АВР Автоматический ввод резерва: что такое и как работает

АВР Автоматический ввод резерва: что такое и как работает

Бесперебойность в работе энергосистемы не всегда носит постоянный характер. Природные или техногенные внешние факторы способны внести свои коррективы в ее функциональность. С учетом этого токоприемники (первой и второй категории надежности) подключаются к более, чем двум источникам питания. Нагрузка при переключениях к основным и резервным источникам питания увеличивается, поэтому для надежности используют систему АВР (автоматический ввод резерва).

Содержание:

Принцип работы АВР

Рис №1. Принципиальная схема АВР на подстанции 35/6(10) кВ, применяемая для выполнения секционирования

Работа схемы заключается вводом в работу секционного высоковольтного масляного (элегазового или вакуумного) выключателя для подачи резервного питания на секцию, на которой пропало напряжение, с рабочей секции.

Обязательное условие рабочего состояния схемы является включенное положение переключателя АВР – П. Реле АВР однократного действия, должно постоянно находиться под напряжением, его контакты остаются замкнуты пока переключатель 1В1 во включенном состоянии. Отсутствие напряжения на высоковольтных шинах секции вызывает замыкание размыкающих контактов реле защиты от появления минимального напряжения. Статическое реле времени с часовым механизмом типа 1РВ срабатывает и через минимальную выдержку времени отправляет сигнал к отключению силового трансформатора неисправной цепи в описываемом случае – Т1.

Устройство и принцип работы

Независимо от устройства автоматического включения резерва, принципиальной его задачей считается наблюдение за параметрами электрической сети. Для этого могут использоваться реле контроля напряжения или блоки, оборудованные микропроцессорами. Существуют два основных вида устройства:

1. Одностороннее (ОАВР) — один ввод работает в качестве основного и применяется, пока в электрической магистрали не возникнут проблемы. Другой выполняет роль запасного и включается в аварийных ситуациях.
2. Двухстороннее (ДАВР) — оба ввода выполняют основную работу и используются, как резерв.

Сама конструкция представляет собой шкаф или щит АВР с контакторами или автоматами. Часто на практике используются конструкции с восстановлением, то есть как только в основной сети возвращается подача электроэнергии, то резервное питание отключается.

В случае падения напряжения на контролируемом участке цепи, реле подает сигнал на схему АВР. Отсутствие в сети одного напряжения недостаточно, чтобы сработало устройство переключения. Для этого необходимо присутствие еще ряда условий:

1. На проверяемом участке не должно быть короткого замыкания, так как включение резервного питания будет невозможно и недопустимо.
2. Выключатель ввода обязательно должен быть включен, чтобы при отсутствии напряжения не произошло случайного запуска АВР.
3. На участке, от которого будет происходить питание резерва, обязательно наличие напряжения.

Когда все условия будут соблюдены, включатель резерва подает сигнал на отключение вводного выключателя обесточенной сети и на включение АВР. Алгоритм действий происходит строго в этом порядке, то есть без отключения ввода резервное питание никогда не включится.

Автоматический ввод резерва (АВР). Работа и классификация

Современные источники снабжения электричеством не являются абсолютно надежными, иногда случаются аварийные ситуации, в результате которых происходит отключение электроэнергии. Это приводит к отрицательному влиянию на потребители. Это совершенно недопустимо для устройств с особой ответственностью, поэтому они подключаются к питанию нескольких источников электроэнергии. При монтаже используется автоматический ввод резерва. Это способ снабжения электроэнергией потребителя без перебоев с помощью двух и более источников питания. Такой метод обеспечения электроэнергией осуществляется автоматическим подключением резервного ввода при отключении или неисправности основного ввода.

Подключение резерва осуществляется устройством коммутации, которое отключает главный источник питания. Нагрузка должна соответствовать мощности резервного питания. Если мощности не хватает, то включаются только наиболее важные потребители.

Требования к АВР:

• Ввод резерва без задержки времени, после того, как сработало реле напряжения.
• Подключение при любых ситуациях, кроме короткого замыкания.
• Не должно реагировать на снижение напряжения при пуске нагрузок большой мощности.

Классификация

По принципу действия АВР делятся на:

• Односторонние, включают в себя две сети: основная и резервная. Резерв включается при отсутствии питания от основной сети.
• Двухсторонние. Обе сети работают на одинаковых условиях, могут быть как основными, так и рабочими.
• Восстановительный АВР, при появлении основного питания сети, потребители подключаются к ней, а резерв выключается.
• Без автовосстановления. Подключение после резерва к основному питанию осуществляется вручную.

