Автоматический ввод резерва Hager

Автоматический ввод резерва Hager

Задача применения автоматического включения резервного питания (АВР) возникает, когда электроустановка должна отвечать соответствующим требованиям (в частности, первой категории надёжности электроснабжения по ПУЭ) или требованиям технических заданий. В последнее время системы АВР всё чаще применяются и на объектах, электроустановки которых не требуют данной категории по ПУЭ, но технические задания на проектирование которых отражают пожелания заказчиков повысить уровень комфорта эксплуатации объекта. Например, в частном строительстве, где питание от дизель-генераторной станции может резервировать обычный ввод от трансформатора.

Существует несколько разновидностей структурных схем АВР в силовой части. Силовая часть может быть реализована на контакторах, на автоматических выключателях с электроприводом и на переключателях с электроприводом. Во вводно-распределительных устройствах электроустановок, электроснабжение которых осуществляется одновременно от 2 трансформаторов, как правило, реализуется так называемая перекрёстная схема питания, где имеется 2 ввода и 2 панели нагрузки.

В случае аварии, то есть при нарушении питания по одному из вводов, обе распределительные панели электроустановки переключаются на второй работающий ввод. При наличии соответствующего требования, автоматическое переключение для данного случая также реализуется с помощью системы АВР. В данной статье мы ограничимся рассмотрением перекрёстной схемы и попробуем показать преимущества решения на базе оборудования HAGER при использовании его в такой схеме.

Система АВР, как и вся система электроснабжения здания, начинается с проекта. Но если большинство элементов однолинейных схем — рубильники, автоматические выключатели, УЗО, контакторы и т.д. — однозначно описываются в проекте, с указанием номиналов, технических параметров, а иногда и артикулов конкретного продукта, то с описанием АВР дело обстоит куда скромнее. Действительно, АВР — это система из многих элементов, требующая для описания отдельной схемы.

Рассмотрим пример часто реализуемой схемы, например, некоторого вводно-распределительного устройства (ВРУ), с 2 вводами от 2 источников питания и 2 панелями нагрузки. Необходимо реализовать в нём автоматическое переключение питания. Инженер-проектировщик по электроснабжению зданий, как правило, ограничивается изображением квадрата с надписью "АВР". Но как его реализовать?

Основные недостатки часто встречающейся реализации АВР на автоматических выключателях.

Рис. 1. Фрагмент схемы ВРУ в силовой части АВР "2х2"

Очень часто решение базируется на двух линейных автоматических выключателях и одном секционном автоматическом выключателе. Фрагмент схемы ВРУ в части данного АВР представлен на рис. 1. В данном случае, силовая часть схемы уже выбрана проектировщиком. но помимо трёх автоматов, обозначенных точно, необходимо реализовать и блок управления АВР. Как это сделать? Ведь на схеме по-прежнему красуется квадрат с надписью "блок АВР"! Вот тут-то и начинаются произвольные упражнения...

Вот, например, как выглядят схемы управления АВР на автоматических выключателях, построенных на элементной базе известных на российском рынке производителей:

А теперь задумаемся: очень ли хочется разбираться в этих схемах и изучать их спецификации? Ответ прост: нет, не очень! Пусть это сделает кто-то другой. Лучше всего их разработчики. Но кто их разработал, откуда они взялись? И будут ли они работать вообще? Сказать об этом достоверно зачастую вряд ли кто сможет. По крайней мере, до тех пор, пока схема не будет собрана и проверена. Но пусть мы уверены в работоспособности той или иной выбранной нами громоздкой схемы и пусть имеются тому подтверждения. Тогда нам необходимо строго придерживаться спецификации данной схемы.

Представим, что нужно сдать сборку срочно, спецификация схемы управления насчитывает более десятка позиций, а на складе поставщика нет одного из приборов, указанного в этой схеме. Возможно, на рынке найдётся даже несколько замен, подобных приборов. Подобных, но не всегда идентичных! Так можно ли быть уверенным в том, что схема с этим новым прибором столь же работоспособна, сколь та, проверенная, схема? Только у самого уверенного специалиста не мелькнёт сомнения в этом. Да, неуверенность при выборе данного решения следует за нами по пятам!

