W normalnym trybie zasilania energia jest dostarczana przez zakład i dostarczana do punktu użytkowania. Gdy jego główne źródło przestanie działać, zasilanie z drugiego wejścia sieci lub zastosowanego generatora zapasowego musi być ręcznie lub automatycznie doprowadzone do odbiorów, dla których służy schemat ATS (automatycznego przeniesienia rezerwy). Jego głównym zadaniem jest redystrybucja mocy z systemu zasilania do zapasowego źródła zasilania.
III kategoria niezawodności zasilania
Jak wiadomo, firmy dostarczające energię dzielą wszystkich swoich odbiorców, czyli te osoby (prawne i fizyczne), z którymi zawierają umowy na dostawę energii elektrycznej, na trzy kategorie według stopnia niezawodności dostaw energii elektrycznej. Kategoria 3 ma najniższą niezawodność. Taki klient z branży energetycznej ma do dyspozycji tylko jedno wejście napięcia trójfazowego 6 lub 10 kV (czasami 400 V) lub wejście jednofazowe 230 V z jednego zasilaniapodstacji, ale koszt przyłączenia odbiorników do sieci w tej kategorii jest minimalny - wystarczy zainstalować prostą jednotransformatorową podstację transformatorową i podłączyć ją do najbliższej linii elektroenergetycznej.
Czy potrzebuję schematu ATS dla kategorii III?
PUE dopuszcza możliwość zasilania według takiego schematu, jeśli energetycy gwarantują przywrócenie zasilania po wypadkach w nie więcej niż jeden dzień. A jeśli tak nie jest? Wtedy potrzebujesz zapasowego źródła zasilania, którym zwykle jest jednostka zasilana gazem lub generator diesla. W dawnych czasach konsumenci ręcznie podłączali do nich swoje obciążenia i uruchamiali je. Jednak wraz z rozwojem automatyzacji tych produktów stało się możliwe wprowadzanie ich na rynek bez interwencji człowieka.
A ponieważ możliwe jest automatyczne uruchomienie generatora diesla, to w ten sam sposób można podłączyć do niego odbiorniki. Tak powstała nowoczesna koncepcja dwuwejściowego SZR, którego obwód elektryczny, podany poniżej, staje się już standardem zasilania prywatnego domu.
Kategoria II: Czy potrzebuje ATS
Jeśli konsument zamawia dwa wejścia zasilania sieciowego, przechodzi do następnej kategorii - drugiej. W tym przypadku energetycy z reguły wymagają od klientów zapłaty za budowę stacji dwutransformatorowej. W najprostszej wersji zawiera dwie sekcje szynoprzewodów (są to po prostu aluminiowe lub w najlepszym wypadku miedziane) wysokiego napięcia z ich przełącznikami wejściowymi, z których każda jest podłączona tylko do jednego zwejścia wysokiego napięcia (6 lub 10 kV). Pomiędzy sekcjami znajduje się tak zwany przełącznik sekcyjny. Jeśli jest otwarty, to każde wejście wysokiego napięcia może zasilać tylko jeden transformator (z reguły tylko jeden pracuje, drugi jest w rezerwie – i to też jest typowy wymóg energetyków). W przypadku awarii zasilania na jednym z wejść, elektryk konsumenta może ręcznie włączyć wyłącznik sekcyjny i załadować stale pracujący transformator z innego wejścia wysokiego napięcia.
Ci klienci w rzeczywistości nie potrzebują ATS. Jednak w ostatnim dziesięcioleciu energetycy często proponowali ich montaż w typowych podstacjach dwutransformatorowych po stronie niskiego napięcia. Taki ekran SZR ma dwa wejścia z uzwojeń niskiego napięcia różnych transformatorów (oba muszą być zasilone, ale tylko jedno z nich jest obciążone w danym momencie) oraz jedno wyjście do szyn niskiego napięcia, do których podłączone są wszystkie obciążenia.
I-ta kategoria - ATS jest obowiązkowe
Ale jeśli konsument w zasadzie nie jest usatysfakcjonowany opóźnieniem czasowym dla ręcznego przełączania wejść, to zmuszony jest bezbłędnie korzystać z SZR i przejść do następnej kategorii niezawodności zasilania - pierwszej. W najprostszej wersji schemat obwodu SZR może zawierać dwa wejścia z tych samych dwóch sekcji szyn wysokiego napięcia podstacji oraz blok do włączania przełącznika sekcyjnego (zwykle próżniowego). Jeśli napięcie na wejściu zasilania zaniknie, automatyka wyłączy swój przełącznik wejściowy iobejmuje przekrój. Następnie napięcie jest podawane na szyny kombinowane z drugiego wejścia. SZR dla dwóch wejść w tym przypadku można również wykonać po stronie niskiego napięcia podstacji, jak opisano powyżej.
Ale wśród konsumentów pierwszej kategorii PUE wyróżnia tak zwaną grupę specjalną, która obejmuje za mało dwóch wejść zasilania sieciowego, ale wymagane jest również trzecie wejście rezerwowe, zwykle wykonywane z generatora diesla. W takim przypadku wymagany jest SZR dla 3 wejść. Jego obwód jest wykonywany przy niskim napięciu.
Jak działa SZR wejściowy generatora
Ostatnio na rynku pojawiło się wiele automatycznych urządzeń redundancyjnych ze sterownikiem mikroprocesorowym. Pod tym względem dużą popularnością cieszą się przekaźniki-sterowniki sterujące serii Easy firmy Moeller. Analizując sygnały z czujników napięciowych, mikrokontroler wykrywa awarię zasilania i inicjuje procedurę rozruchu silnika generatora (najczęściej synchronicznego). Gdy tylko osiągnie napięcie znamionowe i częstotliwość znamionową, system sterowania przełącza obciążenie odbiornika na zasilanie z niego. Z punktu widzenia elektrotechniki podłączenie SZR do krytycznych i dużych obciążeń jest dość trudnym zadaniem, ponieważ nieuniknione opóźnienia czasowe i inne trudności techniczne utrudniają uzyskanie natychmiastowego zasilania awaryjnego.
