Обеспечение бесперебойного электроснабжения

С каждым днем возрастают требования к надежности и сохранению работоспособности оборудования в аварийных ситуациях. Данная статья посвящена построению систем электропитания, обеспечивающих безотказное функционирование электрооборудования.

Жизнь современного человека невозможно представить без электричества. От надежного электроснабжения зависит работа заводов, фабрик, больниц и образовательных учреждений, объектов сельского хозяйства и ЖКХ. Электроснабжение в наши дни стало одним из краеугольных камней человеческой цивилизации.

Наверно всем знакома проблема, возникающая при отключении в доме электричества. Подобные перерывы в электроснабжении медицинских учреждений или промышленных предприятий со сложным технологическим процессом могут привести к человеческим жертвам и повреждению дорогостоящего оборудования. Поэтому для повышения надежности электроснабжения применяются устройства автоматического ввода резерва (АВР), предназначенные для автоматического переключения потребителя к другому источнику электроэнергии при пропадании основного. Чаще всего устройства АВР обеспечивают переключение между двумя независимыми линиями электроснабжения или переключение с основной линии на местный резервный источник, в качестве которого, как правило, используется дизель-генераторная установка. Для электроснабжения особо ответственных объектов могут применяться АВР для трех и четырех независимых источников.

В ПУЭ приводится классификация электроприемников по обеспечению надежности электроснабжения. Они подразделяются на I, II и III категории. К I категории относятся такие электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. В первой категории также выделена особая группа электроприемни ков, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения основного оборудования. II группа — это электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. К III группе относятся все остальные электроприемники, не подходящие под определение I и II категорий (ПУЭ 1.2.17).

Наиболее жесткие требования предъявляются к электроприемникам I категории. Они должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания. Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника.

Устройства автоматического ввода резерва

Устройства АВР, применяемые в цепях 0,4 кВ, как правило, реализуются на следующих коммутационных аппаратах:

контакторах (рис. 1). Это самая простая и распространенная система. Как правило, на контакторах реализуется схема два ввода — один выход или два ввода — два выхода. В первом случае схема может быть реализована как с приоритетом на основной ввод, так и без приоритета;
реверсивных рубильниках с моторным приводом. Так же, как и в случае с контакторами, можно реализовать схему два ввода — один выход или взяв два реверсивных рубильника и сделать схему два ввода — два выхода («схема креста»), широко применяемую в вводных распределительных устройствах (ВРУ);
автоматических выключателях с моторными приводами (рис. 2) можно реализовать как стандартные схемы АВР, так и схемы с алгоритмом работы АВР любой сложности, такие, как два ввода — один выход, два ввода — два выхода, а также комбинацию нескольких вводов, в том числе и вводов от дизель-генераторных установок и нескольких выходов.

Вторичные цепи управления АВР могут выполняться как на реле, так и на программируемом логическом контроллере (рис. 3). Преимущества контроллера в том, что при его использовании значительно уменьшается количество цепей в схеме и соответственно количество переходных контактов, которые, в свою очередь, снижают надежность работы АВР. При сложном алгоритме, где много вторичных цепей управления, использование контроллера значительно экономит место в щите, заменяя собой до нескольких десятков различных реле.

При сложном алгоритме применение контроллера обходится намного дешевле, чем совокупность промежуточных реле и реле времени, а также других элементов.

По трудоемкости монтаж АВР на контроллере занимает намного меньше времени, чем монтаж на реле. А в случае, когда необходимо изменить алгоритм работы АВР, добавить временные задержки или дополнительные блокировки. Все это можно сделать путем изменения программы контроллера, без дополнительного монтажа или демонтажа вторичных цепей управления АВР. Однако не всегда рационально и правильно использовать микроконтроллерные схемы управления.

Например, в схеме АВР два ввода — один выход на контакторах использовать контроллер экономически необоснованно из-за простоты схемы на реле. Несмотря на все положительные качества микропроцессорного контроллера и популярность его у заводов-изготовителей НКУ, служба эксплуатации электроустановок зачастую отдает предпочтение схемам управления АВР, сделанным на базе электромеханических реле и контакторов, так как они в случае ремонта являются более наглядными и понятными.

Щиты АВР не всегда работают в автоматическом режиме, периодически приходится оперировать вводами вручную на период пусконаладочных или других видов работ. Ручной режим может осуществляться как по месту расположения щита, так и удаленно от него. Таким образом, некоторые системы АВР могут включать в себя три режима управления — автоматический, местный и дистанционный.

При этом наиболее обоснованно применение автоматических выключателей или реверсивных рубильников с моторными приводами, которые в отличие от контакторов могут сохранять свое включенное состояние и без внешнего питания.

При проектировании отдельно стоящих шкафов АВР необходимо уделить внимание защите отходящих линий.

Нередко можно увидеть, когда на вводе в шкаф АВР устанавливаются выключатели нагрузки, а аппараты защиты находятся в вышестоящем ВРУ или ГРЩ, доступ к которым не всегда имеет эксплуатирующий персонал. Если происходит короткое замыкание на отходящей линии, вначале отключается основной ввод.

Реле контроля напряжения видит, что ввод пропал, и подает сигнал на включение резервного ввода, после чего срабатывает аппарат защиты резервной линии. Решить эту проблему можно следующим путем. Если это схема два ввода — один выход, то можно поставить общий аппарат защиты на выходе; если два ввода — два выхода, то заменить выключатели нагрузки на автоматические с соблюдением селективности с вышестоящими аппаратами, либо подключать реле контроля напряжения до защитного аппарата в вышестоящем щите, что бы при аварийном отключении реле контроля видело наличие напряжения и не давало команды на включение резервного ввода.

Не лишним будет включить в схему управления АВР аварийные дополнительные контакты защитных аппаратов для блокирования включения резервной линии питания в случае короткого замыкания на отходящей линии.

В заключение хотелось бы отметить, что проектирование таких устройств, как АВР, влияющих на сохранение работоспособности объектов в нештатных ситуациях, является серьезной задачей.

Эти устройства применяются в системах бесперебойного электропитания, например, больниц, клиник и других медицинских учреждений, и благодаря их работе удается сохранить жизнь человека в критических ситуациях.

=> <= список