Система АВР: установка, принцип работы устройства, источники питания и критерии выбора

Даже современная система электроснабжения не всегда отличается абсолютной надёжностью. В случаях возникновения аварийных ситуаций без энергии могут остаться потребители, у которых длительный перерыв в электроснабжении может привести к большим материальным потерям, и даже к угрозе жизни людей. Поэтому как в быту, так и на производстве имеет смысл организовать питание от двух источников электроэнергии, с переводом питания от одного. Такая система называется автоматический ввод резерва, сокращённо АВР. Её работа заключается в полностью автоматическом подключении цепей электрооборудования потребителей от резервного источника питания в случае отключения основного. В этой статье мы подробно рассмотрим назначение и принцип работы АВР различных видов.

Назначение АВР

Назначение данной системы в электрике схоже с организацией бесперебойного питания. Главная задача автоматического ввода резервного питания — это быстрое восстановление электроснабжения без участия в этом процессе человека. На больших подстанциях всегда имеется два ввода на две, разделённые секционным выключателем, секции распределительного устройства, работающие автономно друг от друга. Согласно ПУЭ (правила устройства электроустановок) автоматическое подключение резервного питания и снабжение на 2 ввода является обязательной мерой обеспечения электричеством потребителей первой категории.

Простой пример необходимости данной системы можно привести относительно освещения какого-то важного охраняемого участка. То есть при отключении основного ввода система сама включит питание от резервного источника, при этом данный важный участок останется осветлен. Максимум что может возникнуть — это непродолжительное прекращение питания, которое визуально даже отследить тяжело. Это зависит от скорости срабатывания АВР, время включения резерва должно составлять порядка 0,3–0,8 секунд.

Как работает автоматический ввод резервного питания

Принцип действия АВР основан на контроле напряжения в цепи. Это может осуществляться с помощью любых реле напряжения либо цифровых логических блоков защиты. Однако принцип работы всё рано остаётся неизменным. Рассмотрим его на самом простом примере.

Это однолинейная схема, на которой видно, что контроль напряжения осуществляется контактором КМ. Оба автомата QS1 и QS2 должны быть включены, при этом катушка КМ получит питание и будет втянута, а соответственно её замыкающий контакт в цепи основного ввода тоже замкнут и размыкающий контакт в цепи резервного ввода разомкнут. Тем самым электроснабжение потребителя осуществляется от основной сети и светятся соответствующие лампы. В случае неисправности питания по линии L12 и снижения напряжения до величины, когда контактор КМ отключится, произойдёт размыкание замыкающего контакта в основной линии и одновременно с этим контакт в цепи резервного питания линии L22 перейдёт в замкнутое состояние, тем самым подав напряжение к потребителю от резервного источника. Обратная ситуация произойдёт при возобновлении основного электроснабжения по линии L12.

На видео ниже наглядно рассмотрен принцип работы АВР в сетях 6 кВ:

Требования к системе

Основными требованиями, предъявляемыми к системам АВР являются:

  • Быстродействие.
  • Надёжность включения.
  • Подача напряжения только если на участке нет короткого замыкания, то есть обязательно должна быть блокировка при КЗ.
  • Однократность срабатывания.
  • Возможность настройки порога включения резервного электроснабжения, чтобы она не срабатывала, например, при просадках напряжения вовремя запуска мощных электродвигателей.
  • Срабатывание только при условии, если на резервном вводе есть электроэнергия.

Естественно, что простейшая схема на контакторах не сможет реализовать все предъявляемые требования к системе АВР. Для этого в современной электронике применяются логические системы, подающие сигнал на включение резервного источника питания только при соблюдении всех правил и блокировок. Также для дополнительной надёжности даже применяется механическая блокировка.

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.

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 генератор. Он даст возможность длительное время обеспечить напряжением целый дом, его нагрузка зависит от мощности самого генератора. Вот схема подключения:

Введение генератора вместо сетевого напряжения можно использовать в однофазной и трёхфазной сети, в зависимости от его модели. 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:

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.

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.

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.

Организация АВР в высоковольтных цепях

Для того чтобы выполнить организацию автоматического резервирования в цепях с напряжением больше 2019 Вольт, в качестве элемента, измеряющего и контролирующего сетевую энергию, служит специальный трансформатор напряжения, на вторичной обмотке которого в нормальном режиме работы 100 Вольт. Для связи его с системой АВР используется реле минимального напряжения или же реле контроля фаз. Оно реагирует не только на понижение величины сетевого напряжения, но и на исчезновение хотя бы одной фазы, например, при обрыве воздушной линии ВЛ. Здесь уже обязательно выполнение всех требований, касающихся правильному вводу АВР, а иногда даже при системе с восстановлением устанавливается выдержка времени на возврат в исходную первоначальную конфигурацию.

Также важно отметить, что в высоковольтных сетях схема автоматики АВР реализуется на электромеханических реле старого образца или современных многофункциональных микропроцессорных терминалах защиты, которые выполняют несколько функций, в том числе и АВР.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме статьи:

Теперь вы знаете, что такое автоматический ввод резерва, какие бывают схемы АВР и какой принцип работы у данной системы электроснабжения. Надеемся, предоставленная информация и видео уроки были для вас полезными!

