АВР – как не ошибиться
Комплекс устройств, предназначенный для организации системы аварийного ввода резерва электроснабжения содержит взаимоувязанные компоненты, которые обеспечивают автоматический запуск дизельгенератора по сигналу исчезновения напряжения основной электросети реализуя заложенный алгоритм. Ясно, что неправильная или неустойчивая работа хотя бы одного компонента комплекса скажется на работоспособности всей системы. Поэтому в каждом проекте системы аварийного электроснабжения производят выбор и доработку типовых решений под конкретные условия.
Выбор параметров устройства АВР должен производиться на основе схемы системы электропитания, токов питаемых от этого устройства нагрузок, распределительной сети и провалов напряжения, допускаемых для нагрузки.
Прежде всего, следует определить номинальные параметры системы электропитания и режим нейтрали:
Напряжение и частота;
Однофазное или трехфазное;
Наличие или отсутствие нейтрали;
Состояние нейтрали (TN-C, TN-S, IT, ТТ);
Источники (сеть/сеть, ИБП/генераторная установка, ИБП/ ИБП и т.д.).
Затем следует определить, требуется ли коммутация (разрыв) нейтрали. В этом отношении компания ЭнергоСистемыдает следующую рекомендацию:
TN-C: без коммутации (нормативное требование);
TN-S: с коммутацией (обязательное требование при наличии источников с дифференциальными защитными размыкателями);
IT: с коммутацией.
ТТ: с коммутацией.
После этого следует определить полную величину тока, проходящего через устройство АВР и представляющего собой сумму номинальных токов подключенных к его выходу нагрузок.
Кроме того, необходимо проверить, не подключены ли к выходу устройства АВР нагрузки такого типа, как трансформаторы или электродвигатели. Это необходимо для предотвращения несвоевременного срабатывания защитных устройств при коммутации вследствие больших токов и сбоя детектирования отсутствия напряжения сети вследствие наличия остаточных напряжений. При наличии таких нагрузок этот факт следует учесть при выборе и конфигурировании устройства АВР.
АВР (автоматика ввода резерва) - это механизм коммутации нагрузки на шины резервного источника питания (дизельного генератора) в случае пропадания напряжения основной сети и обратный перевод нагрузки с дизельгенератора на основную сеть по сигналу восстановления напряжения в ней. Существует несколько типовых схем реализации АВР, выбрать из которых одну, отвечающую наиболее полно конкретным условиям проекта - ответственное дело, требующее некоторого опыта. Изучив опыт коллег больше шансов не допустить ошибок в выборе схемотехнического решения АВР. Опишем основные варианты по порядку с указанием особенностей, достоинств и недостатков.
I. Схема с АВР на двух контакторах, сигналы перекоммутации вырабатывает контроллер управления дизельгенераторной установкой с функцией автозапуска. Эта схема на наш взгляд является наиболее отработанной.
ОСОБЕННОСТИ: Требуется обратить внимание, чтобы напряжение питания катушек контакторов было 220VAC, а не 12 или 24VDC. Дело в том, что сигнал постоянного тока не может быть передан на расстояния, превышающее 20-40 метров без значительного понижения напряжения в проводах (чтобы снизить потери - увеличиваем сечение проводов). Таким образом, требуется установка развязывающих реле, с напряжением питания катушки, соответствующим напряжению питания стартера дизеля. Установка реле позволяет уйти от проблемы перегрузки релейных выходов контроллера. Сами реле удобно выбрать со световой индикацией срабатывания и с механизмом принудительного переключения вручную.
Кстати, почему появляется необходимость передать сигнал на большие расстояния? Ответ как всегда в стоимости. Обычно получается так, что расстояние от кабельного ввода до дизельгенератора весьма значительное (более 20 метров), а контроллер, который как указывалось выше, вырабатывает сигнал на перекоммутацию нагрузки с основной сети на дизельный генератор, должен устанавливаться на самой дизельгенераторной установке. Получается, что у проектировщика есть два варианта, либо установить АВР у кабельного ввода и уйти от необходимости прокладки двойного комплекта силовых кабелей (но потребуется привести сигналы управления от контроллера к АВР), либо установить АВР рядом с дизельным генератором, и прокладывать двойной комплект силовых кабелей (от кабельного ввода к АВР и от АВР к нагрузке, т.е. опять к кабельному вводу).
