Что такое резерв в электрике
Сегодня я покажу, как можно подключить программируемое реле Siemens LOGO! к панели оператора Weintek MT8071iE. Связь
Как-то по случаю приобрел в Леруа Мерлен тестер розеток, благо цена была невысокая, где-то 570 р. Не сказать, чтобы он
Danfoss ECL Comfort – это электронный регулятор температуры, основное назначение которого – регулирование температуры
Реле безопасности впервые появились еще в 80-х годах прошлого века и с тех пор они стали важными составляющими при
В настоящее время требования по пожарной безопасности предписывают применять для прокладки в зданиях и сооружениях
2018-08-23 
Статьи, Схемы 
3 комментария
АВР (Автоматический ввод резерва) представляет собой систему обеспечения бесперебойной работы энергопотребителей. В случае пропадания основного источника питания АВР автоматически запускает резервный ввод.
Согласно ПУЭ все потребители электрической энергии делятся на три категории:
Все потребители, относящиеся к данной категории должны быть запитаны от двух независимых источников питания ( это могут быть две трансформаторные подстанции, либо ТП и дизель генератор). Электроснабжение, при отключении одного из источников, должно прерываться лишь на время автоматического переключения на второй ввод. Очевидно, что в данном случае без системы АВР просто не обойтись.
Также к первой категории относят особую группу потребителей, которые должны бесперебойно функционировать с целью безаварийного останова производств для предотвращения возможной опасности жизни людей, пожаров и взрывов. Для этой группы предусматривается три независимых источника питания ( две ТП и дизель генератор). Для данной группы также необходимо использовать АВР.
Все объекты, попадающие в данную категорию, также должны быть запитаны от двух независимых источников питания, но в отличии от первой категории, допускается некоторое время простоя до восстановления электроснабжения. То есть в данном случае могут применяться автоматические системы ввода, но допускается и ручное переключение на резервный ввод.
И наконец третья категория энергопотребителей, для которой электроснабжение осуществляется от одного источника питания. При этом перерыв в электроснабжении не должен превышать одних суток. В данную категорию попадают магазины, офисные помещения, частные дома и т.д. Хотя для данной категории системы АВР вроде как и не предусмотрены, но согласитесь, что находиться без электричества в течении суток не очень-то комфортно, поэтому по мере возможности АВР находят применение и здесь.
Как видно из всего вышеперечисленного устройства АВР являются неотъемлемой частью систем обеспечения бесперебойного питания электроприемников.
По типу исполнения АВР разделяют на
— в данном исполнении присутствует два ввода — основной и резервный. Оба они подключены к одной секции, к которой подключена и нагрузка. В нормальном режиме в работе находится только основной ввод, а в случае неисправности устройство АВР отключает основной ввод и задействует в работу резервный ввод. Как только на основном вводе восстановится напряжение, система автоматически переключается на него. То есть система имеет приоритет основного ввода.
— в данной схеме задействованы два ввода, каждый из которых подключен к отдельной секции. Соединение двух секций выполнено с помощью секционного выключателя. Если на одной секции пропадает питание, то она автоматически будет подключена к рабочей секции. По данной схеме оба ввода являются равноценными и не имеют приоритета.
В данном случае все работает также, как и в предыдущей схеме. Главное отличие — это присутствие третьего ввода от дизель генератора. Команда на запуск ДГУ дается при пропаже питания на обоих вводах.
В зависимости от типа исполнения система АВР может выполнять функции контроля состояния автоматических выключателей на вводе и выводе, защиту от повышенного напряжения, контроль последовательности чередования фаз, выбор автоматического или ручного запуска, задание временной выдержки на включение и отключение, индикацию состояния сети, дистанционную настройку и управление, передачу состояния устройства посредством SMS-сообщений по GSM связи и т.д. Функционал АВР может быть весьма обширным, здесь все зависит от реализованной схемы.
А схем исполнения устройств АВР много. В качестве коммутирующих устройств используются контакторы, автоматические выключатели либо рубильники с мотор-приводами, в качестве органов управления и контроля применяются реле контроля фаз, программируемые реле, блоки управления автоматическим переключением.
Несмотря на такое разнообразие, в основе всех устройств АВР лежит одинаковая логика работы — контроль параметров сети и автоматическое переключение на необходимый ввод.
Для начала рассмотрим самый простой пример с применением двух автоматических выключателей и двух контакторов.
