что такое розетка avr
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.
Что такое автоматический ввод резерва и как работает АВР?
Нельзя гарантировать бесперебойную работу энергосистемы, поскольку всегда существует вероятность воздействия на нее техногенных или природных внешних факторов. Именно поэтому токоприемники, относящиеся к первой и второй категории надежности, положено подключать к двум или более независимым источникам энергоснабжения. Для переключения нагрузок между основными и резервными питаниями используются системы АВР. Подробная информация о них приведена ниже.
Что такое АВР и его назначение?
В подавляющем большинстве случаев такие системы относятся к электрощитовым вводно-коммутационным распредустройствам. Их основная цель — оперативное подключение нагрузки на резервный ввод, в случае возникновения проблем с энергоснабжением потребителя от основного источника питания. Чтобы обеспечить автоматическое переключение на работу в аварийном режиме, система должна отслеживать напряжение питающих вводов и ток нагрузки.
Типовой щит АВР
Расшифровка аббревиатуры АВР
Данное сокращение это первые буквы полного названия системы – Автоматический Ввод Резерва, как нельзя лучше объясняющее ее назначение. Иногда можно услышать расшифровку «Автоматическое Включение Резерва», такое определение не совсем корректное, поскольку под ним подразумевается запуск генератора в качестве резервного источника, что является частным случаем.
Классификация
Вне зависимости от исполнения, блоки, шкафы или АВР принято классифицировать по следующим характеристикам:
Требования к АВР
В число основных требований к системам аварийного восстановления электроснабжения входит:
Устройство АВР
Существует два основных типа исполнения, различающиеся приоритетом ввода:
В первом случае большинство систем имеют функцию, позволяющую переключиться на рабочий режим питания, как только в главном вводе произойдет восстановление напряжения. Двухсторонние АВР в подобной функции не нуждаются, поскольку не имеет значения от какой линии запитывается нагрузка.
Примеры схем двухсторонней и односторонней реализации будут приведены ниже, в отдельном разделе.
Принцип работы автоматического ввода резерва
Вне зависимости от варианта исполнения АВР в основу работы системы заложено отслеживание параметров сети. Для этой цели могут использоваться как реле контроля напряжения, так и микропроцессорные блоки управления, но принцип работы при этом остается неизменным. Рассмотрим его на примере самой простой схеме АВР для бесперебойного электроснабжения однофазного потребителя.
Рис. 4. Простая схема однофазной АВР
Обозначения:
В штатном режиме работы напряжение подается на индикаторную лампу и катушку реле К1. В результате нормально-замкнутый и нормально-разомкнутый контакты меняют свое положение и на нагрузку подается питание с линии А (основной). Как только напряжение в на входе А пропадает, лампочка гаснет, катушка реле перестает насыщаться, и положение контактов возвращается в исходное (так, как показано на рисунке). Эти действия приводят к включению нагрузки в линию В.
Как только на основном вводе восстанавливается напряжение, реле К1 производит перекоммутацию на источник А. Исходя из принципа работы, данную схему можно отнести к одностороннему исполнению с наличием возвратной функции.
Представленная на рисунке 4 схема сильно упрощена, для лучшего понимания происходящих в ней процессов, не рекомендуем брать ее за основу для контроллера АВР.
Варианты схем для реализации АВР с описанием
Приведем несколько рабочих примеров, которые можно успешно применить при создании щита автоматического запуска. Начнем с простых схем для бесперебойной системы электроснабжения жилого дома.
Простые
Ниже представлен вариант схемы АВР, переключающей подачу электричества в дом с основной линии на генератор. В отличие от приведенного выше примера, здесь предусмотрена защита от короткого замыкания, а также электрическая и механическая блокировка, исключающая одновременную работу от двух вводов.
Схема АВР для дома
Обозначения:
После переводов автоматов АВ1 и АВ2 алгоритм работы блока АВР будет следующим:
Теперь рассмотрим два варианта простых АВР для трехфазного напряжения. В одном из них энергоснабжение будет организовано по односторонней схеме, во втором применено двухстороннее исполнение.
