Kde jsou instalována zařízení s ATS?

V předchozím příspěvku o PDU jsme si řekli, že některé racky mají nainstalovaný ATS – automatický přenos rezervy. Ale ve skutečnosti jsou v datovém centru ATS umístěny nejen v racku, ale podél celé elektrické trasy. Na různých místech řeší různé problémy:

• v hlavních rozvodných deskách (MSB) přepíná AVR zátěž mezi vstupem z města a záložním napájením z dieselagregátů (DGS);
• u nepřerušitelných zdrojů napájení (UPS) přepíná ATS zátěž z hlavního vstupu na bypass (více o tom níže);
• ve stojanech přepíná ATS zátěž z jednoho vstupu na druhý v případě problémů s jedním ze vstupů.

Budeme mluvit o tom, které AVR se dnes používají a kde.

Existují dva hlavní typy ATS: ATS (automatický přepínač přenosu) a STS (přepínač statického přenosu). Liší se principy fungování a základnou prvků a používají se pro různé úkoly. Stručně řečeno, STS je chytřejší ATS. Rychleji spíná zátěže a častěji se používá pro vyšší zátěže/proudy. Je flexibilnější v konfiguraci, ale podléhá rozmarům sítě: může odmítnout pracovat, pokud jsou 2 vstupy napájeny z různých zdrojů, například: z transformátoru a dieselagregátu.

AVR v hlavním rozvaděči

Hlavní ATS datového centra před dvaceti lety vypadalo jako složitý systém stykačů a relé.

Model AVR z počátku roku 2000.

Nyní je AVR kompaktní multifunkční zařízení.

Systém ATS v hlavním rozvaděči ovládá vstupní jističe a dává příkazy ke spuštění a zastavení dieselagregátu. Při zatížení větším než 2 MW na úrovni hlavního rozvaděče není vhodné stíhat rychlost. I když se přepne rychle, bude chvíli trvat, než se dieselagregát spustí. Tento systém používá pomalejší ATS a nastavuje zpoždění (nastavené hodnoty). Funguje to takto: když dojde ke ztrátě napájení datového centra z transformátorů, ATS přikáže zařízením: „Transformátor, vypněte. Nyní počkáme 10 sekund (nastavená hodnota), dieselový generátor, zapneme, počkáme dalších 10 sekund.“

ATS v UPS

Na příkladu UPS se podívejme, jak funguje druhý typ ATS – STS nebo přepínač statického přenosu.

V UPS je střídavý proud převáděn na stejnosměrný proud pomocí usměrňovače. Poté se u střídače změní zpět na střídavý proud, ale se stabilními parametry. To eliminuje rušení a zlepšuje kvalitu energie. Když je hlavní zdroj napájení vypnutý, UPS se přepne na baterie a napájí datové centrum, zatímco dieselové generátory jsou zapnuté.

Ale co když jeden z prvků selže: usměrňovač, invertor nebo baterie? V tomto případě má každá UPS přemosťovací mechanismus neboli bypass. S ním zařízení pokračuje v práci a obchází hlavní prvky přímo ze vstupního napětí. Bypass se také používá, když potřebujete vypnout UPS a vyjmout ji k opravě.

STS v UPS je potřeba pro bezpečný přechod na vstup bypassu. Stručně řečeno, STS monitoruje vstupní a výstupní parametry sítě, čeká na jejich shodu a spíná za bezpečných podmínek.

AVR ve stojanu

Do racku jsou tedy připojeny dva napájecí vstupy. Pokud má vaše zařízení dva napájecí zdroje, můžete je snadno připojit k různým PDU a nemusíte se bát ztráty jednoho vstupu. Co když má váš server jeden zdroj napájení?
V racku je použito ATS, aby zisk ze dvou vstupů nepřišel nazmar. Pokud jsou problémy s jedním ze vstupů, ATS přepne zátěž na jiný vstup.

Zřeknutí se odpovědnosti: Pokud můžete, vyhněte se zařízení s jedním napájecím zdrojem, abyste zabránili vytvoření bodu selhání v systému. Dále si ukážeme, jaké jsou nevýhody tohoto schématu zapojení.

Úkolem ATS v racku je přepnout zařízení na pracovní vstup tak rychle, aby nedošlo k přerušení jeho provozu. Rychlost potřebná k tomu byla zjištěna experimentálně: ne více než 20 ms. Podívejme se, jak to bylo objeveno.

K poruchám v provozu serverového zařízení dochází v důsledku poklesů napětí (v důsledku práce na rozvodnách, připojení výkonných zátěží nebo nehod). Pro ilustraci toho, jak může zařízení odolávat různým amplitudám a trváním napěťových rázů, byly vyvinuty bezpečnostní křivky elektrických zařízení CBEMA (Asociace výrobců počítačového a obchodního vybavení). Nyní jsou známé jako křivky ITIC (Information Technology Industry Council), jejich varianty jsou zahrnuty v normách IEEE 446 ANSI (toto je obdoba našich GOST).

Pojďme zkontrolovat rozvrh. Naším úkolem je zajistit, aby zařízení fungovala v „zelené zóně“. Na křivce ITIC vidíme, že zařízení je připraveno „tolerovat“ pokles maximálně 20 ms. Proto se snažíme, aby ATS v racku pracoval za 20 ms, nebo ještě lépe, ještě rychleji.

Zdroj: meandr.ru.

ATS zařízení. Typický ATS v našem racku datového centra zabírá 1 jednotku a vydrží zatížení 16 A.

Na displeji vidíme, z jakého vstupu je ATS napájen, jak moc připojená zařízení spotřebují v ampérech. Pomocí samostatného tlačítka vyberte, zda upřednostnit první nebo druhý vstup. Vpravo jsou porty pro připojení k ATS:

• Ethernetový port — připojení monitorování;
• Sériový port – přihlaste se přes notebook a podívejte se, co se děje v protokolech;
• USB – vložte flash disk a aktualizujte firmware.

Na zadní straně jsou konektory pro připojení hlavního a záložního vstupu a zásuvková skupina pro připojení IT zařízení.

Přes webové rozhraní si prohlížíme podrobné charakteristiky AVR. Zde můžete upravit citlivost spínání a zobrazit protokoly.

Webové rozhraní AVR.

Instalace a připojení ATS. Je lepší instalovat AVR na výšku uprostřed stojanu. Pokud předem neznáme konfiguraci racku, pak lze zařízení s jedním napájením dosáhnout vodiči jak zespodu, tak shora.

Ale pak jsou tu nuance: hloubka standardního stojanu je mnohem větší než hloubka AVR. Doporučujeme jej instalovat co nejblíže studené uličce ze dvou důvodů:

Přístup k přednímu panelu. Pokud nainstalujeme ATS blíže k horké uličce, indikaci uvidíme, ale nebudeme se k ní moci připojit přes porty. To znamená, že nebudeme moci zobrazit protokoly ani restartovat zařízení.

• proudy vzduchu, které na něj foukají zvenčí;
• upevňovací prvky, které odvádějí přebytečné teplo.

Z AVR se kouří směrem k horké chodbě.

Byl tam případ. Inženýr na svých obchůzkách slyšel netypické cvakání.
V hlubinách horké chodby pod hromadou serverů byl objeven ATS, který neustále přepínal z hlavního vstupu na záložní.

AVR byl vyměněn. Záznamy ukázaly, že po celý týden přepínalo každou vteřinu – celkem více než půl milionu přepnutí. Tak to bylo

Jaké další AVR jsou k dispozici v racku?

Úvodní stojan ATS. V našem datovém centru funguje takový ATS jako jediný zdroj distribuce energie v racku: funguje jako ATS+PDU. Zabírá několik jednotek, vydrží zatížení 32 A, je připojeno průmyslovými konektory a dokáže napájet až 6 kW zařízení. Lze jej použít, když není možné namontovat standardní PDU a jednojednotkové zařízení v racku neobsluhuje kritické zátěže.

Rack STS. Rack-mounted STS se používá pro zařízení citlivá na přepětí. Tento ATS se přepíná rychleji než ATS.

Tento konkrétní STS zabírá 6 jednotek a má mírně „vintage“ rozhraní.

Mini-AVR. Jsou taková miminka, ale v našem datovém centru tomu tak není. Toto je mini-ATS pro jeden server.

Tento ATS je připojen přímo k napájení serveru.

Jak hledáme ideální AVR

Testujeme mnoho různých ATS a kontrolujeme, jak se chovají při vysokých teplotách.

Zde je návod, jak zesměšňujeme AVR, abychom to zkontrolovali:

• k němu připojíme záznamník kvality sítě, server a několik dalších zařízení pro zátěž;
• stojan izolujeme zátkami nebo fólií, abychom dosáhli vysokých teplot;
• zahřát na 50 °C;
• střídavě 20krát vypněte vstupy;
• podíváme se, zda nedošlo k výpadkům napájení a jak se server cítí;
• Pokud AVR projde testem, zahřejte jej na 70°C.

