Автоматический ввод резерва секционного выключателя

Для чего нужен автоматический ввод резерва и как работает АВР

• Назначение АВР
• Как работает автоматический ввод резервного питания
• Требования к системе
• Классификация АВР и варианты реализации
• Особенности работы с бытовыми генераторами
• АВР на аккумуляторах
• Применение логического контроллера
• Организация АВР в высоковольтных цепях

Назначение АВР

Назначение данной системы в электрике схоже с организацией бесперебойного питания. Главная задача автоматического ввода резервного питания — это быстрое восстановление электроснабжения без участия в этом процессе человека. На больших подстанциях всегда имеется два ввода на две, разделённые секционным выключателем, секции распределительного устройства, работающие автономно друг от друга. Согласно ПУЭ (правила устройства электроустановок) автоматическое подключение резервного питания и снабжение на 2 ввода является обязательной мерой обеспечения электричеством потребителей первой категории.

Простой пример необходимости данной системы можно привести относительно освещения какого-то важного охраняемого участка. То есть при отключении основного ввода система сама включит питание от резервного источника, при этом данный важный участок останется осветлен. Максимум что может возникнуть — это непродолжительное прекращение питания, которое визуально даже отследить тяжело. Это зависит от скорости срабатывания АВР, время включения резерва должно составлять порядка 0,3–0,8 секунд.

Как работает автоматический ввод резервного питания

Принцип действия АВР основан на контроле напряжения в цепи. Это может осуществляться с помощью любых реле напряжения либо цифровых логических блоков защиты. Однако принцип работы всё рано остаётся неизменным. Рассмотрим его на самом простом примере.

Это однолинейная схема, на которой видно, что контроль наличия напряжения осуществляется контактором КМ. Оба автомата QS1 и QS2 должны быть включены, при этом катушка КМ получит питание и будет втянута, а соответственно её замыкающий контакт в цепи основного ввода тоже замкнут и размыкающий контакт в цепи резервного ввода разомкнут. Тем самым электроснабжение потребителя осуществляется от основной сети и светятся соответствующие лампы. В случае неисправности питания по линии L12 и снижения напряжения до величины, когда контактор КМ отключится, произойдёт размыкание замыкающего контакта в основной линии и одновременно с этим контакт в цепи резервного питания линии L22 перейдёт в замкнутое состояние, тем самым подав напряжение к потребителю от резервного источника. Обратная ситуация произойдёт при возобновлении основного электроснабжения по линии L12.

На видео ниже наглядно рассмотрен принцип работы АВР в сетях 6 кВ:

Требования к системе

Основными требованиями, предъявляемыми к системам АВР являются:

• Быстродействие.
• Надёжность включения.
• Подача напряжения только если на участке нет короткого замыкания, то есть обязательно должна быть блокировка при КЗ.
• Однократность срабатывания.
• Возможность настройки порога включения резервного электроснабжения, чтобы она не срабатывала, например, при просадках напряжения во время запуска мощных электродвигателей.
• Срабатывание только при условии, если на резервном вводе есть электроэнергия.

Естественно, что простейшая схема на контакторах не сможет реализовать все предъявляемые требования к системе АВР. Для этого в современной электронике применяются логические системы, подающие сигнал на включение резервного источника питания только при соблюдении всех правил и блокировок. Также для дополнительной надёжности даже применяется механическая блокировка.

Классификация АВР и варианты реализации

Осуществляться резервное питание и его автоматический ввод может от отдельного генератора, аккумуляторной батареи либо отдельной линии.

В свою очередь все системы АВР по своему действию делятся на:

1. Односторонние. Одна секция или же ввод является рабочим (основным), а второй резервный. В случае исчезновения рабочего напряжения включается резерв.
2. Двухсторонние. Когда существуют две раздельно питающиеся секции и соответственно две линии являются рабочими, и при отключении одной любой из них, другая является резервной.

Также АВР может быть с восстановлением питания по нормальной схеме и без него. Во втором случае происходит полное погашение нерабочей сети и даже при повторном возобновлении питания схема не будет работать как прежде по двум линиям.

