АВР Автоматический ввод резерва: что такое и как работает

Бесперебойность в работе энергосистемы не всегда носит постоянный характер. Природные или техногенные внешние факторы способны внести свои коррективы в ее функциональность. С учетом этого токоприемники (первой и второй категории надежности) подключаются к более, чем двум источникам питания. Нагрузка при переключениях к основным и резервным источникам питания увеличивается, поэтому для надежности используют систему АВР (автоматический ввод резерва).

Предназначение и что представляет собой АВР

Система АВР – электрощитовое вводно-коммутационное распредустройство – оперативно переключает нагрузку на резервный источник, если возникнут проблемы энергетического плана на основной линии. Перед автоматическим переключением в режим аварийной работы система выявляет проблемы с напряжением в цепи вводов и проблемы с нагрузками.

Что скрывается под аббревиатурой

Есть немало способов усовершенствования работы системы энергоснабжения зданий и жилых домов. Среди них – АВР имеет особое значение. Название АВР – автоматический ввод резерва – объясняет назначение системы. Иногда «ввод» заменяют на «включение», что не совсем корректно. Включение резерва подразумевает запуск резервного генератора в определенных случаях.

Типовой щит АВР

Класификация АВР

Принип классификации работы рабочей системы позволяет выявить наиболее сложные участки цепи подачи напряжения. АВР блоки или шкафы принято классифицировать по определенным параметрам:

• по количеству резервных секций (например, АВР на два питания для обеспечения большей надежности энергоснабжения);

• по типу сети (обычно используются однофазные блоки АВР, но есть устройства для коммутации трехфазного питания, применяющиеся для запуска генератора);

  Применение АВР в частном доме

• по времени срабатывания;
• по мощности коммутируемой нагрузки;
• по классу напряжения (например, в цепях для коммутации высоковольтных линий).

Классификация служит наглядным примером работы системы энегообеспечения с контролем переключений от исновного источника к резервному. АВР ускоряет и защищает автоматические переключения.

Какие требования предъявляется к АВР

Для восстановления электроснабжения в случаях аварийных ситуаций используется система АВР, соответствующая определенным требованиям.

1. Обеспечение бесперебойного энергоснабжения от резервного ввода в случае проблем на основной линии.
2. Возможность восстановить работу системы электрообеспечения в максимально краткие сроки.
3. Однократное подключение и отключение нагрузки (по любым причинам).
4. Процесс перевода с основного источника питания на резервный блок контролируется системой АВР до подключения к резерву.
5. Системой АВР контролируется исправность управления резервным оборудованием.

Выбор автоматики

Специализированный щит АВР можно приобрести в собранном состоянии либо создать функциональный аналог самостоятельно. При выборе готового изделия следует обратить внимание на репутацию производителя. Пригодится предварительное изучение отзывов покупателей и мнения опытных экспертов.

В нижнем ценовом диапазоне представлены изделия сомнительного происхождения. Если АВР однофазный стоит до 1500-2000 р., вряд ли можно рассчитывать на длительный срок службы и высокую надежность. Подделки отличаются плохой сборкой, низким качеством контактных групп. Достаточно часто в подобных моделях используют маломощные электронные ключи, которые не приспособлены к броскам напряжения и нагрузкам с выраженными индуктивными характеристиками.

От 4 000 до 8 000 р. можно найти качественные АВР малоизвестных торговых марок. В надежных комплектах оборудования применяют электромеханические функциональные компоненты.

В диапазоне от 20 000 р. и выше представлена продукция ответственных производителей. На эти изделия предоставляют официальные гарантийные обязательства. Быстродействие и другие важные параметры контролируют в каждой отдельной товарной партии.

Автоматика без контроллера

Расшифровка обозначения подчеркивает главную особенность оборудования данной категории. «Автоматический» способ подключения резерва современного уровня подразумевает не только отсутствие вмешательства со стороны пользователей. Электронный контроллер обеспечивает оперативную проверку состояния питающей и резервной сети. Он блокирует выполнение ошибочных операций, препятствует возникновению потенциально опасных ситуаций. При выборе АВР следует проверить наличие в комплекте этого полезного компонента.

