Как работают устройства автоматики включения резерва (АВР) в электрических сетях

Принцип работы автоматического ввода резерва

Вне зависимости от варианта исполнения АВР в основу работы системы заложено отслеживание параметров сети. Для этой цели могут использоваться как реле контроля напряжения, так и микропроцессорные блоки управления, но принцип работы при этом остается неизменным. Рассмотрим его на примере самой простой схеме АВР для бесперебойного электроснабжения однофазного потребителя.

Как работают устройства автоматики включения резерва (АВР) в электрических сетях

Рис. 4. Простая схема однофазной АВР

Обозначения:

  • N – Ноль.
  • A – Рабочая линия.
  • B – Резервное питание.
  • L – Лампа, играющая роль индикатора напряжения.
  • К1 – Катушка реле.
  • К1.1 – Контактная группа.

В штатном режиме работы напряжение подается на индикаторную лампу и катушку реле К1. В результате нормально-замкнутый и нормально-разомкнутый контакты меняют свое положение и на нагрузку подается питание с линии А (основной). Как только напряжение в на входе А пропадает, лампочка гаснет, катушка реле перестает насыщаться, и положение контактов возвращается в исходное (так, как показано на рисунке). Эти действия приводят к включению нагрузки в линию В.

Как только на основном вводе восстанавливается напряжение, реле К1 производит перекоммутацию на источник А. Исходя из принципа работы, данную схему можно отнести к одностороннему исполнению с наличием возвратной функции.

Представленная на рисунке 4 схема сильно упрощена, для лучшего понимания происходящих в ней процессов, не рекомендуем брать ее за основу для контроллера АВР.

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.

Как работают устройства автоматики включения резерва (АВР) в электрических сетях
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.

Как работают устройства автоматики включения резерва (АВР) в электрических сетях
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.

Классификация АВР и варианты реализации

Осуществляться резервное питание и его автоматический ввод может от отдельного генератора, аккумуляторной батареи либо отдельной линии.

В свою очередь все системы АВР по своему действию делятся на:

  1. Односторонние. Одна секция или же ввод является рабочим (основным), а второй резервный. В случае исчезновения рабочего напряжения включается резерв.
  2. Двухсторонние. Когда существуют две раздельно питающиеся секции и соответственно две линии являются рабочими, и при отключении одной любой из них, другая является резервной.
Популярные статьи  Диоды Шоттки - устройство, виды, характеристики и использование

Также АВР может быть с восстановлением питания по нормальной схеме и без него. Во втором случае происходит полное погашение нерабочей сети и даже при повторном возобновлении питания схема не будет работать как прежде по двум линиям.

Особенности работы с бытовыми генераторами

Для того чтобы организовать автоматический ввод резерва в доме можно в качестве источника резервного питания использовать автономный генератор. Он даст возможность длительное время обеспечить электрической энергией целый дом, а величина подключаемой нагрузки зависит от мощности самого генератора. Вот схема подключения:

Как работают устройства автоматики включения резерва (АВР) в электрических сетях

Введение генератора в качестве источника электроэнергии вместо сетевого напряжения можно практиковать в однофазной и трёхфазной сети с учетом модели генератора. Однако для того, чтобы этот процесс был полностью автоматизирован необходимо, чтобы генератор был оснащён стартером, а также понадобится специальный блок, состоящий из набора коммутационных устройств, включающих стартер только на время запуска и отключающих при возобновлении подачи сетевого напряжения. Выглядит он вот так:

Как работают устройства автоматики включения резерва (АВР) в электрических сетях

Такой блок для генератора совместим с любым типом двигателя и имеет три положения: «Стоп», «Включен, «Запуск». Правда, в зимнее время необходим прогрев двигателя внутреннего сгорания, но этот блок можно запрограммировать, учитывая и эту особенность. Крепится он на дин рейку в распределительном щитке.