При наличии напряжения на первом вводе питание через нормально-замкнутый контакт КМ2.1 приходит на катушку контактора КМ1. Силовые контакты КМ1 замыкаются и вся нагрузка таким образом будет подключена на 1 ввод. При исчезновении питания на 1 вводе контакт КМ1.1 вернется в исходное состояние, напряжение будет подано на катушку КМ2.1. Силовые контакты КМ2.1 замкнутся и питание потребителей будет осуществляться от 2 ввода. При восстановлении питания 1 ввода ничего происходить не будет, пока не пропадет питание со 2 ввода. То есть схема не имеет приоритета вводов и для того чтобы снова перейти на 1 ввод, придется вручную отключить автомат QF2.
На самом деле такая схема вряд ли может быть предложена для реализации, так как имеет целый ряд недостатков. Во первых контакторы не имеют механической блокировки, нет индикации состояния сети, отсутствует защита от повышенного — пониженного напряжения, в случае трехфазного исполнения данной схемы необходим контроль чередования фаз. Так что это скорее пример, показывающий общий принцип работы АВР, чем действительно рабочая схема.
Но если добавить в данную схему реле напряжения, то она примет уже вполне рабочий вид.
Во первых реле напряжения осуществляет защиту от повышенного — пониженного напряжения, а во вторых задает приоритет основного ввода. При появлении питания на 1 вводе, контакт реле KSV разомкнет цепь питания катушки КМ2 и произойдет автоматическое переключение со 2 ввода на основной 1 ввод.
Еще один пример, на этот раз трехфазной схемы АВР.
В отличии от предыдущего примера, данная схема имеет уже полностью законченный вид. Помимо контроля напряжения, здесь присутствует и индикация состояния вводов, за которую отвечают лампы HL1 и HL2 и механическая блокировка контакторов ( пунктирная линия с треугольником). Помимо автоматических выключателей QF1 и QF2, защищающих силовые цепи, добавлены автоматы защиты цепей управления SF1,SF2.
Помимо релейной логики в устройствах АВР для управления и контроля часто применяются специализированные блоки управления резервным питанием, такие как БУАВР от компании НПП ВЭЛ, МАВР Меандр, AVR-02G Евроавтоматика ФиФ, ATS022 ABB и другие.
Одним из наиболее популярных на рынке является блок БУАВР.
БУАВР осуществляет функции контроля за минимальным и максимальным напряжением, контроль чередования фаз, ассиметрии фаз, обрыва одной или нескольких фаз, управления контакторами либо автоматическими выключателями с мотор приводами, индикацию состояния входов — выходов.
В зависимости от выбора режима БУАВР может работать:
Для разных типов АВР выпускаются БУАВР различных исполнений — например одна из самых популярных моделей БУАВР1 применяется в схемах на два ввода с одной нагрузкой, БУАВР.С — в схемах на два ввода, две нагрузки с секционным выключателем, БУАВР.2С — на два ввода, две нагрузки с двумя секционными выключателями.
Ниже приведена схема АВР на два ввода с одной нагрузкой на контакторах с использованием блока БУАВР1.
В изначальном состоянии, в зависимости от режима работы, который задается переключателем на лицевой панели, блок БУАВР подключает нагрузку к одному из вводов. Если во время работы напряжение оказывается за пределами допустимых значений в течении заданного времени (уставки по напряжению и время выдержки выставляются с помощью шести переключателей Umin, t зад.откл, Umax, t восст, t зад.вкл, U min2), БУАВР отключает нагрузку от данного ввода и с заданной выдержкой времени переключается на второй ввод. Выходные реле блока БУАВР K1 и К2 используются для включения контакторов КМ1 и КМ2 соответственно. На лицевой панели БУАВР имеются светодиодные индикаторы, которые сигнализируют о наличии,отсутствии или недопустимых значениях напряжения на вводах 1 и 2 (верхние светодиоды) и состоянии выходов (нижние светодиоды).
Также в последнее время для различных схем АВР широко применяются программируемые реле, например Zelio Logic от Schneider Electric, Siemens Logo, Easy от Eaton.
Они позволяют расширить функционал стандартных схем АВР, более гибко настраивать алгоритм работы под собственные нужды, передавать информацию о состоянии устройства дистанционно и т.д. На основе программируемых реле можно строить различные схемы АВР, Schneider Electric даже издал брошюру с типовыми схемами с использованием Zelio Logic, но подробно останавливаться на них я не буду, возможно в будущем напишу отдельную статью.
