АВР в системах гарантованого електропостачання

При проектуванні систем гарантованого електропостачання (СГЕ), призначених для забезпечення роботи електроприймачів першої категорії і особливої групи першої категорії надійності, виникає завдання вибору типу пристрою автоматичного введення резерву (АВР).

Розглянемо основні вимоги, що пред'являються до цих пристроїв при побудові СГЕ.

1. Як відомо (гл.1.2 ПУЕ), електроприймачі першої категорії надійності повинні забезпечуватися електроенергією від двох незалежних взаємно резервують джерел живлення, а для електропостачання особливої групи електроприймачів першої категорії має передбачатися додаткове харчування від третього незалежного джерела.

2. В обох випадках в якості одного з резервують джерел живлення може використовуватися автоматизована дизель-електрична електростанція, що потрібно враховувати при виборі конкретної схеми АВР.

3. При використанні АВР повинні бути вжиті заходи, що виключають можливість замикання між собою двох незалежних джерел живлення друг на друга, причому, крім вимог ПУЕ служби енергонагляду, як правило, вимагають наявності не тільки електричної, а й механічного блокування комутуючих елементів.

4. Максимальний час перемикання резерву залежить від характеристик споживачів електроенергії, але при наявності в системі джерел безперебійного живлення (ДБЖ) не має визначального значення. Для виключення помилкових спрацьовувань при перемиканні АВР на стороні високої напруги повинна бути передбачена можливість регулювання затримки перемикання при несправності однієї з мереж.

5. Важливе значення має наявність регулювання порогів спрацьовування АВР в діапазоні контрольованої напруги для кожного введення. Так, наприклад, в разі підключення до виходу АВР ДБЖ узгодження між собою діапазонів вхідних напруг обох пристроїв дозволяє забезпечити своєчасне перемикання на резервну мережу при відхиленні напруги основної мережі живлення за задані значення і тим самим виключити тривалу роботу ДБЖ на батареях при справній резервної мережі.

6. Бажано наявність індикації стану і можливості ручного керування АВР.

Спробуємо коротко проаналізувати переваги і недоліки різних типів АВР з позицій перерахованих вимог.
Тиристорні (електронні) АВР

Апарати цього типу мають мінімально можливий час перемикання при синфазних мережах (не більше 3мс), а при несінфазних мережах можуть забезпечувати включення резервного введення в момент переходу його вхідної напруги через нуль (з метою обмеження можливих кидків струму при комутації). Відсутність в схемі механічних елементів дозволяє отримати високу надійність електронних АВР.

У той же час при великих токах навантаження тепловиділення тиристорних АВР може досягати декількох кіловат (потрібні примусова вентиляція або кондиціонування приміщення електрощитової), а блокування від можливих замикань двох входів між собою може бути тільки електронної.

Крім того, вартість тиристорних АВР приблизно в два рази вище, ніж вартість електромеханічних апаратів тієї ж потужності.
Електромеханічні АВР на контакторах

Ці пристрої найбільш поширені і мають досить високу швидкодію серед електромеханічних апаратів (десятки - сотні мілісекунд), поступаючись тільки тиристорним. При двухвходових схемою АВР існує можливість ввести в додаток до електричної механічне блокування контакторів.
Електромеханічні АВР на автоматичних вимикачах з електроприводом

Такі АВР дещо поступаються попереднім за швидкодією і також дозволяють здійснити механічну і електричну блокування при двухвходових схемою.

До недоліків можна віднести більш складну схему і більш високу вартість цих пристроїв.

Електромеханічні АВР на керованих перемикачах з електроприводом

Характеризуються найбільшим часом перемикання, в порівнянні з попередніми типами апаратів (до 2,5с). До гідністю цих АВР можна віднести конструктивну неможливість замикання між собою двох входів, а також наявність ручного управління, яке виконується незалежно від напруги на мережевих вводах.

Вартість АВР на керованих перемикачах при потужностях понад 100кВА значно нижче, ніж вартість апаратів на контакторах і автоматичних вимикачах.

У всіх розглянутих типів АВР при необхідності можуть бути реалізовані функції контролю верхнього і нижнього рівня напружень, введені елементи регулювання затримок і схеми управління роботою ДЕС.

Резюмуючи все вище сказане, можна зробити наступні висновки:
Для СГЕ, що має два незалежних вводи електропостачання

Доцільно використовувати АВР електромеханічного типу, які можуть бути виконані на контакторах, керованих автоматичних вимикачах або керованих перемикачах з електроприводом.
Схема АВР повинна передбачати регулювання затримок перемикання, порогів спрацьовування в усьому діапазоні вхідних напруг.
Бажано наявність механічного блокування, що виключає можливість замикання двох входів один на одного.
При використанні в якості резервного джерела дизель-електричної станції схема АВР повинна містити необхідні елементи для управління її роботою (автоматичний пуск і останов ДЕС, можливість регулювання різних часових параметрів, в тому числі затримки зворотного перемикання на мережу, часу роботи ДЕС на холостому ходу для охолодження і т.п.).