На видео доходчиво объясняется схема, по которой можно сделать автоматический ввод резерва для генератора своими руками:

АВР на аккумуляторах

С развитием преобразователей, трансформирующих постоянный ток в переменный, появляется возможность использовать, например, автомобильный аккумулятор в качестве источника резервного питания. Помимо аккумулятора, понадобится приобрести современный автомобильный инвертор, преобразующий 12 Вольт постоянного напряжения в 220 Вольт переменного.

Правда, этот источник вряд ли можно использовать для силовой нагрузки, но цепи освещения он может легко обеспечить стабильным напряжением на время непродолжительной аварии на линии. При этом длительность работы будет зависеть от мощности потребителей и емкости аккумуляторов.

Для увеличения ёмкости можно параллельно подключить несколько аккумуляторных батарей. Схема соединения самой системы АВР может быть реализована с помощью пускателя.

Как работают устройства автоматики включения резерва (АВР) в электрических сетях

Пускатель включается в основную цепь, а при проблемах в сети его подвижная часть отпадает, тем самым его размыкающий блок-контакт, введённый в цепь аккумулятора, запускает систему автоматического электроснабжения. Этот способ менее затратный, нежели генераторный, но не способен выдавать длительное время ток для мощных бытовых приборов.

Применение логического контроллера

Для двух сетей электроснабжения трехфазным питанием применяются уже готовые блоки АВР с применением логического цифрового контролера, который может учитывать множество параметров, требуемых для создания идеальной системы. На нём имеется вся нужная маркировка и инструкция по управлению и подключению.

Как работают устройства автоматики включения резерва (АВР) в электрических сетях

Правда, перед тем как подключить модуль и приобрести его, нужно задуматься, имеется ли резервный источник питания с более надёжным электроснабжением. Так как нет смысла подключать его к одной и той же системе трёхфазной сети, то есть питающейся от одного трансформатора 6/0,4 кВ.

Устройство АВР

Существует два основных типа исполнения, различающиеся приоритетом ввода:

  1. Одностороннее. В таких АВР один ввод играет роль рабочего, то есть используется, пока в линии не возникнут проблемы. Второй – является резервным, и подключается, когда в этом возникает необходимость.
  2. Двухстороннее. В этом случае нет разделения на рабочую и резервную секцию, поскольку оба ввода имеют одинаковый приоритет.

В первом случае большинство систем имеют функцию, позволяющую переключиться на рабочий режим питания, как только в главном вводе произойдет восстановление напряжения. Двухсторонние АВР в подобной функции не нуждаются, поскольку не имеет значения от какой линии запитывается нагрузка.

Примеры схем двухсторонней и односторонней реализации будут приведены ниже, в отдельном разделе.

Некоторые требования к АВР в ПУЭ

Хоть АВР и разнится по схемам применения, однако, принципы работы должны быть аналогичными. Вот некоторые требования, предъявляемые ПУЭ к устройствам автоматического включения резерва (полный список требований можно прочитать в разделах 3.3.30-3.3.42 правил устройства электроустановок):

  • следует использовать АВР, если это приведет к уменьшению токов короткого замыкания, упрощению схемы и удешевлению аппаратуры
  • может применяться на линиях, трансформаторах, ответственных механизмах, секционных выключателях
  • действие авр должно быть однократного действия
  • данная автоматика должна срабатывать и при исчезновении напряжения на защищаемом присоединении
  • Если есть несколько рабочих вводов и один резервный. Например, каждая секция от своего рабочего трансформатора, а резервный трансформатор общий. Так вот при срабатывании АВР при такой схеме должна быть обеспечена возможность срабатывания автоматики при каждом отключении рабочего ввода любой секции. Даже, если отключения идут подряд. Хотя тут спорно…
  • Кроме того, дополняя прошлый пункт, стоит отметить необходимость достаточной мощности резервного трансформатора. Если же мощности не хватает, то необходимо производить перед включением АВР отключение неответственных механизмов.
  • АВР должен быть отстроен от режима самозапуска и от снижения напряжения при удаленном коротком замыкании
  • Устройства авр должны быть обеспечены устройством пуска по снижению напряжения. А в отдельных случаях пускаться по частоте и даже действию датчиков (давления, расхода).

Это вероятно не все пункты из ПУЭ. Более подробно и возможно доходчиво можно почитать в первоисточнике.

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.

Популярные статьи  Устройство взрывозащищенных светильников

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.

Простые системы АВР

Простейшая схема АВР показана на рисунке ниже:

Как работают устройства автоматики включения резерва (АВР) в электрических сетях

В данной схеме используется электромагнитное реле или контактор K1 с одним переключающим контактом. Обычно такая схема применяется в однофазных сетях с небольшим током нагрузки. В данной схеме катушка реле питается от основного ввода, и в нормальном режиме его сердечник притянут, левый по схеме контакт К1 замкнут, правый разомкнут. При пропадании напряжения на основном вводе катушка реле отпускает сердечник, левый контакт размыкается, а правый становится замкнутым. Питание на нагрузку поступает от резервного ввода.

Данная простейшая схема имеет множество недостатков, и обычно в таком виде не используется. Главная причина — то, что при значительных колебаниях напряжения в сети, реле будет часто переключаться, что неблагоприятно как для самого реле, так и для питающихся электроприборов. В дальнейшем будут рассмотрены более сложные и более надежные схемы АВР.

Представленная ниже схема автоматического включения резерва, в отличие от предыдущих, более применяемая, и годится уже для системы электропитания в частном доме или его части, коммутируемая нагрузка вполне может составлять десятки киловатт:

Как работают устройства автоматики включения резерва (АВР) в электрических сетях

В данной схеме устранены предыдущие недостатки, и ее можно рекомендовать как базовую для применения в домах, коттеджах, административных и производственных зданиях с потребляемой мощностью до 100 кВт.

Описанная ниже схема электропитания является исключительно простой. Она может применяться для электроснабжения хозяйства с малой потребляемой мощностью, порядка нескольких киловатт

Вот такая схема:

Как работают устройства автоматики включения резерва (АВР) в электрических сетях

Разберем ее подробно. В рабочем состоянии автоматы SA1 и SA2 включены. При наличии на основном вводе на К1 поступает питание, его контакт К1.1 замкнут, и потребители получают питание через него. В случае исчезновения напряжения реле К1 обесточивается, К1.1 размыкается, а К1.2 наоборот, замыкается. Схема готова к питанию от резервного источника и, при наличии на нем напряжения, подача электроэнергии потребителям возобновляется.

В качестве К1 нужно выбирать мощное реле, которое достаточно дефицитное. Обычно предлагаются реле на коммутируемый ток до 16А. На большие токи можно в качестве К1 взять контактор, но не любой, у него должен быть размыкающий (в просторечии «нормально замкнутый») силовой контакт. Поэтому данная схема и предлагается для маломощных, до 16А, подключений. Если у реле есть несколько контактных групп, то можно их запараллелить, но такое редко делается, обычно для больших токов берется схема с реверсивным пускателем либо на симисторах. В промышленности применяются более сложные схемы — придет время, мы их тоже рассмотрим.

К недостаткам данной схемы можно отнести то, что катушка К1 включена до прибора учета, что может не понравиться энергопоставщику, но это легко устранить, переставив счетчик выше по схеме, это будет учтено далее, здесь же ошибка пусть остается, как напоминание.

Схема, лишенная указанных недостатков, будет показана ниже. Здесь тоже не обошлось без контактора с размыкающими силовыми контактами.

Предлагаемая схема на основе контактора 2з+2р типа VS463-22 позволяет использовать ее при токах до 63А:

Схема отличается дешевизной и простотой, в ней исправлены недостатки предыдущей схемы:

Как работают устройства автоматики включения резерва (АВР) в электрических сетях

В схеме используется контактор VS463-22-230. Здесь, в отличие от предыдущей схемы, коммутируется как фазный, так и нулевой провода, что исключает попадание тока от генератора в сеть. Один замыкающий контакт К1.1 включен до катушки, что не позволит контактору самопроизвольно включаться при повторном появлении напряжения на главном вводе после отключения. При появлении напряжения на основном вводе, чтобы заново запитаться от него, нужно кратковременно нажать кнопку SB1, после чего контактор включится и замкнет контакты К1.1 и К1.2, одновременно с этим разомкнет К1.3 и К1.4.