АВР в сетях 0,4 кВ

В типовые щиты АВР на 2 ввода устанавливают приборы учета электроэнергии, устройства защиты от импульсных бросков напряжения, реле с функцией задержки для создания дополнительного временного интервала перед подключением нагрузки.

Как устроен АВР

Есть два вида системы, которые отличаются по типу ввода:

1. АВР одностороннего типа, где есть один рабочий ввод, используемый, пока не исчезнут проблемы с основной линией. В системе есть второй – резервный – ввод, который подключается в случаях крайней необходимости.
2. АВР двустороннего типа не имеет разделения по рабочему и резервному принципу, так как оба ввода в приоритете.

Для первого типа характерно наличие функции, которая дает возможность переключаться на рабочий режим, как только основной режим восстановится. У двустороннего типа АВР свои преимущества, поэтому такой функции там не предусмотрено. И во втором случае нет принципиальной разницы, от какого источника идет нагрузка.

Можно посмотреть примеры как односторонней, так и двусторонней работы системы АВР.

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 во время 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.

По какому принципу происходит автоматический ввод резерва

Независимо от типа подключения по одностороннему или двустороннему принципу, в системе заложена функция отслеживания параметров сети. Для этих целей служит реле контроля напряжения, а также управляющие микропроцессорные блоки, что не сказывается на работе системы в целом. Например, можно рассмотреть принцип действия АВР, чтобы обеспечить бесперебойное энергоснабжение для однофазного потребителя.

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.

При штатном режиме подача напряжения производится на индикаторную лампу с катушкой реле К1. Таким образом положение нормально-замкнутого (и нормально-разомкнутого) контакта меняется. Нагрузка поступает с основного источника линия А. Напряжение В пропадает на входе А, гаснет лампа, прекращается насыщение катушки реле, что, соответственно, приводит к возврату контактов в начальное положение. Таким образом нагрузка включается на входе В.

Когда на основном вводе напряжение восстанавливается, то в реле производится перекоммутация на источник А, что соответствует принципу работу источника с односторонним исполнением.

Это упрощенная схема, иллюстрирующая происходящие процессы в системе АВР, которую обычно берут в пример для объяснения.

Устройство и принцип работы

Независимо от устройства автоматического включения резерва, принципиальной его задачей считается наблюдение за параметрами электрической сети. Для этого могут использоваться реле контроля напряжения или блоки, оборудованные микропроцессорами. Существуют два основных вида устройства:

1. Одностороннее (ОАВР) — один ввод работает в качестве основного и применяется, пока в электрической магистрали не возникнут проблемы. Другой выполняет роль запасного и включается в аварийных ситуациях.
2. Двухстороннее (ДАВР) — оба ввода выполняют основную работу и используются, как резерв.

Сама конструкция представляет собой шкаф или щит АВР с контакторами или автоматами. Часто на практике используются конструкции с восстановлением, то есть как только в основной сети возвращается подача электроэнергии, то резервное питание отключается.

Вам это будет интересно Особенности измерения в люменах и ваттах

В случае падения напряжения на контролируемом участке цепи, реле подает сигнал на схему АВР. Отсутствие в сети одного напряжения недостаточно, чтобы сработало устройство переключения. Для этого необходимо присутствие еще ряда условий:

1. На проверяемом участке не должно быть короткого замыкания, так как включение резервного питания будет невозможно и недопустимо.
2. Выключатель ввода обязательно должен быть включен, чтобы при отсутствии напряжения не произошло случайного запуска АВР.
3. На участке, от которого будет происходить питание резерва, обязательно наличие напряжения.

Когда все условия будут соблюдены, включатель резерва подает сигнал на отключение вводного выключателя обесточенной сети и на включение АВР. Алгоритм действий происходит строго в этом порядке, то есть без отключения ввода резервное питание никогда не включится.

Какие схемы работы АВР существуют

Рабочие примеры показывают успешность применения щита автозапуска для бесперебойного электроснабжения дома.

Простые схемы

Один из вариантов схемы АВР показывает переключение электроэнергии на генератор с основной линии. Здесь присутствует принцип защиты от короткого замыкания. В данном АВР предусмотрены электрическая и механическая блокировка, которая не дает запуститься одновременно двум вводам.

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.