Принцип работы

В сетях низкого напряжения удобно использовать специальные реле для контроля напряжения в схемах защиты. Здесь АВР более необходим, так как не любые устройства могут выдержать частые переключения и отключения электрической сети. Устройство АВР показано на элементарной схеме.

• Реле осуществляет контроль 3-фазного напряжения, перекоса и обрыва фаз.
• Электромагнитные реле с силовыми контактами используются для коммутации нагрузки. В номинальном режиме обмотка пускателя основного ввода подключается от электромагнитного реле и силовыми контактами подает питание.
• При отсутствии напряжения в главной цепи, реле КМ – 1 выключается, и напряжение идет на катушку реле КМ-2, подключающее запасной ввод.

Такая схема применяется в частном секторе, зданиях на производстве, там, где нагрузка больше нескольких десятков кВт. Одним из недостатков схемы стала сложность подбора реле для больших токов. Для слабых нагрузок такая схема нашла применение, а при коммутации мощных потребителей, оптимальным выбором будет пускатель магнитного типа или симистор.

Хорошими источниками вспомогательного питания стали генераторы, работающие на бензине или дизельном топливе. Дизельные генераторы чаще используются из-за своей экономичности и значительной мощности двигателя. Сегодня на рынке в продаже имеется большой ассортимент генераторных устройств, которые содержат защитные системы от значительных перегрузок по току.

Как действует автоматический ввод резерва

Чтобы понять функционирование и степень надежности АВР в снабжении электричеством потребителей, необходимо владеть знаниями по их устройству и конструктивным особенностям.

Когда часто случаются сбои в питании, то дома лучше смонтировать резервное питание, так как некоторые бытовые приборы при этом могут выйти из строя, нарушается комфорт жизни в квартире. Иногда устанавливают бесперебойные источники напряжения, в которых применяются аккумуляторы. Они чаще используются для бытовой техники с электронной начинкой, а генераторы применяются чаще в качестве резервных сетей питания собственных домов.

Генератор на бензине простого конструктивного исполнения подключается к питанию дома от обычного рубильника. Это предохраняет электрооборудование от коротких замыканий при неправильном подключении, когда АВР неисправен. Рубильник должен иметь три позиции, среднее из которых отключает полное питание сети, а два крайних положения соответствуют основному и резервному питанию.

Автоматический ввод резерва можно сделать собственными руками, при условии обеспечения генератора автоматом пуска устройства, осуществлять управление им при помощи контакторов, переключающих вводы. Автоматический режим будет работать на основе микропроцессоров, контроллеров и силовых реле. Для подачи сигнала на включение резервного питания используют датчики напряжения.

Когда отключается напряжение, то автоматически запускается мотор генератора. Чтобы достигнуть рабочего режима, необходимо определенное время. После этого автоматический ввод резерва осуществляет коммутацию нагрузки в резерв. Подобные задержки по времени допускаются только для бытовых нужд.

Блок автозапуска генератора

Автоматический ввод резерва для частного дома запускает и управляет запасным генератором при неисправностях в системе электроснабжения. Генератор оснащается специальным блоком для автозапуска. Это недорогое устройство для случаев сбоя питания электроэнергией в основной сети. Блок автозапуска осуществляет 5 запусков за 5 секунд после отсутствия питания на главной линии.

Когда на главной линии возникает напряжение, то устройство снова включает нагрузку на основное питание и останавливает генератор. Во время бездействия генератора топливо закрывается электромагнитным клапаном.

Особенности АВР

Самым применяемым методом АВР является схема с двумя вводами, когда первый ввод более приоритетный. При включении к сети нагрузки бытового назначения в основном работают от одной фазы. Когда фаза исчезает, удобнее быстро подключить другую запасную линию, чем включать генератор. При входе трех фаз контроль питания осуществляется несколькими реле, установленными на каждую фазу. Если напряжение вышло за норму, то контактор реле отключает фазу, потребитель питается от остальных фаз. При выходе из строя следующей линии, общая нагрузка ложится на одну фазу.

Для маленького дома или дачного домика используют установку небольшой мощности до 10 киловатт. Такой мощности вполне хватит для питания дома минимальным количеством электричества на небольшое время. Во время аварии контрольное реле переключит шину потребителя на запасное питание и подаст сигнал на включение дизель-генераторной установки. Когда основное питание возобновится, то реле снова его подключит, а генератор остановится.

Функциональность АВР

Для автоматического управления выключателями по определенным алгоритмам используются логические контроллеры. В них закладывается программа для АВР. Ее остается только настроить для определенного режима. Применение логических контроллеров позволяет сделать электрические схемы проще. Устройство управления АВР размещают на дверце щита, оно имеет вид набора переключателей, индикаторов и кнопок.

В стандартном исполнении уже заложено программное обеспечение, установленное в контроллере.

Сбои в питании электроэнергией могут создавать большие проблемы для потребителей. Многие пользователи не имеют представления об устройстве и назначении АВР, не знают, что это такое, представляют совершенно другое назначение этого устройства. Так как стоимость электрооборудования АВР не малая, то важно сделать правильный выбор с необходимым набором функций. Для этого потребуется помощь специалиста. Автоматический ввод резерва повышает работоспособность устройств бытового назначения и других объектов, для которых наличие бесперебойного питания очень важно.

Недостатки дешевых АВР

Часто в магазинах встречаются продавцы, которые рекламируют и предлагают автоматические блоки, которые на самом деле являются совсем другими устройствами. В интернете есть много сайтов, на которых интернет-магазины выставляют на продажу блоки автоматики по 10 тысяч рублей, а некоторые виды вообще продают за 3,5 тысячи рублей. Но не стоит торопиться покупать такое оборудование, осуществляющее якобы автоматический ввод резерва.

Что приобретет покупатель в таком случае, вместо рекламируемого блока автоматического запуска запасного питания? Эта продукция является обычной аналогией устройств управления электроснабжением. Для коммутации здесь используется специальный разъем китайского производства, крепящийся на панели. Никаких функций автоматической работы здесь и в помине нет.

Но, самое опасное здесь то, что контролируют действие генератора в блоке электронные компоненты, вместо надежных электромеханических деталей, которые рассчитаны на долгую работу при значительных перегрузках. Это создает большую угрозу надежности работы всей системы.

При значительных резких перепадах напряжения возникают следующие отрицательные моменты:

• Автоматика не будет срабатывать, она осуществляет мгновенное отключение электричества от сети.
• Бытовая техника и кабели проводки не имеют защиты от неисправностей и выхода из строя.

Эти факторы приводят к выходу из строя самой автоматической установки. Также будут работать и другие дешевые устройства. Они выполнены с обычной платой, отключение и включение производится электронными деталями, которые могут работать только на слабых токах. Они не справляются с возложенной задачей, а создают опасность для оборудования. Качественный автоматический ввод резерва стоит намного дороже.

Варианты схем для реализации АВР с описанием

Приведем несколько рабочих примеров, которые можно успешно применить при создании щита автоматического запуска. Начнем с простых схем для бесперебойной системы электроснабжения жилого дома.

Простые

Ниже представлен вариант схемы АВР, переключающей подачу электричества в дом с основной линии на генератор. В отличие от приведенного выше примера, здесь предусмотрена защита от короткого замыкания, а также электрическая и механическая блокировка, исключающая одновременную работу от двух вводов.

Схема АВР для дома

Обозначения:

• AB1 и AB2 – двухполюсные автоматические выключатели на основном и резервном вводе.
• К1 и К2 – катушки контакторов.
• К3 – контактор в роли реле напряжения.
• K1.1, K2.1 и K3.1 – нормально-замкнутые контакты контакторов.
• К1.2, К2.2, К3.2 и К2.3 – нормально-разомкнутые контакты.

После переводов автоматов АВ1 и АВ2 алгоритм работы блока АВР будет следующим:

1. Штатный режим (питание от основной линии). Катушка К3 насыщается и реле напряжения срабатывает, замыкая контакт К3.2 и размыкая К3.1. В результате напряжение поступает на катушку пускателя К2, что приводит к замыканию К2.2 и К2.3 и размыканию К2.1. Последний играет роль электрической блокировки, не допускающей подачи напряжения на катушку К1.
2. Аварийный режим. Как только напряжение в главной линии исчезает или «падает» ниже допустимого предела, катушка К3 перестает насыщаться и контакты реле принимают исходную позицию (так, как показано на схеме). В результате на катушку К1 начинает поступать напряжение, что приводит к изменению положения контактов К1.1 и К1.2. Первый играет роль электрической защиты, не допуская подачи напряжения на катушку К2, второй снимает блокировку подачи питания на нагрузку.
3. Чтобы работала механическая блокировка (на схеме отображена в виде перевернутого треугольника) необходимо использовать реверсивный пускатель, где ее наличие предполагается конструкцией электромеханического прибора.

Теперь рассмотрим два варианта простых АВР для трехфазного напряжения. В одном из них энергоснабжение будет организовано по односторонней схеме, во втором применено двухстороннее исполнение.

Рисунок 6. Пример односторонней (В) и двухсторонней (А) реализации простого трехфазного АВР

Обозначения:

• AB1 и AB2 – трехполюсные автоматы защиты;
• МП1 и МП2 – магнитные пускатели;
• РН – реле напряжения;
• мп1.1 и мп2.1 – групповые нормально-разомкнутые контакты;
• мп1.2 и мп2.2 – нормально-замкнутые контакты;
• рн1 и рн2 – контакты РН.

Рассмотрим схему «А», у которой два равноправных ввода. Чтобы не допустить одновременное подключение линий применяется принцип взаимной блокировки, реализованный на контакторах МП1 и МП2. От какой линии будет питаться нагрузка, определяется очередностью включения автоматов АВ1 и АВ2. Если первым включается АВ1, то срабатывает пускатель МП1, при этом разрывается контакт мп1.2, блокируя поступление напряжение на катушку МП2, а также замыкается контактная группа мп1.1, обеспечивающая подключение источника 1 к нагрузке.

При отключении источника 1 контакты пускателя ПМ1 возвращаются в исходное положение, что приводит в действие контактор ПМ2, блокирующий катушку первого пускателя и включающий подачу питания от источника 2. При этом нагрузка будет оставаться подключенной к этому вводу, даже если работоспособность источника 1 пришла в норму. Переключение источников можно делать в ручном режиме манипулируя выключателями АВ1 и АВ2.

В тех случаях, когда требуется одностороння реализация, применяется схема «В». Ее отличие заключается в том, что в цепь управления добавлено реле напряжения (РН), возвращающее подключение на основной источник 1, при восстановлении его работы. В этом случае размыкается контакт рн2, отключающий пускатель МП2 и замыкается рн1, позволяя включиться МП1.

Виды АВР

В качестве примера рассмотрим возможные схемы АВР в зависимости от категории электроприёмников.
Для потребителей первой категории, у которых в качестве второго источника питания применяется местная генерирующая электростанция возможно применение схемы с АВР для двух независимых вводов на общую систему шин, условно первая схема АВР. Схема для такого АВР показана на Рис.1, где:

1- Основной источник электропитания;
2- Резервный источник электропитания;
3- Нагрузка.

Для потребителей первой категории, у которых электроснабжение обеспечиваются от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания, возможно применение схемы АВР для двух независимых вводов на две системы шин с секционированием, условно вторая схема АВР.

Вторая схема АВР показана на Рис.2, где:

1- Независимые источники электропитания;
2- Секционирование;
3- Нагрузка;

Для потребителей первой особой категории электроприёмников возможно применение схемы АВР для двух независимых вводов, двух систем шин с секционированием и одним автономным источником питания, условно третья схема АВР.

Третья схема АВР показана на Рис.3, где:

7- Независимые источники электропитания;
8- Резервный источник электропитания;
9- Секционирование;
10- Нагрузка.

Схема электрическая АВР 2 ввода 1 выход

2 ввода 1 выход

Достоинствами данной схемы является простота монтажа и эксплуатации, надежность работы, возможность купить щит автоматического ввода резерва по наличию, а не под заказ, цена АВР.

К недостаткам можно отнести негибкость схемы, так как резервируются все подключенные потребители, контроль параметров напряжения в типовых щитах в большинстве случаев осуществляется только по основному вводу.

Схемы подключения

Оптимальный вариант выбирают с учетом:

• рабочих параметров сети питания;
• типа нагрузок;
• особых требований по скорости ввода резерва и другим параметрам.

Для однофазных сетей при подключении частного дома или небольшого коммерческого объекта можно применить простейший вариант на модульных контакторах с двухполюсным АВ. Схему АВР с реле контроля фаз на два ввода используют при подключении мощных нагрузок. В соответствующем исполнении кроме уровня напряжения контролируют искажения синусоиды, корректность фазировки. Если предполагается работа с несколькими источниками (больше двух), создают систему с необходимым количеством вводов.