Автор: В. Серебряков

Источник: Вестник ИЭК, март-май 2009 http://energybk.ucoz.ru

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВВОД РЕЗЕРВА: варианты структурных решений.

 

Автоматический ввод резерва (Автоматическое включение резерва, АВР) – один из способов повышения надежности работы сети электроснабжения. Его реализация заключается в автоматическом подключении к системе электропитания резервных источников в случае возникновения аварии основных источников системы электроснабжения.

Согласно ПУЭ все потребители электрической энергии делятся на три категории:

I категория – потребители, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный материальный ущерб, опасность для безопасности государства, нарушение сложных технологических процессов и пр.;

II категория – электроприемники, перерыв в питании которых может привести к массовому недоотпуску продукции, простою рабочих, механизмов, промышленного оборудования, остановке транспорта;

III категория – все остальные потребители электроэнергии.

Кроме неудобства в повседневной жизни, длительный перерыв в электропитании может привести к угрозе жизни и безопасности людей, материальному ущербу и другим, не менее серьезным последствиям.

Бесперебойное питание можно реализовать, осуществив электропитание каждого потребителя от двух источников одновременно. Для потребителей I категории так и делают, а иногда в качестве резерва используют дизель-генераторные установки. Однако подобная схема имеет ряд недостатков:

·         электрический ток короткого замыкания при такой схеме гораздо выше, чем при раздельном питании потребителей;

• в питающих трансформаторах потери электроэнергии выше;
• защита сложнее, чем при раздельном питании;
• необходимость учета перетоков;

·         в отдельных случаях – невозможность реализации схемы по причине неосуществимости параллельной работы источников питания из-за ранее установленного оборудования.

Сегодня ситуация несколько упростилась, т.к. локальных ответственных потребителей можно обеспечить бесперебойным питанием при помощи источников бесперебойного питания, что позволяет увеличить допустимое время переключения на резервную линию. Но это проблему полностью не решает.

В связи с этим возникает необходимость в раздельном электроснабжении и быстром восстановлении электропитания потребителей. Решение этой задачи и выполняет АВР. АВР может подключить отдельный источник электроэнергии или включить силовой коммутирующий элемент, разделяющий линии питания, при этом перерыв питания может составлять всего 0,3 ... 0,8 секунд (время срабатывания выключателя). Но реально время переключения может составить несколько десятков секунд.

При проектировании схемы АВР, допускающей включение секционного выключателя, важно учитывать пропускную способность питающего трансформатора и мощность источника энергии, питающих параллельную систему. Без учета этих параметров может получиться так, что переключение на питание от параллельной системы выведет из строя и резервную линию, так как источник питания не сможет справиться с суммарной нагрузкой обеих систем. В случае, если невозможно подобрать такой источник питания, обычно предусматривают такую логику защиты, которая отключит наименее важных потребителей тока обеих систем.

АВР разделяют на:

• АВР одностороннего действия. В таких схемах присутствует одна рабочая секция питающей сети, и одна резервная. В случае потери питания рабочей секции АВР подключит резервную секцию.
• АВР двухстороннего действия. В этой схеме любая из двух линий может быть как рабочей, так и резервной.

Общие требования к АВР

• АВР должно срабатывать за минимально возможное время после отключения рабочего источника энергии;
• АВР должно срабатывать всегда, независимо от причины исчезновения напряжения на шинах потребителей;
• АВР должно срабатывать только однократно.

Принцип действия АВР

В качестве измерительного органа для АВР служат реле минимального напряжения, реле контроля фаз или другой прибор контроля качества питающего напряжения, подключенные к защищаемым участкам. В случае снижения напряжения на защищаемом участке электрической сети реле дает сигнал в схему АВР. Однако условие отсутствия напряжения не является достаточным для того, чтобы устройство АВР начало свою работу. Как правило, должен быть удовлетворен еще ряд условий:

• На защищаемом участке должно отсутствовать неустраненное короткое замыкание. Так как понижение напряжения может быть связано с коротким замыканием, включение дополнительных источников питания в эту цепь нецелесообразно и недопустимо.
• Вводной выключатель должен быть включен. Это условие проверяется, чтобы АВР не сработало, когда напряжение исчезло из-за того, что вводной выключатель был отключен намеренно.

·         На участке, от которого предполагается получать питание после действия АВР, должно присутствовать напряжение. Если обе питающие линии находятся не под напряжением, то переключение не имеет смысла.

После проверки выполнения всех этих условий логическая часть АВР дает сигнал на отключение вводного выключателя обесточенной части электрической сети и на включение межлинейного (или секционного) выключателя. Межлинейный выключатель включается после того, как вводной выключатель отключился.

Устройства АВР обеспечивают контроль параметров напряжения на вводах по величине (минимально и максимально допустимые значения), по исчезновению хотя бы одной из фаз питающего напряжения и по чередованию фаз.

Устройства обеспечивают электрическую блокировку одновременного включения автоматических выключателей на вводах при работе на один фидер; блокировку включения секционного автомата в схемах с секционированием. При необходимости устройства АВР могут комплектоваться механической блокировкой.

