ЧП"Интерэлектро"
сертифицированный инсталлятор электротехнических систем
Интерелектро

Меню сайта
Выставки
М-ИНФО
Счетчики
Технологии от М-ИНФО


......
Стандарт в области создания резервного питания. Часть 1

Одним из важнейших компонентов технической инфраструктуры любого сооружения является система электроснабжения.
Исчезновение электропитания в условиях современной жизни, даже относительно кратковременно, в большинстве случаев является очень нежелательным явлением, а порой и недопустимым. Не так уж легко сейчас найти потребителей, для которых отключение электроснабжения воспринималось бы как нечто несущественное, и не влекущее за собой никаких отрицательных последствий. Для устранения подобных неудобств, служат системы гарантированного электроснабжения.

  • Гарантированным электроснабжением (системой гарантированного элек-троснабжения - СГЭ) называется совокупность организационо-технических мероприятий, позволяющее в случаях отключения основных источников внешнего электроснабжения осуществлять электроснабжение нагрузки за счет работы аварийных (резервных) источников внешнего электроснабжения или генераторов на неопределенно долгое время, ограничивающееся только запасами топлив

30 - 200 A

260 - 400 A

600 - 1200

В настоящее время, устройства автоматического включения резерва (АВР), широко применяются в системах электроснабжения городов и промышленных предприятий на подстанциях распределительных сетей, имеющих два и более источника питания, но работающих по схеме одностороннего питания. Устройства АВР рекомендуется предусматривать, если при их применении возможно упрощение релейной защиты, снижение токов КЗ и удешевление аппаратуры за счет замены кольцевых сетей радиально-секционированными и т. п.

Автоматическое включение резерва является «фундаментом» систем гарантированного электроснабжения. Основная задача - переключение нагрузки между альтернативными источниками электроэнергии.

Конечно, надежность любой системы — величина комплексная, означающая, прежде всего возможность продолжения работы системы в целом, даже при возникновении неисправностей (отказов) ее элементов. Достижение требуемых показателей надежности обеспечивается применением соответствующих технических средств, организационными мероприятиями и оперативными действиями обслуживающего персонала. Самым эффективным способом повышения надёжности есть резервирование. Основной источник электропитания резервируется резервным, однако безопасное резервирование такого важного компонента как АВР, с точки зрения реальной эксплуатации, весьма затруднительно.

На рис.1. представлена обобщённая функциональная схема системы гарантированного электроснабжения включающая систему бесперебойного гарантированного электроснабжения – СБГЭ.

Как видно ключевые позиции занимает оборудование АВР. Так, например, отказ АВР СБГЭ приводит к тому, что при исчезновении основной питающей электросети, даже удачно запущенная электростанция, помочь уже ничем не может. Для особо критичных нагрузок, источники бесперебойного питания (ИБП) ситуацию исправят, но обычно на весьма непродолжительное время, и даже самые ответственные потребители в итоге окажутся обесточенными. А происходят такие ситуации, почему-то, чаще всего, в самый неподходящий момент, когда их никто не ждёт ….
Иными словами, ничем не примечательное, на первый взгляд, устройство АВР, является очень важным звеном системы гарантированного электроснабжения и требует самого серьёзного к себе отношения.

При проектировании систем гарантированного электроснабжения, предназначенных для обеспечения работы электроприемников первой категории и особой группы первой категории надежности, возникает задача выбора типа устройства автоматического включения резерва.

Рассмотрим основные требования, предъявляемые к этим устройствам при построении СГЭ.

1. Как известно (гл.1.2 ПУЭ), электроприемники первой категории надежности должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, а для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого источника.

2. В обоих случаях в качестве одного из резервирующих источников питания может использоваться автоматизированная дизель-электростанция, что требуется учитывать при выборе кон-кретной схемы АВР. При использовании в качестве резервного источника дизель-электростанции схема АВР должна содержать необходимые элементы для управления ее работой (автоматический пуск и остановка ДЭС, возможность регулировки различных временных параметров, в том числе задержки обратного переключения на сеть, времени работы ДЭС на холостом ходу для охлаждения и т.п.).

3. При использовании АВР должны быть приняты меры, исключающие возможность замы-кания между собой двух независимых источников питания друг на друга, причем в дополнение к требованиям ПУЭ службы энергонадзора, как правило, требуют наличия не только электрической, но и механической блокировки коммутирующих элементов.

4. Максимальное время переключения резерва зависит от характеристик потребителей электроэнергии, но при наличии в системе источников бесперебойного питания (ИБП) не имеет определяющего значения. Для исключения ложных срабатываний при переключениях АВР на стороне высокого напряжения должна быть предусмотрена возможность регулировки задержки переключения при неисправностях одной из сетей.