Первый вариант в подавляющем большинстве случаев получается более предпочтительным с финансовой точки зрения. Отметим, что в описываемой схеме важно предусмотреть защиту от встречного включения (чтобы не соединить в одной точке напряжение сети и дизельной электростанции). Такая защита есть в контроллере (запрет коммутации второго контактора при замкнутом первом), проектировщики дополнительно развязывают сигналы через дополнительные контакты «крест накрест». Органы энергонадзора рекомендуют также использовать механическую блокировку от встречного включения хотя по ПУЭ этого в явном виде не указывается.
ДОСТОИНСТВА: Всем процессом управляет контроллер, что позволяет наиболее гибко отстроить параметры срабатывания схемы. При дистанционном мониторинге и управлении есть возможность доступа ко всем параметрам.
НЕДОСТАТКИ: Неудобство доставляет необходимость коммутирования контактора сети вручную (предусмотреть кнопку) при отключении питания сети постоянного тока дизельгенератора, например при смене аккумуляторов. Высокая стоимость контакторов. Требуется установка контроллера с функцией автозапуска (замена штатного контроллера, если установлен без функции автозапуска).
II. Схема с применением АВР с мотор-приводом. Сигналы управления также генерирует контроллер.
ОСОБЕННОСТИ: АВР с мотор-приводом несколько сложнее контактора и начинает оправдывать себя на мощностях в 200-300кВт и выше. Это аппарат, который переводит нагрузку по принципу перекидного рубильника (общий - это нагрузка, нормально замкнутый - сеть, нормально разомкнутый - дизель генератор). Напряжение питания исполнительного привода как правило 24VDC.
ДОСТОИНСТВА: Стоимость АВР снижается при росте коммутируемого тока нагрузки.
НЕДОСТАТКИ: Проблема просадки сигнала постоянного напряжения на расстояния более 20-40 метров. Требуется провести расчеты и подобрать соответствующее сечение кабелей управления.
III. Схема с интеллектуальным АВР.
ОСОБЕННОСТИ: Часто встречаются схемы, когда АВР является интеллектуальным устройством и вырабатывает сигнал пуска и останова дизель генератора. Контроллер дизель генератора настраивается на исполнение процедур пуска и останова по внешнему сигналу. Сигнал может быть как релейный, так и цифровой.
ДОСТОИНСТВА: Появляется модульность (все генераторы оснащаются одним типом контроллера, а АВР поставляется как опция).
НЕДОСТАТКИ: В случае релейного сигнала - вопрос удаления АВР от дизельного генератора является критическим. Появляется второе интеллектуальное устройство, что плохо с точки зрения их коммуникации между собой и сопряжения.
Заключение: есть мнение, что любая система должна быть максимально проста в эксплуатации, ремонтопригодна, отказоустойчива. Компания ЭнергоСистемы придерживаемся именно таких принципов в построении систем бесперебойного электроснабжения. Известны случаи, когда полный отказ автоматики системы не приводил к простоям и серьезным последствиям. Например, в условиях крайнего севера зимой, отказ контроллера (внутренняя неисправность, контроллер полностью неработоспособен) не привел к обесточиванию городка и к серьезной борьбе за существование. Дизель завели «с отвертки», контактор поджали и зафиксировали в замкнутом положении. Система работала порядка недели в нештатном режиме (без электрических и механических защит). Это полностью обоснованное решение в критической ситуации. Городок зимой размораживает за 2 часа. Обеспечить нужды людей аварийным источником меньшей мощности полностью невозможно. Доставить срочно другой агрегат можно минимум за 15 часов при условии что такой стоит на резерве готовый к использованию. С гордостью можно сказать, что на объекте справились с нештатной ситуацией профессионально. Через неделю система полностью восстановлена путем замены контроллера. Задача при установке системы гарантированного и аварийного электроснабжения именно в том, чтобы подать энергию к потребителю в любом случае. Другими словами, автоматика должна быть удобной, но должна допускать возможность экстренного перевода управления в ручной режим в аварийной ситуации. То есть на объекте персонал должен владеть ситуацией, что далеко не всегда возможно особенно с современными «электронными» двигателями.
Залог нормальной эксплуатации системы автозапуска дизельного генератора в отечественных условиях лежит в плоскости предпочтения правильного схемотехнического решения и выбора соответствующих комплектующих, позволяющих быть хозяином положения. Рекомендуем избегать «электронных дизелей», контроллеров с закрытым протоколом, модульных решений без увязки с конкретными условиями объекта. Ошибка выбора, монтажа, наладки системы оборачивается убытками и зря вложенными деньгами.