Наверняка вы не знаете:

  • Для чего нужна автоматика повторного включения
  • Как установить дизельный генератор
  • Схема подключения солнечных батарей
  • Как подключить магнитный пускатель

Назначение
АВР

Схемы
электрических соединений энергосистем
и отдельных электроустановок должны
обеспечивать надежность электроснабжения
потребителей. Высокую степень надежности
обеспечивают схемы питания одновременно
от двух и более источников (линий,
трансформаторов), поскольку аварийное
отключение одного из них не приводит к
нарушению питания потребителей
.

Несмотря
на эти очевидные преимущества
многостороннего питания потребителей,
большое количество подстанций, имеющих
два источника питания и более, работает
по схеме одностороннего питания.
Одностороннее питание имеют также
секции собственных нужд электростанций.

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
релейной защиты, 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 релейная защита 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, 10.9,
а, б)
. Во второй схеме все источники
включены, но работают раздельно на
выделенных потребителей
. Деление
осуществляется на одном из выключателей
(рис.10.9, в, г).

Недостатком
одностороннего питания является то,
что аварийное отключение рабочего
источника приводит к прекращению питания
потребителей. Этот недостаток может
быть устранен быстрым автоматическим
включением резервного источника или
включением выключателя, на котором
осуществлено деление сети. Для выполнения
этой операции широко используется
автоматическое включение 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 сек
. Рассмотрим принципы
использования АВР на примере схем,
приведенных на рисунке.

1. Питание
подстанции А (рис. 10.9, а) осуществляется
по рабочей линии Л1 от подстанции Б.
Вторая линия Л2, приходящая с подстанции
В, является резервной и находится под
напряжением (выключатель ВЗ нормально
отключен)
. При отключении линии Л1
автоматически от АВР включается
выключатель ВЗ линии Л2, и таким образом
вновь подается питание потребителям
подстанции А.

Схемы
АВР могут иметь одностороннее или
двустороннее действие. При одностороннем
АВР линия Л1 всегда должна быть рабочей,
а линия Л2 – всегда резервной
. При
двустороннем АВР любая из этих линий
может быть рабочей и резервной.

2. Питание
электродвигателей и других потребителей
собственных нужд каждого агрегата
электростанции осуществляется обычно
от отдельных рабочих трансформаторов
(Т1 и Т2 на рис. 10.11, б). При отключении
рабочего трансформатора автоматически
от АВР включаются выключатель В5 и один
из выключателей В6 (при отключении Т1)
или В7 (при отключении Т2) резервного
трансформатора ТЗ.

3. Трансформаторы
Т1 и Т2 являются рабочими, но параллельно
работать не могут и поэтому со стороны
низшего напряжения включены на разные
системы шин (рис. 10.11, в). Шиносоединительный
выключатель В5 нормально отключен. При
аварийном отключении любого из рабочих
трансформаторов автоматически от АВР
включается выключатель В5, подключая
нагрузку шин, потерявших питание, к
оставшемуся в работе трансформатору.
Каждый трансформатор в рассматриваемом
случае должен иметь мощность, достаточную
для питания всей нагрузки подстанции.
В случае, если мощность одного
трансформатора недостаточна для питания
всей нагрузки подстанции, при действии
АВР должны приниматься меры для отключения
части наименее ответственной нагрузки.

4. Подстанции
В и Г (рис. 10.11, г) нормально питаются
радиально от подстанций А и Б соответственно.
Линия ЛЗ находится под напряжением со
стороны подстанции В, а выключатель В5
нормально отключен. При аварийном
отключении линии Л2 устройство АВР,
установленное на подстанции Г, включает
выключатель В5, таким образом питание
подстанции Г переводится на подстанцию
В по линии ЛЗ
. При отключении линии Л1
подстанция В и вместе с ней линия ЛЗ
остаются без напряжения
. Исчезновение
напряжения на трансформаторе напряжения
ТН также приводит в действие устройство
АВР на подстанции Г, которое включением
выключателя В5 подает напряжение на
подстанцию В от подстанции Г.

Принципы
осуществления АВР при разных схемах
питания потребителей

Опыт
эксплуатации энергосистем 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 электростанциях
и в электрических сетях
.

Основные
требования к схемам АВР

Все
устройства АВР должны удовлетворять
следующим основным требованиям:

1. Схема
АВР должна приходить в действие в случае
исчезновения напряжения на шинах
потребителей по: любой причине, в том
числе при аварийном, ошибочном или
самопроизвольном отключении выключателей
рабочего источника питания, а также при
исчезновении напряжения на шинах, от
которых осуществляется питание рабочего
источника. Включение резервного источника
питания иногда допускается также при
КЗ на шинах потребителя
. Однако очень
часто схема АВР блокируется, например,
при работе дуговой защиты в комплектных
распредустройствах
. При отключении от
максимальной защиты трансформаторов
питающих шины НН, работе АВР, предпочтительна
работа АПВ
. Поэтому на стороне НН (СН)
понижающих трансформаторов подстанций
принимается комбинация АПВ-АВР. При
отключении трансформатора его защитой
от внутренних повреждений, работает
АВР, а при отключении ввода его защитой
– АПВ
. Такое распределение предотвращает
посадку напряжения, а иногда и повреждение
секции, от которой осуществляется
резервирование.

2. Для
того чтобы уменьшить длительность
перерыва питания потребителей, включение
резервного источника питания должно
производиться возможно быстрее, сразу
же после отключения рабочего источника.

