для чего нужно авр
АВР для генератора: устройство, принцип работы, схемы подключения
Управление источником резервного питания ручным запуском во многих случаях оправдано. Однако, для обеспечения непрерывного процесса функционирования электрического оборудования существует необходимость в бесперебойном питании. Актуальность вопроса автоматизации вводу резерва довольно часто выходит на первый план. С этой целью применяются устройства автоматического включения резерва (АВР). Современные устройства АВР для генератора – это надёжные приборы, исключающие участие человека в управлении резервным питанием.
Автоматическое управление запуском генераторов в случае пропадания сети позволяет возобновлять подачу электричества практически мгновенно или с небольшой задержкой. Таким образом, обеспечивается непрерывное функционирование электрооборудования, остановка которого может повлечь нежелательные последствия или спровоцировать аварийный режим в работе контролируемой системы. Оборудование дизельных и бензиновых генераторов электронным блоком автозапуска объективно является необходимой мерой для повышения безопасности эксплуатации отдельных электрических приборов.
Что такое АВР
Это блок, состоящий из нескольких узлов, который в автоматическом режиме переключает нагрузку между основным и резервным источником тока. Некоторые однофазные и трёхфазные модели бензиновых и дизельных генераторов оборудованы АВР изначально. Для переключения нагрузки потребуется только установить специальный переключатель после электросчётчика. Положение силовых контактов управляется основным источником электроэнергии.
Практически все модели с запуском электростанции от аккумулятора можно оборудовать автономными системами АВР. При этом для монтажа блоков резервного ввода применяются шкафы АВР. При этом щиты АВР (рисунок 1) можно размещать непосредственно возле газовых генераторов либо устанавливать блоки в общем электрическом щите.
Рисунок 1. Пример электрического щита АВР
Основная функция блока АВР заключается в том, чтобы осуществить автоматический запуск электростанции после исчезновения электрического тока в общей сети, а затем подключить нагрузку к резервному электроснабжению. При возобновлении подачи электроэнергии блоком автоматики нагрузка переключается на основную электрическую сеть, а резервный источник отключается.
Классификация устройств АВР:
Электрическую схему АВР можно настроить таким образом, чтобы обеспечить энергией не всей локальной сети, а лишь тех линий, которые являются критическими. Некоторые схемы позволяют учитывать приоритетность линий. В первую очередь питанием обеспечиваются те цепи, которые обеспечивают электричеством важные системы жизнеобеспечения. Такой подход позволяет рационально распределить нагрузки.
Устройство и принцип работы
АВР для генератора состоит из трёх взаимосвязанных основных блоков:
С целью повышения надёжности резервной энергосистемы устройства АВР могут комплектоваться дополнительными блоками. Например, включение в схему инверторов позволяет выровнять провалы в напряжениях, исключить временные задержки, сделать выходной ток более качественным.
Включение резервной линии обеспечивает контактная группа. За наличием вводного напряжения следит реле контроля фаз.
Рассмотрим принцип работы системы резервного питания на примере упрощённой схемы (рис. 2). В штатном режиме, когда питание осуществляется от основной сети, контакторный блок направляет электроэнергию на линии потребителей. На схеме показан дополнительный блок – инвертор, преобразующий постоянный ток от аккумулятора в переменный, напряжением 220 В.
Рис. 2. Упрощённая схема резервного питания
Сигнал о наличии вводного напряжения подаётся на блок логических и индикационных устройств. В номинальном режиме вся система находится в устойчивом состоянии. При аварии в основной сети (напряжение падает ниже установленного уровня) насыщение соленоида реле контроля фаз становится недостаточным для удерживания контактов в рабочем (нормально замкнутом) состоянии. Происходит разъединение контактов и отключение нагрузки от линии электропередач.
Если система оборудована инвертором, как показано на схеме, он переходит в режим генерации переменного тока, напряжением 220 В. Таким образом, потребители получают стабильное напряжение даже при полном отсутствии тока в коммерческой сети.
Если параметры линий электропередач не восстанавливаются в заданный промежуток времени, контролёр подаёт сигнал на запуск генератора. При поступлении от альтернатора стабильного напряжения, контакторы переключаются на резервную линию.
Автоматическое включение потребительской сети происходит следующим образом: на реле контроля фаз поступает напряжение, переключающее контакторы на основную линию. Цепь резервного питания разъединяется. Сигнал от контролёра поступает на механизм управления подачей топлива, который закрывает заслонку в бензиновом двигателе или перекрывает дизтопливо в системе питания дизеля. Электростанция отключается.