Особенности работы с бытовыми генераторами

Для того чтобы организовать автоматический ввод резерва в доме можно в качестве источника резервного питания использовать автономный генератор. Он даст возможность длительное время обеспечить электрической энергией целый дом, а величина подключаемой нагрузки зависит от мощности самого генератора. Вот схема подключения:

Введение генератора в качестве источника электроэнергии вместо сетевого напряжения можно практиковать в однофазной и трёхфазной сети с учетом модели генератора. Однако для того, чтобы этот процесс был полностью автоматизирован необходимо, чтобы генератор был оснащён стартером, а также понадобится специальный блок, состоящий из набора коммутационных устройств, включающих стартер только на время запуска и отключающих при возобновлении подачи сетевого напряжения. Выглядит он вот так:

Такой блок для генератора совместим с любым типом двигателя и имеет три положения: «Стоп», «Включен, «Запуск». Правда, в зимнее время необходим прогрев двигателя внутреннего сгорания, но этот блок можно запрограммировать, учитывая и эту особенность. Крепится он на дин рейку в распределительном щитке.

На видео доходчиво объясняется схема, по которой можно сделать автоматический ввод резерва для генератора своими руками:

АВР на аккумуляторах

С развитием преобразователей, трансформирующих постоянный ток в переменный, появляется возможность использовать, например, автомобильный аккумулятор в качестве источника резервного питания. Помимо аккумулятора, понадобится приобрести современный автомобильный инвертор, преобразующий 12 Вольт постоянного напряжения в 220 Вольт переменного.

Правда, этот источник вряд ли можно использовать для силовой нагрузки, но цепи освещения он может легко обеспечить стабильным напряжением на время непродолжительной аварии на линии. При этом длительность работы будет зависеть от мощности потребителей и емкости аккумуляторов.

Для увеличения ёмкости можно параллельно подключить несколько аккумуляторных батарей. Схема соединения самой системы АВР может быть реализована с помощью пускателя.

Пускатель включается в основную цепь, а при проблемах в сети его подвижная часть отпадает, тем самым его размыкающий блок-контакт, введённый в цепь аккумулятора, запускает систему автоматического электроснабжения. Этот способ менее затратный, нежели генераторный, но не способен выдавать длительное время ток для мощных бытовых приборов.

Применение логического контроллера

Для двух сетей электроснабжения трехфазным питанием применяются уже готовые блоки АВР с применением логического цифрового контролера, который может учитывать множество параметров, требуемых для создания идеальной системы. На нём имеется вся нужная маркировка и инструкция по управлению и подключению.

Правда, перед тем как подключить модуль и приобрести его, нужно задуматься, имеется ли резервный источник питания с более надёжным электроснабжением. Так как нет смысла подключать его к одной и той же системе трёхфазной сети, то есть питающейся от одного трансформатора 6/0,4 кВ.

Организация АВР в высоковольтных цепях

Для того чтобы выполнить организацию автоматического резервирования в цепях с напряжением больше 1000 Вольт, в качестве элемента, измеряющего и контролирующего сетевую энергию, служит специальный трансформатор напряжения, на вторичной обмотке которого в нормальном режиме работы 100 Вольт. Для связи его с системой АВР используется реле минимального напряжения или же реле контроля фаз. Оно реагирует не только на понижение величины сетевого напряжения, но и на исчезновение хотя бы одной фазы, например, при обрыве воздушной линии ВЛ. Здесь уже обязательно выполнение всех требований, касающихся правильному вводу АВР, а иногда даже при системе с восстановлением устанавливается выдержка времени на возврат в исходную первоначальную конфигурацию.

Также важно отметить, что в высоковольтных сетях схема автоматики АВР реализуется на электромеханических реле старого образца или современных многофункциональных микропроцессорных терминалах защиты, которые выполняют несколько функций, в том числе и АВР.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме статьи:

Теперь вы знаете, что такое автоматический ввод резерва, какие бывают схемы АВР и какой принцип работы у данной системы электроснабжения. Надеемся, предоставленная информация и видео уроки были для вас полезными!

Наверняка вы не знаете:

АВР — Автоматический ввод резерва (Автоматическое включение резерва).

Предназначен для обеспечения резервным электроснабжением нагрузок, подключенных к системе электроснабжения, имеющей не менее двух питающих вводов и направленный на повышение надежности системы электроснабжения. Заключается в автоматическом подключении к нагрузкам резервных источников питания в случае потери основного. Щиты автоматического ввода резерва (АВР, ЩАВР, ШАВР) предназначены для автоматического переключения между основным и дополнительным источниками питания в случае пропадания напряжения на основном вводе.

Основным источником зачастую является стационарная сеть, а в качестве дополнительных источников могут быть, к примеру, дизельные или газовые электростанции.

• Основные функции щитов автоматического ввода резерва (АВР):
• Защита от коротких замыканий и перегрузок;
• Автоматический переход на резервный источник при пропадании напряжения;
• Передача сигнала на включение и остановку электроагрегата.

Согласно ПУЭ, все потребители электрической энергии делятся на три категории:

• I категория — к потребителям этой группы относятся те, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный материальный ущерб, угрозу для безопасности государства, нарушение сложных технологических процессов и пр.
• II категория — к этой группе относят электроприёмники, перерыв в питании которых может привести к массовому простою рабочих, механизмов, промышленного транспорта.
• III категория — все остальные потребители электроэнергии.

Таким образом, кроме неудобства в повседневной жизни человека, длительный перерыв в электропитании может привести к угрозе жизни и безопасности людей, материальному ущербу и другим, не менее серьёзным последствиям. Бесперебойное питание можно реализовать, осуществив электропитание каждого потребителя от двух источников одновременно (для потребителей I категории так и делают).

Основные технические характеристики щитов АВР

• Щиты АВР комплектуется оборудованием концерна (Германия)
• Номинальная рабочий ток АС-1 – 16…800А.
• Номинальное рабочее напряжение Ue – 220/380В.
• Номинальное рабочее напряжение Ue цепей управления – 220В.
• Номинальное импульсное выдерживаемое напряжение Uimp – 6 кВ
• Уровень защиты от пыли и влаги в зависимости от вариантов – IP31 и IP65.
• Рабочая температура от –5°С до +40°С.

Требования к устройствам АВР, принципы их выполнения и расчет параметров

В системах электроснабжения при наличии двух (и более) источников питания часто целесообразно работать по разомкнутой схеме. При этом все источники включены, но не связаны между собой, каждый из них обеспечивает питание выделенных потребителей. Такой режим работы сети объясняется необходимостью уменьшить ток к. з., упростить релейную защиту, создать необходимый режим по напряжению, уменьшить потери электроэнергии и т. п. Однако при этом надежность электроснабжения в разомкнутых сетях оказывается более низкой, чем в замкнутых, так как отключение единственного источника приводит к прекращению питания всех его потребителей. Электроснабжения потребителей, потерявших питание, можно восстановить автоматическим подключением к другому источнику питания с помощью устройства автоматического включения резервного источника.

Применяют различные схемы АВР, однако все они должны удовлетворять изложенным ниже основным требованиям.

Находиться в состоянии постоянной готовности к действию и срабатывать при прекращении питания потребителей по любой причине и наличии нормального напряжения на другом, резервное для данных потребителей источнике питания. Чтобы не допустить включения резервного источника на короткое замыкание, линия рабочего источника к моменту действия должна быть отключена выключателем со стороны шин потребителей. Отключенное состояние этого выключателя контролируется его вспомогательными контактами или реле положения, и эти контакты должны быть использованы в схеме включения выключателя резервного источника. Признаком прекращения питания является исчезновение напряжения на шинах потребителей, поэтому воздействующей величиной устройства обычно является напряжение. При снижении напряжения до определенного значения АВР приходит в действие.

Иметь минимально возможное время срабатывания tАВР1. Это необходимо для сокращения продолжительности перерыва питания потребителей и обеспечения самозапуска электродвигателей. Минимальное время tАВР1 определяется необходимостью исключить срабатывания при коротких замыканиях на элементах сети, связанных с рабочим источником питания, если при этом напряжение на резервируемых шинах станет ниже напряжения срабатывания устройства. Эти повреждения отключаются быстродействующими защитами поврежденных элементов. При выборе выдержки времени необходимо также согласовывать действие АВР с действием других устройств, расположенных ближе к рабочему источнику питания.