3. Действие
АВР должно быть однократным для того,
чтобы не допускать нескольких включений
резервного источника на неустранившееся
КЗ.

4. Схема
АВР не должна приходить в действие до
отключения выключателя рабочего
источника для того, чтобы избежать
включения резервного источника на КЗ
в неотключившемся рабочем источнике.
Выполнение этого требования исключает
также возможное в отдельных случаях
несинхронное включение двух источников
питания.

5. Для
того чтобы схема АВР действовала при
исчезновении напряжения на шинах,
питающих рабочий источник, когда его
выключатель остается включенным, схема
АВР должна дополняться специальным
пусковым органом минимального напряжения.

6. Для
ускорения отключения резервного
источника питания при его включении на
неустранившееся КЗ должно предусматриваться
ускорение действия защиты резервного
источника после АВР. Это особенно важно
в тех случаях, когда потребители,
потерявшие питание, подключаются к
другому источнику, несущему нагрузку.
Быстрое отключение КЗ при этом необходимо,
чтобы предотвратить нарушение нормальной
работы потребителей, подключенных к
резервному источнику питания
. Ускоренная
защита обычно действует по цепи ускорения
без выдержки времени
. В установках же
собственных нужд, а также на подстанциях,
питающих большое количество
электродвигателей, ускорение осуществляется
до 0.3-0,5 сек
. Такое замедление ускоренной
защиты необходимо, чтобы предотвратить
ее неправильное срабатывание в случае
кратковременного замыкания контактов
токовых реле в момент включения
выключателя под действием толчка тока,
обусловленного сдвигом по фазе между
напряжением энергосистемы и затухающей
ЭДС тормозящихся электродвигателей,
который может достигать 180°.

Принципы
действия АВР

Рассмотрим
принцип действия АВР на примере
двухтрансформаторной подстанции,
приведенной на рис. 10.12. Питание
потребителей нормально осуществляется
от рабочего трансформатора Т1, Резервный
трансформатор Т2 отключен и находится
в автоматическом резерве
.

При
отключении по любой причине выключателя
В1 трансформатора Т1 его вспомогательный
контакт БК1-2 разрывает цепь обмотки
промежуточного реле РП1. В результате
якорь реле РП1, подтянутый при включенном
положении выключателя, при снятии
напряжения отпадает с некоторой выдержкой
времени и размыкает контакты
.

Второй
вспомогательный контакт БК1.3 выключателя
В1 замкнувшись, подает плюс через еще
замкнутый контакт РП1.1 на обмотку
промежуточного реле РП2, которое своими
контактами производит включение
выключателей ВЗ и В4 резервного
трансформатора, воздействуя на контакторы
включения КВЗ и КВ4. По истечении
установленной выдержки времени реле
РП1 размыкает контакты и разрывает цепь
обмотки промежуточного реле РП2
. Если
резервный трансформатор будет включен
действием АВР на неустранившееся КЗ, и
отключится релейной защитой, то его
повторного включения не произойдет.
Таким образом, реле РП1 обеспечивает
однократность действия АВР и поэтому
называется реле однократности включения.
Реле РП1 вновь замкнет свои контакты и
подготовит схему АВР к новому действию
лишь после того, как будет восстановлена
нормальная схема питания подстанции и
включен выключатель В1. Выдержка времени
на размыкание контакта реле РП1 должна
быть больше времени включения выключателей
ВЗ и В4, для того чтобы они успели надежно
включиться
.

С
целью обеспечения действия АВР при
отключении выключателя В2 от его
вспомогательного контакта БК2.2 подается
импульс на катушку отключения К01
выключателя В1. После отключения
выключателя В1 АВР запускается и
действует, как рассмотрено выше
. Кроме
рассмотренных случаев отключения
рабочего трансформатора потребители
также потеряют питание, если по какой-либо
причине остаются без напряжения шины
высшего напряжения подстанции Б. Схема
АВР при этом не подействует, так как оба
выключателя рабочего трансформатора
остались включенными
.

Для
того чтобы обеспечить действие АВР и в
этом случае, предусмотрен специальный
пусковой орган минимального напряжения,
включающий в себя реле PHI, РН2, РВ1 и РПЗ.
При исчезновении напряжения на шинах
5, а, следовательно, и на шинах В подстанции
реле минимального напряжения, подключенные
к трансформатору напряжения ТН1, замкнут
свои контакты и подадут плюс оперативного
тока на обмотку реле времени РВ1 через
контакт реле РНЗ. Реле РВ1 при этом
запустится и по истечении установленной
выдержки времени подаст плюс на обмотку
выходного промежуточного реле РПЗ,
которое производит отключение выключателей
В1 и В2 рабочего трансформатора
. После
отключения выключателя В1, АВР действует,
как рассмотрено выше
.

Реле
напряжения РНЗ предусмотрено для того,
чтобы предотвратить отключение
трансформатора Т1 от пускового органа
минимального напряжения в случае
отсутствия на шинах высшего напряжения
А резервного трансформатора Т2, когда
действие АВР будет заведомо бесполезным.
Реле напряжения РНЗ, подключенное к
трансформатору напряжения ТН2 шин А,
при отсутствии напряжения размыкает
свой контакт и разрывает цепь от контактов
реле РН1 и РН2 к обмотке реле времени
РВ1.