При автоматическом переключении АВ1 и АВ2 работа системы АВР выглядит следующим образом:

1. Питание от основной линии в штатном режиме. При насыщении катушки К3 происходит срабатывание реле напряжения, что приводит к замыканию К2.2 и К2.3 и размыканию К1.
2. Энергообеспечение при аварийном режиме. При проблемах напряжения на основной линии К3 не насыщается, напряжение падает ниже допустимого, контакты приходят к исходному положению. Таким образом напряжение поступает на катушку К1, из-за чего меняется положение контактов К1.1 (имеющаяся роль электрической защиты) и К1.2 (которая снимает блокировку подачи питания на нагрузку).
3. Срабатывание механической блокировки. В этом случае используется реверсивный пускатель (если есть на конструкции электромеханического прибора).

Пример работы двух простых АВР для трехфазного напряжения, где, в одном случае энергообеспечение производится по односторонней схеме, а в другом – по двустороннему принципу.

Пример односторонней (В) и двусторонней (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.

Схема А имеет два равноправных ввода, чтобы не произошло одновременного переключения линий. Здесь используется принцип взаимный блокировки, как на контакторах МП1 и МП2. Благодаря очередности автоматического включения АВ1 и АВ2, будет зависеть от какой линии пойдет нагрузка. Если первым сработает АВ1, то задействуется пускатель МП1, а контакт МП1.2 разрывается, что приводит к блокировке напряжения на катушку МП2. Если отключается источник 1, то пускатель МП1 переходит н свое исходное положение. И в действие вступает ПМ2, который блокирует первый пускатель и переводит подачу нагрузки от источника 2. Переключать источники можно и в ручном режиме с помощью АВ1 и АВ2.

Для одностороннего принципа работы используется схема В. Основное ее отличие в том, что в цепи подключения добавляется реле напряжения (РН) и при восстановлении работы оно возвращает подключение на источник 1. Но при этом размыкается РН2, который отключает пускатель МП2 и замыкает РН1, что позволяет подключить МП1.

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 наличия 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:

Принцип работы промышленных систем

Основные принципы здесь неизменны. В качестве примера можно взять схему АВР в виде типового шкафа. Здесь используется реле с контролем состояния каждой фазы. При проблемах на одной из них с перекосом напряжения, всегда можно переключить нагрузку на оставшуюся линию. Это восстановит исходный режим энергообеспечения, когда проблемы с основным источником исчезнут.

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.

Комплектация шкафа и щита

Комплектация и правила эксплуатации шкафов ввода резервного питания типа АВР-РН, АВРПА, АВРР практически ничем не отличается друг от друга. Устройство представляет собой сварное изделие прямоугольной формы с двумя дверями.

Внутри вмонтированы две панели, на которых установлены силовые и управляющие устройства. При эксплуатации в сетях с током до 100 А применяются шкафы, изготовленные на базе пускателей ПМ 12 с серебряными контактами.

При силе тока свыше 100 А монтируются вакуумные контакторы. Все соединения входных и выходных цепей осуществляются инструментом, обеспечивающим стойкий контакт. В шкаф устанавливаются зажимы, рассчитанные на подсоединение многожильных медных и бронированных с наконечниками проводов.

Устанавливаемые пускатели должны быть рассчитаны на 300 тыс. срабатываний, а время отключения автоматов при коротком замыкания не превышает 0,05 сек. На всех приборах должны быть соответствующие обозначения, а дополнительно под ними устанавливаются бирки с пояснением.

Шкафы обычно имеют два кабельных ввода: для питающего и резервного провода, которые подключаются к штыревым колодкам. В силовую часть входят:

• силовая колодка ввода;
• выводные колодки, соединенные с соответствующими автоматами;
• два контактора ввода;
• два трансформатора напряжения.

Вам это будет интересно Автоматический выключатель АВВ 16А

Питание световых индикаторов осуществляется напряжением 36 В. Установленные реле времени АВР обеспечивают трансформаторы бесперебойным снабжением электроэнергией. В систему управления оборудованием входят автоматические выключатели, сигнальные лампы и реле контроля фаз. Собранный шкаф может эксплуатироваться в условиях, исключающих атмосферные осадки и при температуре от — 45 °C до + 45 °C.

