ATS и все, все, все: автоматическое введение резервного копирования в центре обработки данных /

ATS и все, все, все: автоматическое введение резервного копирования в центре обработки данных /

ATS и все, все, все: автоматическое введение резервного копирования в центре обработки данных

В нашей последней заметке о PDU мы упоминали, что некоторые стойки оснащены ATS – Automatic Transfer Entry. Но реальность такова, что в центре обработки данных чипы ATS размещаются не только в стойке, но и по всему тракту питания. Они решают разные проблемы в разных местах:

• В главных распределительных щитах (ГРЩ) АВР переключает нагрузку между городским питанием и резервным питанием от генераторных установок (ГГУ);
• В источниках бесперебойного питания (ИБП) АВР переключает нагрузку с основного входа на байпас (подробнее об этом ниже);
• В стойках АВР переключает нагрузку с одного входа на другой в случае проблем с одним из входов.

Давайте поговорим о том, какие ATS используются и где они применяются сегодня.

Существует два основных типа систем ATS: ATS (автоматический переключатель) и STS (статический переключатель).. Они отличаются по принципу действия и компонентной базе и используются для решения разных задач. Одним словом, STS умнее, чем ATS. Он быстрее переключает нагрузку и чаще используется для больших нагрузок/токов. Он более гибок в конфигурации, но “капризен” по отношению к питанию от сети: он может отказаться работать, если 2 входа питаются от разных источников, например: трансформатор и дизель-генератор.

Схема типичной промышленной кабины АВР

Назначение и характеристики САР

АВР является вводно-распределительным устройством и оперативно переключает нагрузку на резервный источник в случае проблем с планом электроснабжения на основной линии. Система обнаруживает проблемы с напряжением в цепи питания и проблемы с нагрузкой, прежде чем автоматически переключится на аварийный режим работы.

Что скрывается за аббревиатурой

Существует множество способов повысить эффективность энергетической системы здания или дома. Среди них особое значение имеет САР. Название ATS – Automatic Transfer Entry – объясняет назначение системы. Иногда “вход” заменяется на “включение”, что не совсем корректно. Вспомогательное включение в некоторых случаях означает запуск резервного генератора.

Типовое распределительное устройство АВР

Классификация САР

Принцип классификации АВР определяет наиболее сложные участки цепи подачи напряжения. Оборудование или шкафы ATS принято классифицировать по определенным параметрам:

по количеству резервных секций

(например, АВР для двух источников питания для обеспечения большей надежности электропитания);

Применение САР в частном доме

Классификация является примером работы энергосистемы с переключением управления с основного источника на резервный. ATS ускоряет и обеспечивает автоматическое переключение.

Какие требования предъявляются к САР

АВР, отвечающий определенным требованиям, используется для восстановления питания в случае неисправности.

1. Обеспечение бесперебойного питания от резервной линии в случае проблем на основной линии.
2. Способность восстановить работу энергосистемы в кратчайшие сроки.
3. Однократное подключение и отключение нагрузки (по любой причине).
4. Процесс передачи от основного источника питания к резервному блоку контролируется АВР перед подключением к резерву.
5. САР следит за правильным управлением резервными подразделениями.

Для высоковольтных систем процедура эксплуатации остается прежней, но конструкция устройства становится более сложной:

Классификация

Системы ATS доступны в различных версиях, классифицированных в соответствии с

1. Количество резервных линий – обычно используется две, но для повышения надежности количество резервных входов может быть увеличено.
2. Тип электросети – можно использовать трехфазные или однофазные устройства. Последние типичны для бытовых систем, включающих резервные генераторы.
3. Напряжение – в пределах 1 кВ или высокое напряжение.
4. Время отклика.

Учитывая их разнообразие и конструктивные особенности, эти устройства могут применяться как в быту, так и в промышленности.

На световые индикаторы подается напряжение 36 В. Установленные реле времени АВР обеспечивают бесперебойную подачу электроэнергии к трансформаторам. Система управления оборудованием включает в себя автоматические выключатели, индикаторные лампы и реле контроля фаз. Предварительно собранное распределительное устройство может использоваться в защищенной от атмосферных осадков среде и при температуре от -45 °C до +45 °C.

Корпус и панель

Комплект поставки и принцип работы распределительных устройств типов AVR-RH, AVRPA и AVRR практически не отличаются. Устройство представляет собой прямоугольное сварное изделие с двумя дверцами.

Внутри находятся две панели, на которых установлены устройства питания и управления. Для токов до 100 A используются шкафы на базе пускателей PM 12 с серебряными контактами.