Обратимся к силовой части этого популярного решения. Применяемые в схеме силовые автоматы играют роль одновременно и защитных, и коммутационных аппаратов. Но, при необходимости защиты двух отходящих линий, данная схема использует три автомата! В каком бы режиме не работала схема (в нормальном или в аварийном) один из этих автоматов всегда не используется! Таким образом, один автомат в данной схеме фактически является "лишним"! Не расточительно ли? Рационально ли данное решение?

Рассмотрим пример подобной схемы внимательней. Линейные автоматы рассчитаны на аварийный режим работы электроустановки, а секционный — на нормальный режим распределительной панели! При эксплуатации электроустановки вероятное время работы её в аварийном режиме мало по сравнению со временем её работы в нормальных условиях. Линейные же автоматы по величине номинала рассчитаны именно на аварийный, а не на номинальный режим эксплуатации! Расчётные токи в обоих режимах отличаются почти в 2 раза!

Таким образом, с учётом выбранной схемы, во время нормальной эксплуатации и защиты распределительных панелей номинальные токи работающих автоматов оказываются завышенными по крайней мере на одну ступень (в нашем случае с 400А до 630А). Это означает, имея ввиду величины нагрузок, значительное уменьшение их чувствительности по сверхтоку (по крайней мере, к токам перегрузки). Эффективность защиты распределительных панелей в этом случае занижена. Соответственно, разрыв между номиналами автоматов отходящих линий распределительной панели и линейных автоматов вводной панели может оказаться велик.

Исправить положение, выбрав более низкие, "правильные" номиналы линейных автоматов в рамках данной схемы невозможно из-за расчётных токов аварийного режима, а также из-за селективности, требуемой при данной архитектуре схемы, в которой секционный автомат в аварийном режиме превращается в низшее защитное устройство по отношению к линейному.

Роль линейных автоматов, как аппаратов защиты, в данной схеме становится вторичной и, можно сказать, сводится к роли коммутационных аппаратов с большим номинальным током. А мы, тем временем, обречены на переплату за завышение номинала обоих линейных автоматов! Таким образом, в нормальном режиме данная схема будет работать нерационально, а защита будет недостаточно точной и эффективной. Ещё одно наблюдение показывает, что при использовании такой схемы установленные мощности обеих распределительных панелей почти не должны отличаться, что не всегда удобно при проектировании реальных электроустановок. Данное решение, таким образом, является ещё и не гибким.

Но вернёмся к схеме. Итак, в случае аварии один из линейных автоматов исключается из работы, и подменяется третьим, секционным автоматом. Но в этом, и без того уже не бесспорном решении, с "лишним" автоматом, для управления необходимы и дорогостоящие мотор-редукторы, устанавливаемые на каждый из трёх автоматов и необходима механическая взаимная блокировка автоматов. В случае требования видимого разрыва, для автоматов необходимы удорожающие это решение шасси, адаптеры выдвижного исполнения и другие дополнительные аксессуары.

Как правило, схемы АВР включают в себя и измерительные приборы — вольтметры с переключателями, а также отдельную свето-сигнальную и коммутационную арматуру (кнопки, лампочки, позиционные переключатели). Затраты на функциональные приборы в подобных схемах управления (реле контроля, промежуточные реле, реле времени и пр.) оправданы. Но существуют ещё элементы, незаметные невооружённым глазом при взгляде на схему: многочисленные клеммы, а также большое количество монтажных проводов. А всё это, как известно, затраты! Не забудем, что для такого решения по АВР, как правило, требуется отдельный шкаф. Он, помимо пропорциональных затрат, может иметь немалые габариты и требовать дополнительного места.

Ну и, пожалуй, последнее. Сборка АВР в щите, монтаж проводов, клемм, испытания и ввод в эксплуатацию может занимать до 3 дней! Россия, с точки зрения стоимости труда, ещё не Германия, и у нас на экономию рабочего времени и трудовых затрат зачастую смотрят с иронией. Но срок сдачи работы, где в России очень любят "вчера", как правило, бывает решающим. Поэтому, слишком долгая сборка АВР может показаться неудовлетворительной.

