетельствует погасшая лампа индикатора. Как результат, система переключается на питание от запасного источника В.

    Если характеристики восстановились, включившееся К1 переводит работу схемы в исходное положение.

    Данный анализ характеризует, в сильно сокращённом примере, функционирование одностороннего АВР.

    Классификация

    Системы АВР выпускаются в разных исполнениях, классифицируемых по таким признакам:

    1. Числу линий резерва – обычно их используется два, но, в целях повышения надёжности, число резервных входов может быть увеличено.
    2. Типа сети – могут использоваться трёхфазные или однофазные устройства. Последние характерны для бытовых схем, предполагающих применение резервных генераторов.
    3. Величине напряжения – в пределах 1 кВ или высоковольтных.
    4. Времени срабатывания.

    Учитывая разновидность и особенности конструкции, указанные устройства могут применяться в быту или промышленном производстве.

    Требования к АВР

    Предполагается соответствие АВР таким условиям:

    • обеспечивать переход на запасной режим подключения, если возникнет нештатная ситуация;
    • максимально оперативно восстанавливать энергоснабжение;
    • сохранять обязательность разового переключения – не допускать несколько переключений из-за КЗ или по другому поводу;
    • главный ввод должен выключаться автоматически, до подключения резервного входа.

    Данное устройство должно контролировать характеристики сети, срабатывая при их отклонении от номинального значения.

    Возможные способы реализации АВР с анализом работы

    Функционирование АВР проще проанализировать на анализе нескольких типовых решений, указанных далее.

    Простые

    На рисунке указана типовая система, переключающая бытовую сеть на работу от резервного генератора:

    Данная схема предусматривает дополнительно защиту сети от КЗ, наличие электрического и механического блокирования, исключающего одновременное подключение обоих источников.

    На рисунке представлены следующие элементы:

    • АВ1 и АВ2 – коммутаторы двухполюсного типа на главном и запасном входе, срабатывающие автоматически;
    • К1 и К2 – контакторные катушки;
    • К3 – реле напряжения;
    • К1.1, К2.1, К3.2, К3.1 – контакторные клеммы нормально-замкнутого типа;
    • К1.2, К2.2, К3.2, К2.3 – клеммы нормально-разомкнутого типа.

    При нормальной работе К3 подключена, со срабатыванием посредством реле К3.2 и отключением К3.1. Подключена обмотка К2, замыкая К2.2 и К2.3, размыкая К2.1, являющегося электрическим блокированием, исключающим включение К1.

    При создании аварийной ситуации, ток перестаёт поступать на обмотку К3, с занятием клемм реле начального положения. К1 отключается, изменяется статус клемм К1.1 и К1.2. К1.1 обеспечивает защищает сеть, исключая включение К2. К1.2 убирает блокировку нагрузки.

    Срабатывание механической блокировки обеспечивается реверсивным устройством, представленным на рисунке в виде треугольного значка, вершиной книзу.

    Схема подключения АВР на контакторах:

    АВР в промышленной сфере

    Промышленные системы работают в аналогичном порядке. На рисунке представлен типовой вариант шкафа АВР:

    • АВ1, АВ2 – защитные устройства трехполюсного типа;
    • S1, S2 – механические коммутационные устройства;
    • КМ1, КМ2 – контакторные устройства;
    • РКФ – фазные контролирующие реле;
    • L1, L2 – индикаторные модули;
    • км1.1, км2.1, км2.2, ркф1 – клеммы в разомкнутом состоянии при нормальном режиме;
    • км1.3, км2.3, ркф2 – замкнутые клеммы.

    Система функционирует по аналогичному принципу, но применяется реле, выполняющее контроль по каждой фазе. В случае перекоса или пропажи питания, схема переключается на запасной ввод, возвращаясь в штатный режим при восстановлении нормальных характеристик.

    АВР для высоковольтных линий

    Для систем высокого напряжения порядок работы сохраняется прежний, но конструкция устройства усложняется:

    Представленная система исключает применение резервных трансформаторов. Шины Ш1 и Ш2 задействованы соответственно через трансформаторы Т1 и Т2, равнозначными по значению. При нормальной работе характерно разомкнутое положение секционного коммутирующего элемента СВ10, с контролем работы ТП от ТН1 Ш и ТН2 Ш.

    При прекращении подачи питания на Ш1, отключается выключатель В10Т1, и включается СВ10. При этом напряжение на обе секции подаётся от одного трансформатора. При нормализации ситуации, схема возвращается в исходное положение.

    Виды АВР для высоковольтной сети:

    Микропроцессорные бесконтактные системы

    Для микропроцессорных управляющих блоков используются АВР на полупроводниковых элементах, отличающихся большей надёжностью.

    Блок АВР

    Такие системы обладают следующими достоинствами:

    • исключением механических соединений, что позволяет избавиться от связанных с этим неудобств в виде дефектов указанных контактов;
    • пропадает надобность использования механического блокирования;
    • расширенным спектром регулировки характеристик переключения.

    К минусам стоит отнести сложность в ремонте и непростую конструкцию, разобраться в которой по силам только квалифицированным специалистам.

    Применение АВР позволяет обеспечить штатный режим эксплуатации энергосистем, как в условиях бытового потребителя, так и на промышленных предприятиях.

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: