Когда электричество исчезает даже на несколько минут, предприятия могут понести колоссальные убытки. А для больниц такая ситуация просто опасна. В большинстве объектах необходимо обеспечивать бесперебойное электроснабжение. Для этого его следует подключить к нескольким источникам электроэнергии. Специалисты при таком подходе используют АВР.
Что такое АВР и его назначение
Автоматический ввод резерва или АВР – это система, относящаяся к электрощитовым вводно-коммутационным распределительным устройствам. Основной целью АВР является быстрое подключение нагрузки на резервное оборудование. Такое подключение необходимо, когда появляются проблемы с подачей электричества от главного источника электроэнергии. Система следит за напряжением и током нагрузки и таким образом обеспечивает автоматическое переключение на функционирование в аварийном режиме.
АВР необходимо, если имеется запасной источник питания (дополнительная линия или еще один трансформатор). Если при аварийной ситуации будет отключен первый источник, вся работа перейдет на запасной. Использование АВР позволит избежать неприятностей, вызванных перебоями подачи электроэнергии.
Требования к АВР
Основные требования к системам АВР заключаются в следующем:
- Она должна иметь высокую скорость восстановления подачи электроэнергии.
- В случае, когда основная линия перестает работать, установка должна обеспечить подачу электроэнергии потребителю от запасного источника.
- Действие осуществляется один раз. Нельзя допускать несколько включений и отключений нагрузки, например, из-за короткого замыкания.
- Выключатель основного питания должен включаться с помощью автоматики системы автоматического ввода резерва. До тех пор, пока не будет подано запасное электропитание.
- Система АВР должна производить контроль корректного функционирования цепи управления резервным оборудованием.
Применение резервного питания
Длительное отсутствие электроэнергии доставляет много неудобств для человека, кроме того, может привести к угрозе жизни и безопасности людей. Обеспечить бесперебойное электроснабжение можно от двух независимых источников питания, что применяется для потребителей первой категории. Особая группа первой категории снабжается электроэнергией от трех взаимно резервирующих источников питания. Такие схемы имеют ряд недостатков:
- Значение токов короткого замыкания гораздо выше, чем при раздельном электроснабжении потребителей.
- Происходят большие потери электроэнергии в питающих трансформаторах.
- Сложная защитная схема.
- Очень трудно вести учет перетоков мощности.
- Иногда тяжело осуществить параллельную работу источников питания из-за наличия ранее установленной релейной защиты.
Поэтому существует необходимость в раздельных источниках питания с наличием быстрого восстановления электроэнергии. Именно эту задачу выполняет АВР, который подключает отдельную сеть или другой источник питания (генератор, аккумуляторную батарею). Щиты резервного включения широко применяются на предприятиях транспорта, связи, при строительстве жилищных комплексов и в других областях промышленности.
Обычно на входе в здание устанавливается шкаф ВРУ с АВР, то есть электрики комплектуют вводно-распределительное устройство блоком резервного питания. Можно такое оборудование устанавливать и отдельными блоками, которые собраны в заводских условиях.
Принцип работы автоматического ввода резерва
Основой работы АВР является контроль напряжения в цепи. Контроль может осуществляться как при помощи любых реле, так и при помощи микропроцессорных блоков управления.
Справка! Реле контроля напряжения (также называют вольт контроллер) отслеживает состояние электрического потенциала. В случае перенапряжения в сети вольт контроллер мгновенно обесточит сеть.
Контактная группа, контролирующая наличие электроэнергии, играет основную роль в системе АВР. В нашем случае это реле. Когда напряжение пропадает, управляющий механизм получает сигнал и переключается на питание генератора. Когда основная сеть начинает работать штатно, этот же механизм переключает питание обратно.
Принцип работы промышленных систем
Основные принципы здесь неизменны. В качестве примера можно взять схему АВР в виде типового шкафа. Здесь используется реле с контролем состояния каждой фазы. При проблемах на одной из них с перекосом напряжения, всегда можно переключить нагрузку на оставшуюся линию. Это восстановит исходный режим энергообеспечения, когда проблемы с основным источником исчезнут.
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.
Основные варианты логики функционирования АВР
Система АВР с приоритетом первого ввода
Суть работы системы АВР этого типа заключается в том, что нагрузка изначально подключается к источнику электроэнергии № 1. Когда случается перегрузка, короткое замыкание, обрыв фазы или другая аварийная ситуация, нагрузка переходит на запасной источник. Когда подача электричества на первом восстановлена до нормальных параметров, нагрузка автоматически переключается обратно.
Система АВР с приоритетом второго ввода
Логика работы та же, что и у предыдущего типа системы. Разница в том, что нагрузку подключают к вводу 2. В случае аварии напряжение переходит на ввод 1. После того, как напряжение на втором источнике будет восстановлено, напряжение автоматом переключится на него.
Какие схемы работы АВР существуют
Рабочие примеры показывают успешность применения щита автозапуска для бесперебойного электроснабжения дома.
Простые схемы
Один из вариантов схемы АВР показывает переключение электроэнергии на генератор с основной линии. Здесь присутствует принцип защиты от короткого замыкания. В данном АВР предусмотрены электрическая и механическая блокировка, которая не дает запуститься одновременно двум вводам.
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.
При автоматическом переключении АВ1 и АВ2 работа системы АВР выглядит следующим образом:
- Питание от основной линии в штатном режиме. При насыщении катушки К3 происходит срабатывание реле напряжения, что приводит к замыканию К2.2 и К2.3 и размыканию К1.