Прежде чем перейти к рассмотрению более быстрого и надежного альтернативного решения, подытожим основные недостатки рассмотренного популярного сегодня в России решения АВР:

• проектировщик ограничивается изображением "квадрата" с надписью "АВР" — проблема реализации АВР остаётся нерешённой;

• неуверенность в выборе той или иной схемы при большом разнообразии схем управления;

• достоверность и работоспособность схемы не гарантирована до её сборки и испытания;

• громоздкость схемы управления, необходимость строго придерживаться спецификации, отсутствие гибкости;

• 3 автоматических выключателя вместо 2 — "лишний" автомат в любом режиме работы — это дублирующая роль секционного автомата;

• завышение номиналов и понижение эффективности защиты;

• необходимость использования трёх дорогостоящих мотор-редукторов;

• необходимость использования взаимной механической блокировки и дополнительных устройств автоматов;

• необходимость установки отдельных приборов измерения, коммутации и индикации;

• необходимость использования большого количества клемм и монтажных проводов;

• необходимость использования выдвижных шасси и аксессуаров в случае требования видимого разрыва.

Каково же альтернативное решение и в чём его преимущества?

Реализация АВР на базе автоматического рубильника-переключателя HAGER серии HIC.

На рис. 3 изображена принципиальная схема решения на базе автоматического рубильника-переключателя вводов марки HAGER. Вот теперь не страшно посмотреть и спецификацию!

Перекрёстная схема АВР Hager "2 ввода—2 нагрузки" реализуется на 2 автоматических рубильниках-переключателях серии HIC марки HAGER. Автоматический рубильник-переключатель HIC является базовым элементом данного решения. Силовую часть аппарата составляет рубильник-переключатель с тремя фиксированными положениями главных контактов — I, II и 0. Главные контакты I и II механически не могут быть замкнуты одновременно, так как конструктивно реализована механическая взаимоблокировка. Прибор имеет встроенный моторный привод (M). "Интеллектом" аппарата является интегрированный контроллер АВР (А). Выводы цепей измерения параметров обоих сетей подключаются к питающим линиям. Всё это реализовано в одном приборе, имеющим один артикул для заказа и поставляемый в одной коробке.

В качестве линейной защиты выбраны два рубильника-держателя предохранителей серии LT. Конечно, для защиты линий можно использовать и автоматические выключатели, например, HAGER HND.

Основные преимущества решения АВР на базе автоматического рубильника-переключателя HAGER

Итак, мы получили очень простую схему и очень короткую специфика­цию. Как видим, ни на схеме, ни в спецификации не видно никаких реле, дополнительных контактов, изме­рительных приборов, кнопок, ламп, переключателей, клемм и прочих устройств.

Специалисты Hager в своём аппа­рате HIC уже разработали и внедрили за нас схему управления АВР, выбрали для неё элементы, реализовали их в миниа­тюрном интегрированном контрол­лере, вывели на мнемоническую па­нель аппарата органы контроля, из­мерения, индикации, визуализации и управления. Наконец, испытали ап­парат, уложили его в картонную ко­робку и поставили готовым к эксплу­атации.

Теперь проектировщику действи­тельно достаточно нарисовать ква­драт с надписью "АВР", указать но­минальный ток и поставить артикул: HAGER HICxxx. Получив готовое изделие, остаётся закрепить его на 4 болтах в электро­шкафу, и подключить входящие и от­ходящие кабели и цепи измерения к соответствующим выводам. Время монтажа измеряется в минутах! Конечно, подключив прибор, мы проведём тест, чтобы убедиться в том, что он работает. Однако это не сравнить с манипуляциями по испы­таниям и вводу в эксплуатацию схе­мы АВР на автоматах. В нашем слу­чае никаких специальных испыта­ний производить не требуется, ибо всё это уже пройдено на заводе-изготовителе.

Таким образом, быстрый монтаж и отсутствие потребности в испыта­ниях делают ввод в эксплуатацию АВР быстрым и лёгким, позволяя экономить минуты, часы, сутки. В схеме АВР 2х2 на базе рубильни­ков HAGER по сравнению с ныне по­пулярными схемами налицо эконо­мия как на вспомогательной, так и на силовой аппаратуре и аксессуа­рах. Так, справедливо удалён "лиш­ний" секционный автомат, о кото­ром мы говорили выше. Удалены все три внешних мотор-привода, гро­моздких и дорогостоящих, не тре­буется и архаичной внешней меха­нической взаимной блокировки и дополнительных аксессуаров. Эти приборы отпали потому, что в ре­шении от HAGER функция защиты отделена от функции АВР, а функция АВР реализована на рубильнике-переключателе.

Дополнительные технико-экономические преимущества решения АВР на базе автоматического рубильника-переключателя HAGER.

Таким образом, решение HAGER пре­доставляет нам свободу выбора за­щиты отходящих линий. Теперь мы принципиально не привязаны к авто­матическим выключателям, и можем организовать защиту как на плавких предохранителях, так и на автоматах. Перечисление всех преимуществ ис­пользования плавких предохраните­лей выходит за рамки данной статьи. Отметим два момента, важные для нашего решения:

• Существенная дешевизна плавких предохранителей, как устройств за­щиты, по сравнению с автоматиче­скими выключателями. Выбирая их, мы делаем очередной шаг по эконо­мии затрат на решение АВР.

• Простое решение по обеспечению видимого разрыва линий при уста­новке плавких предохранителей на рубильник-держатель предохрани­телей HAGER серии LT. Именно этот простой аппарат мы и видим в каче­стве второй позиции в нашей специфи­кации.

Организация защиты на рубильниках-предохранителях HAGER серии LT позволяет реализовать требование видимого разрыва, кото­рое очень часто встречается в про­ектах. С данными приборами мы получаем дополнительную суще­ственную экономию по сравнению с выдвижными шасси и адаптерами, не­обходимыми при решении АВР на ав­томатических выключателях (напом­ним, что в схеме 2х2, согласно рис. 2, таких комплектов – 3!). А если требования видимого раз­рыва нет, мы получаем ещё более экономичное решение, отбрасы­вая рубильники-держатели LTxxx, и применяя стационарные держатели предохранителей HAGER серии L и LTxxxU!

Для закрепления темы "экономии" отметим, что в нашем "немецком" решении вовсе не обязательно ис­пользовать импортные плавкие пре­дохранители. Аппараты серии LT отлично работают с качественными российскими но­жевыми предо­хранителями. Для придания уверенности проектировщи­кам в предлагае­мом выборе на­помним, что и для надзорных органов, и для проектных струк­тур решение на плавких предо­хранителях не перестало быть более понятным по сравнению с автоматическими вы­ключателями, выбор которых иногда труднее сделать из-за многих параметров и с учётом многообразия про­дуктов на рынке.

И наконец, последнее. Из статисти­ки известно, что при сборке схемы, состоящей из многих элементов на­дёжность её тем ниже, чем больше элементов она содержит. Сравни­вая два решения по АВР, видим, что все предпосылки к утверждению, что решение АВР на базе HAGER бо­лее надёжно, налицо!

Подытожим основные достоинства решения АВР от HAGER:

• никаких схем управления;

• кратчайшая спецификация;

• забыть про реле, дополнительные аксессуары, измерительные прибо­ры, лампы, переключатели, кнопки, клеммы, десятки метров провода, и пр.;

• проектировщику достаточно нари­совать квадрат и написать "АВР" с артикулом HAGER, так как проблема реали­зации и испытания АВР решена про­изводителем;

• 1 артикул, 1 аппарат, 1 коробка — надёжность, законченность, удоб­ство;

• минимальное время монтажа и от­сутствие потребности в испытаниях экономит дни!

• исключён "лишний" силовой авто­мат;

• нет потребности в трёх мотор-редукторах;

• не требуются выдвижные аксессу­ары;

• не нужно помнить о механической взаимоблокировке;

• Имеется возможность ручного управления переключением вводов;

• свобода выбора аппаратов защиты — плавкие предохранители или авто­матические выключатели;

• минимально-достаточный уровень защиты отходящих линий с соответ­ствующей экономией затрат;

• существенное понижение затрат и надёжная защита при использовании плавких предохранителей;

• видимый разрыв и удобство об­служивания при использовании рубильников-предохранителей HAGER серии LT;

• существенная экономия места в электрощите или меньшие габариты отдельного шкафа АВР;

• высокая надёжность системы.