Обладать однократностью действия, что необходимо для предотвращения многократного включения резервного источника на устойчивое короткое замыкание.

Обеспечивать вместе с защитой быстрое отключение резервного источника питания и его потребителей от поврежденной резервируемой секции шин и тем самым сохранять их нормальную работу. Для

Не допускать опасных несинхронных включений синхронных электродвигателей и перегрузок оборудования.

В зависимости от конструкции коммутационного аппарата, схемы электроснабжения и ее номинального напряжения основные требования к устройствам выполняются по-разному (например, устройства АВР в сетях напряжением до 1 кВ).

Пусковые органы и выбор параметров. В качестве примера рассмотрим АВР на секционном выключателе схемы сети

(рис.10.11,а). В этой схеме шины секционированы; секционный выключатель Q5 отключен. Каждая секция питается от отдельного источника. Схему можно выполнить так, что устройство будет действовать на включение секционного выключателя Q5 при отключении любого из источников питания и исчезновения напряжения на любой секции шин. В том случае осуществляется взаимное резервирование с помощью АВР двухстороннего действия.

Но прежде чем включить выключатель Q5, устройство АВР должно отключить выключатель Q2 или Q4, если он остался включенным при исчезновении напряжения на соответствующей секции шин. Для этой цели в схему вводят пусковой орган, в котором обычно применяют минимальные реле напряжения. В общем случае АВР содержит также орган выдержки времени. Если резервируемой является одна из секций, например секция 1, то АВР включает выключатель Q5 только при исчезновении напряжения на этой секции, предварительно отключив выключатель Q2, т. е. осуществляет одностороннее действие. Для удовлетворения основных требований, предъявляемых к АВР, параметры пускового органа и органа выдержки времени выбирают следующим образом.

Минимальный пусковой орган напряжения должен срабатывать при понижениях напряжения на шинах, например секции 1, до Uост.к, вызванных короткими замыканиями в точках Ki—Кз (за элементами с сосредоточенными параметрами). Эти повреждения обычно отключаются защитой с выдержкой времени третьей ступени tIIIс.з. Характер изменения напряжения на шинах секции 1 и напряжение срабатывания показаны на рис. 10.11, в.

В некоторых схемах пусковой орган (минимальное реле напряжения) и орган выдержки времени объединены в одном реле. Если на резервируемом элементе системы электроснабжения (например, на линии Л1) имеется устройство Автоматического Повторного Включения (АПВ), то время tАВР1. должно согласовываться с временем действия АПВ tАПВ1чтобы АВР действовало только после неуспешного действия АПВ. Для этого время tАВР1, полученное из выражения (10.9), Необходимо увеличить при однократном АПВ на значение tАПВ1. Если в системе электроснабжения (рис. 10.11, а) наряду с рассматриваемым устройством устройство, расположенное ближе к рабочему источнику питания, то его время действия tАВР1. выбирается с учетом сказанного, а для рассматриваемого АВР должно выполняться дополнительное условие. Время tзап в зависимости от типов выключателей и реле времени в схемах принимается 2-3 с.

В условиях эксплуатации случаются перегорания предохранителей или другие неисправности в цепях трансформаторов напряжения. При этом возможны срабатывания минимальных реле напряжения пускового органа. Для предотвращения ложных действий устройства имеется ряд способов, например в пусковом органе используют два минимальных реле напряжения, включенные на разные трансформаторы напряжения. Для этих же целей в пусковом органе вместе с минимальным реле напряжения используют минимальное реле тока, включенное на ток питающей линии Л1 (рис. 10.11, а). Такой комбинированный пусковой орган срабатывает лишь тогда, когда вместе с исчезновением напряжения на шинах исчезает ток в линии. Ток срабатывания реле отстраивается от минимального рабочего тока Iраб.min питающей линии по условию

