Автоматический ввод резерва
Содержание
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).
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.
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.
