Каталог статей
ГлавнаяАВР — система автоматического ввода резерва

Для организации эффективного резервного энергообеспечения (бэкапа) недостаточно наличия подходящих по параметрам генерирующих устройств (ГУ) и источников бесперебойного питания (ИБП). «Бесперебойники» существенно ограничены по длительности работы, а генераторы физически не способны мгновенно заводиться и выходить на требуемый режим работы. Между тем, для многих потребителей критически важно не только возобновлять питание в случае отказов централизованных сетей, но и сохранять его непрерывность.

Специфика работы серверных станций, автономно действующих охранных и климатических систем такова, что даже секундный скачок напряжения способен надолго нарушить их функционирование. Легко себе представить, какими убытками чреваты «зависания» вычислительных центров, информационных каналов и слепота камер видеонаблюдения.

Кроме того, во многих случаях, когда допустима пауза между падением сети и включением резерва, запуск генератора без контроля ряда параметров (температуры двигателя, горючего, масла, напряжения в сети и напряжение на клеммах ГУ) – либо крайне затруднен, либо может привести к аварии. В отсутствии грамотного специалиста задача безопасности переключений между линиями электропитания решается только с помощью автоматики.

АВР используются для согласования работы всех элементов резервного энергетического оборудования. Именно эти приборы делают набор агрегатов полноценной системой.

Стандартные требования к АВР       Технические решения       Выводы

Стандартные требования к автоматике для генераторов

Разработчиками и пользователями бэкапов с применением ГУ выработано единое представление об оптимальных алгоритмах и схемотехнике, на основе которых автоматика исполняет свои функции. К сожалению, этот опыт не отражен в нормативных документах типа ПУЭ (правила устройства электроустановок) и других стандартах.

Отсутствие четкой регламентации привело к тому, что производители, стремясь к удешевлению, выпускают устройства, способные эффективно работать только в очень узком диапазоне внешних условий. С другой стороны, универсальные приборы с возможностью адаптации к энергосистемам разной архитектуры порою стоят дороже генерирующего устройства. Только понимание стандартных требований к автоматике этого назначения поможет потребителю купить АВР с необходимыми функциональными и параметрическими   характеристиками.

Автозапуск генератора обеспечивает решение 4 основных задач:

1. Автоматического включения и выключения ГУ.
2. Бесперебойности энергоснабжения.
3. Защиты энергетического, технологического и бытового оборудования от опасностей, связанных с переходными процессами в электрических сетях.
4. Обеспечения щадящего останова двигателя ГУ.

Для выполнения перечисленных функций необходимой и в большинстве случаев достаточной считается реализация 5 задержек по времени (таймингов):

1. Запуска ГУ.
2. Подключения нагрузки к ГУ.
3. Отключения нагрузки от ГУ.
4. Подключения нагрузки к централизованной сети.
5. Холостой работы ГУ перед отключением.

Первый тайминг необходим для того, чтобы система не реагировала на кратковременные колебания напряжения в сети. По истечении паузы АВР включает ГУ и начинает отсчет второго тайминга, цель которого – дать машине выйти на номинальные параметры генерируемого электричества. После второй паузы нагрузка подключается на клеммы ГУ. До этого момента энергоснабжение потребителей обеспечивается за счет аккумуляторов ИБП.

После нормализации напряжения в централизованной электросети автоматика действует в обратном порядке. Выполняет тайминг - проверку на кратковременность колебаний вольтажа, отключает нагрузку от ГУ, подключает ее к сети после следующего тайминга и, наконец, выключает ГУ по истечении последней паузы. Между отключением нагрузки от ГУ и до подключения ее к сети потребители питаются при помощи ИБП. Холостая работа ГУ необходима по двум причинам. При таком способе охлаждение машины происходит быстрее, чем после обычного останова. Кроме того, в парах трения не образуются пригары смазочных материалов, снижающие КПД установки и уменьшающие срок ее службы.