- Энергообеспечение при аварийном режиме. При проблемах напряжения на основной линии К3 не насыщается, напряжение падает ниже допустимого, контакты приходят к исходному положению. Таким образом напряжение поступает на катушку К1, из-за чего меняется положение контактов К1.1 (имеющаяся роль электрической защиты) и К1.2 (которая снимает блокировку подачи питания на нагрузку).
- Срабатывание механической блокировки. В этом случае используется реверсивный пускатель (если есть на конструкции электромеханического прибора).
Пример работы двух простых АВР для трехфазного напряжения, где, в одном случае энергообеспечение производится по односторонней схеме, а в другом – по двустороннему принципу.
Пример односторонней (В) и двусторонней (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.
Схема А имеет два равноправных ввода, чтобы не произошло одновременного переключения линий. Здесь используется принцип взаимный блокировки, как на контакторах МП1 и МП2. Благодаря очередности автоматического включения АВ1 и АВ2, будет зависеть от какой линии пойдет нагрузка. Если первым сработает АВ1, то задействуется пускатель МП1, а контакт МП1.2 разрывается, что приводит к блокировке напряжения на катушку МП2. Если отключается источник 1, то пускатель МП1 переходит н свое исходное положение. И в действие вступает ПМ2, который блокирует первый пускатель и переводит подачу нагрузки от источника 2. Переключать источники можно и в ручном режиме с помощью АВ1 и АВ2.
Для одностороннего принципа работы используется схема В. Основное ее отличие в том, что в цепи подключения добавляется реле напряжения (РН) и при восстановлении работы оно возвращает подключение на источник 1. Но при этом размыкается РН2, который отключает пускатель МП2 и замыкает РН1, что позволяет подключить МП1.
Основные типы шкафов и щитов АВР
Щит АВР на два ввода на контакторах (пускателях)
Установка шкафа АВР на пускателях – это самый простой способ создать резервное питание. Этот шкаф — наиболее бюджетный вариант установки АВР. Как правило, в шкафах АВР на 2 ввода используют автоматические выключатели. Они нужны для того, чтобы защитить систему от перегрузок и замыканий. Защиту от перекоса фаз и скачков напряжения осуществляет реле напряжения. Кроме этого, реле становятся «мозгом» всей системы автоматического ввода резерва.
Шкаф АВР с двумя контакторами работает по следующему принципу. Два контактора подключены к первому и второму источнику соответственно. Первый контактор замкнут, а у второго цепь разомкнута. Электричество идет через ввод № 1.
Внимание! В случае, когда у АВР логика приоритета второго ввода, ситуация будет обратной: цепь второго контактора замкнута, а первого – разомкнута.
Если подача тока на первом вводе пропадет, а на втором будет нормальной, то контакты второго пускателя замкнутся, и механизм переключится на него. Как только на первом вводе напряжение восстановится – схема перейдет в первоначальное состояние.
При помощи реле здесь можно отрегулировать время задержки, с которой будет осуществляться переключение с одного источника на другой. Оптимальная задержка – от 5 до 10 секунд, она позволит обезопасить систему от ложного срабатывания АВР. Ложное срабатывание может произойти, например, в случае просадки напряжения.
Справка! Для того чтобы оба контактора не могли включиться одновременно, в щитах АВР используют дополнительные механические блокировки.
Щит АВР на 2 ввода на автоматах с моторным приводом
Они лучше всего подходят для использования при номинальных токах 250-6300А. Когда ток на основном вводе пропадает, специальные электромоторы получают сигнал и взводят пружины запасного выключателя, переключая нагрузку на другой ввод.
Программируемое реле EKF PRO-Relay
Основное управление логикой работы осуществляется программируемым реле EKF PRO-Relay. Это позволяет добиться более гибкой реализации основных функций системы управления.
В данной схеме программируемое реле контролирует положение автоматических выключателей, обеспечивает включение-выключение вводов, с помощью него задаются и изменяются временные задержки на срабатывание выключателей, выполняются функции диагностики.
Кроме того, в случае необходимости, можно без лишних затрат изменить алгоритм работы схемы АВР, выводить необходимую информацию о работе АВР на верхний уровень по Modbus, правда для этого необходим дополнительный интерфейсный модуль.
В качестве программного обеспечения для PRO-Relay используется PRO-Design. Программу можно бесплатно скачать с официального сайта EKF.
Также для загрузки программы понадобится кабель ILR-ULINK, который необходимо будет приобретать отдельно.
Высоковольтные цепи с АВР
Действие АВР в высоковольтных сетях класса 1кВ имеет более сложную схему, хотя со схожим принципом работы, как было указано выше. Все механизмы запуска здесь не меняется. Но в данной схеме нет резервных трансформаторов и каждая шина (Ш1 и Ш2) подключается к основному для себя питающему трансформатору (Т1 и Т2). Последние могут в определенных обстоятельствах стать резервными источниками с дополнительной нагрузкой. При штатном режиме выключатель СВ10 разомкнут и АВР производит контроль ТП по ТН1 Ш и ТН2 Ш.
При блокировке питания на Ш1 происходит отключение В10Т1 и включается СВ10. Обе секции или блоки начинают работать от одного и того же трансформатора. Как только источник восстанавливаает свою работу, АВР перекоммутирует систему в свое исходное положение.
Упрощенная схема ТП 110/10 кВ