При полном автоматическом переключении участие оператора не требуется. Система надёжно защищена от взаимодействия встречных токов и КЗ. Для этого применяются дополнительные реле и механизмы блокировок, которые не показаны на схеме.
При необходимости оператор может переключать линии вручную с панели контролёра. Он также может изменять настройки блока управления, включать ручной или автоматический режим работы. Фото панели показано на рис. 3.
Рис. 3. Панель контролёра резервного питания
В АВР могут реализовываться несколько режимов функционирования:
Ручной режим чаще всего используют наладчики при настройке АВР.
Схемы подключения АВР и их описание
Основная функция АВР – автоматическое переключение вводов, причём таким способом, чтобы исключить встречные токи.
Простая схема на рис. 4 объясняет принцип переключения.
Рисунок 4. Схема АВР
Контакты КМ1и КМ2 взаимосвязаны. После размыкания одного контакта, замыкается другой. Они не могут быть одновременно включены.
Существует множество различных схем подключения автоматического ввода резерва, но принцип их построения всегда такой: АВР устанавливают между вводом и потребителями. Обычно после электросчётчика. Сам щит с автоматикой может располагаться где угодно, но принцип его подключения именно такой. Этот принцип наглядно иллюстрирует схема на рис. 5.
Рис. 5. Наглядная схема подключения АВР
Детальная схема подключения блока автоматического запуска генератора показана на рисунке 6. На схеме К1 и К2 – это контакторы. Цифрами в кружках обозначены номера клемм. Пользуясь этой схемой не сложно подключить такой блок самостоятельно.
Рис. 6. Детальная схема подключения блока автозапуска генератора (БАГ)
Принципиальная схема подключения АВР для частного дома показана на рис. 7.
Рис. 7. Принципиальная схема
В данной схеме применено АЗУ, обеспечивающее стабильное напряжение и непрерывное питание в локальной сети.
В качестве примера приводим две схемы для трёхфазного тока (рис. 8). На изображении В показано одностороннее исполнение(дополнительное реле напряжения PH). При таком подключении генератор запускается в автоматическом режиме, после прекращения подачи электроэнергии. Другими словами, ввод от генератора является резервным.
На изображении А – исполнение двухстороннее. Обе секции имеют одинаковый приоритет. Такое подключение позволяет переключать линии, не зависимо от наличия напряжения в каждой из них.
Рис. 8. Подключение АВР для трёхфазного тока
Выбор схемы зависит от поставленной задачи, которую вы намерены решить.
Самостоятельное изготовление АВР
Если вы приобрели генератор с электростартером, то можете самостоятельно автоматизировать процесс ввода резерва. Для этого необходимо подобрать схему, отвечающую особенностям вашей домашней сети. После этого купите все необходимые детали, с учётом мощностей потребителей.
Вам понадобится:
Этапы работы:
Выбор АВР
Приведенная ниже таблица поможет вам определиться с выбором типа АВР.
Типовые схемы подключения АВР — определение, принцип работы
Когда электричество исчезает даже на несколько минут, предприятия могут понести колоссальные убытки. А для больниц такая ситуация просто опасна. В большинстве объектах необходимо обеспечивать бесперебойное электроснабжение. Для этого его следует подключить к нескольким источникам электроэнергии. Специалисты при таком подходе используют АВР.
Что такое АВР и его назначение
Автоматический ввод резерва или АВР – это система, относящаяся к электрощитовым вводно-коммутационным распределительным устройствам. Основной целью АВР является быстрое подключение нагрузки на резервное оборудование. Такое подключение необходимо, когда появляются проблемы с подачей электричества от главного источника электроэнергии. Система следит за напряжением и током нагрузки и таким образом обеспечивает автоматическое переключение на функционирование в аварийном режиме.
АВР необходимо, если имеется запасной источник питания (дополнительная линия или еще один трансформатор). Если при аварийной ситуации будет отключен первый источник, вся работа перейдет на запасной. Использование АВР позволит избежать неприятностей, вызванных перебоями подачи электроэнергии.
Требования к АВР
Основные требования к системам АВР заключаются в следующем:
Принцип работы автоматического ввода резерва
Основой работы АВР является контроль напряжения в цепи. Контроль может осуществляться как при помощи любых реле, так и при помощи микропроцессорных блоков управления.
Справка! Реле контроля напряжения (также называют вольт контроллер) отслеживает состояние электрического потенциала. В случае перенапряжения в сети вольт контроллер мгновенно обесточит сеть.