Síťový analyzátor zaznamenává napětí v průběhu času. Na záznamu vidíme, jak dlouho přepínání trvalo: v tuto chvíli byla sinusovka přerušena

Mimochodem, vezmeme AVR na test: zkontrolujeme sílu vašeho zařízení a řekneme vám, co se stalo

AVR ve stojanu: skrytá hrozba

Hlavním problémem rackového ATS je to, že může pouze přepínat zátěž z hlavního na záložní vstup, ale nechrání proti zkratu nebo přetížení. Pokud dojde ke zkratu na napájecím zdroji, pak bude fungovat jistič na vyšší úrovni pro ochranu: na PDU nebo v rozvodné desce. V důsledku toho je jeden vstup vypnutý, ATS to pochopí a přepne na druhý vstup. Pokud zkrat stále přetrvává, vypne se druhý vstupní jistič. V důsledku toho může problém na jednom zařízení způsobit ztrátu napájení celého stojanu.

Takže ještě jednou opakuji: tisíckrát přemýšlejte, než nainstalujete ATS do racku a použijete zařízení s jedním napájecím zdrojem.

Automatické zapínání záložního napájení a zařízení (AVR)

3.3.30. Zařízení ATS musí být k dispozici pro obnovení napájení spotřebitelů automatickým připojením záložního zdroje energie, když je provozní zdroj odpojen, což vede k odpojení elektrické instalace spotřebitele. Musí být také zajištěno zařízení ATS pro automatické zapnutí záložního zařízení při vypnutí pracovního zařízení, což vede k narušení běžného technologického procesu.

Doporučuje se také poskytnout zařízení ATS, pokud jejich použití umožňuje zjednodušit ochranu relé, snížit zkratové proudy a snížit náklady na zařízení nahrazením kruhových sítí radiálními atd.

Zařízení ATS lze instalovat na transformátory, vedení, sekční a přípojnicové spínače, elektromotory atd.

3.3.31. Zařízení ATS musí zpravidla zajistit možnost svého provozu v případě ztráty napětí na přípojnicích napájeného prvku způsobeného z jakéhokoli důvodu, včetně zkratu na těchto přípojnicích (druhé – při absenci přípojnice s automatickým opětným zapnutím, viz také 3.3.42).

3.3.32. Při vypnutém vypínači provozního zdroje energie musí zařízení ATS zpravidla bez dodatečné časové prodlevy zapnout vypínač záložního zdroje (viz také 3.3.41). V tomto případě musí zařízení fungovat pouze jednou.

3.3.33. Pro zajištění chodu ATS, když je napájený prvek bez napětí v důsledku ztráty napětí na napájecí straně pracovního zdroje a také při vypnutí vypínače na přijímací straně (např. pro případy, kdy reléová ochrana pracovního prvku slouží pouze k vypnutí spínačů na straně napájení) v obvodu ATS Kromě toho, co je uvedeno v 3.3.32, musí být zajištěn napěťový spouštěcí prvek. Uvedený spouštěcí prvek musí v případě ztráty napětí na napájeném prvku a za přítomnosti napětí z napájecí strany záložního zdroje působit s časovým zpožděním k vypnutí vypínače pracovního zdroje na přijímající strana. Napěťový startovací prvek ATS by neměl být k dispozici, pokud pracovní a záložní prvky mají stejný zdroj energie.

3.3.34. U transformátorů a krátkých vedení je pro urychlení činnosti automatického přepojovače vhodné provést reléovou ochranu s efektem odpojení nejen přepínače na napájecí straně, ale i přepínače na přijímací straně. Za stejným účelem v nejkritičtějších případech (například pro vlastní potřebu elektráren), kdy je jistič z jakéhokoli důvodu vypnutý pouze na napájecí straně, okamžité vypnutí jističe na přijímací straně prostřednictvím musí být zajištěn blokovací obvod.

3.3.35. Minimální napěťový prvek spouštěcího prvku automatického přepojovače, který reaguje na zánik napětí pracovního zdroje, musí být seřízen z režimu samostartování elektromotorů a z poklesu napětí při dálkových zkratech. Odezvové napětí napěťového ovládacího prvku na sběrnicích záložního zdroje startovacího prvku ATS by mělo být voleno pokud možno na základě stavu samostartování elektromotorů. Doba provozu spouštěcího prvku ATS musí být delší než doba pro odpojení vnějších zkratů, při kterých pokles napětí způsobí aktivaci prvku minimálního napětí spouštěcího prvku, a zpravidla delší než doba vypínání. automatického opětovného uzavření na straně dodávky.

Minimální napěťový prvek startovacího prvku ATS musí být zpravidla proveden tak, aby byl vyloučen jeho falešný provoz, když jedna z pojistek napěťového transformátoru spadne na straně vinutí vysokého nebo nízkého napětí; při ochraně nízkonapěťového vinutí jističem musí být při jeho vypnutí blokována činnost spouštěcího prvku. Při konstrukci zařízení ATS v distribučních sítích 6-10 kV je možné tento požadavek nezohlednit, pokud to vyžaduje speciální instalaci transformátoru napětí.