5. Важное значение имеет наличие регулировки порогов срабатывания АВР в диапазоне контролируемого напряжения для каждого ввода. Так, например, в случае подключения к выходу АВР ИБП согласование между собой диапазонов входных напряжений обоих устройств позволяет обеспечить своевременное переключение на резервную сеть при отклонении напряжений основной питающей сети за заданные значения и тем самым исключить длительную работу ИБП на батареях при исправной резервной сети.

6. Согласно п.п.3.3.31 ПУЭ, устройство АВР, как правило, должно обеспечивать возможность его действия при исчезновении напряжения на шинах питаемого элемента, вызванном любой причиной, в том числе короткого замыкания (КЗ) на этих шинах. Данный пункт определяет перегрузочную способность силовой переключающей части АВР, т.е. даже переключение в условиях КЗ в нагрузке, не должны приводить к повреждениям АВР.

7. Желательно наличие индикации состояния источников питания и подключения нагрузки, а так же возможности ручного управления АВР.

8. В зависимости от типа нагрузок подключённых к АВР в ряде случаев предъявляются требования по синхронизации источников в момент переключения (лифты, кондиционеры, син-хронные двигатели и т.д.). Имеется в виду не только контроль правильности чередования фаз, но и контроль синфазности, т.е. нахождение фазового сдвига между одноимёнными фазами основного и резервного источника в пределах заданного допуска, в момент переключения нагрузки. Использование синфазного переключения позволяет существенно снизить броски тока в момент переключения, обеспечивает бесперебойность функционирования технологических процессов.

На Рис.2 отображен принцип синфазного переключения. Команда на переключение подаётся в момент синхронизации (вхождении в зону синхронизма), угол которой задаётся в контроллере. Данная функция востребована при использовании в качестве резервного, автономного источника, чаще всего ДЭС.

Из вышесказанного можно сделать вывод о том, что полноценное выполнение указанных требований, а главное обеспечение высокой степени надёжности АВР, требует очень серьёзной проработки каждого компонента АВР. Надёжность устройства в целом определяется надёжно-стью его отдельных составляющих, а также их взаимодействием, при различных условиях эксплуатации. Оптимальным решением, являлось бы создание законченного устройства, которое было бы создано под конкретные задачи, оптимизировано именно под эти задачи, и выполняло бы их максимально стабильно, эффективно и функционально.

Наиболее массовым и востребованным является применение АВР для сетей 230/400В. Естественно спрос рождает предложение, и количество всевозможных схемных решений для обеспечения функций автоматического включения резерва сосчитать невозможно. В подавляющем большинстве своём, они очень далеки от совершенства и собираются из компонентов, каждый из которых имеет иное предназначение. Причина тому, отсутствие в действующих ПУЭ такого понятия как автоматический переключатель.

Автоматический переключатель – это законченное изделие, включающее в себя все компоненты АВР, механическая коммутационная часть, многофункциональный блок управления, а так же модуль индикации и управления. Основным назначением автоматических переключателей есть коммутирование нагрузки между основным и резервным источниками питания в соответствии с задаваемыми условиями переключения (в отечественной электротехнике такие функции определяются как – автоматическое включение резерва, т.е. АВР). Именно автоматический переключатель и является тем недостающим компонентом, долгое время отсутствовавшим в нашей энергетике, который и является воплощением всех требований предъявляемых к АВР.

И появился он не вчера, развивающаяся промышленность требовала подобные устройства, и они были созданы. Ещё в 1920 году американская компания ASCO (Automatic Switch Company) изобрела и запатентовала электромеханический автомат включения резерва (АВР) «коромысельного» типа с односоленоидным устройством управления и механическим удержанием замкнутых контактов.

На рис.3. упрощённо показан принцип конструкции такого переключающего механизма. Именно это изобретение сегодня служит основой в производстве самых совершенных автоматических переключателей. Принципы, заложенные в эту конструкцию, оказались столь удачными, что практически без изменений дошли до наших дней, и используются разными компаниями для изготовления АВР и подобных им устройств.

Отметим также, что ещё относительно недавно (до 1996 г.), существовал запрет на поставку автоматических переключателей в страны «соцлагеря». Очевидно, что важность этого оборудования, его «стратегическое» назначение, оценивались очень высоко. Сегодня запрет на передачу этих технологий снят и каждый желающий имеет возможность воспользоваться теми возможностями, которые предоставляют высокотехнологичные устройства АВР.

Высокая ответственность устройств АВР не вызывает сомнений, а значит и автоматические переключатели, разработанные для выполнения функций автоматического включения резерва, должны отвечать самым жестким требованиям как к силовой коммутационной (переключающей) части, так и к управляющей электронике.

ДАЛЕЕ...