В
схеме АВР предусмотрены две накладки:
H1 – для отключения пускового органа
минимального напряжения и Н2 — для
вывода из работы всей схемы АВР. Действие
АВР и пускового органа минимального
напряжения сигнализируется указательными
реле РУ
.

Пусковые
органы минимального напряжения

Пусковые
органы минимального напряжения должны
выполняться таким образом, чтобы они
действовали только при исчезновении
напряжения и не действовали при
неисправностях в цепях напряжения. Так,
в рассмотренной схеме на рис
. 10.12 и в
схеме на рис
. 10.13 контакты двух реле
минимального напряжения РН1 и РН2 включены
последовательно, что предотвращает
отключение рабочего трансформатора Т1
при отключении одного из автоматических
выключателей (предохранителей) в цепях
напряжения
. Однако ложное отключение
трансформатора все же может произойти,
если повредится трансформатор напряжения
ТН1 или отключатся оба автоматических
выключателя в цепях напряжения. Для
повышения надежности используются два
реле минимального напряжения, включенные
на разные трансформаторы напряжения.

Рассмотренные
схемы пусковых органов минимального
напряжения могут быть выполнены также
с помощью двух реле времени (типа РВ-235)
переменного напряжения, как показано
на рис, 10.13, б. Эти реле, подключаемые
непосредственно к трансформаторам
напряжения, выполняют одновременно
функции двух реле: реле минимального
напряжения и реле времени. При исчезновении
напряжения реле начинают работать и с
установленной выдержкой времени замыкают
цепь отключения выключателей рабочего
источника питания
.

Пусковой
орган минимального напряжения может
быть выполнен с одним реле времени РВ
типа РВ-235К, которое включается через
вспомогательное устройство типа ВУ-200,
представляющее собой трехфазный
выпрямительный мост (рис. 10.13, в). Это
реле времени начинает работать лишь в
том случае, если напряжение исчезнет
одновременно на трех фазах. При отключении
одного из автоматических выключателей
в цепях напряжения реле не работает,
так как на его обмотке остается напряжение
от двух других фаз
.

В
схеме, приведенной на рис. 10.13, г, блокировка
от нарушения цепей напряжения
осуществляется с помощью реле минимального
тока РТ, включенного в цепь трансформаторов
тока рабочего источника питания
. В
нормальных условиях, когда рабочий
источник питает нагрузку, по обмотке
реле РТ проходит ток, и оно держит свои
контакты разомкнутыми
. В случае отключения
рабочего источника или при исчезновении
напряжения на питающих шинах, когда
исчезает ток нагрузки, реле РТ замыкает
свои контакты и совместно с реле
минимального напряжения РН производит
отключение рабочего источника питания.

При
отключении источника, питающего шины
высшего напряжения рабочего трансформатора
или линии (например, шины Б на рис. 10.12),
пусковой орган минимального напряжения
может npийти в действие не сразу, так как
в течение примерно 0,5—1,5 сек синхронные
и асинхронные, электродвигатели будут
поддерживать на шинах остаточное
напряжение, превышающее напряжение
срабатывания реле минимального
напряжения. Это обстоятельство задерживает
работу АВР, поскольку вначале должно
затухнуть остаточное напряжение до
напряжения срабатывания пускового
органа, а затем должен сработать пусковой
орган, который всегда имеет выдержку
времени, затем должен отключиться
рабочий источник, и только после этого
произойдет включение резервного
источника
.

Для
ускорения действия АВР в указанных
условиях пусковой орган целесообразно
дополнять реле понижения частоты,
который выявляет прекращение питания
раньше, чем реле минимального напряжения.
В самом деле, после отключения источника
питания электродвигатели начинают
резко снижать частоту вращения, благодаря
чему частота остаточного напряжения
также быстро снижается. При уставке
срабатывания реле понижения частоты
48 Гц оно сработает при снижении частоты
вращения электродвигателя и синхронных
компенсаторов всего на 4%, что происходит
уже через 0,1–0,2 сек
. Схема пускового
органа АВР с двумя реле понижения частоты
приведена на рис
. 10.14, а.

Пусковой
орган включает в себя два реле понижения
частоты РЧ1 и РЧ2 и одно промежуточное
реле Р (рис. 10.14, б). Реле РЧ1 подключено
к трансформатору напряжения ТН1 шин
низшего напряжения, к которому подключены
также реле напряжения РН1 и реле времени
РВ1 и РВ2. Реле РЧ2 подключено к трансформатору
напряжения TН2 шин резервного источника
питания, к которому подключено также
реле РН2.

Пусковым
органом минимального тока и напряжения.

Рассматриваемый
пусковой орган работает следующим
образом. При отключении источника,
питающего шины высшего напряжения Б
(см
. рис, 10.12, а), электродвигатели,
питающиеся от шин В, поддерживают на
этих шинах остаточное напряжение,
частота которого быстро снижается
. При
снижении частоты до уставки реле РЧ1
оно сработает и через контакт реле РН1,
замкнутый вследствие наличия остаточного
напряжения, и размыкающий контакт
промежуточного реле РП1 воздействует
на отключение выключателей рабочего
источника питания. Благодаря наличию
контакта реле напряжения РН1 предотвращается
ложное срабатывание пускового органа
при кратковременном снятии напряжения
с обмотки реле частоты РЧ1, когда могут
замкнуться его контакты
. В рассмотренном
случае, когда срабатывание (замыкание
контакта) реле РЧ1 происходит вследствие
отключения рабочего источника питания,
реле РЧ2 не замыкает контакт, так как на
шинах подстанции А сохраняется нормальное
напряжение. Реле РЧ2 предназначено для
того, чтобы предотвратить отключение
рабочего источника питания при
общесистемном понижении частоты
. В этом
случае частота напряжения будет снижаться
одинаково на всех шинах (А, Б, В), но первым
сработает реле РЧ2, которое настраивается
на более высокую уставку, чем реле РЧ1.
Сработав, реле РЧ2 воздействует на
промежуточное реле РП1, которое своим
контактом размыкает цепь от контакта
реле РЧ1, предотвращая отключение
рабочего источника питания при
срабатывании реле РЧ1
.

На
рис. 10.14, в изображена более простая
схема пускового органа с одним реле
понижения частоты в сочетании с пусковым
органом минимального тока. В случае
отключения источника, питающего шины
высшего напряжения Б, исчезнет ток в
рабочем трансформаторе и понизится
частота остаточного напряжения на шинах
В
. При этом сработают и замкнут контакты
реле минимального токи РТ1 и реле частоты
РЧ1, что приведет к созданию цепи на
отключение рабочего трансформатора.
Реле частоты РЧ1 может сработать, и при
общесистемном снижении частоты, но цепи
на отключение рабочего источника при
этом не создастся, так как по рабочему
трансформатору будет проходить ток
нагрузки, и поэтому контакт реле РТ1
останется разомкнутым.

С
помощью реле напряжения РН1, РН2 и реле
времени РВ1 в рассматриваемой схеме
осуществляется пусковой орган минимального
напряжения.

Даже самые современные и многофункциональные системы электроснабжения не всегда отличаются необходимой надежностью. Когда возникает чрезвычайная ситуация, без энергии могут остаться потребители, у которых любой перерыв в электроснабжении приводит к большим финансовым потерям. Именно поэтому специалисты всегда рекомендуют для бытовой и промышленной отрасли обустраивать два источника электроэнергии.

Такая система имеет название АВР, ее расшифровка звучит как: автоматическое включение резерва. Основная ее работа заключается в том, что в случае отключения основного источника энергии она в автоматическом режиме должна подключить все цепи электрооборудования к резервному источнику электроэнергии. Именно поэтому каждый электрик должен знать основные функциональные возможности и принцип работы АВР разных видов.

Принцип работы автоматического ввода резерва

Главная роль в работе этого переключателя возложена исключительно на контакторную группу, которая контролируют наличие электроэнергии. В том случае если напряжение пропало, контакторы подают специальный сигнал на управляющий механизм — контроллер. Именно от этого устройства поступают все дальнейшие команды, которые являются основанием для автоматического переключения на питание генератора. Когда алгоритм работы основной сети восстановлен, контроллер осуществляет обратное переключение. Именно это и является основным назначением системы.

Классификация систем АВР

В зависимости от технических возможностей резервное питание и его автоматический ввод может осуществляться от аккумуляторной батареи, генератора или же отдельной линии.

Все современные системы АВР в зависимости от своей функциональности делятся на два типа:

  1. Односторонние. Один ввод или секция является рабочей (основной), а вторая резервной. Если возникла непредвиденная ситуация и исчезло рабочее напряжение, тогда включается резерв.
  2. Двухсторонние. В этом случае существует две секции, которые раздельно питаются от сети и обе являются рабочими. Если на одной из них пропадает электроснабжение, тогда вторая секция используется в качестве резервной.

В зависимости от модели АВР может быть с восстановлением питания по стандартной схеме либо без него. Второй вариант отличается тем, что происходит полное погашение нерабочей сети и даже после полного восстановления система уже не сможет работать как прежде.

Главные требования

Основными требованиями, которые всегда предъявляются к системам АВР, являются:

  • Надежность включения.
  • Срабатывание только в том случае если на резервном вводе есть электроэнергия.
  • Быстродействие.
  • Однократность срабатывания.
  • Подача электроэнергии только в том случае если на аварийном участке нет короткого замыкания. Качественное устройство автоматического включения резерва обязательно должно иметь блокировку при КЗ.
  • Возможность индивидуально настраивать порог активации резервного электроснабжения. К примеру, чтобы устройство не срабатывало при просадках уровня напряжения в момент запуска мощных электродвигателей.

Конечно, самая простая схема на контакторах не может соответствовать всем предъявленным требованиям. Для решения таких задач в современной электронике используются логические системы, которые могут подавать сигнал на включение резервного источника питания только при условии соблюдения всех правил и блокировок. В некоторых случаях для повышенной надежности могут быть использованы механические блокировки.

Особенности эксплуатации в высоковольтных цепях

Для того чтобы установка автоматического резервирования работала в цепи, где стандартное напряжение превышает отметку 1 тыс. вольт, необходим специальный трансформатор напряжения. На второй обмотке такого агрегата в нормальном режиме работы должно, быть 100 вольт. Чтобы собрать и запустить установку, используют специальное реле минимального напряжения либо реле контроля фаз. Оно оперативно реагирует не только на понижение величины сетевого напряжения, но даже на исчезновение минимум одной из фаз. В этом случае электрики должны выполнить все требования, которые касаются правильного ввода АВР в первичную эксплуатацию.