При пропадании напряжения на главном вводе К1.1 и К1.2 отключаются, а питание в дом поступает от резерва через К1.3 и К1.4. В качестве резерва используется какой-либо автономный источник электроэнергии, поэтому он подключается, минуя счетчик. Если резервный источник настроен так, что он автоматически отключается при возобновлении питания на основном вводе, то схему нужно изменить — убрать кнопку SB1, а К1.1 перенести ниже по схеме, в разрыв фазного провода непосредственно перед Q1, а катушку запитать напрямую к выходам счетчика. Впрочем, такая схема со схемой запуска резервного генератора будет скоро опубликована отдельной статьей.

Добавлю, что потребляет катушка около 5 Ватт, стоит контактор около 2500 рублей.

Выбор автоматики

Как работают устройства автоматики включения резерва (АВР) в электрических сетяхБлок АВР ПромЭнерго

Промышленное оборудование и технику профессиональной категории оснащают автоматикой в стандартной комплектации. Как минимум, предлагают в составе ящик с набором контакторов для воспроизведения защитного алгоритма. В зоне доступности размещают аварийную кнопку. При необходимости рукой установку отключают одним быстрым движением.

Специализированный щит АВР можно приобрести в собранном состоянии либо создать функциональный аналог самостоятельно

При выборе готового изделия следует обратить внимание на репутацию производителя. Пригодится предварительное изучение отзывов покупателей и мнения опытных экспертов

В нижнем ценовом диапазоне представлены изделия сомнительного происхождения. Если АВР однофазный стоит до 1500-2000 р., вряд ли можно рассчитывать на длительный срок службы и высокую надежность. Подделки отличаются плохой сборкой, низким качеством контактных групп. Достаточно часто в подобных моделях используют маломощные электронные ключи, которые не приспособлены к броскам напряжения и нагрузкам с выраженными индуктивными характеристиками.

Популярные статьи  Современные устройства управления освещением

От 4 000 до 8 000 р. можно найти качественные АВР малоизвестных торговых марок. В надежных комплектах оборудования применяют электромеханические функциональные компоненты.

Автоматика без контроллера

Расшифровка обозначения подчеркивает главную особенность оборудования данной категории. «Автоматический» способ подключения резерва современного уровня подразумевает не только отсутствие вмешательства со стороны пользователей. Электронный контроллер обеспечивает оперативную проверку состояния питающей и резервной сети. Он блокирует выполнение ошибочных операций, препятствует возникновению потенциально опасных ситуаций. При выборе АВР следует проверить наличие в комплекте этого полезного компонента.

АВР в сетях 0,4 кВ

Как работают устройства автоматики включения резерва (АВР) в электрических сетяхДля коммутации цепей питания в сетях со сравнительно небольшим напряжением (0,4 кВ) применяют серийные контакторы с магнитным приводом. Также используют пускатели в комплекте с АВ. Компоненты схемы подбирают с учетом токовых нагрузок (потребляемой мощности).

В типовые щиты АВР на 2 ввода устанавливают приборы учета электроэнергии, устройства защиты от импульсных бросков напряжения, реле с функцией задержки для создания дополнительного временного интервала перед подключением нагрузки.

17.1. Назначение авр

Высокую степень надежности электроснабжения потребителей обеспечивают схемы питания одновременно от двух и более источников питания (линий, трансформаторов), поскольку аварийное отключение одного из них не приводит к нарушению питания потребителей. Несмотря на эти очевидные преимущества многостороннего питания потребителей, большое количество п/ст, имеющих два и более источников питания, работают по схеме одностороннего питания. Одностороннее питание имеют также секции шин собственных нужд (СН). Применение такой менее надежной, но более простой схемы электроснабжения во многих случаях оказывается целесообразным для снижения токов КЗ, уменьшения потерь электроэнергии в питающих трансформаторах, упрощения РЗ, создания необходимого режима по напряжению, перетокам мощности и т.п. При развитии электрической сети одностороннее питание часто является единственно возможным решением, так как ранее установленное оборудование и РЗ не позволяют осуществить параллельную работу источников питания. Используются две основные схемы одностороннего питания потребителей при наличии двух или более источников.