Для СГЕ, що має три незалежні вводи електропостачання

Трехвходовий схема може бути реалізована шляхом послідовного з'єднання двох двухвходових АВР, при цьому кожен з цих апаратів повинен бути виконаний з урахуванням вимог, зазначених вище.
АВР на контакторах і керованих автоматичних вимикачах можуть бути реалізовані як трехвходовий (що зменшить сумарну вартість обладнання на 20-30% за рахунок меншого числа комутуючих елементів), однак при цьому неможливо забезпечити повноцінну механічне блокування між трьома входами.

Зупинимося на деяких практичних рекомендаціях, які підтверджені в різних проектах, реалізованих фахівцями холдингу "Електросистеми".

1. СГЕ потужністю до 100кВА, що має в своєму складі ІБП і працює від двох мережевих входів.

В цьому випадку можуть бути запропоновані автоматичні комутатори серії АК фірми "ППФ БІП-сервіс", що представляють собою АВР контакторного типу.

Ці апарати мають:

механічну і електронне блокування контакторів;
автоматичні вимикачі на кожному вході, що забезпечують захист мереж від перевантажень і коротких замикань навантаження;
регулювання діапазону контрольованих напруг;
контроль правильності чергування фаз;
можливість установки пріоритету будь-якого з входів;
індикацію режиму роботи і стану входів;
регулювання затримки часу перемикання.

Такий перелік функціональних можливостей дозволяє успішно застосовувати комутатори серії АК в системах, що містять ДБЖ.

2. СГЕ потужністю понад 100кВА, що має в своєму складі ІБП і працює від двох мережевих входів.

Для таких систем більш доцільно використовувати автоматичні комутатори серії АКП фірми "ППФ БІП-сервіс", які представляють собою АВР на керованих перемикачах з електроприводом.

Ці апарати мають всі перераховані вище особливості, але крім того, як зазначалося вище, дозволяють управляти перемиканням входів вручну при будь-якій напрузі або його відсутності. Перемикачі оснащені механічними замками, що дозволяють заблокувати їх в будь-якому з можливих станів, що може бути в деяких випадках важливо для споживача.

3. СГЕ, що працює від одного мережевого введення і має в якості резервного живлення ДЕС.

Для такої конфігурації може бути застосована панель перемикання навантаження типу TI, яка також представляє собою АВР контакторного типу, але має в своєму складі всі необхідні елементи для управління автоматизованою ДЕС. Вироби цього типу, як правило, рекомендуються фірмами - виробниками дизель-генераторів, зокрема, фірмою FGWilson.

4. СГЕ, що має в своєму складі ІБП і працює від двох мережевих входів і резервної ДЕС.

Тут можуть бути запропоновані наступні варіанти побудови АВР:

СГЕ, реалізована за першим варіантом (рис.1), по суті, є комбінацією двох розглянутих вище схем для двох мережевих вводів і для мережевого введення і ДЕС.

Очевидно, однак, що ця схема має деякою надмірністю (наприклад, для комутаторів типу АК необхідно чотири контактора), тому схеми трехвходових АВР можуть бути економічно більш привабливі.

У той же час слід повторно відзначити ту обставину, що для трехвходовий контакторной схеми неможлива повноцінна механічне блокування всіх входів між собою, що визначається конструктивними особливостями контакторів. У зв'язку з цим в трехвходових контакторних АВР доцільно встановити електричну і механічне блокування між ДГ і кожним з мережевих вводів, а між мережевими вводами передбачити тільки електричне блокування. Саме за таким принципом виконані трехвходовий комутатори серії АК (див. Рис.2).

Схема трехвходового комутатора серії АКП (рис.3), як зазначалося раніше, виключає можливість замикання входів між собою за рахунок конструкції перемикачів і одночасно дешевше, ніж два окремих каскадно з'єднаних АВР.

У цій статті розглянемо лише деякі приватні питання, які можуть виникати при створенні оптимальної структури СГЕ.

Більш детально ознайомитися з характеристиками щитового обладнання, в тому числі згаданих автоматичних комутаторів серій АК і АКП, а також тиристорних комутаторів серії АКТ, можна на сайті www.bip.serviсe.ru .

Матеріал підготував Феоктистов С.Г.,
начальник відділу проектування
ТХ "Електросистеми"