Работа с генератором

Все электроснабжающие компании условно делят своих клиентов на три основные группы, в зависимости от степени надежности обеспечения электроэнергией. Квартиры и частные дома относятся к третьей группе. Ведь для частной недвижимости в основном покупают бесперебойные источники питания электроэнергией.

Многие специалисты отмечают, что АВР для генератора блок автоматики с микропроцессорным управлением все чаще используется для автоматического резервирования. В бытовой и промышленной отрасли широко востребованы многофункциональные реле-контроллеры. На вход в реле поступают сигналы с датчиков напряжения. В случае отключения электроэнергии контроллер автоматически запускает двигатель генератора. Когда все показатели достигают номинальной отметки, схема АВР самостоятельно переключает нагрузку на резервное питание. В этом случае также важно учитывать временные задержки с подключением. Для бытовых нужд это вполне допустимо, но вот для ответственных и более мощных нагрузок задача очень сложная.

К входу АВР всегда подключают сеть и генератор, а выход — к нагрузке. Основным источником питания чаще всего выступает обычная электросеть. В случае исчезновения напряжения в сети запускается генератор и уже после этого АВР подключает всю нагрузку к нему. После того как работа электросети полностью восстановлена, осуществляется переключение питания в прежний режим работы. Генератор через заданное количество времени отключается.

Особенности АВР на аккумуляторах

Современное производство немного видоизменило преобразователи, которые теперь могут трансформировать постоянный ток в переменный. Тем самым у потребителей появилась отличная возможность своими руками превратить обычный автомобильный аккумулятор в надежный источник резервного питания. Кроме аккумулятора, дополнительно необходимо приобрести качественный автомобильный инвертор, который сможет преобразовывать 12 вольт постоянного напряжения в 220 вольт переменного тока.

Этот источник нельзя использовать для силовой нагрузки, но вот в случае кратковременной аварии на линии он может обеспечить стабильным напряжением важные цепи освещения. Длительность его работы зависит только от емкости аккумулятора и мощности потребителей.

Для того чтобы увеличить емкость аккумулятора, можно параллельно подключить несколько батарей. Схему соединения системы АВР можно реализовать с помощью пускателя, который необходимо подключить к основной сети. В аварийной ситуации его подвижная часть отпадает, а размыкающий блок-контакт, который ведет в аккумулятор, запускает главную систему резервного электроснабжения. Несмотря на то, что этот способ менее затратный в финансовом плане, нежели генераторный, он все же не сможет длительное время выдавать необходимый ток для мощных бытовых приборов.

Автоматика без контроллера

Многие производители выпускают системы АВР без соответствующего контроллера по сниженным ценам. Потребители часто покупают такие модификации устройства в надежде на то, что переключатель будет исправно работать и выполнять свои главные функции. Но на самом деле такие агрегаты имеют весомый недостаток, который состоит в отсутствии некоторых элементов управления. Если устройство АВР не оснащено специализированным контроллером, тогда оно попросту не сможет определять параметры управления электроустановкой.

Такая вариация автоматики не сможет отключать сеть при низком или же слишком высоком напряжении, а также фиксировать важные события и ошибки, контролировать параметры электростанции, которые необходимы для выполнения плановой диагностики. В процессе эксплуатации работа автоматического ввода резерва будет минимизирована: в качестве главных информирующих элементов будут выступать один или два светодиода. В соответствии с инструкцией одно мигание будет означать одну ситуация, два мигания — это уже другая ситуация и т. д. Помимо этого, нередки те случаи, когда за установку таких устройств электрики требовали с потребителей дополнительную плату за свою работу.

Основные нюансы правильного выбора устройства

Чтобы не повторить наиболее распространенные ошибки при выборе устройства автоматического включения резерва, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

  • на щите устройства должен присутствовать контроллер DATAKOM/DeepSea;
  • все элементы, расположенные в шкафу должны иметь соответствующую схеме маркировку;
  • блок АВР обязательно должен быть оснащен контакторами ABB/Schneider Electric;
  • если устройство предназначено для уличного монтажа, тогда шкаф должен иметь хорошую защиту IP 44/65;
  • к устройству должна прилагается подробная инструкция и схема подключения;
  • наибольшее внимание необходимо уделить лицевой панели устройства, где должны находиться следующие элементы: вольтметр, кнопка аварийного отключения, амперметр, световая индукция сети, управление ручным режимом.

В завершение можно подвести итог, что к выбору и настройке системы автоматического ввода резерва всегда нужно подходить грамотно и со знанием дела, так как от качества устройства зависит бесперебойная подача электроэнергии. Ведь многие потребители, решив купить АВР, даже не догадываются о том, как он выглядит и какими функциями должен быть оснащен. Купив бюджетный блок за 10 тысяч рублей, потребители наивно полагают, что он будет служить им в течение всего заявленного производителем срока. Но на самом деле все происходит совсем иначе. Именно поэтому, чтобы не допустить критичной ошибки в процессе выбора такого устройства, не стоит полагаться исключительно на свои познания. Лучше всего доверить это дело профессионалам.

Когда электричество исчезает даже на несколько минут, предприятия могут понести колоссальные убытки. А для больниц такая ситуация просто опасна. В большинстве объектах необходимо обеспечивать бесперебойное электроснабжение. Для этого его следует подключить к нескольким источникам электроэнергии. Специалисты при таком подходе используют АВР.