Для токов свыше 100 А устанавливаются вакуумные контакторы. Все соединения входных и выходных цепей выполняются с помощью инструмента, обеспечивающего постоянный контакт. Шкаф должен быть оснащен клеммами, предназначенными для подключения медных и бронированных проводников с наконечниками.

Срок службы установленных пускателей должен составлять 300 000 операций, а время срабатывания автоматических выключателей в случае короткого замыкания не должно превышать 0,05 сек. Все оборудование должно иметь соответствующую маркировку и дополнительную этикетку с пояснением под ней.

Шкафы обычно имеют два кабельных ввода: один для кабеля питания и один для резервного кабеля, которые подключаются к контактам. Силовая часть включает в себя:

• блокировка ввода питания;
• клеммные колодки, подключенные к соответствующим автоматическим выключателям;
• два входных контактора;
• два трансформатора напряжения.

На световые индикаторы подается напряжение 36 В. Установленные реле времени АВР обеспечивают бесперебойное питание трансформаторов. Система управления оборудованием включает в себя автоматические выключатели, индикаторные лампы и реле контроля фаз. Предварительно собранная коробка может эксплуатироваться в среде без осадков и при температуре от -45 °C до +45 °C.

Системы САР с тремя входами могут быть более экономически привлекательными. В то же время, важно повторить тот факт, что для трехвходовой контакторной системы невозможно полностью механически согласовать все входы друг с другом из-за конструкции контакторов.

Автоматическое переключение и дополнительные функции

Все рассмотренные типы АВР могут иметь функции регулирования верхнего и нижнего напряжения, введены элементы регулирования задержки и, при необходимости, системы управления работой ДЭС.

Исходя из вышесказанного, можно сделать следующие выводы:

Для гарантированной энергосистемы с двумя независимыми вводами мощности:

• Целесообразно использовать электромеханический автоматический ввод резерва, который может быть выполнен на контакторах, управляемых выключателях или выключателях с электрическим управлением.
• АВР должен обеспечивать регулируемую задержку переключения, рабочие пороги во всем диапазоне входного напряжения
• Механическая блокировка предпочтительнее, чтобы исключить возможность короткого замыкания двух входов друг на друга.
• Если в качестве резервного источника используется дизельная электростанция, схема АВР должна включать необходимые элементы для управления ее работой (автоматический запуск и останов дизельной электростанции, возможность регулирования различных временных параметров, включая задержку переключения на сеть, время работы дизельной электростанции без нагрузки для охлаждения и т.д.).

Для системы гарантированного питания с тремя независимыми входами питания:

• Трехвходовая схема может быть реализована путем последовательного соединения двух двухвходовых АВР, каждый из которых соответствует требованиям, приведенным выше
• Автоматическое включение контакторов и управляемых выключателей может быть реализовано в виде трехвходового решения (что снизит общую стоимость устройства на 20-30% за счет меньшего количества коммутационных элементов), но полная механическая блокировка между тремя входами невозможна.

Популярность этого решения обусловлена простотой выбора устройств с необходимой мощностью. Важным сегментом рынка являются генераторы с бензиновыми двигателями (дизельные, газовые) для подключения к однофазным и трехфазным сетям. Они предназначены для непрерывной работы в течение длительных периодов времени без пристального наблюдения. Автономность фактически зависит от объема запасов топлива.

Схемы подключения

Оптимальный выбор осуществляется с учетом

• рабочие параметры сети; – тип потребителей
• тип нагрузок;
• конкретные требования к норме ввода резерва и другим параметрам.

Для однофазных сетей в одноквартирном доме или небольшом сельскохозяйственном здании можно использовать простейший вариант с двухполюсными модульными контакторами AB. Для подключения тяжелых нагрузок используется схема АВР с реле контроля фаз на два входа. В подходящей конструкции, помимо уровня напряжения, контролируется искажение синусоиды, правильность фазировки. Если предполагается работа с несколькими источниками (более двух), необходимо создать систему с достаточным количеством входов.

• Контакторы и пускатели. Технические данные .
• Релейно-контактные системы управления – ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД .
• Зачем нужен контактор – советы электрика – Electro Genius .
• Контакторы и пускатели. Проектирование, выбор, электрические схемы контакторов и пускателей .
• Кибернетика, что это такое? Происхождение и справочная информация .
• Сборки распределительных устройств .
• Электромагнитное реле: устройство, типы, обозначения, подключение и настройка .

Автоматический ввод резерва

Большинство источников электроснабжения, используемых в быту и на производстве, не могут порадовать пользователей высокой надежностью и имеют свойство отключаться в самый неподходящий момент. Такие неконтролируемые коммутации совершенно недопустимы на производствах с непрерывным циклом или в медицинских учреждениях (в операционных больниц, например), а также на других важных объектах.

