Как подойти к построению систем АВР, комменты спеца

Современная жизнь, как в быту, так и в индустрии, вполне зависима от бесперебойного энергоснабжения, достигнуть которого можно с помощью запасных источников питания. Конкретно на их в случае выхода из строя основного источника электроэнергии ляжет вся нагрузка.

 

Основная задачка инженера, проектирующего систему питания – исключить вероятные сбои при переводе на запасные источники электроснабжения. По другому не избежать небезопасных последствий, как это было, к примеру, на АЭС в Чернобыле и Фукусиме, когда не удалось ввести электронный резерв для устройств остывания реактора.

 Сегодня самым распространённым решением для поддержания бесперебойного питания является автоматический ввод резерва (АВР). Данное устройство представляет щит, в каком установлено коммутационное оборудование, осуществляющее переключение с основного источника питания (от которого повсевременно работает нагрузка) на «запасной».

 

При разработке и обустройстве систем ввода резерва нередко появляется целый ряд технических вопросов. Разобраться с некими из их посодействуют специалисты:

Геннадий Горбунов, спец компании «Электрощит-ЭМ», работающей в сфере энергетики, проектирования и монтажа;

Алексей Визер, спец компании «ЛВС Инстал», занимающейся созданием энергетических объектов;

Алексей Ремизов, спец компании АББ, фаворита в производстве силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации.

Что может выступать в роли запасного источника электронной энергии?

 

Геннадий Горбунов (Г.Г.): На практике в качестве запасного источника, обычно, выступают:

– смежные секции сборных шин, получающие питание от других трансформаторов либо линий;

– автономные источники, такие как дизель-генераторы, либо источники бесперебойного питания (ИБП) на аккумуляторных батареях.

Выбор того либо другого типа запасного источника находится в зависимости от технических требований, предъявляемых к системе. К примеру, для питания потребителей I категории электроснабжения, обесточивание которых может сказаться на безопасности людей и вызвать значимый вред, в большинстве случаев используются независящие источники питания. Ими могут быть близкостоящие трансформаторные подстанции либо генераторные установки (обычно, с дизельными движками).

Источники бесперебойного питания используются достаточно изредка. Мы делали несколько проектов центров обработки данных (ЦОД) в аэропортах, там как раз есть необходимость установки ИБП. Но такие решения получаются дорогими и достаточно массивными, ведь под батареи выделяется целое помещение.

Алексей Визер (А.В.): В использовании дизель-генераторов (ДГУ) есть один аспект – оборудованию необходимо время, чтоб выйти на номинальный режим работы. Неким машинам для пуска нужно около one минутки. Потому для ответственных потребителей нужно использовать источники бесперебойного питания.

К примеру, в поликлиниках (помещениях операционных) при трагедии ИБП должен обеспечить подачу питания, чтоб докторы могли окончить работу.

ВРЕЗКА. Категории электроснабжения

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ):

I категория – электроприёмники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство технологического процесса, нарушение функционирования особо принципиальных частей коммунального хозяйства. Такие потребители должны обеспечиваться энергией от 2-ух независящих взаимно резервирующих источников питания. Перерыв их электроснабжения может быть допущен только на время автоматического восстановления питания;

В I категории потребителей выделяют необыкновенную группу электроприёмников, для электроснабжения которой должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независящего взаимно резервирующего источника питания.

II категория – электроприёмники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простоям рабочих устройств и промышленного транспорта, нарушению обычной деятельности значимого количества городских и сельских обитателей. Для этой категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от 2-ух независящих взаимно резервирующих источников питания. Допустимы перерывы электроснабжения на время, нужное для включения запасного питания действиями дежурного персонала либо выездной оперативной бригады.

Для электроприёмников III категории (все другие электроприёмники, не подходящие под определения I и II категорий)  электроснабжение может производиться от 1-го источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, нужные для ремонта либо подмены повреждённого элемента системы электроснабжения, не превосходят одних суток.

Какие требования предъявляются к АВР?

Алексей Ремизов (А.Р.): Выделяют последующие общие требования:

– Схема АВР должна приходить в действие при исчезновении напряжения в полосы потребителя по хоть какой причине, в том числе при аварийном, неверном либо самопроизвольном выключении выключателей рабочего источника питания;

– Включение запасного источника питания должно выполняться с задержкой по времени, исключающей неверные срабатывания АВР. Или без задержки, в случаях, когда не допускается даже краткосрочная утрата питания: к примеру, поликлиники, центры обработки данных (ЦОД), аэропорты;

– Устройство АВР не должно приходить в действие до отключения выключателя рабочего источника, чтоб избежать одновременного подключения 2-ух источников, которое может привести к трагедии в системе.

Какие бывают схемы автоматического ввода резерва?

 Г.Г.: В простом варианте подключения употребляются two источника энергии: запасный и основной. Они созданы для бесперебойного энергоснабжения 1-го потребителя. Такие схемы принято именовать «2 в 1».

Для некоммерческих и промышленных компаний используются более сложные схемы и их композиции. К примеру, достаточно распространённая схема «2 в 2» (два рабочих ввода на две секции шин потребителя) употребляется в качестве АВР в низковольтных трансформаторных подстанциях на стороне 0,4 кВ и обеспечивает бесперебойное электроснабжение городских объектов инфраструктуры. Для потребителей особенной группы, где нужны три независящих источника, употребляются схемы «3 в 1» (каскад) и «3 в 2».