Częstotliwość i napięcie sterowania
Jedną z głównych funkcji urządzenia ATS jest wykrywanie spadku lub pełnego napięciautrata głównego źródła zasilania. Z reguły wszystkie fazy sieci zasilającej są monitorowane zewnętrznie za pomocą przekaźnika podnapięciowego (przekaźnik monitorowania faz). Punkt awarii jest określony przez spadek napięcia poniżej minimalnego dopuszczalnego poziomu na dowolnej z faz. Informacja o napięciu i częstotliwości jest przekazywana na ekran SZR, gdzie określa się, czy możliwe jest dalsze zasilanie odbiorników. Dopuszczalne minimalne napięcie i częstotliwość muszą zostać przekroczone przed przełączeniem obciążeń na zasilanie z generatora rezerwowego, którego moc powinna być zapewniona.
Główne opóźnienie czasowe
Obwód SZR zwykle ma możliwość szerokiej regulacji czasu opóźnienia swojego działania. Jest to funkcja niezbędna, aby móc zatrzymać nieuzasadnione odłączenia od głównych źródeł zasilania w przypadku krótkotrwałych zakłóceń. Największe opóźnienie czasowe zastępuje wszelkie chwilowe wyłączenia, aby nie powodować niepotrzebnych rozruchów silników napędowych generatorów i przenoszenia na nie obciążeń. To opóźnienie wynosi od 0 do 6 sekund, przy czym najczęściej występuje jedna sekunda. Powinien być krótki, ale wystarczający do podłączenia odbiorników do zasilaczy rezerwowych. Wiele firm kupuje teraz wydajne, zasilane bateryjnie zasilacze bezprzerwowe, które zapewniają najniższe możliwe opóźnienia połączenia.
Dodatkowe opóźnienia czasowe
Po przywróceniu głównego zasilania, niektóre tymczasoweopóźnienie jest konieczne, aby zapewnić, że obciążenie jest wystarczająco stabilne, aby można je było odłączyć od zasilania w trybie czuwania. Z reguły jest to od zera do trzydziestu minut. SZR dla generatora powinien automatycznie ominąć to opóźnienie w powrocie do głównego źródła, jeśli kopia zapasowa ulegnie awarii, a główne ponownie działa prawidłowo.
Trzecie najczęstsze opóźnienie czasowe obejmuje okres schładzania silnika. W tym czasie system sterowania generatorem diesla kontroluje nieobciążony silnik aż do jego zatrzymania.
W większości przypadków pożądane jest przeniesienie obciążeń do generatora rezerwowego po osiągnięciu odpowiednich poziomów napięcia i częstotliwości. Jednak w niektórych sytuacjach użytkownicy końcowi chcą sekwencji transferów różnych obciążeń do generatora rezerwowego. W razie potrzeby kilka obwodów SZR dla generatora jest wykonywanych z indywidualnymi opóźnieniami czasowymi, dzięki czemu obciążenia mogą być podłączane do generatora w dowolnej kolejności.
Jednostki wykonawcze schematów wprowadzania rezerw
Końcowym efektem pracy rozważanej klasy urządzeń jest przełączanie obwodów elektrycznych, ich przełączanie z wejścia głównego na rezerwowe. Jak wspomniano powyżej, w podstacjach elektrycznych obwód SZR może być realizowany zarówno po stronie wysokiego, jak i niskiego napięcia. W pierwszym przypadku jego elementami wykonawczymi są standardowe wyłączniki wysokiego napięcia. W drugim przypadku, który obejmuje przełączanie obciążeń na wejście generatora, przełączanie odbywa się za pomocą niskiego napięciaurządzeń.
Mogą być albo częścią wyposażenia osłony (panelu) SZR, albo mogą znajdować się poza nim i być częścią całego obwodu zasilania obciążenia. W pierwszym przypadku możliwe jest zastosowanie rozruszników magnetycznych - znajduje zastosowanie w urządzeniach rezerwowych dla odbiorców nieprzemysłowych o mocy obciążenia do kilkudziesięciu kW. Przy wyższych mocach na stycznikach stosuje się AVR. Schemat obwodu urządzenia jest taki sam w obu przypadkach.
Zewnętrznymi urządzeniami niskonapięciowymi rezerwowych obwodów wejściowych są wyłączniki mocy z napędami elektromagnetycznymi. Funkcja samego urządzenia ATS sprowadza się w tym przypadku do tworzenia i wydawania im odpowiednich sygnałów włączania/wyłączania.
Typowy blok ATS dla 3 wejść. Schemat i algorytm pracy
Przeznaczony jest do realizacji ciągłego zasilania odbiorów napięciem 0,4 kV z trzech źródeł zasilania: dwóch trójfazowych wejść sieciowych i trójfazowego wejścia generatora diesla. Urządzeniami wykonawczymi są wyłączniki zwykłe Q1, Q2 i Q3 każdego z wejść, zabezpieczające odbiory I kategorii niezawodności zasilania.
Algorytm działania bloku wygląda następująco:
1. Na wejściu głównym jest napięcie. Następnie Q1 jest włączony, a Q2 i Q3 są wyłączone.
2. Na wejściu głównym nie ma napięcia, ale jest na wejściu rezerwowym. Następnie Q2 jest włączony, a Q1 i Q3 są wyłączone.
3. Na wejściu głównym i zapasowymbrak napięcia. Następnie Q3 jest włączony, a Q1 i Q2 są wyłączone.