Щиток аварийного ввода

Для предупреждения сбоев в энергоснабжении применяются устройства автоматического ввода резерва (авр), срабатывающие сразу же после отказа основных источников (общий вид ящика с АВР приводится на фото ниже).

Электрическая схема резервирования функционирует таким образом, что при ее срабатывании вместо вышедшей из строя питающей линии на нагрузку начинает работать другой источник электроснабжения (дизельный генератор, например). Таким образом, автоматический ввод резерва, или АВР, – это специальное устройство, обеспечивающее непрерывность энергоснабжения особо важных объектов государственного значения.

Требования к АВР и их типы

К системам АВР предъявляется ряд технических требований, касающихся эффективности производимых ими переключений. Они состоят в том, что резервная схема должна:

• Мгновенно переключать обслуживаемый объект на вспомогательный источник питания ИП (задержка коммутации не должна превышать 1-2-х секунд);
• Гарантировать однократность срабатывания системы АВР и высокое качество энергоснабжения на время отключения основной питающей линии;
• Иметь большой временной ресурс работы, достаточный для того, чтобы успеть ввести в строй аварийно-отключенную основную сеть;
• Не реагировать на КЗ и случайные «проседания» питающего напряжения в обслуживаемой нагрузке;
• Обеспечивать возможность совместной работы обоих источников питания (схема такого включения приводится ниже).

Совместная работа от 2-х вводов

На указанном рисунке представлены следующие графические обозначения:

• Ввод 1 – основное питание, подаваемое через трансформатор T1;
• ЭА – резервный энергетический агрегат, представленный генератором под обозначением G;
• Q1, Q2 – исполнительные узлы (контакторы) АВР.

Важно! Мощность резервного питания должна соответствовать параметрам потребления данного объекта.

При недостаточной мощности системы к ней подключаются только самые важные потребители (операционная больничного заведения, например, или холодильный склад лекарственных препаратов).

Рабочее подключение резервного ввода осуществляется в установленном порядке, определяемом конкретными условиями эксплуатации всей системы в целом (они обычно задаются в ТЗ на типовой проект АВР). К числу проблемных мест в работе этих систем следует отнести значительный уровень импульсных помех, возникающих в момент, когда при коммутациях срабатывает релейный переключатель.

Образование резких всплесков напряжения и тока объясняется переходными процессами, которых невозможно избежать при наличии нелинейных элементов в коммутируемых цепях (индуктивности катушек реле, в частности).

Также обратим внимание на то, что автоматический ввод резерва может иметь несколько исполнений, отличающихся принципом своего действия. В соответствии с этим делением, он может быть:

• Односторонним, то есть состоящим из штатного и дополнительного ИП; в этом случае резервная схема подключается лишь при пропадании основного питания;
• Двухсторонним. Это означает, что любая из питающих систем может выполнять функцию и рабочего, и резервного источника одновременно;
• Так называемая «восстанавливаемая» АВР (когда с момента появления основного питания прежняя схема вновь включается в работу, а резервное энергоснабжение снимается).

И, наконец, возможен режим функционирования, при котором возвращение системы в штатное состояние осуществляется не автоматически, а за счет ручного переключения.

Принцип действия АВР

Для понимания принципа или сути функционирования простейшей односторонней системы ввода резерва следует внимательно ознакомиться с ее схемой (рисунок далее по тексту).

Стандартная схема АВР

При ее рассмотрении обратим внимание на следующие моменты:

• При включении рубильников SA1, SA2 на реле K1 поступает сетевое питание;
• Вследствие его появления левый контакт K1 будет замкнут, а правый – разомкнут (нагрузка подключена к основному вводу);
• При пропадании напряжения реле K1 обесточивается; при этом левый его контакт размыкается, а правый – срабатывает на замыкание (нагрузка переключается на резервный ввод).

Обратите внимание! Односторонность такого автоматического ввода резервирования задается самой схемой подключения нагрузки.

Такое автоматическое включение резерва относится к простейшим релейным схемам, имеющим ограниченную функциональность. Она приведена лишь для понимания самой сути происходящих в системе процессов. Реальные автоматы устроены намного сложнее, а с их конкретным исполнением можно будет ознакомиться в следующих разделах.

АВР на мощных контакторах

В этом разделе исследуется простейшая схема АВР, которая может быть применена в однофазной бытовой сети или для небольшого по площади производственного объекта (смотрите фото ниже).