Итак, мы рассмотрели преимуще­ства системы автоматического ввода резерва HAGER на примере пе­рекрёстной схемы автоматического ввода резерва типа "2х2". Другие схе­мы включения АВР, диктуемые более простыми или более сложными за­дачами, также легко реализуются на базе рубильников-переключателей HAGER серии HIC. В каждом слу­чае автоматический рубильник-переключательHAGER HIC является ядром решения АВР.

Краткое знакомство с автоматическим рубильником-переключателем HAGER серии HICххх для систем АВР

Автоматический рубильник-пере­ключатель HAGER серии HICxxx явля­ется законченным устройством АВР и поставляется в исполнениях на токи 63, 80, 100, 125, 160, 250, 400, 630, 800, 1000, 1250 и 1600 А. Таким образом, лег­ко выбрать прибор для организации АВР в широком диапазоне токов. При­боры данного модельного ряда соот­ветствует стандарту ГОСТ Р 50030.6.1 и МЭК 60 947-6-1, регулирующим при­менение устройств автоматического переключения в нормальных и ава­рийных условиях. Устройство серти­фицировано в России и имеет серти­фикат соответствия ГОСТ Р. По каталогу легко выбрать артикул требуемого устройства для конкрет­ного номинального тока. Например, для тока 400А выбирается артикул HIC440.

На рис. 5 приведён внешний вид прибора. Основными узлами прибо­ра являются:

• Силовой модуль, то есть собственно рубильник-переключатель.

• Модуль мотор-редуктора — непо­средственный электропривод пере­ключателя.

• Модуль контроллера АВР с блоком питания, отображения и управления.

Модуль собственно рубильника-переключателя. Крепёжные штанги. Модуль мотор-привода. Съёмная рукоятка для ручного управления. Устройство блокировки подвесными замками. Переключатель режима "Автоматический/Ручной" рубильника-переключателя. Указатель положения главных контактов переключателя. Модуль контроллера АВР с панелью управления. Выводы цепей питания и внешнего управления. Выводы силовой цепи рубильника-переключателя.

Рис. 5. Автоматический рубильник-переключатель HAGER серии HICxxx

Ограничимся кратким перечислени­ем основных достоинств прибора:

• экономия места благодаря техно­логии фронтальной суперпозиции с внутренней механической взаимной блокировкой;

• встроенный контроллер АВР с ин­тегрированной панелью программи­рования, визуализации, контроля и управления;

• выбор режима "автоматический/ручной" с защитной блокировкой;

• ручное управление в экстренных случаях;

• возможность блокировки положе­ния рубильника;

• простота установки полюсных пе­ремычек на стороне нагрузки;

• безопасный разрыв между сторо­нами нагрузки и питания;

• стабильность главных контактов, устойчивость к вибрациям, ударам и колебаниям напряжения;

• высокая надёжность прибора.

В завершение отметим, что ав­томатические рубильники-переклю­чатели HAGER серии HIC на токи до 1600А могут быть уверенно исполь­зованы в качестве главного элемента систем АВР разной иерархии, разной сложности, а также для решения ряда других задач. Решения, использующие данную серию продукции HAGER, яв­ляются надёжными, простыми и эко­номичными. Они заслуживают до­стойного места при проектировании и реализации систем АВР в электро­установках гражданских и производ­ственных зданий.

По материалам статьи Я.В. Гайдукевича, технического директора ООО "Электросистемы и
технологии", к.т.н. (www.hagersystems.ru)

Если у Вас возникли вопросы по материалу статьи или есть что добавить, пишите нам письмо на электронный адрес mail@electromirbel.ru, сообщение на странице Обратная связь или в Книге отзывов и предложений

Внимание! При полном или частичном копировании материалов данной статьи или другой информации с сайта www.electromirbel.ru, обязательно наличиеактивной ссылки, ведущей на главную страницу www.electromirbel.ru или на страницу с копируемым материалом. Гиперссылка не должна быть запрещена к индексации поисковыми системами (например, с помощью тегов noindex, nofollow и т.д.)!!!

© ООО "Электросистемы и технологии", ООО "Электромир", 2012.