В этом случае выдержка времени tАВР1, определяемая из условия (10.9), согласуется только с защитой, действующей при к.з. в точке К6. Если к резервируемым шинам подключены синхронные электродвигатели и компенсаторы, то при отключении рабочего источника питания на шинах в течение некоторого времени поддерживается остаточное напряжение благодаря разряду электромагнитной энергии, запасенной этими электродвигателями и компенсаторами. Значение этого напряжения снижается постепенно, поэтому минимальное реле напряжения может подействовать с замедлением, достигающим tс.р=1 с и более. Такое замедление нежелательно. Избежать его можно, если вместо минимального реле напряжения использовать реле понижения частоты. Это возможно, так как снижается не только значение, но и частота остаточного напряжения, причем время снижения частоты до значения уставки срабатывания, равной 46—47 Гц, обычно не превышает 0,2—0,3с, т. е. всегда значительно меньше, чем время снижения остаточного напряжения от первоначального значения до уставки срабатывания минимального реле напряжения. Действие устройства имеет смысл при наличии напряжения на резервном источнике питания. Поэтому в пусковой орган включают максимальное реле напряжения, контролирующее наличие напряжения на резервном источнике питания, на шинах секции II. При минимальном рабочем напряжении Uраб.min реле должно находиться в состоянии после срабатывания, разрешая действие пускового органа. Это обеспечивается выбором его напряжения срабатывания по условию

где Котс = 1,5. 1,7 — коэффициент отстройки; Кв = 0,8 — коэффициент возврата.

В расчетах обычно принимают Uc.p.2 = (0,65. 0,7) (Uном/Ки). Требование однократности действия удовлетворяется, если принять продолжительность воздействия на включение выключателя Q5 (рис. 10.11, а)

где tв.в — время включения выключателя Q5; tзап = 0,3. 0,5 с.

Включенный от АВР выключатель должен иметь защиту, действующую с ускорением после АВР. В том случае, если при действии АВР резервный источник питания перегружается и не обеспечивает самозапуск электродвигателей, следует отключить часть нагрузки, например, минимальной защитой напряжения.

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:

• Количество резервных секций. На практике чаще всего встречаются АВР на два питающих ввода, но чтобы обеспечить высокую надежность электроснабжения, может быть задействовано и больше независимых линий. Шкаф АВР на три ввода
• Тип сети. Большинство устройств предназначено для коммутации трехфазного питания, но встречаются и однофазные блоки АВР. Они применяются в бытовых сетях электроснабжения для запуска двигателя генератора. Применение АВР в частном доме
• Класс напряжения. Устройства могут быть предназначены для работы в цепях до 1000 или использоваться при коммутации высоковольтных линий.
• Мощностью коммутируемой нагрузки.
• Время срабатывания.

Требования к АВР

В число основных требований к системам аварийного восстановления электроснабжения входит:

• Обеспечение подачи питания потребителю электроэнергии от резервного ввода, если произошло непредвиденное прекращение работы основной линии.
• Максимально быстрое восстановление электропитания.
• Обязательная однократность действия. То есть, недопустимо несколько включений-отключений нагрузки из-за КЗ или по иным причинам.
• Включение выключателя основного питания должно производиться автоматикой АВР до подачи резервного электропитания.
• Система АВР должна контролировать цепь управления резервным оборудованием на предмет исправности.

Устройство АВР

Существует два основных типа исполнения, различающиеся приоритетом ввода:

1. Одностороннее. В таких АВР один ввод играет роль рабочего, то есть используется, пока в линии не возникнут проблемы. Второй – является резервным, и подключается, когда в этом возникает необходимость.
2. Двухстороннее. В этом случае нет разделения на рабочую и резервную секцию, поскольку оба ввода имеют одинаковый приоритет.

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:

• N – Ноль.
• A – Рабочая линия.
• B – Резервное питание.
• L – Лампа, играющая роль индикатора напряжения.
• К1 – Катушка реле.
• К1.1 – Контактная группа.

