01.04.2009. Устройства автоматического включения резерва

Устройства автоматического включения резерва (АВР) и панели переключения на­грузок предназначены для переключения источников электроснабжения, питающих нагрузку, при отключениях питания на одном вводе АВР (панели переключения).

В нормальном режиме нагрузка пита­ется от источника. При его отказе коммутационный аппарат в цепи источника размыкается, а коммутационный аппарат в цепи источника замыкается, после че­го питание нагрузки переводится на источник.

Функционально и конструктивно устрой­ство АВР и панели переключения нагрузок-различий не имеют. Разница заключается толь­ко в том, что панели переключения нагрузок входят в номенклатуру опций ДГУ и могут ком­плектно поставляться. Термин «устройство ав­томатического включения резерва» более пол­но отражает стоящее за ним понятие и применя­ется в случаях, когда переключаются источники питания различных видов, таких как транс­форматорные подстанции, дизель-генератор­ные установки, ИБП, секции ГРЩ и т.д. В даль­нейшем будем пользоваться термином «АВР».

АВР представляет собой второй важней­ший элемент СГЭ. Без АВР невозможно орга­низовать автоматическое переключение питания на ДГУ при отказе основного ис­точника электроснабжения. Применяемые в некоторых случаях перекидные ру­бильники не являются автоматическими аппаратами и требуют постоянного при­сутствия на объекте оперативного персонала для осуществления необходимых переключений. Для интеллектуального здания СГЭ с применением перекидных ру­бильников не является приемлемым решением. В некоторых случаях решения на ос­нове АВР могут являться альтернативой решениям на основе ИБП при построении СБЭ. При определенных условиях они позволяют отказаться от ДГУ.

Существующие типы АВР рассмотрены ниже.

Тиристорные (электронные) АВР (Static Transfer Switch, STS) имеют минималь­но возможное время переключения при синфазных сетях — не более 3 мс, а в несин­фазных сетях могут обеспечивать включение резервного ввода в момент перехода его входного напряжения через ноль (с целью ограничения возможных бросков тока при коммутации). По своему устройству тиристорные АВР повторяют статический байпас ИБП, с той лишь разницей, что в них имеется минимум пара статических ключей. Ва­риантом STS являются избыточные переключатели.

Отсутствие в схеме механических элементов позволяет получить высокую на­дежность тиристорных (электронных) АВР. В то же время при больших токах на­грузки тепловыделение тиристорных АВР может достигать нескольких киловатт (потребуется принудительная вентиляция или кондиционирование помещения электрощитовой). Блокировка от возможных замыканий двух входов между собой может быть только электронной, в то время как органы Энергонадзора, как прави­ло, требуют наличия механической блокировки. Блокировка применяется для ис­ключения подачи напряжения с одного ввода АВР на другой при переключении. Можно сказать, что АВР должно работать по логике ИЛИ. Блокировка может осуществляться как электрическими (электронными), так и механическими средства­ми. Нормативными документами требования к механической блокировке вводов АВР не регламентируются и устанавливаются в соответствии с местными инструк­циями и руководящими документами.

Однократность действия АВР требуется для исключения его повторного вклю­чения в случае короткого замыкания на нагрузке.

Стоимость тиристорных АВР примерно в два раза выше, чем стоимость электромеханических аппаратов той же мощности.

Как уже отмечалось, тиристорные АВР могут рассматриваться как альтернатива ИБП. Малое время переключения при двустороннем питании приближает тиристорный АВР к ИБП типа off-line. Но, поскольку резервные источники питания находятся вне пределов объекта и обеспечение качества электроэнергии требует до­полнительных мероприятий, применение тиристорных АВР в таком качестве широ­кого распространения не получило. В некоторых случаях используют тиристорные АВР для резервирования критической нагрузки с организацией двустороннего пи­тания от разных групп ИБП или от ИБП и ДГУ.

Электромеханические АВР на контакторах наиболее распространены и име­ют достаточно высокое быстродействие (десятки-сотни миллисекунд) среди элек­тромеханических аппаратов, уступая только тиристорным. При двухвходовой и трехвходовой схеме АВР существует возможность ввести в дополнение к элек­трической механическую блокировку контакторов. Механическая блокировка вы­полняется на базе простого и надежного рычажного механизма. Количество вводов принципиально не ограничено и определяется логикой работы системы автомати­ки, управляющей контакторами.

Трехвходовые АВР на базе двухвходовых, как правило, выполняют­ся на номинальные токи до 630 А. Это связано с конструктивным исполнением контакторов и управляемых выключателей. При токах, больших 630 А, трехвхо­довые АВР выполняются непосредственно на трех аппаратах. Механическая блокировка при этом производится специальным тросовым блокировоч­ным механизмом.

Электромеханические АВР на авто­матических выключателях с электропри­водом уступают предыдущим по быстродействию и также позволяют осуще­ствить механическую и электрическую бло­кировки при двухвходовой (рычажная бло­кировка) и трехвходовой (тросовая блоки­ровка) схемах. К недостаткам можно отне­сти более сложную электрическую схему и более высокую стоимость этих устройств при мощностях ниже 100 кВА.

К достоинствам этих АВР можно отнести конструкцию, обеспечивающую не­возможность замыкания между собой двух входов, а также наличие ручного управ­ления, которое обеспечивается независимо от напряжения на сетевых вводах. Стои­мость АВР на управляемых переключателях при мощностях более 100 кВА ниже, чем стоимость аппаратов на контакторах и автоматических выключателях.

У всех рассмотренных типов АВР при необходимости могут быть реализованы функции контроля уровня напряжения, введены элементы регулировки задержек и схемы управления работой ДЭС. Контроль уровня напряжения необходим для ра­боты автоматики по заданному алгоритму: если напряжение на рабочем входе АВР упало ниже установленного уровня, то автоматика определяет это как отключение напряжения и производит переключение нагрузки на тот вход, где уровень напря­жения находится в допустимом диапазоне. Задержки времени на осуществление пе­реключения устанавливаются для исключения излишних переключений на резерв­ный вход и обратно в случае кратковременного пропадания напряжения и его по­следующего восстановления. Управление работой генератора необходимо для вы­дачи сигнала на запуск ДГУ по прошествии необходимой выдержки (задержки) времени в случае отключения вводов от энергосистемы.

Резюмируя сказанное, можно сделать следующие выводы:

- целесообразно использовать АВР электромеханического типа, которые могут быть выполнены на контакторах, управляемых автоматических выключателях или управляемых переключателях с электроприводом;

- желательно наличие механической блокировки, исключающей возможность замыкания двух входов друг на друга;

- при использовании в качестве резервного источника ДЭС схема АВР должна содержать необходимые элементы для управления ее работой (автоматиче­ский пуск и останов ДЭС, возможность регулировки различных временных параметров, в том числе задержки обратного переключения на сеть, времени работы ДЭС на холостом ходу для охлаждения и т.п.);

- трехвходовая схема может быть реализована путем последовательного соеди­нения двух двухвходовых АВР;

- АВР на контакторах и управляемых автоматических выключателях могут быть реализованы как трехвходовые (что уменьшит суммарную стоимость оборудования на 20...30% за счет меньшего числа коммутирующих элемен­тов), однако при этом невозможно обеспечить полноценную механическую блокировку между тремя входами.