Принцип работы и назначение системы АВР

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.

Нельзя гарантировать бесперебойную работу энергосистемы, поскольку всегда существует вероятность воздействия на нее техногенных или природных внешних факторов. Именно поэтому токоприемники, относящиеся к первой и второй категории надежности, положено подключать к двум или более независимым источникам энергоснабжения. Для переключения нагрузок между основными и резервными питаниями используются системы АВР. Подробная информация о них приведена ниже.

Что такое АВР и его назначение?

В подавляющем большинстве случаев такие системы относятся к электрощитовым вводно-коммутационным распредустройствам. Их основная цель – оперативное подключение нагрузки на резервный ввод, в случае возникновения проблем с энергоснабжением потребителя от основного источника питания. Чтобы обеспечить автоматическое переключение на работу в аварийном режиме, система должна отслеживать напряжение питающих вводов и ток нагрузки.

Типовой щит АВР

Расшифровка аббревиатуры АВР

Данное сокращение это первые буквы полного названия системы – Автоматический Ввод Резерва, как нельзя лучше объясняющее ее назначение. Иногда можно услышать расшифровку «Автоматическое Включение Резерва», такое определение не совсем корректное, поскольку под ним подразумевается запуск генератора в качестве резервного источника, что является частным случаем.

Классификация

Вне зависимости от исполнения, блоки, шкафы или АВР принято классифицировать по следующим характеристикам:

Требования к АВР

В число основных требований к системам аварийного восстановления электроснабжения входит:

  • Обеспечение подачи питания потребителю электроэнергии от резервного ввода, если произошло непредвиденное прекращение работы основной линии.
  • Максимально быстрое восстановление электропитания.
  • Обязательная однократность действия. То есть, недопустимо несколько включений-отключений нагрузки из-за КЗ или по иным причинам.
  • Включение выключателя основного питания должно производиться автоматикой АВР до подачи резервного электропитания.
  • Система АВР должна контролировать цепь управления резервным оборудованием на предмет исправности.

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.

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.

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.

Схема АВР для дома

Обозначения:

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

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

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

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

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

Обозначения:

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

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

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

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

Промышленные системы

Принцип работы промышленных систем энергообеспечения остается неизменным. Приведем в качестве примера схему типового шкафа АВР.

Схема типового промышленного шкафа АВР

Обозначения:

  • AB1, АВ2 – трехполюсные устройства защиты;
  • S1, S2 – выключатели для ручного режима;
  • КМ1, КМ2 – контакторы;
  • РКФ – реле контроля фаз;
  • L1, L2 – сигнальные лампы для индикации режима;
  • км1.1, км2.1 км1.2, км2.2 и ркф1 – нормально-разомкнутые контакты.
  • км1.3, км2.3 и ркф2 – нормально-замкнутые контакты.

Приведенная схема АВР практически идентична, той, что была представлена на рисунке 6 (А). Единственное отличие заключается в том, что в последнем случае используется специальное реле контролирующее состояние каждой фазы. Если «пропадет» одна из них или произойдет перекос напряжений, то реле переключит нагрузку на другую линию, и восстановит исходный режим при стабилизации основного источника.

АВР в высоковольтных цепях

В электрических сетях с классом напряжения более 1кВ реализация АВР более сложная, но принцип работы системы практически не меняется. Ниже в качестве примера приведен упрощенный вариант схемы понижающей ТП 110,0/10,0 киловольт.

Упрощенная схема ТП 110/10 кВ

Из приведенной схемы видно, в ней нет резервных трансформаторов. Это говорит о том, что каждая из шин (Ш1 и Ш2) подключена к своему питающему трансформатору (T1, T2), каждый из которых может на определенное время стать резервным, приняв на себя дополнительную нагрузку. В штатном режиме секционный выключатель СВ10 разомкнут. АВР контролирует работу ТП через ТН1 Ш и ТН2 Ш.

Когда перестает поступать питание на Ш1, АВР выполняет отключение выключателя В10Т1 и производит включение секционного выключателя СВ10. В результате такого действия обе секции работают от одного трансформатора. При восстановлении источника система ввод резерва перекоммутирует систему в исходное состояние.

Микропроцессорные бесконтакторные системы

Завершая тему нельзя не упомянуть о АВР с микропроцессорными блоками управления. В таких устройствах, как правило, используются полупроводниковые коммутаторы, которые более надежны, чем аппараты, выполняющие переключение с помощью контакторов.

Электронный блок АВР

Основные преимущества бесконтакторных АВР несложно перечислить:

  • Отсутствие механических контактов и всех связанных с ними проблем (залипание, пригорание и т.д.).
  • Отпадает необходимость в механической блокировке.
  • Более широкий диапазон управления параметрами срабатывания.

К числу недостатков следует отнести сложный ремонт электронных АВР. Самостоятельно реализовать схему устройства также не просто, для этого потребуются знания электротехники, электроники и программирования.