Контактная группа, контролирующая наличие электроэнергии, играет основную роль в системе АВР. В нашем случае это реле. Когда напряжение пропадает, управляющий механизм получает сигнал и переключается на питание генератора. Когда основная сеть начинает работать штатно, этот же механизм переключает питание обратно.
Основные варианты логики функционирования АВР
Система АВР с приоритетом первого ввода
Суть работы системы АВР этого типа заключается в том, что нагрузка изначально подключается к источнику электроэнергии № 1. Когда случается перегрузка, короткое замыкание, обрыв фазы или другая аварийная ситуация, нагрузка переходит на запасной источник. Когда подача электричества на первом восстановлена до нормальных параметров, нагрузка автоматически переключается обратно.
Система АВР с приоритетом второго ввода
Логика работы та же, что и у предыдущего типа системы. Разница в том, что нагрузку подключают к вводу 2. В случае аварии напряжение переходит на ввод 1. После того, как напряжение на втором источнике будет восстановлено, напряжение автоматом переключится на него.
Система АВР с ручным выбором приоритета
Схема системы АВР с ручным выбором приоритета является более сложной, чем рассмотренные выше. В этом случае на системе АВР будет установлен переключатель, с помощью которого можно регулировать выбор приоритета АВР.
Система АВР без приоритета
Эта АВР функционирует от любого источника питания. В случае, когда напряжение идет на ввод 1, а на нём происходит аварийная ситуация, нагрузка переходит на ввод 2. После стабилизации работы первого ввода механизм продолжает работать на вводе 2. Когда произойдет авария на втором, напряжение автоматом переключится на первый.
Основные типы шкафов и щитов АВР
Щит АВР на два ввода на контакторах (пускателях)
Установка шкафа АВР на пускателях – это самый простой способ создать резервное питание. Этот шкаф — наиболее бюджетный вариант установки АВР. Как правило, в шкафах АВР на 2 ввода используют автоматические выключатели. Они нужны для того, чтобы защитить систему от перегрузок и замыканий. Защиту от перекоса фаз и скачков напряжения осуществляет реле напряжения. Кроме этого, реле становятся «мозгом» всей системы автоматического ввода резерва.
Шкаф АВР с двумя контакторами работает по следующему принципу. Два контактора подключены к первому и второму источнику соответственно. Первый контактор замкнут, а у второго цепь разомкнута. Электричество идет через ввод № 1.
Внимание! В случае, когда у АВР логика приоритета второго ввода, ситуация будет обратной: цепь второго контактора замкнута, а первого – разомкнута.
Если подача тока на первом вводе пропадет, а на втором будет нормальной, то контакты второго пускателя замкнутся, и механизм переключится на него. Как только на первом вводе напряжение восстановится – схема перейдет в первоначальное состояние.
При помощи реле здесь можно отрегулировать время задержки, с которой будет осуществляться переключение с одного источника на другой. Оптимальная задержка – от 5 до 10 секунд, она позволит обезопасить систему от ложного срабатывания АВР. Ложное срабатывание может произойти, например, в случае просадки напряжения.
Справка! Для того чтобы оба контактора не могли включиться одновременно, в щитах АВР используют дополнительные механические блокировки.
Щит АВР на 2 ввода на автоматах с моторным приводом
Они лучше всего подходят для использования при номинальных токах 250-6300А. Когда ток на основном вводе пропадает, специальные электромоторы получают сигнал и взводят пружины запасного выключателя, переключая нагрузку на другой ввод.
Основные плюсы шкафов АВР на моторе:
Суть функционирования этого щита заключается в следующем. Если на основном вводе случилась авария, автоматика проверяет, готов ли ввод 2 для подачи тока. Если все в порядке, то пружина автомата второго ввода взводится, и подается электроэнергия. Когда ввод № 1 снова может работать в штатном режиме, весь процесс идет в обратном порядке, подавая электроэнергию на основной ввод.
На щитах с моторным приводом, как правило, устанавливается лицевая панель, на которой можно отслеживать все изменения в АВР. А для предотвращения одновременного срабатывания двух автоматических выключателей нередко используют электрические блокировки.
Щит АВР на 3 ввода
Эти шкафы являются одними из самых надежных источников питания. Все потому, что в АВР на 3 ввода есть две запасных линии, что обеспечивает максимально низкую возможность отключения питания на объекте. Обычно такие шкафы АВР используют при взаимодействии с потребителями первой категории надежности электроснабжения. К ним относятся такие объекты, обесточивание которых влечет за собой угрозу для жизни людей или безопасности государства, а также может причинить большой материальный ущерб.