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:

• AB1 и AB2 – двухполюсные автоматические выключатели на основном и резервном вводе.
• К1 и К2 – катушки контакторов.
• К3 – контактор в роли реле напряжения.
• K1.1, K2.1 и K3.1 – нормально-замкнутые контакты контакторов.
• К1.2, К2.2, К3.2 и К2.3 – нормально-разомкнутые контакты.

После переводов автоматов АВ1 и АВ2 алгоритм работы блока АВР будет следующим:

1. Штатный режим (питание от основной линии). Катушка К3 насыщается и реле напряжения срабатывает, замыкая контакт К3.2 и размыкая К3.1. В результате напряжение поступает на катушку пускателя К2, что приводит к замыканию К2.2 и К2.3 и размыканию К2.1. Последний играет роль электрической блокировки, не допускающей подачи напряжения на катушку К1.
2. Аварийный режим. Как только напряжение в главной линии исчезает или «падает» ниже допустимого предела, катушка К3 перестает насыщаться и контакты реле принимают исходную позицию (так, как показано на схеме). В результате на катушку К1 начинает поступать напряжение, что приводит к изменению положения контактов К1.1 и К1.2. Первый играет роль электрической защиты, не допуская подачи напряжения на катушку К2, второй снимает блокировку подачи питания на нагрузку.
3. Чтобы работала механическая блокировка (на схеме отображена в виде перевернутого треугольника) необходимо использовать реверсивный пускатель, где ее наличие предполагается конструкцией электромеханического прибора.

Теперь рассмотрим два варианта простых АВР для трехфазного напряжения. В одном из них энергоснабжение будет организовано по односторонней схеме, во втором применено двухстороннее исполнение.

Рисунок 6. Пример односторонней (В) и двухсторонней (А) реализации простого трехфазного АВР

Обозначения:

• AB1 и AB2 – трехполюсные автоматы защиты;
• МП1 и МП2 – магнитные пускатели;
• РН – реле напряжения;
• мп1.1 и мп2.1 – групповые нормально-разомкнутые контакты;
• мп1.2 и мп2.2 – нормально-замкнутые контакты;
• рн1 и рн2 – контакты РН.

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:

• AB1, АВ2 – трехполюсные устройства защиты;
• S1, S2 – выключатели для ручного режима;
• КМ1, КМ2 – контакторы;
• РКФ – реле контроля фаз;
• L1, L2 – сигнальные лампы для индикации режима;
• км1.1, км2.1 км1.2, км2.2 и ркф1 – нормально-разомкнутые контакты.
• км1.3, км2.3 и ркф2 – нормально-замкнутые контакты.

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:

• Отсутствие механических контактов и всех связанных с ними проблем (залипание, пригорание и т.д.).
• Отпадает необходимость в механической блокировке.
• Более широкий диапазон управления параметрами срабатывания.

К числу недостатков следует отнести сложный ремонт электронных АВР. Самостоятельно реализовать схему устройства также не просто, для этого потребуются знания электротехники, электроники и программирования.

Автоматический ввод резерва (АВР)

Ответственные потребители электроэнергии требуют как минимум двух источников питания, при этом в нормальном режиме работы оба источника включены параллельно, либо один источник включен и является рабочим, а второй, резервный, автоматически вводится после исчезновения рабочего питания. Алгоритм, осуществляющий данную операцию, называется автоматическим включением резервного источника питания (АВР).

К устройствам АВР, вне зависимости от их принципа исполнения, предъявляются следующие основные требования:

1. АВР должен срабатывать при исчезновении напряжения на шинах рабочего питания потребителя по следующим причинам: аварийном (повреждение на вводе), ошибочном или самопроизвольном отключении выключателя рабочего питания. Включение резервного источника запрещается, если причиной исчезновения напряжения на шинах рабочего питания является повреждение на шинах или на каком-либо из присоединений, питающихся от шин рабочего источника;
2. Формирование команды на включение резервного источника питания должно происходить только после отключения рабочего источника с целью избежать включения резервного ввода на повреждение в не отключившемся рабочем вводе (также это необходимо для исключения несинхронного включения двух источников питания);
3. С целью снижения длительности перерыва питания потребителей, включение резервного источника должно производиться с минимальной задержкой после отключения рабочего ввода.

Рассмотрим алгоритм функционирования АВР, удовлетворяющий всем вышеперечисленным требованиям; для этого обратимся к схеме, представленной на Рисунке 1, где работа алгоритма АВР реализована в блоках БЗП-01 компании ООО НПП «Микропроцессорные технологии». Для реализации алгоритма АВР блоки БЗП-01 устанавливаются на вводных и секционном выключателе, а также в трансформаторах напряжения секции.

Рисунок 1 – Структурная схема АВР на блоках БЗП-01

Алгоритм АВР рассматривается в полностью подготовленном состоянии, силовой выключатель вводного присоединения находится во включенном положении, секционный выключатель отключен.

В данном варианте построения работой алгоритма АВР управляет терминал, установленный в ячейке трансформатора напряжения секции, а именно БЗП–01–ТН, который контролирует текущее значение напряжения на секции, наличие напряжения на соседней секции шин и формирует команды на отключение вводного и включение секционного выключателей.

Рисунок 2 – Алгоритм работы АВР в блоке БЗП-01-ВВ, установленном на вводном присоединении

Рисунок 3 – Алгоритм работы АВР в блоке БЗП-01-ТН, установленном на трансформаторе напряжения

Алгоритм работает следующим образом :

1. Терминал БЗП-01-ТН, установленный в ячейке трансформатора напряжения секции, контролирует уровень напряжения на секции. При просадке напряжения ниже заданной уставки, срабатывают пусковые органы по напряжению и, при соблюдении всех условий, описанных ниже, запускается выдержка времени АВР.
2. Если до истечения данной выдержки времени напряжение восстановится выше 105% от напряжения уставки срабатывания, то работа алгоритма остановится, если же напряжение не восстановилось, то формируется команда «ОТКЛ ВВ по АВР» на отключение вводного присоединения, направленная в терминал БЗП-01-ВВ, который установлен на вводном присоединении.
3. После того, как вводной выключатель отключается по сигналу «ОТКЛ ВВ по АВР», в терминале БЗП-01-ВВ формируется сигнал «Пуск АВР», который подается обратно в терминал БЗП-01-ТН и свидетельствует о том, что вводное присоединений отключено и отсутствуют какие-либо блокировки на работу алгоритма АВР.
4. При отключении вводного выключателя от токовых защит алгоритм АВР блокируется. При появлении сигнала «Пуск АВР» на дискретном входе БЗП-01-ТН, в устройстве формируется сигнал «ВКЛ СВ по АВР», который с помощью выходного реле передается в терминал БЗП-01-СВ, установленный на секционном выключателе, по которому происходит включение секционного выключателя.

Также в терминалах БЗП-01-ВВ возможно предусмотреть автоматическое включение секционного выключателя при следующих условиях:

1. ручное отключение вводного выключателя;
2. самопроизвольное отключение вводного выключателя;
3. при отключении вводного выключателя от внешнего сигнала.

Главное отличие схемы, построенной на устройствах БЗП-02 или БЗП-03 заключается в том, что весь алгоритм собирается в терминалах, установленных на вводных выключателях без необходимости установки устройств БЗП в ячейках трансформаторов напряжения секции. Алгоритмы в устройствах БЗП-02 и БЗП-03 являются идентичными, с несущественными отличиями, поэтому далее рассмотрим их на примере БЗП-03 (Рисунок 4).

Рисунок 4 – Структурная схема АВР на блоках БЗП-03

Принципиально алгоритм работает следующим образом: терминал БЗП-02, установленный на ячейке вводного присоединения, контролирует уровень напряжения на своей секции шин. При снижении напряжения ниже заданной уставки, запускается отсчет выдержки времени, и, если до истечения данной выдержки напряжение восстановится выше 105% от напряжения уставки, то работа алгоритма остановится. Если же напряжение не восстановилось, то при наличии всех разрешающих сигналов и отсутствия каких-либо блокировок, формируется команда на отключение силового выключателя, после чего при появлении сигнала «Отключено», выдается команда на включение секционного выключателя.

Рисунок 5 – Алгоритм работы АВР в блоке БЗП-03-ВВ, установленном на вводном присоединении