При проектировании систем гарантированного электроснабжения (СГЭ), предназначенных для обеспечения работы электроприемников первой категории и особой группы первой категории надежности, возникает задача выбора типа устройства автоматического ввода резерва (АВР).
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-электрическая электростанция, что требуется учитывать при выборе конкретной схемы АВР.
3. При использовании АВР должны быть приняты меры, исключающие возможность замыкания 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. Желательно наличие индикации состояния и возможности ручного управления АВР.
Попытаемся кратко проанализировать преимущества и недостатки различных типов АВР с позиций перечисленных требований.
Тиристорные (электронные) АВР
Аппараты этого типа имеют минимально возможное время переключения при синфазных сетях (не более 3мс), а при несинфазных сетях могут обеспечивать включение резервного ввода в момент перехода его входного напряжения через нуль (с целью ограничения возможных бросков тока при коммутации). Отсутствие в схеме механических элементов позволяет получить высокую надежность электронных АВР.
В то же время при больших токах нагрузки тепловыделение тиристорных АВР может достигать нескольких киловатт (потребуются принудительная вентиляция или кондиционирование помещения электрощитовой), а блокировка от возможных замыканий двух входов между собой может быть только электронной.
Кроме того, стоимость тиристорных АВР примерно в два раза выше, чем стоимость электромеханических аппаратов той же мощности.
Электромеханические АВР на контакторах
Эти устройства наиболее распространены и имеют достаточно высокое быстродействие среди электромеханических аппаратов (десятки - сотни миллисекунд), уступая только тиристорным. При двухвходовой схеме АВР существует возможность ввести в дополнение к электрической механическую блокировку контакторов.
Электромеханические АВР на автоматических выключателях с электроприводом
Такие АВР несколько уступают предыдущим по быстродействию и также позволяют осуществить механическую и электрическую блокировки при двухвходовой схеме.
К недостаткам можно отнести более сложную схему и более высокую стоимость этих устройств.
Электромеханические АВР на управляемых переключателях с электроприводом
Характеризуются наибольшим временем переключения, по сравнению с предыдущими типами аппаратов (до 2,5с). К достоинством этих АВР можно отнести конструктивную невозможность замыкания между собой двух входов, а также наличие ручного управления, которое выполняется независимо от напряжения на сетевых вводах.
Стоимость АВР на управляемых переключателях при мощностях более 100кВА значительно ниже, чем стоимость аппаратов на контакторах и автоматических выключателях.
У всех рассмотренных типов АВР при необходимости могут быть реализованы функции контроля верхнего и нижнего уровня напряжений, введены элементы регулировки задержек и схемы управления работой ДЭС.
Резюмируя все выше сказанное, можно сделать следующие выводы:
Для СГЭ, имеющей два независимых ввода электроснабжения
Остановимся на некоторых практических рекомендациях, которые подтверждены в различных проектах, реализованных специалистами холдинга "Электросистемы".
1. СГЭ мощностью до 100кВА, имеющая в своем составе ИБП и работающая от двух сетевых входов.
В этом случае могут быть предложены автоматические коммутаторы серии АК фирмы "ППФ БИП-сервис", представляющие собой АВР контакторного типа.
Эти аппараты имеют:
Такой перечень функциональных возможностей позволяет успешно применять коммутаторы серии АК в системах, содержащих ИБП.
2. СГЭ мощностью более 100кВА, имеющая в своем составе ИБП и работающая от двух сетевых входов.
Для таких систем более целесообразно использовать автоматические коммутаторы серии АКП фирмы "ППФ БИП-сервис", которые представляют собой АВР на управляемых переключателях с электроприводом.
Эти аппараты имеют все перечисленные выше особенности, но кроме того, как указывалось выше, позволяют управлять переключением входов вручную при любом напряжении или его отсутствии. Переключатели оснащены механическими замками, позволяющими заблокировать их в любом из возможных состояний, что может быть в некоторых случаях важно для потребителя.
3. СГЭ, работающая от одного сетевого ввода и имеющая в качестве резервного питания ДЭС.
Для такой конфигурации может быть применена панель переключения нагрузки типа TI, также представляющая собой АВР контакторного типа, но имеющая в своем составе все необходимые элементы для управления автоматизированной ДЭС. Изделия этого типа, как правило, рекомендуются фирмами - изготовителями дизель-генераторов, в частности, фирмой F.G.Wilson.
4. СГЭ, имеющая в своем составе ИБП и работающая от двух сетевых входов и резервной ДЭС.
Здесь могут быть предложены следующие варианты построения АВР:
СГЭ, реализованная по первому варианту (рис.1), по существу, является комбинацией двух рассмотренных выше схем для двух сетевых вводов и для сетевого ввода и ДЭС.
Очевидно, однако, что эта схема обладает некоторой избыточностью (например, для коммутаторов типа АК необходимо четыре контактора), поэтому схемы трехвходовых АВР могут быть экономически более привлекательны.
В то же время следует повторно отметить то обстоятельство, что для трехвходовой контакторной схемы невозможна полноценная механическая блокировка всех входов между собой, что определяется конструктивными особенностями контакторов. В связи с этим в трехвходовых контакторных АВР целесообразно установить электрическую и механическую блокировку между ДГ и каждым из сетевых вводов, а между сетевыми вводами предусмотреть только электрическую блокировку. Именно по такому принципу выполнены трехвходовые коммутаторы серии АК (см. рис.2).
Схема трехвходового коммутатора серии АКП (рис.3), как отмечалось ранее, исключает возможность замыкания входов между собой за счет конструкции переключателей и одновременно дешевле, чем два отдельных каскадно соединенных АВР.
В настоящей статье рассмотрены лишь некоторые частные вопросы, которые могут возникать при создании оптимальной структуры СГЭ.
Более подробно ознакомиться с характеристиками щитового оборудования, в том числе упомянутых автоматических коммутаторов серий АК и АКП, а также тиристорных коммутаторов серии АКТ, можно на сайте www.bip.serviсe.ru.
Материал подготовил Феоктистов С.Г.,
начальник отдела проектирования
ТХ "Электросистемы"
