Требования к оборудованию резервного питания
Необходимость перехода на резервный источник, как правило, вызвана либо аварийной, либо нештатной ситуацией. В связи с этим нередко все переключения осуществляются неквалифицированным персоналом и зачастую в сложных условиях — в темноте, тесноте, под открытым небом. Именно поэтому требования к резервирующему оборудованию достаточно жесткие:
Безопасность для оператора. Все резервное электрооборудование не должно иметь открытых токоведущих и движущихся частей (за исключением приводных ручек), а его металлические шасси и кожухи нужно заземлить. Отправляя даже неподготовленного человека на переключение, вы должны быть уверены, что он не попадет под напряжение и не повредит руки какими-нибудь фиксаторами или тягами, даже работая при плохом освещении.
Безопасность для электрооборудования. Схема коммутации должна быть такой, чтобы даже при не полностью или не в той последовательности выполненном переключении оператор не смог создать аварийной ситуации — подать встречное напряжение, переключить не все фазы, вызвать короткое замыкание и пр. Все это обеспечит сохранность основных и резервных цепей даже при неумелых или ошибочных действиях человека.
Оперативность. Переход на резервный генератор должен требовать минимум манипуляций и производиться по возможности быстро. Сами устройства коммутации должны быть максимально доступны, чтобы к ним не нужно было взбираться по стремянкам или лазить по люкам
Это особенно важно для ответственных объектов и специального электрооборудования (холодильные установки, системы микроклимата, котлы, печи и пр.).
Наглядность и простота. Конструкция переключателей и рубильников должна быть максимально простой, а схема переключения — наглядной и интуитивно понятной
Это существенно сокращает вероятность ошибки человека и выхода из строя оборудования. Такие схемы проще обслуживать, а ремонт при их поломке будет стоить дешевле.
Стоит отметить, что каким бы методом переключения на резервное питание вы ни пользовались, ручным или автоматическим, все условия должны быть по возможности максимально соблюдены. Ведь именно от этого будет зависеть не только обеспечение бесперебойного питания объекта, но и безопасность людей.
UPD: Подключение котла к генератору.
Часто генератор покупают, чтобы использовать его в зимнее время для питания котла системы отопления. Тут имеются некоторые особенности.
Для котлов важно, чтобы система питания была с глухозаземленной нейтралью, т.е. ноль и земля соединены вместе, и при подключении соблюдалась полярность (фаза-ноль)
Часто бывает, что если котёл воткнуть в розетку наоборот, т.е. поменять ноль и фазу, он перестает работать.
В случае с переносным генератором, который рассматривается в статье, нет ни нуля, ни фазы. Их надо сделать искусственно — один выход генератора будет фазой (L2), а второй (N2) сажаем на землю, т.е. заземляем.
Кроме того, как известно, котлы очень чувствительны к форме напряжения. А на выходе обычного генератора синус «грязный», при случае сниму осциллограмму. Прежде всего это происходит, т.к. альтернатор, который вырабатывает электричество — щёточный, а из-за щёток происходит искрение, провалы, и подобные неприятные вещи.
Именно из-за этого для котлов не подходят Off-line и Smart UPS. Там на выходе — квазисинус с кучей гармоник, осциллограммы можно посмотреть здесь. А для котлов применяется Online UPS (источники бесперебойного питания с двойным преобразованием). Для такого UPS не особо важна форма, величина и частота напряжения на входе, ибо он из всей этой каши варит постоянное напряжение, из которого затем электронным способом получает чистый синус.
Для котлов и другой чувствительной техники рекомендуют использовать инверторные генераторы — это генератор плюс онлайн ИБП. В состав инверторного генератора входит обычный генератор, который управляется контроллером, и инвертор, который выдает чистый синус — то, что надо котлам.
Подключение генератора. Варианты схем АВР для генератора
Сразу скажу, что генератор тут ни при чём, это в данном случае всего лишь источник резервного питания. В качестве этого источника может быть не только генератор, но и вторая фаза, и фаза с другой подстанции или другой линии. Схемы Автоматического включения резерва (АВР) универсальны и могут работать в разных ситуациях.
В принципе, что тут подключать? У генератора есть обычная розетка, в комплекте штепсельная вилка, какие проблемы? Но куда идёт провод от вилки? И как сделать так, чтобы схема подключения была удобной, правильной, а главное — безопасной?
Самое опасное в подключении генератора — это когда встретятся напряжения с генератора и из города. Или напряжение с генератора пойдёт в город, где на линии работает бригада в полной уверенности, что сеть обесточена.
Казалось бы, что проще — поставить переключатель, и нет проблем.
1. Схема подключения генератора через переключатель
В конце статьи — фото с примером такого переключателя.
Так многие и делают, и я так делаю, в зависимости от финансовых возможностей клиента. Только не надо забывать о двух важных вещах:
- Не переключать под нагрузкой!
- Правильно подобрать защиту и ток рубильника (переключателя).
Но мы не ищем лёгких путей, нам подавай автоматику и защиту от аварий и человеческого фактора.
Поэтому предлагаю рассмотреть второй вариант схемы:
2. Схема подключения генератора через реле контроля напряжения. Простейшая схема.
Во второй схеме применяется реле контроля напряжения KV. Фактически это обычное реле, которое находится во включенном состоянии, когда напряжение из города в норме. И перекидной контакт будет в левом по схеме положении.
Когда напряжение из города пропадает, реле выключается, и схема приобретает изображенный вид — нагрузка питается от генератора.
Реле контроля напряжения — основа любой схемы АВР. Для однофазных схем это обычное реле, которое питается от основной фазы.
Для трехфазных схем применяется трехфазное реле контроля фаз, которое подробно описано в другой моей статье.
Идём далее, совершенствуем схему АВР для автоматического подключения генератора:
3. Схема подключения генератора через реле и контакторы. АВР с усилением
Третья схема отличается от второй тем, что она может пропускать через себя гораздо бОльший ток. Реле напряжения KV используется только по своему назначению — переключает нагрузку, подавая питание на катушку соответствующего пускателя.
Когда напряжение из города есть, KV включено, оно своим нормально открытым (НО) контактом включает контактор КМ1, и фаза L1 поступает на нагрузку (выход схемы L).
Когда напряжение из города поступать перестаёт, KV выключается, и своим НЗ контактом включает контактор КМ2, и фаза L2 поступает на нагрузку.
Схема прекрасная, и даже рабочая. Но использовать её крайне опасно. Из-за отсутствия защит от замыкания «фаза L1 на фазу L2″. Такое замыкание может произойти из-за неисправности (залипания контактов, заклинивания реле или контакторов), или из-за пресловутого человеческого фактора — что если колхозный электрик решит нажать пускатель КМ2, когда включен КМ1?
По статистике, в случае правильного отношения к плановым профилактическим работам, 90% неисправностей и аварий происходит из-за человеческого фактора!
Так вот, чтобы на порядок уменьшить вероятность аварий, на практике применяется такая схема АВР:
4. Схема с электрической и механической блокировками
Отличие её от схемы 3 всего лишь в том, что в неё введены защиты от одновременного включения контакторов КМ1 и КМ2. Защита имеет две ступени — электрическая и механическая.
Электрическая блокировка реализована на НЗ контактах КМ1 и КМ2, которые взаимоисключают одновременное включение пускателей.
А механическая (обозначена на схеме перевернутым треугольником) обеспечивается конструкцией пускателей. Пускатель в данном случае должен быть обязательно реверсивным, подробнее читайте в статье про схему включения реверсивного пускателя.
Ну а практическая схема, которую я собрал, будет выглядеть так:
5. Схема АВР для подключения генератора с блокировками и защитами
Добавились двухполюсные защитные автоматы QF1 и QF2, и ещё силовой контакт, рвущий нолевой провод N1 в случае отключения города.
Рвать «городской» ноль нужно для дополнительной безопасности. Дело в том, что на выходе генератора нет понятия «рабочий ноль» и «фаза», и названы они так могут быть условно. И в случае залипания «фазного» контакта, когда ноль N1 не разорван (как в схеме 4) в городскую линию пойдёт напряжение 220В.
Эту схему я и собрал, сейчас покажу как.
Простые системы АВР
Простейшая схема АВР показана на рисунке ниже:
В данной схеме используется электромагнитное реле или контактор K1 с одним переключающим контактом. Обычно такая схема применяется в однофазных сетях с небольшим током нагрузки. В данной схеме катушка реле питается от основного ввода, и в нормальном режиме его сердечник притянут, левый по схеме контакт К1 замкнут, правый разомкнут. При пропадании напряжения на основном вводе катушка реле отпускает сердечник, левый контакт размыкается, а правый становится замкнутым. Питание на нагрузку поступает от резервного ввода.
Данная простейшая схема имеет множество недостатков, и обычно в таком виде не используется. Главная причина — то, что при значительных колебаниях напряжения в сети, реле будет часто переключаться, что неблагоприятно как для самого реле, так и для питающихся электроприборов. В дальнейшем будут рассмотрены более сложные и более надежные схемы АВР.
Представленная ниже схема автоматического включения резерва, в отличие от предыдущих, более применяемая, и годится уже для системы электропитания в частном доме или его части, коммутируемая нагрузка вполне может составлять десятки киловатт:
В данной схеме устранены предыдущие недостатки, и ее можно рекомендовать как базовую для применения в домах, коттеджах, административных и производственных зданиях с потребляемой мощностью до 100 кВт.
Описанная ниже схема электропитания является исключительно простой. Она может применяться для электроснабжения хозяйства с малой потребляемой мощностью, порядка нескольких киловатт
Вот такая схема:
Разберем ее подробно. В рабочем состоянии автоматы SA1 и SA2 включены. При наличии на основном вводе на К1 поступает питание, его контакт К1.1 замкнут, и потребители получают питание через него. В случае исчезновения напряжения реле К1 обесточивается, К1.1 размыкается, а К1.2 наоборот, замыкается. Схема готова к питанию от резервного источника и, при наличии на нем напряжения, подача электроэнергии потребителям возобновляется.
