Схема АВР. АВР (автоматичне введення резерву) для генератора

У нормальному режимі електропостачання енергія надається енергокомпанією і підводиться до місця її використання. Коли основне джерело перестає працювати, потужність від другого мережевого введення або використовуваного резервного генератора повинна вручну або автоматично подаватися до навантажень, для чого служить схема АВР (автоматичного введення резерву). Її основним завданням є перерозподіл потужності від енергосистеми на резервне джерело живлення.

III-а категорія надійності електропостачання

Як відомо, енергопостачальні компанії ділять усіх своїх споживачів, тобто тих осіб (юридичних та фізичних), з якими вони укладають договори на постачання електроенергії, на три категорії за ступенем надійності електропостачання. Найнижча надійність у 3-й категорії. Такому клієнту енергетики надають всього одне трифазне введення напруги 6 або 10 кВ (іноді і 400 В) або однофазне введення 230 В від однієї живильної підстанції, але і вартість приєднання навантажень до мережі за цією категорією мінімальна — досить встановити просту однотрансформаторну КТП і з’єднати її з найближчою ВЛ електропередачі.

Чи потрібна для III-ї категорії схема АВР?

ПУЕ допускає можливість харчування за такою схемою, якщо енергетики гарантують відновлення харчування після аварій за час не більше доби. А якщо це не так? Тоді потрібне резервне джерело електроживлення, в якості якого зазвичай виступає бензоелектричний агрегат або дизель-генератор. У колишні часи споживачі вручну підключали свої навантаження до них і запускали їх у роботу. Але в міру розвитку автоматики цих виробів виникла можливість виконання їх пуску без участі людини.

А раз можна пускати дизель-генератор автоматично, то точно так само можна і підключити до нього навантаження споживача. Так і виникла сучасна концепція двовводного АВР, електрична схема якого, наведена нижче, вже стає стандартом електропостачання приватного будинку.

II-а категорія: чи потрібен їй АВР

Якщо споживач замовляє два мережеві введення електроживлення, то він переходить вже в наступну категорію — другу. У цьому випадку енергетики, як правило, вимагають від клієнтів оплатити будівництво двотрансформаторної підстанції. У найпростішому варіанті вона містить дві секції шин (це просто алюмінієві або в кращому випадку мідні смуги) високої напруги зі своїми ввідними вимикачами, до кожної з яких приєднується тільки один з вводів високої напруги (6 або 10 кВ). Між секціями розташовано так званий секційний вимикач. Якщо він розімкнутий, то кожен високовольтний ввід може живити тільки один трансформатор (як правило, в роботі знаходиться тільки один з двох, другий знаходиться в резерві — і це також типова вимога енергетиків). При зникненні напруги на одному з вводів, електрик споживача може вручну включити секційний вимикач і подати навантаження на постійно працюючий трансформатор з іншого високовольтного введення.

Такі споживачі, взагалі-то, не потребують наявності АВР. Однак в останнє десятиліття енергетики часто пропонують їм встановлювати їх у типових двотрансформаторних підстанціях на боці низької напруги. Такий щит АВР має два введення від обмоток низької напруги різних трансформаторів (вони обидва повинні перебувати під напругою, але навантажений в будь-який момент часу тільки один з них) і один вихід на шини низької напруги, до яких підключені всі навантаження.

I-а категорія — АВР обов’язкова

А от якщо споживача в принципі не влаштовує тимчасова затримка на ручне перемикання вводів, то він змушений в обов’язковому порядку застосовувати АВР і переходити в наступну категорію надійності електропостачання — першу. У найпростішому варіанті принципова схема АВР може містити два введення від тих же двох секцій високовольних шин підстанції і блок включення секційного вимикача (зазвичай вакуумного). Якщо напруга зникає на живильному вводі, автоматика вимикає його ввідний вимикач і включає секційний. Після цього на об’єднані шини напруга надходить вже з другого введення. АВР на два введення в цьому випадку може бути виконаний і на боці низької напруги підстанції, як було описано вище.

Але зі споживачів I-ї категорії ПУЕ виділяє так звану особливу групу, що входить в яку недостатньо двох мережевих вводів електроживлення, а обов’язково потрібен ще й третій резервний ввід, виконуваний зазвичай від дизель-генератора. У цьому випадку необхідний АВР на 3 введення. Схема його виконується на низькій напрузі.

Як працює пристрій АВР з генераторним вводом

Останнім часом на ринку з’явилося багато пристроїв автоматичного резервування, що мають керуючий мікропроцесорний контролер. Великою популярністю в цьому плані користується керуючі реле-контролери серії Easy виробництва фірми Moeller. Аналізуючи сигнали датчиків напруги, мікроконтролер виявляє збій живлення і ініціює процедуру запуску двигуна генератора (зазвичай синхронного). Як тільки він досягає номінального напруження і частоти система управління перемикає на харчування від нього навантаження споживача. З точки зору електротехніки схема підключення АВР для відповідальних і потужних навантажень являє собою досить складне завдання, оскільки неминучі тимчасові затримки та інші технічні складності ускладнюють миттєве отримання резервного харчування.

Контроль частоти і напруги

Однією з основних функцій пристрою АВР є виявлення падіння напруги або повного зникнення основного джерела живлення. Як правило, всі фази живильної мережі контролюються на боці за допомогою реле мінімальної напруги (реле контролю фаз). Точка збою визначається за падінням напруги нижче мінімально допустимого рівня на будь-який з фаз. Інформація про напругу і частоту передається в щит АВР, де визначається можливість продовження харчування навантажень. Допустимий мінімум напруги і частоти повинен бути обов’язково подоланий перед перемиканням навантажень на харчування від резервного генератора, потужність якого повинна його забезпечувати.

Основна тимчасова затримка

Схема АВР зазвичай має можливість широкого регулювання часу затримки її спрацювання. Це є необхідною функцією для можливості купування невиправданих відключень від джерел основного електроживлення при короткочасних його порушеннях. Найбільш превалююча тимчасова затримка перекриває будь-які короткочасні відключення, щоб не викликати непотрібних запусків приводних двигунів генераторів і перемикань на них навантажень. Ця затримка знаходиться в діапазоні від 0 до 6 секунд, причому одна секунда є найбільш поширеним варіантом. Вона повинна бути короткою, але достатньою для підключення до резервних джерел живлення навантажень споживачів. Багато компаній сьогодні купують потужні джерела безперебійного живлення на акумуляторних батареях, що забезпечують мінімальний час затримки підключення.

Додаткові тимчасові затримки

Після відновлення основного харчування, деяка тимчасова затримка необхідна, щоб переконатися в достатній стабільності навантаження для її відключення від резервного харчування. Як правило, вона становить від нуля до тридцяти хвилин. АВР для генератора повинна автоматично обійти цю тимчасову затримку в поверненні до основного джерела, якщо резервний збоїть, а основний знову працює нормально.

Третя найбільш загальна тимчасова затримка включає в себе період остигання двигуна. Протягом нього система управління дизель-генератора контролює розвантажений двигун аж до його зупину.

У більшості випадків зазвичай бажано перемикати навантаження на резервний генератор, як тільки досягнуті відповідні рівні напруги і частоти. Однак у деяких ситуаціях кінцеві споживачі хочуть послідовності перемикань різних навантажень на резервний генератор. Коли це потрібно, виконується кілька схем АВР для генератора, які спрацьовують з індивідуальними тимчасовими затримками, так що навантаження можуть бути підключені до генератора в будь-якому бажаному порядку.

Виконавчі апарати схем введення резерву

Кінцевим результатом роботи розглянутого класу пристроїв є комутація електричних ланцюгів, їх перемикання з основного введення на резервний. Як було зазначено вище, в електропідстанціях схема АВР може бути реалізована як на боці вищої, так і нижчої напруги. У першому випадку її виконавчими елементами служать штатні високовольтні вимикачі. У другому випадку, до якого відноситься і перемикання навантажень на генераторний ввід, комутація здійснюється низьковольтними пристроями.

Вони можуть або бути в складі обладнання щита (панелі) АВР, або можуть бути зовнішніми по відношенню до нього і бути частиною загальної схеми електропостачання навантажень. У першому випадку можливе використання магнітних пускателів — воно застосовується в пристроях резервування для непромислових споживачів при потужності їх навантажень до декількох десятків кВт. При більш високих потужностях застосовують АВР на контакторах. Схема принципова пристрою в обох випадках однакова.

Зовнішніми низьковольтними пристроями схем введення резерву є силові автоматичні вимикачі з електромагнітними приводами. Функція власне АВР-пристрою зводиться в цьому випадку до формування та видачі на них відповідних сигналів включення/відключення.

Типовий блок АВР на 3 вводи. Схема і алгоритм роботи

Він призначений для реалізації безперервного живлення навантажень напругою 0,4 кВ від трьох джерел електроживлення: двох трифазних мережевих вводів і трифазного введення дизель-генератора. Виконавчими апаратами є штатні автоматичні вимикачі Q1, Q2 і Q3 кожного з вводів, що захищають навантаження 1-ї категорії надійності електропостачання.

Алгоритм роботи блоку виглядає наступним чином:

1. На основному введенні є напруга. Q1 включено, Q2 і Q3 вимкнено.

2. На основному введенні напруга відсутня, а на резервному вона є. Q2 включено, Q1 і Q3 вимкнено.

3. На основному і резервному вводах немає напруги. Q3 включено, Q1 і Q2 вимкнено.