Высоковольтные цепи с АВР

Действие АВР в высоковольтных сетях класса 1кВ имеет более сложную схему, хотя со схожим принципом работы, как было указано выше. Все механизмы запуска здесь не меняется. Но в данной схеме нет резервных трансформаторов и каждая шина (Ш1 и Ш2) подключается к основному для себя питающему трансформатору (Т1 и Т2). Последние могут в определенных обстоятельствах стать резервными источниками с дополнительной нагрузкой. При штатном режиме выключатель СВ10 разомкнут и АВР производит контроль ТП по ТН1 Ш и ТН2 Ш.

При блокировке питания на Ш1 происходит отключение В10Т1 и включается СВ10. Обе секции или блоки начинают работать от одного и того же трансформатора. Как только источник восстанавливаает свою работу, АВР перекоммутирует систему в свое исходное положение.

Упрощенная схема ТП 110/10 кВ

Классификация АВР и варианты реализации

• Односторонняя подразумевает подключение резервного ввода при необходимости. Например, для временного питания от АКБ.
• В двустороннем исполнении обе секции равнозначны. Такое решение применяют, если возможно переключение на резервную сеть с аналогичными параметрами.

Отдельно определяют логику восстановительного процесса. Используют:

• последующее автоматизированное подключение к основной линии;
• переход на резервное питание с изменением режима в ручном управлении.

Особенности работы с бытовыми генераторами

Популярность такого решения обусловлена простотой выбора техники необходимой мощности. В соответствующем сегменте рынка предлагают генераторы с приводом от бензиновых (дизельных, газовых) моторов для подключения к одно- и трехфазным сетям. Они рассчитаны на длительную непрерывную эксплуатацию без тщательного контроля. Автономность фактически зависит лишь от запаса топлива.

Для запуска силового агрегата секционный шкаф автоматики комплектуют специализированным блоком управления. Он подает питание на стартер по установленному алгоритму. В частности, можно настроить программу на предварительный прогрев дизельного двигателя в зимних условиях.

АВР на аккумуляторах

Такие источники резервного питания подают в линию постоянный ток. Для преобразования в синусоиду определенной амплитуды (220 или 380 V) применяют инвертор. Следует понимать ограниченную автономность такого варианта. Однако параллельным подключением нескольких АКБ можно обеспечить необходимый временной интервал. Перспективное направление – литий-ионные накопители энергии. Они превосходят свинцово-кислотные аналоги по главным техническим характеристикам. Высокая цена ограничивает широкое применение. Однако по мере увеличения спроса и расширения производства производители начинают предлагать качественные изделия по приемлемой стоимости.

Подключение АКБ проще по сравнению с генератором. В этом варианте АВР можно собрать по стандартной схеме без специального блока управления запуском двигателя.

Применение логического контроллера

Такие блоки применяют для точной настройки алгоритма рабочих операций. Специальными регуляторами устанавливают допустимый процент отклонения напряжения от номинала, временные интервалы, другие параметры. Цепи управляющих сигналов подсоединяют к устройствам коммутации.

Организация АВР в высоковольтных цепях

Чтобы упростить контроль рабочих параметров сети применяют понижающий трансформатор. Определенным количеством витков уменьшают напряжение с 1000 до 100 V. Если в цепь управления добавить реле контроля фаз, подключение резерва выполняется при обрыве хотя бы одной линии.

Как работают микропроцессорные бесконтактные системы

АВР данного типа имеют микропроцессорные блоки управления. В работе устройства подключение производится через полупроводниковые коммутаторы, отличающиеся большей надежностью.

Электронный блок АВР

У бесконтакторных АВР немало своих преимуществ:

1. Нет необходимости в механическом контакте и нет проблем, которые могут с ним возникнуть (пригорание или залипание и т.д.).
2. Нет необходимости в блокировке по механическому принципу.
3. Есть расширенный диапазон управления всеми параметрами переключений.

К недостаткам стоит причислить сложности при ремонте АВР электронного типа. Реализовать такую схему устройств самостоятельно – будет проблематично. Без специальных знаний электроники и знаний в области программирования здесь не обойтись.

С водом АВР значительна уменьшается нагрузка на работу всей системы, блокировки проихоят меньше, зато проще контролировать процессы переключений электроэнергии от основного источника к резервному и — наоборот. Схемы подключений всегна можно найти в сети интернет или в инструкциях.