Кстати надо заметить, что программируемые реле не имеют функции контроля напряжения, поэтому применение реле напряжения или контроля фаз необходимо.
Вообще различных решений АВР очень много и в рамках одной статьи не получится рассказать обо всем, поэтому в дальнейшем я планирую продолжить эту тему.
Автоматический ввод резерва (АВР). Типы и характеристики.
Автоматический ввод резерва
Автоматический ввод резерва — способ обеспечения резервным электроснабжением нагрузок, подключенных к системе электроснабжения, имеющей не менее двух питающих вводов и направленный на повышение надежности системы электроснабжения. Заключается в автоматическом подключении к нагрузкам резервных источников питания в случае потери основного.
В наше время перебои с электроснабжением не редкость. И хотя в нашей стране достаточно электроэнергии, но проблема бесперебойного электроснабжения остается. Решить ее поможет установка дополнительных источников электроэнергии, таких как генератор, аккумулятор, а так же иные альтернативные источники электропитания.
Согласно ПУЭ все потребители электрической энергии делятся на три категории:
I категория — к потребителям этой группы относятся те, 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 — к этой группе относят электроприёмники, перерыв в питании которых может привести к массовому недоотпуску продукции, простою рабочих, механизмов, промышленного транспорта.
III категория — все остальные потребители электроэнергии.
Таким образом, кроме неудобств в повседневной жизни человека, 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), однако подобная схема имеет ряд недостатков:
В связи с этим возникает необходимость в раздельном электроснабжении и быстром восстановлении электропитания потребителей. Решение этой задачи и выполняет Автоматический ввод резерва.
Автоматический ввод резерва может подключить отдельный источник электроэнергии (генератор, аккумуляторная батарею) или включить выключатель, разделяющий сеть, при этом перерыв питания может составлять всего 0.3 — 0.8 секунд.
При проектировании систем гарантированного электроснабжения, предназначенных для обеспечения работы электроприемников I категории и особой группы первой категории надежности, возникает задача выбора типа устройства автоматического ввода резерва (АВР).
Автоматический ввод резерва
Автоматический ввод резерва (АВР) — метод защиты, предназначенный для бесперебойной работы сети электроснабжения. Реализован с помощью автоматического подключения к сети других источников электропитания в случае аварии основного источника электроснабжения.
Основные требования, предъявляемые к устройствам при построении системы гарантированного электроснабжения
Преимущества и недостатки различных типов АВР с позиций перечисленных требований
Тиристорные (электронные) АВР
Статический переключатель нагрузки — (англ.: LTM — Load Transfer module (модуль переключения нагрузки)). В этом типе АВР в качестве силового коммутирующего элемента используются мощные тиристоры, обеспечивающие практически нулевое время переключения между двумя независимыми вводами.
Преимущества:
Основное и очень значимое преимущество: практически нулевое время переключения между вводами (возможно применения для переключения между ИБП (источник бесперебойного питания) разной мощности, разных производителей). Переключение между вводами никак не сказывается на электроснабжении ответственных потребителей электроэнергии (серверы, компьютерное оборудование, устройства автоматики, телекоммуникационное оборудование и т.д.). При использовании LTM в схемах электроснабжения критически важных объектов или ответственных потребителей можно существенно сэкономить на применении ИБП, ДГА и других устройств независимого электроснабжения.
Недостатки:
Основной недостаток это очень высокая стоимость по сравнению с механическими АВР (на контакторах и рубильниках).
Электромеханические АВР на контакторах
АВР на контакторах получили наиболее широкое применение, в основном, благодаря низкой стоимости комплектующих. В основе щита АВР на контакторах обычно применяются два контактора с взаимной электрической или электромеханической блокировкой и реле контроля фаз.
В самых дешевых вариантах АВР на контакторах используется обычное реле, контролирующее наличие напряжения только на одной фазе, без контроля качества электроэнергии (частота, напряжение). При пропадании напряжения на одной фазе, АВР на контакторах переключает нагрузку на другой (резервный) ввод электроэнергии.
При использовании качественных полнофункциональных реле контроля фаз (контроль 3-х фаз: напряжение, частота, временные задержки на перевод нагрузки, возможность программирования диапазонов и задержек) и применении механической блокировки (предотвращает одновременную подачу электропитания с двух вводов) АВР на контакторах становится довольно качественным и законченным изделием.