3.3.36. Pokud se při použití napěťového spouštění ATS může jeho doba působení ukázat jako nepřijatelně dlouhá (například pokud zátěž obsahuje významný podíl synchronních elektromotorů), doporučuje se kromě napěťového spouštěcího prvku použít , startovací prvky jiných typů (například ty, které reagují na zánik proudu, snížení frekvence, změnu směru výkonu atd.).

V případě použití frekvenčního spouštěcího prvku musí tento při poklesu frekvence na straně pracovního zdroje na danou hodnotu a při normální frekvenci na straně záložního zdroje působit s časovým zpožděním na vypněte vypínač pracovního zdroje energie.

Pokud je to technologicky nutné, lze z různých speciálních snímačů (tlak, hladina atd.) spustit zařízení pro automatické zapínání záložních zařízení.

3.3.37. Konstrukce zařízení ATS pro napájení pro vlastní potřebu elektráren po zapnutí záložního zdroje energie v místě jednoho z vypnutých pracovních zdrojů musí zachovat schopnost provozu při vypnutí ostatních pracovních zdrojů energie.

3.3.38. Při zavádění zařízení ATS byste měli zkontrolovat podmínky přetížení záložního zdroje a samostartování elektromotorů a v případě nadměrného přetížení nebo není zajištěno samostartování provést odlehčení za provozu ATS (např. -kritické a v některých případech součást kritických elektromotorů, pro ty druhé se doporučuje použít APV).

3.3.39. Při provádění ATS je třeba vzít v úvahu nepřípustnost jeho působení na zapínání spotřebičů odpojených zařízeními AFR. Za tímto účelem by měla být uplatněna zvláštní opatření (například blokování frekvence); v některých případech, se zvláštním odůvodněním nemožnosti provádět tyto činnosti, je povoleno AVR nestanovit.

3.3.40. Při provozu zařízení ATS, kdy je možné zapnout spínač z důvodu zkratu, by mělo být zpravidla zajištěno zrychlení ochrany tohoto spínače (viz také 3.3.4). V tomto případě je třeba provést opatření, aby se zabránilo výpadkům záložního napájení přes obvod akcelerační ochrany v důsledku nárazových proudů.

Za tímto účelem by na spínačích záložních zdrojů pro vlastní potřebu elektráren mělo být zrychlení ochrany zajištěno pouze v případě, že její časové zpoždění překročí 1-1,2 s; v tomto případě by mělo být do zrychlovacího obvodu zavedeno časové zpoždění asi 0,5 s. U ostatních elektrických instalací se hodnoty časového zpoždění berou na základě specifických podmínek.

3.3.41. V případech, kdy je v důsledku působení automatického přepojovače možné nesynchronní spínání synchronních kompenzátorů nebo synchronních elektromotorů a je-li to pro ně nepřijatelné, jakož i vyloučení napájení z těchto strojů do místo poruchy, při výpadku proudu by měly být synchronní stroje automaticky vypnuty nebo převedeny do asynchronního režimu vypnutím AGP s následným automatickým zapnutím nebo resynchronizací po obnovení napětí v důsledku úspěšného ATS.

Aby nedošlo k zapnutí záložního zdroje z ATS před vypnutím synchronních strojů, je povoleno ATS zpomalit. Je-li toto pro zbytek zátěže nepřijatelné, je se zvláštním odůvodněním přípustné odpojit od startovacího prvku ATS vedení spojující provozní výkonové sběrnice se zátěží obsahující synchronní elektromotory.

U rozvoden se synchronními kompenzátory nebo synchronními elektromotory musí být přijata opatření k zabránění nesprávné činnosti AFC při provozu AVR (viz 3.3.79).

3.3.42. Aby se zabránilo zařazení záložního zdroje na zkrat s implicitní rezervou, aby se zabránilo jeho přetížení, aby se usnadnilo samospouštění, stejně jako pro obnovení normálního obvodu elektroinstalace po nouzovém vypnutí pomocí nejjednodušších prostředky a provoz automatizačního zařízení se doporučuje použít kombinaci automatického převodu a automatického opětného uzavření. Zařízení AVR musí fungovat v případě vnitřního poškození pracovního zdroje a zařízení pro automatické opětovné uzavření musí fungovat v případě jiného poškození.

Po úspěšném provozu automatických opětovně zapínacích zařízení nebo automatických přepojovačů by mělo být zpravidla zajištěno co nejúplnější automatické obnovení obvodu předhavarijního režimu (například u rozvoden se zjednodušenými schématy elektrického zapojení na straně vysokého napětí – odpojení sekčního spínače zapnutého během automatického opětného zapnutí na straně nízkého napětí po úspěšném automatickém opětném zapnutí napájecího vedení).