Что такое АВР и его назначение.

Автоматический ввод резерва или АВР – это система, относящаяся к электрощитовым вводно-коммутационным распределительным устройствам. Основной целью АВР является быстрое подключение нагрузки на резервное оборудование. Такое подключение необходимо, когда появляются проблемы с подачей электричества от главного источника электроэнергии. Система следит за напряжением и током нагрузки и таким образом обеспечивает автоматическое переключение на функционирование в аварийном режиме.

АВР необходимо, если имеется запасной источник питания (дополнительная линия или еще один трансформатор). Если при аварийной ситуации будет отключен первый источник, вся работа перейдет на запасной. Использование АВР позволит избежать неприятностей, вызванных перебоями подачи электроэнергии.

Требования к АВР

Основные требования к системам АВР заключаются в следующем:

  • Она должна иметь высокую скорость восстановления подачи электроэнергии.
  • В случае, когда основная линия перестает работать, установка должна обеспечить подачу электроэнергии потребителю от запасного источника.
  • Действие осуществляется один раз. Нельзя допускать несколько включений и отключений нагрузки, например, из-за короткого замыкания.
  • Выключатель основного питания должен включаться с помощью автоматики системы автоматического ввода резерва. До тех пор, пока не будет подано запасное электропитание.
  • Система АВР должна производить контроль корректного функционирования цепи управления резервным оборудованием.

Принцип работы автоматического ввода резерва

Основой работы АВР является контроль напряжения в цепи. Контроль может осуществляться как при помощи любых реле, так и при помощи микропроцессорных блоков управления.

Справка! Реле контроля напряжения (также называют вольт контроллер) отслеживает состояние электрического потенциала. В случае перенапряжения в сети вольт контроллер мгновенно обесточит сеть.

Контактная группа, контролирующая наличие электроэнергии, играет основную роль в системе АВР. В нашем случае это реле. Когда напряжение пропадает, управляющий механизм получает сигнал и переключается на питание генератора. Когда основная сеть начинает работать штатно, этот же механизм переключает питание обратно.

Основные варианты логики функционирования АВР

Система АВР с приоритетом первого ввода

Суть работы системы АВР этого типа заключается в том, что нагрузка изначально подключается к источнику электроэнергии № 1. Когда случается перегрузка, короткое замыкание, обрыв фазы или другая аварийная ситуация, нагрузка переходит на запасной источник. Когда подача электричества на первом восстановлена до нормальных параметров, нагрузка автоматически переключается обратно.

Система АВР с приоритетом второго ввода

Логика работы та же, что и у предыдущего типа системы. Разница в том, что нагрузку подключают к вводу 2. В случае аварии напряжение переходит на ввод 1. После того, как напряжение на втором источнике будет восстановлено, напряжение автоматом переключится на него.

Система АВР с ручным выбором приоритета

Схема системы АВР с ручным выбором приоритета является более сложной, чем рассмотренные выше. В этом случае на системе АВР будет установлен переключатель, с помощью которого можно регулировать выбор приоритета АВР.

Система АВР без приоритета

Эта АВР функционирует от любого источника питания. В случае, когда напряжение идет на ввод 1, а на нём происходит аварийная ситуация, нагрузка переходит на ввод 2. После стабилизации работы первого ввода механизм продолжает работать на вводе 2. Когда произойдет авария на втором, напряжение автоматом переключится на первый.

Основные типы шкафов и щитов АВР

Щит АВР на два ввода на контакторах (пускателях)

Установка шкафа АВР на пускателях – это самый простой способ создать резервное питание. Этот шкаф – наиболее бюджетный вариант установки АВР. Как правило, в шкафах АВР на 2 ввода используют автоматические выключатели. Они нужны для того, чтобы защитить систему от перегрузок и замыканий. Защиту от перекоса фаз и скачков напряжения осуществляет реле напряжения. Кроме этого, реле становятся «мозгом» всей системы автоматического ввода резерва.

Шкаф АВР с двумя контакторами работает по следующему принципу. Два контактора подключены к первому и второму источнику соответственно. Первый контактор замкнут, а у второго цепь разомкнута. Электричество идет через ввод № 1.

Внимание! В случае, когда у АВР логика приоритета второго ввода, ситуация будет обратной: цепь второго контактора замкнута, а первого – разомкнута.

Если подача тока на первом вводе пропадет, а на втором будет нормальной, то контакты второго пускателя замкнутся, и механизм переключится на него. Как только на первом вводе напряжение восстановится – схема перейдет в первоначальное состояние.

При помощи реле здесь можно отрегулировать время задержки, с которой будет осуществляться переключение с одного источника на другой. Оптимальная задержка – от 5 до 10 секунд, она позволит обезопасить систему от ложного срабатывания АВР. Ложное срабатывание может произойти, например, в случае просадки напряжения.

Справка! Для того чтобы оба контактора не могли включиться одновременно, в щитах АВР используют дополнительные механические блокировки.

Щит АВР на 2 ввода на автоматах с моторным приводом

Они лучше всего подходят для использования при номинальных токах 250-6300А. Когда ток на основном вводе пропадает, специальные электромоторы получают сигнал и взводят пружины запасного выключателя, переключая нагрузку на другой ввод.