Преимущества:
Дешевая стоимость, выполняет защитные функции (высокий ток, короткое замыкание).
Недостатки:
Отсутствие возможности ручного переключения при неисправности АВР, низкая ремонтопригодность (при отказе одного из элементов АВР, требуется демонтаж и ремонт всего изделия), длительное время переключения (от 16 до 120 мс). Небольшое количество циклов срабатывания. Вероятность залипания контактов контактора.
Электромеханические АВР на автоматических выключателях с электроприводом
Такие АВР несколько уступают предыдущим по быстродействию и также позволяют осуществить механическую и электрическую блокировки при двухвходовой схеме.
Недостатки:
Более сложная схема и более высокую стоимость этих устройств.
Электромеханические АВР на управляемых переключателях с электроприводом
В основе лежит рубильник (переключатель с нулевым средним положением, приводимый в действие моторным приводом. Привод управляется контроллером, который является частью автоматического рубильника или может устанавливаться отдельно).
Преимущества:
Высокая ремонтопригодность: автоматический рубильник состоит из трех основных элементов: рубильник (переключатель), моторный привод, контроллер. Выход из строя рубильника практически невозможен. При выходе из строя моторного привода или контроллера (реле контроля фаз), возможна их замена без демонтажа щита АВР и без демонтажа самого рубильника. При снятом моторном приводе и контроллере возможно переключение нагрузки в ручном режиме. Легкая сборка щита АВР. Для сборки щита требуется установить рубильник на монтажную плату, никакие дополнительные силовые или контрольные соединения не используются. Высокая надежность: за счет применения малого количества элементов и за счет использования в качестве силового коммутирующего устройства рубильника.
Недостатки:
Относительно высокая стоимость (на токи до 125 А). Отсутствие защитных функций
Автоматический ввод резерва и дополнительные функции
У всех рассмотренных типов АВР при необходимости могут быть реализованы функции контроля верхнего и нижнего уровня напряжений, введены элементы регулировки задержек и схемы управления работой ДЭС.
На основании выше сказанного, можно сделать следующие выводы:
Для системы гарантированного электроснабжения, имеющей два независимых ввода электроснабжения:
Для системы гарантированного электроснабжения, имеющей три независимых ввода электроснабжения:
Практические рекомендации, которые подтверждены в различных проектах
Система гарантированного электроснабжения мощностью до 100 кВА, имеющая в своем составе ИБП и работающая от двух сетевых входов.
В этом случае могут быть предложены автоматические коммутаторы серии АК фирмы «ППФ БИП-сервис», представляющие собой АВР контакторного типа. Эти аппараты имеют:
Такой перечень функциональных возможностей позволяет успешно применять коммутаторы серии АК в системах, содержащих ИБП.
Система гарантированного электроснабжения мощностью более 100 кВА, имеющая в своем составе ИБП и работающая от двух сетевых входов.
Для таких систем более целесообразно использовать автоматические коммутаторы серии АКП, которые представляют собой АВР на управляемых переключателях с электроприводом.
Эти аппараты имеют все перечисленные выше особенности, но кроме того, позволяют управлять переключением входов вручную при любом напряжении или его отсутствии. Переключатели оснащены механическими замками, позволяющими заблокировать их в любом из возможных состояний, что может быть в некоторых случаях важно для потребителя.
Система гарантированного электроснабжения, работающая от одного сетевого ввода и имеющая в качестве резервного питания ДЭС.
Для такой конфигурации может быть применена панель переключения нагрузки типа TI. Также представляющая собой АВР контакторного типа, но имеющая в своем составе все необходимые элементы для управления автоматизированной ДЭС. Изделия этого типа, как правило, рекомендуются фирмами — изготовителями дизель-генераторов, в частности, фирмой F.G.Wilson.
Система гарантированного электроснабжения, имеющая в своем составе ИБП и работающая от двух сетевых входов и резервной ДЭС.
Здесь могут быть предложены следующие варианты построения АВР:
Система гарантированного электроснабжения
Схемы трехвходовых АВР могут быть экономически более привлекательны. В то же время следует повторно отметить то обстоятельство, что для трехвходовой контакторной схемы невозможна полноценная механическая блокировка всех входов между собой, что определяется конструктивными особенностями контакторов.