Обозначения:
Рассмотрим схему «А», у которой два равноправных ввода. Чтобы не допустить одновременное подключение линий применяется принцип взаимной блокировки, реализованный на контакторах МП1 и МП2. От какой линии будет питаться нагрузка, определяется очередностью включения автоматов АВ1 и АВ2. Если первым включается АВ1, то срабатывает пускатель МП1, при этом разрывается контакт мп1.2, блокируя поступление напряжение на катушку МП2, а также замыкается контактная группа мп1.1, обеспечивающая подключение источника 1 к нагрузке.
При отключении источника 1 контакты пускателя ПМ1 возвращаются в исходное положение, что приводит в действие контактор ПМ2, блокирующий катушку первого пускателя и включающий подачу питания от источника 2. При этом нагрузка будет оставаться подключенной к этому вводу, даже если работоспособность источника 1 пришла в норму. Переключение источников можно делать в ручном режиме манипулируя выключателями АВ1 и АВ2.
В тех случаях, когда требуется одностороння реализация, применяется схема «В». Ее отличие заключается в том, что в цепь управления добавлено реле напряжения (РН), возвращающее подключение на основной источник 1, при восстановлении его работы. В этом случае размыкается контакт рн2, отключающий пускатель МП2 и замыкается рн1, позволяя включиться МП1.
Промышленные системы
Принцип работы промышленных систем энергообеспечения остается неизменным. Приведем в качестве примера схему типового шкафа АВР.
Схема типового промышленного шкафа АВР
Обозначения:
Приведенная схема АВР практически идентична, той, что была представлена на рисунке 6 (А). Единственное отличие заключается в том, что в последнем случае используется специальное реле контролирующее состояние каждой фазы. Если «пропадет» одна из них или произойдет перекос напряжений, то реле переключит нагрузку на другую линию, и восстановит исходный режим при стабилизации основного источника.
АВР в высоковольтных цепях
В электрических сетях с классом напряжения более 1кВ реализация АВР более сложная, но принцип работы системы практически не меняется. Ниже в качестве примера приведен упрощенный вариант схемы понижающей ТП 110,0/10,0 киловольт.
Упрощенная схема ТП 110/10 кВ
Из приведенной схемы видно, в ней нет резервных трансформаторов. Это говорит о том, что каждая из шин (Ш1 и Ш2) подключена к своему питающему трансформатору (T1, T2), каждый из которых может на определенное время стать резервным, приняв на себя дополнительную нагрузку. В штатном режиме секционный выключатель СВ10 разомкнут. АВР контролирует работу ТП через ТН1 Ш и ТН2 Ш.
Когда перестает поступать питание на Ш1, АВР выполняет отключение выключателя В10Т1 и производит включение секционного выключателя СВ10. В результате такого действия обе секции работают от одного трансформатора. При восстановлении источника система ввод резерва перекоммутирует систему в исходное состояние.
Микропроцессорные бесконтакторные системы
Завершая тему нельзя не упомянуть о АВР с микропроцессорными блоками управления. В таких устройствах, как правило, используются полупроводниковые коммутаторы, которые более надежны, чем аппараты, выполняющие переключение с помощью контакторов.
Электронный блок АВР
Основные преимущества бесконтакторных АВР несложно перечислить:
К числу недостатков следует отнести сложный ремонт электронных АВР. Самостоятельно реализовать схему устройства также не просто, для этого потребуются знания электротехники, электроники и программирования.
Что такое розетка avr
Сегодня я покажу, как можно подключить программируемое реле Siemens LOGO! к панели оператора Weintek MT8071iE. Связь
Как-то по случаю приобрел в Леруа Мерлен тестер розеток, благо цена была невысокая, где-то 570 р. Не сказать, чтобы он
Danfoss ECL Comfort – это электронный регулятор температуры, основное назначение которого – регулирование температуры
Реле безопасности впервые появились еще в 80-х годах прошлого века и с тех пор они стали важными составляющими при
В настоящее время требования по пожарной безопасности предписывают применять для прокладки в зданиях и сооружениях
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:
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.
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.
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
— 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.
— 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.
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:
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.