Но не всегда удаётся решить вопрос 100%-го резервирования. В таких случаях следует обеспечить питанием только критически принципиальное оборудование: например, в поликлинике – аппарат искусственной вентиляции лёгких в отделении реанимации; взлётно-посадочное освещение аэродромов и пр.

 

А.Р.: Обычно, каждый потребитель подключается к секции шин распределительного устройства низкого напряжения (РУНН) при помощи автоматического выключателя. При переключении таковой секции на запасный ввод мощности источника может быть недостаточно для суммарной нагрузки секции шин. В таких случаях часть неприоритетных нагрузок может быть отключена для сохранения энергетического баланса системы.

Если гласить о технической реализации схем, обычно, АВР производится на контакторах, автоматических выключателях либо реверсивных выключателях нагрузки с моторным приводом и блоками управления. Выбор коммутационного оборудования в схемах АВР сначала находится в зависимости от номинальных токов, типа схемы («2 в 1», «2 в 2», «3 в 2»), уровня диспетчеризации и автоматизации потребителя энергоресурсов.

 

Рис. 1. Решения для ввода резерва от компании АББ

Как реализуются схемы АВР на контакторах?

А.Р.: Такая схема производится для АВР типа «2 в 1». Для этого употребляется два контактора, любой из которых держит под контролем характеристики собственного – основного либо запасного – ввода. Другими словами, если происходит обесточивание на шине основного ввода, то 1-ый контактор разрывает сеть, а 2-ой контактор подключает запасное питание, поступающее, допустим, от трансформатора. Причём включить оба контактора нельзя, потому что меж ними есть механическая и электронная блокировки.

Для защиты оборудования от перегрузки и токов недлинного замыкания (КЗ) в таких схемах употребляются автоматические выключатели либо предохранители.

 

А.В.: Схемы АВР на контакторах являются самыми резвыми (время переключения может составлять fifty мс) по сопоставлению с выключателями. А на маленькие токи (до one hundred А) ещё и более экономически целесообразными. Но есть и минусы – это зависимость от напряжения питания.

При просадке либо потере питающего напряжения контактор отключится и потребитель будет обесточен.

Как реализуется АВР на автоматических выключателях?

Г.Г.: Автоматические выключатели имеют огромные способности и могут употребляться для организации сложных схем АВР. В базисных исполнениях эти аппараты обустроены функциями защиты от перегрузки и токов КЗ. Для дистанционного управления каждому выключателю нужно предугадать моторный привод, а для блокировки от одновременного включения на два источника питания требуется электронная либо механическая блокировка.

А.В.: Желаю согласиться со своим сотрудником, схемы АВР на автоматических выключателях являются довольно сложными и требуют от проектировщиков и монтажников высочайшей проф подготовки.

А.Р.: Не считая функций АВР, автоматические выключатели позволяют выполнить контроль и управление энергосистемой дистанционно, т.е. выстроить систему диспетчеризации, что является неотъемлемым требованием для современных систем электроснабжения ответственных потребителей.

Как реализуются решения АВР на базе реверсивных выключателей с блоками управления?

А.Р.: Такие решения являются самыми ординарными и надёжными. Конструкция реверсивного выключателя нагрузки представляет собой два выключателя, сблокированных меж собой и исключающих одновременную работу. Для автоматического управления выключатели оснащаются моторным приводом.

Исходя из описанной конструкции аппарата разумеется, что для реализации схемы автоматического ввода резерва довольно 1-го коммутирующего устройства, а не нескольких, как в вышеперечисленных случаях. Также решения на реверсивных выключателях являются самыми малогабаритными. Всё это позволяет существенно уменьшить расходы при выборе и сборке шкафа.

 

Реверсивные выключатели с моторным приводом могут управляться наружными сигналами от реле либо контроллера и могут быть включены в состав сложных систем электроснабжения. Для управления схемой «2 в 1» с ДГУ реверсивные выключатели могут оснащаться блоками OMD. В одном малогабаритном блоке серии OMD (сейчас доступны три версии: OMD200, OMD300 и OMD800) объединены все функции управления.

Он держит под контролем напряжение и частоту; имеет уставки задержки по времени переключения АВР для запуска и останова генератора; обладает возможностью задания приоритета линий и может работать в одно- и трёхфазных сетях.

Самый функциональный блок, OMD800, оснащён ЖК-дисплеем. Устройство имеет возможность личных опций характеристик основной и запасной полосы, а в случае несоответствия им питающего напряжения потребитель будет отключён для исключения аварийного режима работы. Кроме управления источниками питания, блок может управлять нагрузками потребителя и при работе от запасного источника отключать неприоритетные полосы.

Все нужные характеристики показываются на дисплее блока и могут передаваться в цепи диспетчеризации по универсальному протоколу Modbus. Устройство имеет русский интерфейс.

Достоинства этого решения состоят в простоте выбора, монтажа и опции. Компактность изделия позволяет уменьшить цена решения, а заводская сборка обеспечивает высшую надёжность и безопасность эксплуатации.

 

Как видно из вышесказанного, каждое оборудование имеет свои плюсы и недочеты, и выбор схемы реализации автоматического ввода резерва остаётся за спецом. При всем этом не следует забывать, что часто квадрат с надписью «Блок/Щит АВР» на чертеже в действительности представляет собой 10-ки пт спецификации и несколько часов сборки, монтажа и пуско-наладки. Сейчас же можно просто «переложить» эти задачки на плечи производителя и воспользоваться уже укомплектованными решениями.