В зависимости от особенностей конструкций генераторов к АВР могут предъявляться дополнительные функциональные требования:

  • возможность управлять зарядкой аккумулятора, питающего схему пуска ГУ;
  • способность регулировать ход заслонки двигателя ГУ;
  • управление системой вентиляции и удаления выхлопных газов;
  • управление подогревом водяной рубашки двигателя;
  • управление системой дозаправки генератора горючим;
  • осуществление периодических (обычно, раз в 2 недели) запусков ГУ для проверки его работоспособности и в целях предотвращения загустевания смазочных материалов.

Подогрев водяной рубашки двигателя необходим для более быстрого запуска в условиях низких температур. Принудительное удаление выхлопных газов осуществляется, когда длина отводящего трубопровода превышает максимально допустимое значение, указанное в паспорте ГУ (обычно, 1,5 - 2,5 м). Расположение генератора в термокожухе на крыше здания позволяет не использовать подогрев рубашки и принудительное удаление выхлопов.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ:
Отдельная вентиляционная система, удаляющая выхлопы, применяется не только для выполнения норм безопасности и экологических требований, но и во избежание снижения КПД генерирующего устройства.

Технические решения: плюсы и минусы

Устройства, эффективно управляющие сопоставимыми по сложности и масштабам бэкапами, могут значительно отличаться по конструкции. От особенностей схемотехники зависит цена АВР и возможность адаптации прибора к изменениям системы резервного энергоснабжения, а также условий ее эксплуатации.

Можно выделить 3 главных момента версификации схемотехники – способ реализации таймингов, степень централизации устройства и вид контактной группы.

Вид контактной группы

Силовое переключение потребителей между резервной и основной сетями производится с помощью контактных групп. В электротехнике используются автоматические переключатели 4 видов:

1. Статические (тиристорные).
2. Электромеханические на основе контакторов.
3. Электромеханические на автоматических выключателях с электроприводом.
4. Электромеханические на управляемых выключателях с электроприводом.

Тиристорная техника не используется в АВР для генераторов, так как сверхвысокая скорость переключений в этих системах не востребована по причине использования таймингов. В подавляющем большинстве случаев системы резервного автозапуска комплектуются контакторами. В сравнении с переключателями 4-го вида они характеризуются несколько меньшим, но вполне достаточным для решения рассматриваемых задач ресурсом. Более важным качеством при разработке устройств ввода резерва является относительная дешевизна контакторов.

Способ реализации таймингов

Паузы при автозапуске могут осуществляться двумя способами: при помощи фиксированных настроек и с применением обратной связи. В первом случае используются реле времени, которые регулируются в зависимости от характеристик генератора и особенностей централизованного электроснабжения. Во втором – применяются датчики и реле, отслеживающие вольтаж ГУ и сети. Управляющий сигнал на контакторы они подают, если в течение фиксированного временного промежутка напряжение держится в заданном диапазоне. Естественно, диапазоны и паузы поддаются настройкам, так как оптимальных значений «на все случаи жизни» –  не существует.

ВАЖНО!
Ведущие производители генераторной техники рекомендуют использование систем автозапуска только с элементами обратной связи


Самая простая схема автоматического бэкапа с применением генератора реализуется в случае, если машина оснащена встроенной АВР и сквозным каналом электропитания. Электроприборы в этом случае можно подключать в выходную розетку агрегата, минуя какие-либо дополнительные коммутирующие устройства и линии. Но «просто» – это не всегда «хорошо». Бюджетная встроенная автоматика для генератора не имеет схем обратной связи, а тайминги в большинстве случаев даже невозможно регулировать. По результатам независимого тестирования 90% таких устройств подключают нагрузку к ГУ преждевременно – при напряжении 140 - 160 В.

