В ходе изготовления щитового оборудования, в том числе и АВР, возникают разные вопросы от заказчика и в том числе пожелания изготовить быстродействующий АВР.
"Просим изготовить быстродействующий АВР", на вопрос какое время срабатывания устройства- ответ: "чем быстрей - тем лучше". Для нас, как изготовителей такой ответ не подходит, этот параметр должен выражаться в конкретном числовом выражении, раз быстродействующий, то какое время реакции АВР?
Небольшое отступление:
Напомним основные параметры трехфазной сети - это в первую очередь напряжение и частота, напряжение 400 вольт с частотой 50 Гц. Исходя из этого задаем величину напряжения от номинального значения под которым мы будем понимать, что напряжение "пропало", т.е. если напряжение уменьшилось до величины 70%,
0,7U или 230в х 0,7=161в, а если напряжение превысило допустимый порог более 20 % (повышенное напряжение), то 1,2U или 230в х 1,2=276в,
Т.е. выбрав нижний и верхний пороги мы определили величину U, меньше которого работа оборудования недопустима, нежелательна.
Далее остается определить и время срабатывания АВР, т.е. за сколько времени должно (может) переключиться АВР с одного ввода на другой.
Обратимся к информации
Рассмотрим вопрос непосредственно связанный с минимальным временем быстродействия АВР.
На рисунке изображен пример осциллограммы быстрого переключения со временем переключения примерно 30 мс.:
1.Напряжение на сборной шине.
2.Ток на основном источнике питания.
3.Ток на резервном источнике питания.
В приведенном случае при увеличении напряжения на основном вводе отключается нагрузка и происходит переключение на питание от второго ввода, подобное решение применено в SUE3000.
Мгновенное значение напряжения
Амплитудное значение - максимальное значение напряжение в течении одного периода и их два (положительный максимум напряжения и отрицательный максимум напряжения в течении полупериода).
Действующее (или эффективное) значение величины напряжения, которое составляет примерно 70% от максимального (амплитудного) значения вычисляется по формуле, умножается на 
Например, 220В*1,41=310В.
Так как допустимый порог задан не более 20%, то превышение напряжения вычисляем, умножив на коэффициент 1,2, длительность периода колебаний при частоте 50 Гц равна:
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.
Напомним вопрос, каким прибором в АВР контролируются входное напряжение на вводах, это реле контроля напряжения (РКН)или реле контроля фаз.
К примеру, посмотрим на трехфазное реле контроля напряжения фирмы Шнайдер Электрик RM35UB3N10
- Проверка на наличии или обрыв трех фаз и нуля
- Контроль установленного повышенного напряжения
- Контроль установленного пониженного напряжения
- Напряжение между фазами и нулем 120-277 В,выбирается переключателем в зависимости от напряжения контролируемой сети
- Регулировка контроля повышенного напряжения +2 .... +20 %
- Регулировка контроля пониженного напряжения -20.... -2 %
- Настройка выдержки срабатывания от 0,3 до 30 с при повышении
- Настройка выдержки срабатывания от 0,3 до 30 с при понижении
Посмотрим характеристики реле контроля CM-MPS производства ABB. Оно позволяет одновременно контролировать последовательность чередования фаз, обрыв фазы, повышенное и пониженное напряжение и асимметрию фаз.В данных реле имеется возможность регулировать пороговые значения контроля повышенного и пониженного напряжения и асимметрии фаз.
- Проверка на наличии или обрыв трех фаз и нуля
- Контроль установленного повышенного напряжения
- Контроль установленного пониженного напряжения
- Диапазон измерений повышенного напряжения контроля между фазами и нулем 220-300 В
- Диапазон измерений пониженного напряжения контроля между фазами и нулем 180-220 В
- Регулировка порогового значение для асимметрии 2-15%
- Настройка выдержки срабатывания от 0,1 до 10 с при повышении, понижении напряжения
Следующее реле 3UG4618 производитель SIEMENS, рассмотрим характеристики цифрового реле контроля 3-х фазного напряжения. Реле позволяет контролировать последовательность фаз, выпадение фаз, пониженное напряжение и асимметрию фаз.В реле имеется возможность регулировать пороговые значения контроля повышенного и пониженного напряжения и асимметрии фаз путем нажатия кнопок на передней панели с отображением на цифровом индикаторе с сохранением значений.
- Проверка на наличии или обрыв трех фаз и нуля
- Контроль установленного напряжения 160- 690 В
- Регулировка порогового значение для асимметрии 2-15%
- Настройка выдержки срабатывания от 0,1 до 20 с при повышении, понижении напряжения
- Относительная точность настройки 0,2%
- Относительная точность измерений 5%
- Идентификация пониженного напряжения
- Идентификация повышенного напряжения
- Идентификация выпадения фазы
- Асимметричная идентификация
- Идентификация повышенного напряжения, 3 фаз
В качестве коммутирующего элемента возьмем распространенный контактор серии КМД – аналог ПМ12, время срабатывания составляет 20±8 мс, сведем данные в общую таблицу.
| Наименование параметра | RM35UB3N10 | CM-MPS | 3UG4618 | КМД |
|---|---|---|---|---|
| Номинальное напряжение, кВ | 120-277 В | 220-300 В 180-220 В |
160- 690 В | до 660 В |
| Время переключения | 0,3 до 30 с | 0,1 до 10 с | 0,1 до 20 с | 20±8 мс |
Получается, что производителями РКН заложена логика анализа напряжения в течении 5-15 периодов (100-300 мс) и только после истечении данного времени принимается решение напряжение в норме или нет.
Исходя из данных таблицы, получаем время быстродействия АВР:
Общее время АВР ТАВР= Тркн+Тконтактора= 100мс+20 мс=120 мс при использовании подобных реле контроля напряжения и контактора (±10 мс погрешность).
Таким образом
1.Изготовить АВР с применением контактора с временем срабатывания 20 мс, получить время 18мс не представляется возможным
2.Для контроля напряжения с применением РКН быстродействие АВР меньше 100 мс не получить.
3.Для получения быстродействующего АВР целесообразно использовать процессорное устройство с разработанным алгоритмом работы под данную задачу, а в качестве исполнительных реле использовать быстродействующие силовые элементы.