Щиты АВР на 3 ввода работают по двум наиболее распространенным схемам.
Первая – это когда одна секция потребителей питается от трех независимых линий. Тогда можно установить приоритет для одного из вводов, а можно работать без приоритета. Нагрузка будет подключена туда, где нормализовано напряжение.
Вторая схема функционирования щита АВР на 3 ввода состоит в том, что две секции потребителей работают от двух линий, которые независимы друг от друга. Третий ввод подключается к запасному источнику питания. В случае аварийной ситуации он подключается к одной из секций.
Справка! Подобные щиты могут быть оснащены и механической блокировкой, и автоматами с электроприводами.
Вводно-распределительное устройство с АВР
Устройство используется для приема и учета электричества, а также для защиты зданий от короткого замыкания или перегрузки. Шкафы ВРУ с АВР используют в сетях переменного тока с напряжением 380/220В с частотой 50Гц.
Шкафы ВРУ с автоматическим вводом резерва представляют собой отдельную панель, где функционирует как автоматическое, так и ручное переключение, а также происходит учет электроэнергии, которая потребляется на каждой линии.
Шкафы ВРУ состоят из:
Также они могут быть многопанельными. Тогда дополнительно в них будут установлены противопожарные панели, распределительные панели и другие, в зависимости от требований к электроустановке.
Щит АВР для запуска генератора
Дополнительное питание от генератора электроэнергии позволяет почти полностью избежать полного обесточивания. Это один из самых надежных способов создать бесперебойную подачу электричества. Шкаф АВР в этом случае необходим, чтобы обеспечить автоматическое функционирование генератора по заданному алгоритму.
Шкаф АВР для генератора может работать и в автоматическом, и в ручном режиме. Изначально в нём установлен автоматический режим, но вы можете его легко изменить.
Важно! Для корректной работы связки АВР-генератор последний должен иметь возможность запускаться автоматически.
Когда на вводе 1 прекращается подача электричества, система АВР отправит сигнал для запуска генератора. После того, как генератор начнет нормально функционировать, и напряжение на втором вводе достигнет нужного уровня, механизм переключится на резервный источник. Благодаря установленному реле времени второй ввод не будет подключен к генератору, пока он не начнет работать в штатном режиме. Как только на основном (первом) источнике будет восстановлена подача электроэнергии, генератор будет отключен, а питание переключится на ввод 1.
В ручном режиме работы включение и отключение генератора происходит за счет нажатия специальных кнопок.
БУАВР
Блок управления автоматического включения резерва работает в составе устройств АВР и осуществляет переключение с одного источника на другой. Также он контролирует состояние линий, управляет контакторами и магнитными пускателями, моторами и запускает электрогенератор.
БУАВР в течение определенного периода измеряет напряжение в фазах и обрабатывает результаты в реальном времени. Благодаря этому он может определять среднее значение напряжения в каждой фазе. БУАВР имеет повышенную устойчивость к перенапряжению.
АВР Zelio Logic
Система автоматического ввода резерва с релейной логикой переключения между источниками. Используется программируемое реле Zelio Logic. Одним из основных преимуществ выбора такого реле является европейское качество при относительно низкой стоимости. Также реле Zelio Logic отличается довольно простым программированием. Для корректного использования достаточно базовых знаний. Также реле имеет графический интерфейс, что серьезно упрощает взаимодействие.
АВР ATS
АВР ATS — это шкафы АВР с интеллектуальными микропроцессорными блоками. На данный момент такой вариант шкафа АВР является самым дорогостоящим на рынке. Наиболее востребованы они на промышленных предприятиях, где важно обеспечить надежную бесперебойную работу сети и максимально быстрое переключение на альтернативный источник питания. Некоторые АВР ATS переключаются с одного ввода на другой буквально за две секунды. Также таким блокам не нужно дополнительное питание. Они работают при 480В. Можно выбрать наиболее удобный алгоритм, а также автоматический или ручной режим.
УЗИП — что это такое, описание и схемы подключения в частном доме
Для чего нужен магнитный пускатель и как его подключить
Что такое импульсное реле — схема подключения для управления освещением
Что такое выпрямитель напряжения и для чего нужен: типовые схемы выпрямителей
Что такое диодный мост, принцип его работы и схема подключения
Принцип работы и схема подключения теплового реле
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:
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:
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:
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:
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.