Переходные процессы в таких условиях носят разрушительный характер. В трансформаторах, катушках и обмотках двигателей происходит мощный импульс ЭДС самоиндукции. Результатом подобного автоматического запуска может стать выход из строя стабилизатора напряжения, входного фильтра ИБП и электронной начинки самого генератора.

Тем не менее, у моделей ГУ описанного типа есть область целесообразного применения – автоматизированное резервное питание активных нагрузок, подключенных напрямую, без стабилизаторов и ИБП. При построении систем освещения (с лампами накаливания) или резервного отопления – нет смысла тратить деньги на АВР с обратной связью.

По мнению отечественных электротехников, при обслуживании нагрузок мощностью до 10 - 15 кВт устройство автозапуска генератора ценой менее $300 не может работать эффективно. Однако, ориентироваться только на стоимость техники нельзя. Некоторые приборы ценового диапазона $350 - $500 привлекают покупателя широким функционалом. Их разработчиками предусмотрено множество дополнительных возможностей, но полноценного контроля напряжения они не осуществляют. Наличие удобного интерфейса с LCD монитором, несколько режимов работы ГУ и автоматизация прогревов и дозаправок – это еще не гарантия эффективности устройства.

Степень централизации схемотехники

Управляющие действия, выполняемые АВР, реализуются распределенно или централизованно.  Можно использовать отдельные реле для каждого тайминга или один контроллер, ответственный за все функции. Контроллеры представляют из себя микропроцессоры со встроенной памятью. Некоторые модели выпускаются в форм-факторе небольшого компьютера с монитором и кнопками управления.

Цены на контроллеры, подходящие для работы в составе щитов автоматического ввода резерва, «стартуют» от $200. Средняя стоимость реле различных видов – на порядок меньше. Если требуемый набор функций системы невелик, и устройство не предполагается адаптировать в будущем под изменения бэкапа, экономически целесообразны решения распределенного типа. Во всех остальных случаях имеет смысл использовать централизованные системы, построенные на основе контроллеров. Вопрос влияния стоимости контроллера на цену АВР актуален только для малых мощностей. Начиная с производительности ГУ 10 - 15 кВт, основную часть цены составляет контактная группа.

Эффективность автозапуска не зависит от степени централизации схемотехники. Специалисты одного из ведущих производителей дизельных электростанций FG Wilson рекомендуют использовать при мощностях 15 - 100 кВт релейную автоматику серии TI с ценовым диапазоном $1500 - $6000. Не менее авторитетный бренд Generac в сопоставимом диапазоне мощностей, напротив, предлагает комплектацию резервных систем контроллерными устройствами собственного производства Powermanager H100 и Powermanager G100/G200. Стоимость их соизмерима с серией TI, но отличается более удобным интерфейсом.

Заключение

Чтобы приобрести наиболее эффективную для конкретного бэкапа систему автозапуска генератора, необходимо вначале построить ее на бумаге. Учет параметров ГУ, ИБП, полезных нагрузок и особенностей работы централизованной электросети позволит определить набор необходимых логических функций и численные значения требуемых регулировок по времени и напряжению. Лучше один раз оплатить работу специалиста, компетентного в области резервных систем, нежели путем проб, ошибок и денежных потерь «доводить до ума» АВР для генератора в процессе эксплуатации.

Если предполагается использовать ГУ Cammins, Generac и Kohler, имеет смысл остановить свой выбор на автоматике этих брендов. Кроме гарантированных качества и согласованности работы всех элементов энергооборудования, заказчик получает в этом случае дополнительные бонусы: бесплатные подбор и настройку устройств, а также грамотное техническое обслуживание в течение всего срока эксплуатации. Немаловажно, что фирменный сервис дает возможность владельцу бэкапа отказаться от содержания в штате квалифицированного оператора-наладчика системы.

Автор: Андрей Луспенков | Google
Комментарии
Оставить свой комментарий
Ваши имя и фамилия:
Ваш комментарий:
Введите цифры с изображения:
Загружаю...