В качестве К1 нужно выбирать мощное реле, которое достаточно дефицитное. Обычно предлагаются реле на коммутируемый ток до 16А. На большие токи можно в качестве К1 взять контактор, но не любой, у него должен быть размыкающий (в просторечии «нормально замкнутый») силовой контакт. Поэтому данная схема и предлагается для маломощных, до 16А, подключений. Если у реле есть несколько контактных групп, то можно их запараллелить, но такое редко делается, обычно для больших токов берется схема с реверсивным пускателем либо на симисторах. В промышленности применяются более сложные схемы — придет время, мы их тоже рассмотрим.
К недостаткам данной схемы можно отнести то, что катушка К1 включена до прибора учета, что может не понравиться энергопоставщику, но это легко устранить, переставив счетчик выше по схеме, это будет учтено далее, здесь же ошибка пусть остается, как напоминание.
Схема, лишенная указанных недостатков, будет показана ниже. Здесь тоже не обошлось без контактора с размыкающими силовыми контактами.
Предлагаемая схема на основе контактора 2з+2р типа VS463-22 позволяет использовать ее при токах до 63А:
Схема отличается дешевизной и простотой, в ней исправлены недостатки предыдущей схемы:
В схеме используется контактор VS463-22-230. Здесь, в отличие от предыдущей схемы, коммутируется как фазный, так и нулевой провода, что исключает попадание тока от генератора в сеть. Один замыкающий контакт К1.1 включен до катушки, что не позволит контактору самопроизвольно включаться при повторном появлении напряжения на главном вводе после отключения. При появлении напряжения на основном вводе, чтобы заново запитаться от него, нужно кратковременно нажать кнопку SB1, после чего контактор включится и замкнет контакты К1.1 и К1.2, одновременно с этим разомкнет К1.3 и К1.4.
При пропадании напряжения на главном вводе К1.1 и К1.2 отключаются, а питание в дом поступает от резерва через К1.3 и К1.4. В качестве резерва используется какой-либо автономный источник электроэнергии, поэтому он подключается, минуя счетчик. Если резервный источник настроен так, что он автоматически отключается при возобновлении питания на основном вводе, то схему нужно изменить — убрать кнопку SB1, а К1.1 перенести ниже по схеме, в разрыв фазного провода непосредственно перед Q1, а катушку запитать напрямую к выходам счетчика. Впрочем, такая схема со схемой запуска резервного генератора будет скоро опубликована отдельной статьей.
Добавлю, что потребляет катушка около 5 Ватт, стоит контактор около 2500 рублей.
Промышленные системы АВР
Среди отечественных производителей комплексных систем автоматического включения резерва выделяется предприятие ОАО «Контактор», которое поставляет на российский рынок шкафы АВР с различной логикой (секционированное и несекционированное питание, с возможностью подключения дополнительного автономного генератора и т.д.) и элементной базой (схема управления может быть как релейной, так и микропроцессорной).
Силовая часть системы собрана на автоматических выключателях ВА50-45Про номинальным током до 6300 Ампер, производителем которых является тот же «Контактор». Данные устройства предназначены для работы на стороне 0.4 кВ. Схемы АВР в установках выше 1000В тоже широко применяются, но это уже отдельная история.
Блок авр на 2 ввода
Определенный интерес представляет моноблочная конструкция системы автоматического ввода резерва от китайской фирмы ANDELI под названием HATS7. Удобная панель управления позволяет настроить алгоритм работы под нужды клиента, силовая часть системы, показанной на фото слева, рассчитана на токи до 160А. Ну так как китайский ампер будет поменьше нашего (шутка), я бы не пробовал его на длительных токах выше 100А. Панель управления может быть вынесена за пределы щита в более удобное место — например, на дверцу щита. Данный блок АВР можно настроить на работу с двумя линиями либо с одной линией и автономным генератором. Силовая часть — это два автомата либо контактора, которыми управляет приводной механизм. Естественно, электрическая и механическая блокировка имеется. Каким образом это делается на автоматах — смотрите на рисунке справа.
|
|
АВР на реверсивном рубильнике с электроприводом
Такая конструкция интересна прежде всего тем, что потребляет электроэнергию только в момент переключения, в отличие от контакторов, реле и т.п. Здесь практически исключена какая-либо вероятность электрического контакта одного ввода с другим. Например, разъединитель с автоматическим переключением серии NH40SZ может работать в следующих режимах:
- Сетевой источник питания – резервный источник питания, автоматическое переключение, самовозврат
- Основной – основной источник питания, автоматическое переключение и самовозврат с тестированием потери фазы
- Основной – основной источник питания, автоматическое переключение и самовозврат с тестированием перенапряжения и минимального напряжения
- Основной источник питания – генератор, автоматическое переключение и самовозврат с тестированием перенапряжения, минимального напряжения и частоты