Основные плюсы шкафов АВР на моторе:

  • Ресурс по перезагрузкам намного больше, чем у АВР с пускателями;
  • Подключить шины к такому автомату проще;
  • Щит АВР на автоматах может работать также и в ручном режиме. В таком случае включить или отключить автомат можно с помощью специальных кнопок.

Суть функционирования этого щита заключается в следующем. Если на основном вводе случилась авария, автоматика проверяет, готов ли ввод 2 для подачи тока. Если все в порядке, то пружина автомата второго ввода взводится, и подается электроэнергия. Когда ввод № 1 снова может работать в штатном режиме, весь процесс идет в обратном порядке, подавая электроэнергию на основной ввод.

На щитах с моторным приводом, как правило, устанавливается лицевая панель, на которой можно отслеживать все изменения в АВР. А для предотвращения одновременного срабатывания двух автоматических выключателей нередко используют электрические блокировки.

Щит АВР на 3 ввода

Эти шкафы являются одними из самых надежных источников питания. Все потому, что в АВР на 3 ввода есть две запасных линии, что обеспечивает максимально низкую возможность отключения питания на объекте. Обычно такие шкафы АВР используют при взаимодействии с потребителями первой категории надежности электроснабжения. К ним относятся такие объекты, обесточивание которых влечет за собой угрозу для жизни людей или безопасности государства, а также может причинить большой материальный ущерб.

Щиты АВР на 3 ввода работают по двум наиболее распространенным схемам.

Первая – это когда одна секция потребителей питается от трех независимых линий. Тогда можно установить приоритет для одного из вводов, а можно работать без приоритета. Нагрузка будет подключена туда, где нормализовано напряжение.

Вторая схема функционирования щита АВР на 3 ввода состоит в том, что две секции потребителей работают от двух линий, которые независимы друг от друга. Третий ввод подключается к запасному источнику питания. В случае аварийной ситуации он подключается к одной из секций.

Справка! Подобные щиты могут быть оснащены и механической блокировкой, и автоматами с электроприводами.

Вводно-распределительное устройство с АВР

Устройство используется для приема и учета электричества, а также для защиты зданий от короткого замыкания или перегрузки. Шкафы ВРУ с АВР используют в сетях переменного тока с напряжением 380/220В с частотой 50Гц.

Шкафы ВРУ с автоматическим вводом резерва представляют собой отдельную панель, где функционирует как автоматическое, так и ручное переключение, а также происходит учет электроэнергии, которая потребляется на каждой линии.

Шкафы ВРУ состоят из:

  • Блока введения и вывода кабеля.
  • Блока автоматического ввода резерва.
  • Блока, где происходит учет потребляемого электричества.

Также они могут быть многопанельными. Тогда дополнительно в них будут установлены противопожарные панели, распределительные панели и другие, в зависимости от требований к электроустановке.

Щит АВР для запуска генератора

Дополнительное питание от генератора электроэнергии позволяет почти полностью избежать полного обесточивания. Это один из самых надежных способов создать бесперебойную подачу электричества. Шкаф АВР в этом случае необходим, чтобы обеспечить автоматическое функционирование генератора по заданному алгоритму.

Шкаф АВР для генератора может работать и в автоматическом, и в ручном режиме. Изначально в нём установлен автоматический режим, но вы можете его легко изменить.

Важно! Для корректной работы связки АВР-генератор последний должен иметь возможность запускаться автоматически.

Когда на вводе 1 прекращается подача электричества, система АВР отправит сигнал для запуска генератора. После того, как генератор начнет нормально функционировать, и напряжение на втором вводе достигнет нужного уровня, механизм переключится на резервный источник. Благодаря установленному реле времени второй ввод не будет подключен к генератору, пока он не начнет работать в штатном режиме. Как только на основном (первом) источнике будет восстановлена подача электроэнергии, генератор будет отключен, а питание переключится на ввод 1.

В ручном режиме работы включение и отключение генератора происходит за счет нажатия специальных кнопок.

БУАВР

Блок управления автоматического включения резерва работает в составе устройств АВР и осуществляет переключение с одного источника на другой. Также он контролирует состояние линий, управляет контакторами и магнитными пускателями, моторами и запускает электрогенератор.

БУАВР в течение определенного периода измеряет напряжение в фазах и обрабатывает результаты в реальном времени. Благодаря этому он может определять среднее значение напряжения в каждой фазе. БУАВР имеет повышенную устойчивость к перенапряжению.

АВР Zelio Logic

Система автоматического ввода резерва с релейной логикой переключения между источниками. Используется программируемое реле Zelio Logic. Одним из основных преимуществ выбора такого реле является европейское качество при относительно низкой стоимости. Также реле Zelio Logic отличается довольно простым программированием. Для корректного использования достаточно базовых знаний. Также реле имеет графический интерфейс, что серьезно упрощает взаимодействие.

АВР ATS

АВР ATS – это шкафы АВР с интеллектуальными микропроцессорными блоками. На данный момент такой вариант шкафа АВР является самым дорогостоящим на рынке. Наиболее востребованы они на промышленных предприятиях, где важно обеспечить надежную бесперебойную работу сети и максимально быстрое переключение на альтернативный источник питания. Некоторые АВР ATS переключаются с одного ввода на другой буквально за две секунды. Также таким блокам не нужно дополнительное питание. Они работают при 480В. Можно выбрать наиболее удобный алгоритм, а также автоматический или ручной режим.