В первой схеме один источник включен и питает потребителей, а второй отключен и находится в резерве. Соответственно этому первый источник называется рабочим, а второй резервным (рис. 6.1, а). Во второй схеме все источники включены, но работают раздельно на выделенных потребителей. Деление осуществляется на одном из выключателей (рис. 6.1, в).

Недостатком одностороннего питания является то, что аварийное отключение рабочего источника приводит к прекращению питания потребителей, т.е. к аварии. Этот недостаток может быть устранен быстрым автоматическим включением резервного источника или включением выключателя, на котором осуществлено деление сети. Для выполнения этой операции широко используются специальные автоматические устройства, получившие наименование автоматов включения резерва (АВР). При наличии АВР время перерыва питания потребителей в большинстве случаев определяется лишь временем включения выключателей резервного источника и составляет 0,3–0,8 с.

Как работают устройства автоматики включения резерва (АВР) в электрических сетях

Рис. 6.1.

Рассмотрим принцип использования АВР на примере схем, приведенных на рис. 6.1.

а) Питание п/ст А осуществляется по рабочей линии w1 от п/ст Б. Вторая линия w2, приходящая от п/ст В, является резервной и находится под напряжением (выключатель Q3 нормально отключен). При отключении линии w1автоматически от АВР включается выключатель Q3 линии w2, чем вновь подается питание потребителем п/ст А. Схемы АВР могут иметь одностороннее или двустороннее действие. При одностороннем АВР линия w1 всегда должна быть рабочей, а линия w2 – всегда резервной. При двустороннем АВР любая из этих линий может быть рабочей и резервной.

б) Питание электродвигателей и других потребителей СН каждого агрегата э/ст осуществляется обычно от отдельных рабочих трансформаторов (Т1 и Т2). При отключении рабочего трансформатора автоматически от АВР включается выключатель Q5 и один из выключателей Q6 (при отключении Т1) или Q7 (при отключении Т2) – резервного трансформатора Т3.

в) Трансформаторы Т1 и Т2 являются рабочими, но параллельно работать не могут и поэтому со стороны низшего напряжения включены на разные системы шин. Шиносоединительный выключатель Q5 нормально отключен. При аварийном отключении любого из рабочих трансформаторов автоматически от АВР включается выключатель Q5, подключая нагрузку шин, потерявших питание, к оставшемуся в работе трансформатору. Каждый трансформатор в рассматриваемом случае должен иметь мощность, достаточную для питания всей нагрузки п/ст. В случае, если мощность одного трансформатора недостаточна для питания всей нагрузки п/ст, при действии АВР должны приниматься меры для отключения части наименее ответственной нагрузки.

г) П/ст В и Г нормально питаются радиально от п/ст А и Б соответственно. Линия w3 находится под напряжением со стороны п/ст В, а выключатель Q5 нормально отключен. При аварийном отключении линии w2 устройство АВР, установленное на п/ст Г, включает выключатель Q5, чем питание п/ст Г переводится на п/ст В по линии w3. При отключении линии w1 п/ст В и вместе с ней линия w3 остаются без напряжения. Исчезновение напряжения на трансформаторе напряжения TV также приводит в действие устройство АВР на п/ст Г, которое включением выключателя Q5 подает напряжение на п/ст В от п/ст Г.

Опыт эксплуатации показывает, что АВР является весьма эффективным средством повышения надежности электроснабжения. Успешность действия АВР составляет 90–95%. Простота схем и высокая эффективность обусловили широкое применение АВР на э/ст и в электрических сетях.

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: