Подробнее об АВР

Схемы автоматического ввода (включения)
резерва.
При питании электроприемников от нескольких источников электроэнергии
используются щиты автоматического ввода резерва (АВР). Они осуществляют выбор
между несколькими источниками питания - присоединяют нагрузки к исправному (или
приоритетному вводу).
Схемы АВР могут быть классифицированы:

по числу входов-выходов;

по типу исполнительного механизма (пускатели, автоматы с
электромагнитными приводами, мотор-приводы);

по наличию дополнительных функций (управление дизель-генератором,
например).
1.
Щиты ЩАП - два входа и один выход:
o
Однофазные схемы ЩАП:
o
Трехфазные схемы ЩАП:
o
Логика работы схемы.
o
Модернизация и самостоятельное изготовление ЩАП.
o
Пуско-наладочные работы по ЩАП.
o
Использование ЩАП с генераторами электроэнергии.
2.
АВР на три входа и один выход.
3.
Двухвходовой АВР на 3 автоматах ABB с приводами MOE.
ЩАП.
Для начала рассмотрим схемы АВР простого типа - два входа, один выход.
Рисунок 1. АВР на два входа и один выход.
Ярким их представителем является серийно освоенный промышленностью щит
аварийного питания, или, как их тоже называют, щит автоматического переключения ЩАП. Эти щиты выпускаются на различные токи:
Марка щита.
Номинальный ток щита,
Ампер.
ЩАП-12
16
однофазный.
ЩАП-23
16, 25
трехфазный.
ЩАП-33
32, 40
трехфазный.
ЩАП-43
50, 63
трехфазный.
ЩАП-53
80,100
трехфазный.
ЩАП-63
125, 160
трехфазный.
Примечания.
ЩАП реализует АВР между двумя сетевыми вводами на одну нагрузку при помощи
электромагнитных пускателей с механической блокировкой параллельного включения
источников.
Схемотехнически ЩАП собирается по нескольким основным схемам:

однофазной;

трехфазной;

трехфазной с повышенной надежностью цепей управления.
Рассмотрим примеры работы схем.
Однофазные схемы ЩАП:
Поз.
обозн.
Рисунок 2. Схема электрическая щита ЩАП-12 с
усилением цепи управления.
Ед.
Наименован Ко
из
ие
л.
м.
HLG
Арматура
светосигналь
ная на 220 В
зеленая
1
шт
.
HLR
Арматура
светосигналь
ная на 220 В
красная
1
шт
.
K
Реле
промежуточн
ое РПЛ-122
2З+2Р
1
шт
.
KM1&K
M2
ПМ
реверсивный
на номинал
щита.
1
шт
.
QS1, QS2
ВР 1 полюс 40
А
2
шт
.
QF1,QF2
ВА 1 полюс
C06 А
2
шт
.
QF3
ВА 1 полюс,
ток на
номинал
щита
1
шт
.
Поз.
обозн.
Ед.
Наименован Ко
из
ие
л.
м.
HLG
Арматура
светосигналь
ная на 220 В
зеленая
1
шт
.
HLR
Арматура
светосигналь
ная на 220 В
красная
1
шт
.
KM
Контактор
магнитный на
номинал
щита, 2З+2Р.
1
шт
.
Рисунок 3. Схема электрическая щитов ЩАП-12 без
защиты цепей управления.
ВР 1 полюс,
ток на
QS1, QS2
номинал
щита
2
шт
.
ВА 1 полюс
C16 А
1
шт
.
QF
Трехфазные схемы ЩАП:
Поз.
обозн.
Схема электрическая щитов ЩАП от 23 до 43.
Ед.
Наименовани Кол
изм
е
.
.
HLG
Арматура
светосигнальн
ая на 220 В
зеленая
1
шт.
HLR
Арматура
светосигнальн
ая на 220 В
красная
1
шт.
K1
Реле контроля
фаз ЕЛ-11
1
шт.
ПМ
KM1&KM
реверсивный на
2
номинал щита.
1
шт.
QS1, QS2
ВР 3 полюса 63
А
2
шт.
QF1-QF4
ВА 1 полюс
C06 А
4
шт.
QF5
ВА 3 полюса,
ток на
номинал щита
1
шт.
Поз.
обозн.
Ед.
Наименовани Кол
изм
е
.
.
HLG
Арматура
светосигнальн
ая на 220 В
зеленая
1
шт.
HLR
Арматура
светосигнальн
ая на 220 В
красная
1
шт.
Схема электрическая щитов ЩАП 53 и 63.
K1
Реле контроля
фаз ЕЛ-11
1
шт.
К2
Реле
промежуточн
ое РПЛ-122
1
шт.
ПМ
KM1&KM
реверсивный на
2
номинал щита.
1
шт.
ВА 3 полюса,
QS1, QS2 ток на
номинал щита
2
шт.
4
шт.
QF1-QF4
ВА 1 полюс
C06 А
Примечание 1: Щиты ЩАП-23, 33 и 43 тоже могут (в целях обеспечения
долговечности выходных контактов реле контроля фаз) собираться по схеме с защитой
выхода реле контроля фаз (через реле К2):
Поз.
обозн.
HLG
Рисунок 6. Схема электрическая щитов ЩАП от 23 и 43
с усилением цепи управления.
Ед.
Наименовани Кол
изм
е
.
.
Арматура
светосигнальн
1 шт.
ая на 220 В
зеленая
HLR
Арматура
светосигнальн
ая на 220 В
красная
1
шт.
K1
Реле контроля
фаз ЕЛ-11
1
шт.
K2
Реле
промежуточн
ое РПЛ-122
1
шт.
ПМ
KM1&KM
реверсивный на
2
номинал щита.
1
шт.
QS1, QS2
ВР 3 полюса 63
А
2
шт.
QF1-QF4
ВА 1 полюс
C06 А
4
шт.
QF5
ВА 3 полюса,
ток на
1
шт.
номинал щита
Примечание 2: также ЩАП иногда собираются по схеме "без защиты цепей
управления", то есть с исключенными автоматами QF1-QF4 (соответствующие цепи
присоединяются к фазам напрямую). Такой подход не может быть рекомендован нигде,
кроме самого элементарного ЩАП-12.
Логика работы схемы.
Трехфазный ЩАП.
У ЩАП имеется два входа - основной (вверху, L31-L33) и резервный (внизу, L41L43). Напряжение основного ввода контролирует реле контроля фаз, как правило, это
реле ЕЛ-11 (контролируется: снижение напряжения по любой фазе до 0,6Uф, обрыв
одной или двух фаз, последовательность чередования фаз; регулируемое время задержки
срабатывания по всему, кроме полного пропадания сети).
В том случае, если параметры сети по основному вводу соответствуют параметрам
реле контроля фаз, К1 включается, замыкая (напрямую или через К2) цепь питания
катушки КМ1 пускателя и размыкая аналогичную цепь КМ2 - контактор подключает
нагрузку к основному (верхнему) вводу сети. Зажигается зеленая лампа HLG,
соответствующая нормальному, рабочему состоянию АВР.
Если параметры основного ввода выходят из заданных К1, то происходит обратный
процесс: размыкается цепь питания КМ1 и замыкается цепь питания КМ2 - ЩАП
подключает нагрузку к резервному вводу (нижнему). При этом загорается красная лампа,
сигнализирующая, что нагрузка питается от резервного ввода и требуется ремонт
основного.
В цепи питания КМ1 и КМ2 включены дополнительные нормально-замкнутые
контакты "противоположной" катушки (так, если сработал КМ1, то цепь питания КМ2
будет разорвана, и наоборот) - это дополнительная (к механической блокировке
реверсивного пускателя) блокировка одновременного срабатывания катушек. Клеммная
колодка XT устанавливается для присоединения сигнальных ламп, расположенных, как
правило, на дверце щита. С нее же можно забрать сигналы состояния АВР на внешние
исполнительные устройства (например, на запуск или остановку дизель-генератора).
Однофазный ЩАП.
Все совсем просто - если напряжения основного ввода хватает для срабатывания КМ
(К), то питание нагрузки осуществляется от основного ввода (светится зеленая лампа).
Не хватает - от резервного (светится красная лампа).
Модернизация и самостоятельное изготовление ЩАП.
Трехфазные ЩАП.
Необходимость в модернизации (и самостоятельном изготовлении) часто возникает
из-за ограниченного количества настроек устанавливаемых реле контроля фаз марки ЕЛ11. Действительно, регулировке в этом случае доступна только временная задержка в
пределах 0,1-10 секунд. Если требуется более широкая регулировка параметров, то
следует применить иное реле контроля фаз, например, ЕЛ-15Е производства "Реле и
Автоматика".
Реле контроля фаз ЕЛ-15Е.
В случае применения этого реле становятся доступны (помимо регулировки времени
срабатывания) регулировки минимального фазного напряжения и максимального
линейного напряжения.
Помимо расширенных регулировок при самостоятельной сборке ЩАП есть смысл
установить реле контроля фаз, приспособленные для сетей с глухозаземленной
нейтралью (контролирующих в том числе и фазные напряжения):
Реле контроля напряжения РКН-3- Реле контроля напряжения РКН-3- Реле контроля напряжения
16-08. Меньше настроек - меньше РКН-3-19-15. Компактное
14-08. Расширенная индикация
ошибок. :-)
исполнение.
режимов.
Принципиальная схема при этом изменится незначительно - добавится соединение К1
с нейтралью (N):
Поз.
обозн.
Ед.
Кол
Наименование
изм
.
.
HLG
Арматура
светосигнальна
я на 220 В
зеленая
1
шт.
HLR
Арматура
светосигнальна
я на 220 В
красная
1
шт.
K1
Реле контроля
фаз ЕЛ-11
1
шт.
K2
Реле
промежуточно
е РПЛ-122
1
шт.
KM1&KM ПМ
2
реверсивный на
1
шт.
номинал щита.
QS1, QS2
ВР 3 полюса 63
А
2
шт.
QF1-QF4
ВА 1 полюс C06
А
4
шт.
Схема электрическая щитов ЩАП 53 и 63 с контролем
фазных напряжений (для глухозаземленной нейтрали).
При самостоятельной сборке трехфазного ЩАП следует помнить, что часть
реверсивных пускателей поставляется с уже установленными "перекрещенными"
перемычками на выходе (под реверс двигателя) - эти перемычки следует перебрать на
требуемую в данном случае "прямую" схему.
Однофазные ЩАП.
Типовые однофазные схемы не обеспечивают подавления "дребезга" - при
неустойчивом напряжении сети, "болтающемся" около значения срабатывания КМ (К) и
не обеспечивают регулирования уровней срабатывания по напряжению. Проблема легко
решается сборкой щита по схеме рисунка 2 с установкой реле контроля однофазного
напряжения с соответствующими регулировками, например, РКН-1-15 ЗАО "МЕАНДР":
Реле контроля напряженгия РКН-1-15.
Схема включения реле контроля напряжения в схему ЩАП-12. QF1 - однополюсной автомат на 6
ампер.
Использование ЩАП с генераторами электроэнергии.
В том случае, когда один из вводов - генератор, возможны два способа ввода резерва:

