Автоматический ввод резерва (АВР): назначение и классификация

Системы АВР применяют для бесперебойного электроснабжения частных домов, предприятий, других объектов. Автоматическое включение резерва повышает уровень безопасности, предотвращает материальные потери. В некоторых ситуациях исключает угрозы жизни и здоровью людей. Для корректного выбора компонентов необходимо ознакомиться с принципами действия специализированного оборудования.

Что такое устройство АВР

Сохранение рабочего состояния источника питания обеспечивается с применением особых инженерных решений. При возникновении аварийной ситуации автоматика подключает генератор. Необходимые действия выполняются без тщательного контроля и вмешательства со стороны пользователя.

Основные функциональные компоненты типовой системы АВР:

• контрольные приборы фиксируют изменения электрических параметров сети питания;
• при регистрации разрыва цепи (КЗ) или отклонения от установленного порогового уровня автоматика отключает поврежденный участок;
• устройство сигнализации сообщает о нарушении рабочего режима;
• контактная группа подключает дежурный источник питания.

Далее проводят необходимые мероприятия для восстановления штатной системы. Аббревиатура (АВР) расшифровывается как «Автоматический Ввод Резерва». Кроме дежурного генератора используют переключение на работоспособную сеть или блок аккумуляторных батарей.

Назначение АВР

Функциональность системы основана на принципах обеспечения бесперебойной работы источника питания. Автоматизация основных процессов подразумевает исключение действий обслуживающего и эксплуатационного персонала. Профессиональные требования к оборудованию изложены в правилах ПУЭ. В частности, для подключения потребителей 1-й категории применяется схема АВР на 2 ввода с секционником на автоматах.

Дублирование распределительных устройств и других важнейших элементов обеспечивают высокий уровень надежности. Такие блоки рассчитаны на автономную работу. В ходе создания конструкторской документации исключают взаимное влияние для предотвращения ошибочных действий автомата АВР.      

Необходимость применения таких систем поясняет пример хорошего оснащения частного загородного дома. Как правило, в таких объектах устанавливают локальную систему отопления. Управление современного газового котла обеспечивает электроника. Для принудительной циркуляции теплоносителя по контурам применяют насосы. Отключение этих компонентов при сильном морозе провоцирует разрушение труб и радиаторов.

Ремонтно-восстановительные работы намного дороже по сравнению с автозапуском специального генератора. Наличие дежурного источника питания пригодится при авариях в сетях электроснабжения. Если подключение напряжения выполняется достаточно быстро, пользователи не будут испытывать дискомфорт.

Принцип работы

Для изучения рабочих алгоритмов можно использовать пример сборки на простой элементной базе.

• Постоянный контроль электрических параметров основной линии обеспечивает контактор.
• Переменный ток через выключатель по замкнутой цепи поступает в локальную сеть к потребителям.
• Если напряжение пропадет, индукционная катушка не сможет удерживать шток.
• Пружина переместит через привод для замыкания контактную группу резервного ввода.
• Одновременно отключается основной автомат.
• При появлении напряжения в рабочей линии действия выполняются в обратном порядке.

Лампочки в соответствующих цепях сигнализируют о запуске определенных режимов.

Требования к системе

Функциональность представленной схемы органичена. Если неполадки в основной линии сопровождаются коротким замыканием, повторное включение провоцирует повреждение нагрузки. Определенное влияние оказывают реактивные характеристики электродвигателей. При подключении станка или мощного вентилятора падение напряжения способно вызвать ложное срабатывание системы защиты.

Отдельно следует рассмотреть скорость подключения запасного источника. При значительных временных интервалах в некоторых подключенных устройствах срабатывают локальные схемы защиты. Подобные ситуации сопровождаются сбоями в работе. Они провоцируют поломки, ускоренный износ приводов.

Чтобы устранить недостатки применяют логические схемы управления, созданные на основе электронных блоков со специализированным программным обеспечением. Некоторые компоненты оснащают механическими узлами блокировки. Такие элементы сохраняют работоспособность при полном отключении основного и аварийного питания.

Основные требования к АВР современного уровня:

• надежность подключения запасного источника питания (ИП) при пиковых нагрузках и значительных изменениях рабочих параметров сети;
• достаточное быстродействие для исключения повреждения потребителей электроэнергии;
• регулируемая настройка пороговых уровней включения системы защиты;
• блокировка подсоединения к цепи с КЗ и параллельного подключения двух вводов;
• однократное срабатывание;
• автоматизированная проверка функционального состояния резервного ИП.

Плавное переключение обеспечивают с помощью добавления в схему трансформаторов.

Выбор автоматики

Промышленное оборудование и технику профессиональной категории оснащают автоматикой в стандартной комплектации. Как минимум, предлагают в составе ящик с набором контакторов для воспроизведения защитного алгоритма. В зоне доступности размещают аварийную кнопку. При необходимости рукой установку отключают одним быстрым движением.

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

Для коммутации цепей питания в сетях со сравнительно небольшим напряжением (0,4 кВ) применяют серийные контакторы с магнитным приводом. Также используют пускатели в комплекте с АВ. Компоненты схемы подбирают с учетом токовых нагрузок (потребляемой мощности).

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.

Классификация АВР и варианты реализации

Применяют следующие схемы организации рабочих алгоритмов:

• 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.

Схемы подключения

Оптимальный вариант выбирают с учетом:

• рабочих параметров сети питания;
• типа нагрузок;
• особых требований по скорости ввода резерва и другим параметрам.

Для однофазных сетей при подключении частного дома или небольшого коммерческого объекта можно применить простейший вариант на модульных контакторах с двухполюсным АВ. Схему АВР с реле контроля фаз на два ввода используют при подключении мощных нагрузок. В соответствующем исполнении кроме уровня напряжения контролируют искажения синусоиды, корректность фазировки. Если предполагается работа с несколькими источниками (больше двух), создают систему с необходимым количеством вводов.