Схема АВР на контакторах

Порядок работы схемы автоматического включения резерва может быть описан следующей последовательностью операций:

• Пуск устройства в работу осуществляется посредством включения управляющих автоматов SF1 и SF2;
• После подачи питания оно поступает на катушку контактора КМ1, являющегося переключателем с одного ввода на другой;
• При этом контактная пара КМ1.1 замкнута и обеспечивает работу нагрузки от основного ввода, а цепь резервного канала – разомкнута (благодаря контактам КМ1.2);
• Через постоянно включенный двухполюсный контактор QF1 напряжение с основного ввода передается к потребителю;
• В случае аварийной ситуации (при пропадании потенциала на основном вводе, например) ток через контактор КМ1 не течет, и он отключается;
• Вследствие этого контакты КМ1.1 размыкаются, а через замкнувшуюся пару КМ1.2 происходит подключение резервного питания.

Как только на КМ1 вновь подается питание (основной ввод начинает работать), вследствие переключения его контактов потребители переходят на снабжение от штатного источника.

Дополнительная информация. Если необходимо перейти на ручной режим подключения резерва, достаточно «отрубить» автоматический выключатель SF1.

(N и PE на схеме обозначают нулевой рабочий и защитный проводники).

При проектировании такого устройства обязателен учет мощности резервного ИП, который, как правило, используется для питания наиболее ответственных бытовых нагрузок (осветителей и котла отопления, в частности).

ОРВ в трехфазных цепях

Отличие схем коммутации трехфазных цепей от уже описанных ранее однофазных устройств состоит в необходимости переключения 3-х групп силовых контактов, обозначенных на приведенном ниже рисунке как A; B и C с соответствующими номерами.

АВР в трехфазной цепи

В данной схеме электромагнитное реле ЕЛ-11 (КН1), имеющее несколько групп мощных контактов, в процессе работы отслеживает «главную» трехфазную сеть (контролирует наличие напряжения, обрывов или перекосов фаз). Для приведения АВР в рабочее состояние, прежде всего, необходимо включить пусковые автоматы SF1 и SF2.

Вследствие этого в дежурном режиме на катушке КМ1 появляется питание (оно поступает через замкнутые контакты КН 1-1 и КМ2). При срабатывании этот контактор своими рабочими группами (тоже обозначаемыми как КМ1) обеспечивает поступление питания на внешнюю нагрузку.

При пропадании напряжения в основной линии катушка КМ 1 обесточивается, и питание через замкнувшийся контакт КМ1 начинает поступать на обмотку КМ 2, через контакторы которого к нагрузке подключается резервный ввод. (На приведенной выше схеме изображено как раз это состояние управляющей цепи). При появлении основного питающего напряжения реле КМ1 и КМ2 вновь меняются местами (КН1-1 замыкается, а КН1-2 размыкается), и схема возвращается в штатное состояние.

Обратите внимание! Существенным недостатком этого варианта коммутации является возможность контроля пропадания основного питания только по одной из фаз (в данном случае по фазе A).

Для обеспечения управления переключениями по всем 3-м фазам потребуется существенно усложнить схему, добавив в нее по две коммутирующие цепи в каждую из ветвей контроля.

Рассмотренная выше схема АВР может устанавливаться как в частных домах, так и на производственных и административных объектах, где по условиям эксплуатации энергосетей коммутируемая нагрузка может достигать нескольких десятков киловатт. К числу легко устранимых недостатков данного способа переключения нагрузки следует отнести сложность подбора мощного реле, позволяющего коммутировать большие токи.

Для снятия всех рассмотренных выше проблемных мест было разработано промышленное изделие АВР-3/3, оснащенное встроенным микропроцессором и мощными релейными переключателями (смотрите фото ниже).

Внешний вид трехфазного резервного ввода

В соответствии с принятым в технической документации стандартом (смотрите ПУЭ), фазные линии на лицевой панели прибора обозначаются, как L1, L2, L3, а нейтральный провод – N.

К отдельным клеммам под обозначениями 11, 12, 14 подключаются выносные контакты встроенных в схему мощных переключающих реле. Оснащенное быстродействующим микропроцессором такое устройство способно контролировать напряжение и его рабочие параметры сразу по всем фазным линиям.

В заключительной части обзора действующих систем АВР отметим, что незапланированные прерывания в подаче электроэнергии на тот или иной объект (даже очень кратковременные) могут стать причиной довольно больших неприятностей. Использование в работе наиболее важных структур специальных резервных систем типа АВР позволяет решить все возникшие проблемы и предупредить возможные аварийные ситуации.

https://www.uss-electro.ru/questions/ats-i-vse-vse-vse-avtomaticheskoe-vvedenie-rezervnogo-kopirovaniya-v-t/