полуавтоматический, при котором генератор, при возникновении в том
необходимости, запускается вручную;

автоматический, при котором запуск генератора и подключение к нему
нагрузки происходит целиком автоматически.
Полуавтоматический режим.
Сеть подключается к резервному вводу, генератор - к основному.
Поз.
обозн.
АВС
АВГ
Комментарий.
Автоматический выключатель
сети.
Автоматический выключатель
генератора.
Подключение генератора к ЩАП в
полуавтоматическом режиме.
Wh
V
К
Счетчик электроэнергии.
Вольтметр.
Реле контроля напряжения,
например, РКН-1-15.
Алгоритм работы в таком режиме:

При пропадании сети оператор, при выключенном автомате генератора
(АВГ), запускает двигатель генератора, прогревает его до температуры принятия
нагрузки и включает АВГ. ЩАП автоматически запитает нагрузку от генератора.

При появлении (возврате) сети ЩАП не переключает питание обратно на
сеть, пока оператор не отключит АВГ (с тем, чтобы избежать длительного
холостого хода, вредящего генератору). После отключения АВГ оператор дает
генератору остыть на оборотах холостого хода (3-5 минут) и останавливает его.
Появление сети отслеживается либо по счетчику сети, либо, если это невозможно,
по любому указателю напряжения сети (на вышеприведенной схеме это
вольтметр).

В том случае, если нам надо перевести нагрузку на питание от генератора
при наличии сети, следует отключить QS2 либо АВС и действовать, как указано
выше.
Практически ЩАП в этой схеме заменяет собой перекидной рубильник с добавлением
функций контроля напряжения ввода генератора (в случае ухода напряжения генератора
из установленных норм, например, при перегрузке, реле контроля напряжения К
отключит от него нагрузку). При выполнении ПНР ЩАП, включенного по такой схеме,
следует иметь ввиду, что фазные и линейные напряжения генераторов, как правило - 230
и 400 Вольт соответственно - именно на это напряжение следует настраивать реле
контроля напряжения К. Если беспокоит, что в данной схеме при работе от сети светится
красная лампа, а от генератора - зеленая, то их несложно поменять местами.
Автоматический режим.
В автоматическом режиме сеть подключается к основному вводу, генератор - к
резервному.
Поз.
Комментарий.
обозн.
АВС Автоматический выключатель
Подключение генератора к ЩАП в автоматическом
режиме.
АВГ
Wh
К
К1
К2
ПУ
сети.
Автоматический выключатель
генератора.
Счетчик электроэнергии.
Реле контроля напряжения,
например, РКН-1-15.
Реле с катушкой 230 Вольт
переменного тока. Выходная НЗ
(NC) группа подключена к входу
ПУ "Remote start" (удаленный
запуск).
Реле на рабочее напряжение ПУ
(постоянное 12 или 24 Вольта),
подключенное по ее схеме на
выход "Ready to load" (готов к
нагрузке). Не забываем вместе с
реле ставить диод,
защищающий выходные каскады
ПУ от выбросов ЭДС
самоиндукции реле (на схеме
условно не показан).
Панель управления генератора
(показана отдельно от него
условно, для наглядности).
Алгоритм работы схемы в таком режиме:
При пропадании (выходе параметров из установленных пределов) сети К1 (оно
подключено к выходу К) замкнет контакт удаленного запуска ПУ, которая начнет отсчет
задержки запуска. По истечении времени задержки запуска ПУ запустит двигатель и,
когда напряжение выхода генератора достигнет номинальных значений, выдаст сигнал
"Ready to load", разрешая подключить нагрузку (замкнуть контактор генератора),
контактор замкнется - нагрузка запитана. Внимание! "Прямое" включение катушки
контактора генератора КМ2 (без К2) нежелательно - напряжение генератора нарастает
постепенно, по мере набора оборотов - включенная непосредственно катушка пускателя
вызовет его срабатывание при напряжении 0,8-0,85 номинала, что не на пользу ни
нагрузке, ни разгоняющемуся генератору. Если панель управления не формирует сигнал
"Ready to load", то его можно сформировать самостоятельно, поставив на выход
генератора реле контроля напряжения с задержкой 5-10 секунд, однако "Ready to load" от
панели управления предпочтительнее - ПУ при его формировании учитывает несколько
факторов, например, температуру двигателя (сигнал будет выдан только после
достаточного разогрева).
При возврате сети К через установленное время задержки переведет питание на
основной ввод, включив К1 и разомкнув, соответственно, контакт "Remote start"
генератора. Важно, чтобы панель управления после размыкания контакта охлаждала
двигатель генератора на холостом ходу (без нагрузки) 3-5 минут (в зависимости от
двигателя). Если ПУ не обеспечивает охлаждения, то следует поставить реле времени,
обеспечивающее удержание контакта "Remote start" замкнутым 5 минут после перевода
нагрузки на сеть (в противном случае генератор будет останавливаться горячим, что
приведет к ускоренному износу двигателя).
К ПНР ЩАП в этом случае добавляется:

настройка времени задержки запуска генератора (обратите внимание на то,
что использующиеся в ЩАП реле контроля напряжения при полном пропадании
сети отключаются без задержки, выдавая сигнал "Remote start" - для подавления
дребезга нужно выставить задержку запуска на ПУ);

проверка правильности отработки алгоритма старта и остановки
генератора.
Если на вашем генераторе нет панели управления, либо есть желание объединить
панель управления с АВР то можно попытаться ее сделать - предлагаю просмотреть две
статьи: "автоматический ввод генератора" и "автозапуск генератора". Они будут
полезны и для общего понимания логики работы АВР с генераторами электроэнергии
(хотя статьи и не бесспорны, преимущества самостоятельно изготовленных ПУ
откровенно надуманы). Хочу, однако, предупредить господ самоделкиных, что
самостоятельное изготовление ПУ может быть чревато неприятностями для двигателя.
Пуско-наладочные работы по ЩАП.
После монтажа стандартного ЩАП следует выполнить замер сопротивления изоляции
силовых цепей щита, для чего следует отключить от силовых цепей реле контроля фаз и
индикаторы (проще всего это сделать отключением автоматов QF1-QF4). Затем на щит
подается напряжение и выполняются перечисленные ниже проверки (выполняются при
поданном по обоим вводам питании и отключенной нагрузке):
1.
На приоритет вводов - при поданном по обоим вводам напряжении
светиться должна зеленая лампа, питание выхода должно осуществляться от
основного ввода (через КМ1).
2.
Последовательности чередования фаз по обоим вводам и выходу - везде
должна быть прямая (A-B-C) последовательность.
3.
Срабатывание переключения на резерв - при полном отключении питания
QS1 - должно произойти мгновенное переключение ЩАП на питание выхода от
резервного ввода, должна зажечься красная лампа и погаснуть зеленая.
4.
Срабатывание переключения на основной ввод - при подаче напряжения на
основной ввод после проверки по пункту 3 ЩАП должен переключить (через
время задержки) питание выхода на основной ввод; красная лампа должна
погаснуть, зеленая - зажечься.
5.
Срабатывание переключения при пропадании одной фазы - следует
повторить пункты 4 и 5, отключая не вводной QS1, а один из однофазных
автоматов в цепи реле контроля фаз - QF2, например - ЩАП должен
переключаться на резерв и обратно с задержкой.
6.
В случае необходимости - на напряжение срабатывания реле контроля фаз.
Для этой проверки основной ввод подается через ЛАТР, которым имитируется
симметричное падение напряжения сети.
Паспорт и инструкция по эксплуатации ЩАП-53.
АВР на три входа и один выход.
В случае необходимости сборки АВР на три входа и один выход следует обратить
внимание на возможность формирования такого АВР из двух последовательных АВР на
два входа.
Вариант схемы АВР на 3 входа и один выход.
Такой подход несколько избыточен по аппаратуре (один лишний коммутационный
элемент), зато:
1.
позволяет собрать трехвходовой АВР на типовых щитах, например, ЩАП,
что упрощает согласования и позволяет использовать монтажников более низкой
квалификации (в ЩАП уже все собрано - только подключай);
2.
позволяет реализовать механические блокировки параллельного
включения (в случае применения реверсивных пускателей с такими
блокировками), что тоже благотворно сказывается на согласованиях проекта и
гарантирует отсутствие неприятностей с подачей в сеть "обратного напряжения";
3.
в случае, когда третий ввод - от дизель-генератора, такая схема позволяет
задействовать в качестве второго АВР штатный АВР дизель-генератора (обычно
их называют "ATS"), что важно для гарантии надежной работы.
Вариант схемы АВР на 3 входа ( два сети и третий - автоматический дизель-генератор) и один
выход.
Двухвходовой АВР на 3 автоматах ABB с
приводами MOE.
Материалы любезно предоставлены технической поддержкой ABB. Статья по
применению приводов MOE (PDF).
Схема АВР на 3 автоматах принципиальная, силовая часть с реле контроля напряжения.
Примечание: на схеме указаны автоматические выключатели втычного / выкатного
исполнения, однако она также применима и для стационарных АВ. В случае
стационарных выключателей цепи аксессуаров подключаются непосредственно к
разъемам XV, с теми же номерами проводов, минуя разъемы XA.
Схема автоматики АВР принципиальная для варианта "автомат защиты".
Схема автоматики АВР принципиальная для варианта "выключатель-разъединитель".
Обозначения на принципиальных схемах.
Примерная монтажная схема АВР на 3 автоматах (только плата автоматики).
Спецификация АВРна 3 автоматах ABB с приводами MOE.
Внимание!
1. При переходе на новую линейку продукции (кстати, монтажная схема тоже
осталась с предыдущей линейки) спецификация элементов перестала
соответствовать принципиальной схеме (у части реле теперь не хватает до
принципиальной схемы контактных групп - ставьте промежуточные реле для
расширения).
2. Обратите внимание на то, что питание этой схемы следует осуществлять от
источника бесперебойного питания.