Устройства АВР могут размещаться в отдельных малогабаритных шкафах, полногабаритных шкафах, 2- и 3-секционных шкафах (в зависимости от мощности энергопотребления), а также в шкафах вводных, вводно-учетных и распределительных.

Для реализации схем АВР в качестве силовых элементов удобно применять аппараты ТМ IEK:

• силовые контакторы (в одиночном и реверсивном исполнении) на коммутируемый ток до 800А;
• автоматические выключатели серии ВА88, которые могут комплектоваться дополнительными устройствами (минимальный или независимый расцепитель, различные дополнительные контакты) и электроприводами;
• автоматические выключатели ВА07, на базе которых существует вариант решения полностью законченной секционной ячейки с механической блокировкой включения.

Таблица 1. Варианты примерных структурных решений реализации АВР

Рис. 1 – Схема АВР с двумя вводами (рабочим и резервным) и одним выводом	Переключение с основного на резервный ввод осуществляется электромагнитными контакторами, получающими управляющий сигнал от реле контроля фаз РКФ, установленного на Вводе1 (рис. 1). Схемой предусмотрено автоматическое переключение питания с рабочего на резервный ввод с последующим возвратом в исходное состояние при восстановлении напряжения на рабочем вводе. Для защиты вводов в схеме предусмотрены автоматические выключатели 1QF и 2QF. Применяется для бесперебойного питания одной линии нагрузки электроприемников 1 категории.
Рис. 2  – Схема АВР с двумя вводами (рабочим и резервным) и одним выводом	Переключение с основного на резервный ввод осуществляется автоматическими выключателями с электроприводами, получающими управляющий сигнал от реле контроля фаз РКФ, установленных на обоих вводах (рис. 2). Схемой предусмотрено автоматическое переключение питания с рабочего на резервный ввод с последующим возвратом в исходное состояние при восстановлении напряжения на рабочем вводе.
Рис. 3 – Схема АВР с двумя вводами и двумя выводами	В нормальном режиме работы каждый вывод подключен к соответствую щему вводу питания через контакторы 1КМ и 2КМ (рис. 3). При пропадании питания на основном вводе, включается секционный контактор 3КМ и секция нагрузки подключается к противоположному вводу. Контроль напряжения на вводах осущест вляется при помощи реле контроля фаз. Возможно автоматическое переклю чение питания секции с последующим возвратом в исходное состояние либо без автоматического возврата (возврат осуществляется вручную) при восстановлении напряжения на рабочем вводе. Для защиты вводов в схеме предусмотрены автоматические выключатели 1QF и 2QF. Применяется для бесперебойного питания двух линий нагрузки от двух вводов.
Рис. 4 – Схема АВР с двумя вводами и двумя выводами	В нормальном режиме работы каждый вывод подключен к соответствующему вводу питания через автоматические выключатели 1QF и 2QF (рис. 4). При пропадании питания на основном вводе, включается секционный контактор 3QF и секция нагрузки подключается к противоположному вводу. Контроль напряжения на вводах осуществляется при помощи реле контроля фаз. Возможно автоматическое переключение питания секции с последующим возвратом в исходное состояние либо без автоматического возврата (возврат осуществляется вручную) при восстановлении напряжения на рабочем вводе. Применяется для бесперебойного питания двух линий нагрузки от двух вводов.
Рис. 5 – Схема АВР с двумя вводами и двумя выводами	В нормальном режиме работы каждый вывод подключен к соответствующему вводу питания через контакторы 1КМ1 и 2КМ2 (рис. 5). При пропадании питания на одном из вводов, включается секционный контактор 1КМ2 (2КМ1) и секция нагрузки подключается к противоположному вводу. Контроль напряжения на вводах осуществляется при помощи реле контроля фаз. Возможно автоматическое переключение питания секции с последующим возвратом в исходное состояние либо без автоматического возврата (возврат осуществляется вручную) при восстановлении напряжения на рабочем вводе. Для защиты вводов в схеме предусмотрены автоматические выключатели 1QF и 2QF. Применяется для бесперебойного питания двух линий нагрузки от двух вводов. Схема обеспечивает возможность секционирования силового оборудования, что обеспечивает повышенную безопасность.
Рис. 6 – Схема АВР с двумя вводами и двумя выводами	В нормальном режиме работы каждый вывод подключен к соответствующему вводу питания через автоматические выключатели 1QF1 и 2QF2 (рис. 6). При пропадании питания на основном вводе, включается секционный контактор 1QF2 (2QF1), и секция нагрузки подключается к противоположному вводу. Контроль напряжения на вводах осуществляется при помощи реле контроля фаз. Возможно автоматическое переключение питания секции с последующим возвратом в исходное состояние либо без автоматического возврата (возврат осуществляется вручную) при восстановлении напряжения на рабочем вводе. Применяется для бесперебойного питания двух линий нагрузки от двух вводов. Схема обеспечивает возможность секционирования силового оборудования, что обеспечивает повышенную безопасность.