В связи с этим в трехвходовых контакторных АВР целесообразно установить электрическую и механическую блокировку между ДГ и каждым из сетевых вводов. А между сетевыми вводами предусмотреть только электрическую блокировку. Именно по такому принципу выполнены трехвходовые коммутаторы серии АК.
Схема трехвходового коммутатора серии АКП, как отмечалось ранее, исключает возможность замыкания входов между собой за счет конструкции переключателей и одновременно дешевле, чем два отдельных каскадно соединенных АВР.
Резервное питание электроприемников
Как известно элетроприемники делятся на категории надежности электроснабжения. Некоторые допускают перерыв в электроснабжении на время ремонта (не более 1 суток), а некоторые не допускают вообще или допускают на очень короткий срок. Это обусловлено условиями работы каждого приемника в отдельности. Для безопасной работы отдельных устройств и механизмов необходима бесперебойная подача электрической энергии. чтобы это осуществить применяют резервное электроснабжение приемников особой группы.
Выбор системы ввода резерва
Для реализации системы резервного электроснабжения необходимо осуществить анализ технологического цикла работы потребителя, время его возможного нахождения без питания, а также последствия, к которым может привести не своевременный ввод резервного питания для потребителя данной группы.
Основополагающим фактором, влияющим на выбор системы резервирования, будет количество потребителей 1-й и 2-й категорий, питающихся от данной системы электроснабжения, а также наличие потребителей особых категорий. При преобладании данного типа нагрузок используют автоматический ввод резерва (АВР). Это значит, что при пропадании напряжения на основной линии питания, в автоматическом режиме система перейдет на питание от другой системы (резервной).
Иногда такое резервирование целесообразней применять не на подстанциях, а непосредственно в цехах, где имеются потребители 1-й категории. Питания к таким цехам подходит от разных подстанций (или от разных секций подстанции), а для переключений используют простейшие средства автоматики. Распределение нагрузок производится по категориям электроприемников, а не по цехам, что позволяет уменьшить расходы на резервирование источников питания.
Пример системы электроснабжения
Ниже приведен пример схемы электроснабжения
Как видно из схемы резервирование потребителей на стороне 0,4 кВ осуществляется в цехе номер четыре путем подключения секций шин к трансформаторам Т6 и Т7 через автоматический выключатель QF18. Здесь схема резервирования проще, так как в цеху установлены два трансформатора, подключенные к различным секциям шин 10 кВ. При исчезновении напряжения питания на какой-либо секции шин (0,4 кВ или 10 кВ) с помощью автоматического выключателя QF18 буден осуществлено подключение питания секции, где исчезло напряжение. Данный способ позволяет фактически мгновенно подключить резервную линию и не допустить возникновения чрезвычайных происшествий.
Для уменьшения затрат, обусловленных установкой дорогостоящего оборудования, для обеспечения резерва потребителей 2-ой категории между цехом 2 и цехом 3 установлена перемычка, которая позволяет при исчезновении напряжения в каком-то из выше перечисленных цехов через автоматический выключатель QF26 подключить питание с другой секции шин. Это не требует установку дополнительного трансформатора, для обеспечения бесперебойной работы, что существенно снижает затраты при строительстве данного объекта.
На стороне 10 кВ резервирование происходит путем подключения секции шин через высоковольтный выключатель Q2. При исчезновении напряжения в какой-то секции шин 10 кВ, выключатель Q2 в автоматическом режиме подключит секцию шин к другому трансформатору.
Также предусмотрено резервирование на стороне 150 кВ.
После аварийного отключения напряжения, для снижения нагрузки на питающие трансформаторы, допускают отключение некоторых потребителей от питания (в основном 3-й категории) до восстановления нормальной работы электрооборудования.
Выводы о системах электроснабжения с резервным вводом
Самой трудной и основной задачей при проектировании разумное сочетание цены и качества данного рода систем. Также нужно учитывать все мелочи и нюансы, чтобы избежать аварийных ситуаций при неправильном срабатывании данных систем, так как неправильная работа устройств на стороне 35 кВ и выше может привести к отключению от электроснабжения целых регионов, что влечет за собой значительные убытки. Не последнюю роль в надежности играет еще и правильная эксплуатация оборудования подстанций, поддержание приборов и устройств в надлежащем виде, не нарушать правила эксплуатации оборудования.
Как работает автоматический ввод резервного электроснабжения вы можете посмотреть здесь на примере дизель-генератора: