Kontinuita v provozu energetické soustavy není vždy trvalá. Přírodní nebo člověkem způsobené vnější faktory mohou provést vlastní úpravy jeho funkčnosti. S ohledem na to jsou pantografy (první a druhé kategorie spolehlivosti) připojeny k více než dvěma zdrojům energie. Zátěž při přepínání na hlavní a záložní zdroje se zvyšuje, proto je pro spolehlivost použit systém ATS (automatický přenos rezervy).
Obsah:
Účel a co je AVR
Systém ATS – vstup elektrického rozvaděče a spínací rozváděč – rychle přepne zátěž na záložní zdroj, pokud nastanou problémy s energetickým plánem na hlavním vedení. Před automatickým přepnutím do nouzového provozu systém detekuje problémy s napětím ve vstupním obvodu a problémy se zátěží.
Co se skrývá pod zkratkou
Existuje mnoho způsobů, jak zlepšit provoz systému zásobování energií budov a obytných budov. Mezi nimi má zvláštní význam AVR. Název ATS – automatické zadávání rezervy – vysvětluje účel systému. Někdy je „vstup“ nahrazen „zapnuto“, což není zcela správné. Zapnutí pohotovostního režimu znamená v určitých případech spuštění záložního generátoru.
Typický štít ATS
Klasifikace ATS
Princip klasifikace provozu pracovního systému umožňuje identifikovat nejobtížnější úseky napájecího obvodu. Bloky nebo skříně ATS jsou obvykle klasifikovány podle určitých parametrů:
-
podle počtu rezervních sekcí (například ATS pro dva zdroje pro zajištění větší spolehlivosti napájení);
Použití ATS v soukromém domě
Klasifikace slouží jako názorná ukázka provozu napájecího systému s řízením přepínání z hlavního zdroje na záložní. ATS zrychluje a chrání automatické přepínání.
Jaké jsou požadavky na AVR
Pro obnovení napájení v případě nouze se používá systém ATS, který splňuje určité požadavky.
- Zajištění nepřetržitého napájení ze záložního vstupu v případě problémů na hlavním vedení.
- Schopnost co nejdříve obnovit provoz napájecího systému.
- Jednorázové připojení a odpojení zátěže (z jakéhokoli důvodu).
- Proces přechodu z hlavního zdroje energie na záložní jednotku je řízen systémem ATS před připojením k zálohě.
- Systém ATS hlídá správný chod záložního zařízení.
Jak AVR funguje?
Existují dva typy systémů, které se liší typem vstupu:
- ATS jednostranného typu, kde je jeden pracovní vstup, používaný, dokud nezmizí problémy s hlavní linkou. Systém má druhý – rezervní – vstup, který se připojuje v případě nouze.
- ATS bilaterálního typu nemá oddělení podle pracovního a rezervního principu, protože oba vstupy jsou prioritní.
První typ se vyznačuje přítomností funkce, která umožňuje přejít do provozního režimu, jakmile je obnoven hlavní režim. Obousměrný typ ATS má své výhody, proto zde tato funkce není poskytována. A v druhém případě není zásadní rozdíl, z jakého zdroje zátěž pochází.
Můžete vidět příklady jednosměrného i obousměrného provozu systému ATS.
Jaký je princip automatického zadávání rezervy
Bez ohledu na typ připojení na jednosměrné nebo obousměrné bázi má systém funkci sledování parametrů sítě. Pro tyto účely se používá napěťové řídicí relé, stejně jako mikroprocesorové řídicí jednotky, které neovlivňují chod systému jako celku. Můžete například zvážit princip fungování ATS pro zajištění nepřerušovaného napájení jednofázového spotřebiče.
Jednoduchý obvod jednofázového ATS
Označení:
V normálním režimu je na kontrolku s cívkou relé K1 přivedeno napětí. Tím se změní poloha normálně sepnutého (a normálně otevřeného) kontaktu. Zátěž pochází z hlavního zdrojového vedení A. Na vstupu A zmizí napětí B, lampa zhasne, saturace cívky relé se zastaví, což v důsledku toho vede k návratu kontaktů do jejich výchozí polohy. Na vstupu B se tedy zapne zátěž.
Po obnovení napětí na hlavním vstupu se relé přepne na zdroj A, což odpovídá principu činnosti jednostranného zdroje.
Toto je zjednodušené schéma znázorňující probíhající procesy v systému ATS, které je obvykle bráno jako příklad pro vysvětlení.
Jaká schémata práce ATS existují
Pracovní příklady ukazují úspěšnost použití autorun shield pro nepřerušované napájení v domácnosti.
Jednoduché obvody
Jedna z variant schématu ATS ukazuje přepínání elektřiny do generátoru z hlavního vedení. Zde je princip ochrany proti zkratu. Tento ATS je vybaven elektrickým a mechanickým blokováním, které zabraňuje spuštění dvou vstupů současně.
Schéma ATS pro domácnost
Označení:
- AB1 a AB2 jsou dvoupólové jističe na hlavním a záložním vstupu.
- K1 a K2 jsou cívky stykače.
- K3 – stykač jako napěťové relé.
- K1.1, K2.1 a K3.1 jsou normálně uzavřené kontakty stykačů.
- K1.2, K2.2, K3.2 a K2.3 jsou normálně otevřené kontakty.
Při automatickém přepínání AB1 a AB2 funguje systém ATS následovně:
- Napájení z hlavní linky v normálním režimu. Když je cívka K3 nasycená, aktivuje se napěťové relé, což vede k uzavření K2.2 a K2.3 a otevření K1.
- Napájení v nouzovém režimu. V případě problémů s napětím na hlavním vedení se K3 nesytí, napětí klesne pod přípustnou hodnotu, kontakty se vrátí do původní polohy. Do cívky K1 je tedy přiváděno napětí, díky čemuž se mění poloha kontaktů K1.1 (stávající role elektrické ochrany) a K1.2 (která odstraňuje blokování napájení zátěže).
- Spuštěno mechanické blokování. V tomto případě se používá reverzní startér (pokud je k dispozici na konstrukci elektromechanického zařízení).
Příklad provozu dvou jednoduchých ATS pro třífázové napětí, kde se v jednom případě napájení provádí podle jednosměrného schématu a ve druhém podle dvoucestného principu.
Příklad jednosměrné (B) a obousměrné (A) implementace jednoduchého třífázového ATS
Označení:
- AB1 a AB2 – třípólové jističe;
- MP1 a MP2 – magnetické startéry;
- RN – napěťové relé;
- mp1.1 a mp2.1 – skupina normálně otevřené kontakty;
- mp1.2 a mp2.2 – normálně uzavřené kontakty;
- rn1 a rn2 jsou kontakty PH.
Schéma A má dva stejné vstupy, takže nedochází k současnému přepínání linek. Zde je použit princip blokování jako u stykačů MP1 a MP2. Vzhledem k posloupnosti automatického zapínání AB1 a AB2 bude záležet na tom, po které lince zátěž pojede. Pokud AB1 funguje jako první, aktivuje se startér MP1 a kontakt MP1.2 je přerušen, což vede k zablokování napětí na cívce MP2. Pokud je zdroj 1 vypnutý, přepne se startér MP1 do výchozí polohy. A do akce přichází PM2, který zablokuje první startér a přenese zátěž ze zdroje 2. Zdroje můžete přepínat i v manuálním režimu pomocí AB1 a AB2.
Pro jednosměrný princip činnosti je použito schéma B. Jeho hlavní rozdíl je v tom, že do propojovacího obvodu je přidáno napěťové relé (RN) a po obnovení provozu vrací spojení ke zdroji 1. Ale zároveň času se otevře PH2, čímž se vypne startér MP2 a sepne PH1, což vám umožní připojit MP1.
Princip činnosti průmyslových systémů
Základní principy zde zůstávají stejné. Jako příklad si můžeme vzít schéma ATS v podobě typické skříně. Využívá relé s monitorováním stavu každé fáze. V případě problémů na jednom z nich s nesymetrií napětí můžete vždy přepnout zátěž na zbývající vedení. Tím se obnoví původní napájení, když problémy s hlavním zdrojem zmizí.
Schéma typické průmyslové skříně ATS
Označení:
- AB1, AB2 – třípólová ochranná zařízení;
- S1, S2 – přepínače pro manuální režim;
- KM1, KM2 – stykače;
- RKF – relé pro řízení fáze;
- L1, L2 – signálky pro indikaci režimu;
- km1.1, km2.1 km1.2, km2.2 a rkf1 jsou normálně otevřené kontakty.
- km1.3, km2.3 a rkf2 jsou normálně uzavřené kontakty.
Vysokonapěťové obvody s ATS
Provoz automatických přepojovačů ve vysokonapěťových sítích třídy 1 kV má složitější schéma, i když s podobným principem činnosti, jak je uvedeno výše. Všechny spouštěcí mechanismy se zde nemění. Ale v tomto schématu nejsou žádné záložní transformátory a každá sběrnice (Sh1 a Sh2) je připojena ke svému hlavnímu napájecímu transformátoru (T1 a T2). Ty se mohou za určitých okolností stát záložními zdroji s dodatečnou zátěží. V normálním režimu je spínač CB10 otevřený a ATS ovládá TP přes TN1 Ř a TN2 Ř.
Když je napájení zablokováno na Sh1, V10T1 se vypne a CB10 se zapne. Obě sekce nebo bloky začínají pracovat ze stejného transformátoru. Jakmile zdroj obnoví svou práci, ATS přepne systém do původní polohy.
Zjednodušené schéma TS 110/10 kV
Jak fungují bezkontaktní systémy založené na mikroprocesorech
ATS tohoto typu mají mikroprocesorové řídicí jednotky. Při provozu zařízení je spojení provedeno prostřednictvím polovodičových spínačů, které jsou spolehlivější.
Elektronická jednotka ATS
Bezkontaktní ATS má mnoho výhod:
- Není nutný mechanický kontakt a nevznikají s ním žádné problémy (popálení nebo přilepení atd.).
- Není potřeba mechanické blokování.
- K dispozici je rozšířený regulační rozsah pro všechny spínací parametry.
Mezi nevýhody patří obtížná oprava elektronického typu ATS. Implementace takového schématu zařízení vlastními silami bude problematická. Bez speciálních znalostí elektroniky a znalostí z oblasti programování se neobejdete.
S vodou ATS se výrazně snižuje zatížení provozu celého systému, méně pravděpodobné jsou blokády, ale snáze se řídí procesy přepínání elektřiny z hlavního zdroje na záložní a naopak. Schémata zapojení lze vždy najít na internetu nebo v návodu.
Není možné zaručit nepřetržitý provoz energetického systému, protože vždy existuje možnost ovlivnění ho umělými nebo přirozenými vnějšími faktory. Proto by pantografy patřící do první a druhé kategorie spolehlivosti měly být připojeny ke dvěma nebo více nezávislým napájecím zdrojům. Systémy ATS se používají k přepínání zátěží mezi hlavním a záložním napájením. Podrobné informace o nich jsou uvedeny níže.
Co je AVR a jaký je jeho účel?
V naprosté většině případů se takové systémy týkají vstupu do elektrického rozvaděče a spínacích rozvaděčů. Jejich hlavním cílem je v případě problémů s napájením spotřebiče z hlavního zdroje energie rychle připojit zátěž na záložní vstup. Aby bylo zajištěno automatické přepnutí do nouzového provozu, musí systém sledovat napětí napájecích vstupů a proud zátěže.
Typický štít ATS
Rozluštění zkratky ABP
Tato zkratka jsou prvními písmeny celého názvu systému – Automatic Reserve Entry, což nejlépe vysvětluje jeho účel. Občas můžete zaslechnout výklad “Automatické zapnutí rezervy”, taková definice není zcela správná, protože znamená spuštění generátoru jako záložního zdroje, což je speciální případ.
Klasifikace
Bez ohledu na verzi jsou bloky, skříně nebo ATS obvykle klasifikovány podle následujících charakteristik:
- Počet náhradních dílů. V praxi jsou nejčastěji ATS pro dva napájecí vstupy, ale pro zajištění vysoké spolehlivosti napájení lze zapojit více nezávislých linek. AVR skříň pro tři vstupy
- Typ sítě. Většina zařízení je určena pro spínání třífázového napájení, existují však i jednofázové jednotky ATS. Používají se v domácích napájecích sítích ke spouštění motoru generátoru. Použití ATS v soukromém domě
- Třída napětí. Zařízení lze navrhnout pro provoz v obvodech do 1000 nebo použít při spínání vedení vysokého napětí.
- Spínaný výkon zátěže.
- Doba odezvy.
Požadavky na ATS
Mezi hlavní požadavky na nouzové systémy obnovy energie patří:
- Zajištění napájení odběratele elektřiny ze záložního vstupu, pokud by došlo k nepředvídanému přerušení hlavního vedení.
- Nejrychlejší obnova energie.
- Povinná jednorázová akce. To znamená, že vícenásobné zapnutí/vypnutí zátěže v důsledku zkratu nebo z jiných důvodů je nepřijatelné.
- Zapnutí hlavního vypínače musí být provedeno automatickým ATS před připojením záložního napájení.
- Systém ATS musí monitorovat provozuschopnost řídicího obvodu záložního zařízení.
ATS zařízení
Existují dva hlavní typy provádění, které se liší prioritou vstupu:
- Jednostranný. V takovém ATS hraje jeden vstup roli pracovníka, to znamená, že se používá, dokud nevzniknou problémy v lince. Druhá je záloha a je připojena, když nastane potřeba.
- Dva způsoby. V tomto případě nedochází k žádnému oddělení pracovní a rezervní sekce, protože oba vstupy mají stejnou prioritu.
V prvním případě má většina systémů funkci, která umožňuje přepnout do provozního režimu napájení, jakmile se obnoví napětí na hlavním vstupu. Oboustranné ATS takovou funkci nepotřebují, protože nezáleží na tom, ze kterého vedení je zátěž napájena.
Příklady obousměrných a jednosměrných implementačních schémat budou uvedeny níže v samostatné části.
Princip činnosti automatického vstupu rezervy
Bez ohledu na verzi ATS je provoz systému založen na monitorování parametrů sítě. K tomuto účelu lze použít jak napěťová monitorovací relé, tak mikroprocesorové řídicí jednotky, ale princip činnosti zůstává nezměněn. Zvažme to na příkladu nejjednoduššího schématu ATS pro nepřerušované napájení jednofázového spotřebitele.
Rýže. 4. Jednoduchý obvod jednofázového ATS
Označení:
- N – nula.
- A – Pracovní linka.
- B – Záložní napájení.
- L – Lampa, která hraje roli indikátoru napětí.
- K1 – Cívka relé.
- K1.1 – Skupina kontaktů.
V normálním provozu je napětí přiváděno do kontrolky a cívky relé K1. V důsledku toho spínací a rozpínací kontakty mění svou polohu a napájení je přiváděno do zátěže z vedení A (hlavní). Jakmile napětí na vstupu A zmizí, kontrolka zhasne, cívka relé se přestane nasytit a poloha kontaktů se vrátí do původní polohy (jak je znázorněno na obrázku). Tyto akce vedou k zařazení nákladu do linie B.
Jakmile je napětí na hlavním vstupu obnoveno, přepne se relé K1 na zdroj A. Na základě principu činnosti lze tomuto obvodu připsat jednostranné provedení s funkcí návratu.
Obvod znázorněný na obrázku 4 je značně zjednodušený, pro lepší pochopení procesů v něm probíhajících jej nedoporučujeme brát jako základ pro regulátor ATS.
Varianty schémat pro implementaci ATS s popisem
Zde je několik pracovních příkladů, které lze úspěšně použít při vytváření štítu automatického spouštění. Začněme jednoduchými schématy pro nepřerušovaný napájecí systém pro obytnou budovu.
Jednoduchý
Níže je varianta obvodu ATS, která přepíná dodávku elektřiny do domu z hlavního vedení na generátor. Na rozdíl od výše uvedeného příkladu je zde zajištěna ochrana proti zkratu a také elektrické a mechanické blokování, které vylučuje současný provoz ze dvou vstupů.
Schéma ATS pro domácnost
Označení:
- AB1 a AB2 jsou dvoupólové jističe na hlavním a záložním vstupu.
- K1 a K2 jsou cívky stykače.
- K3 – stykač jako napěťové relé.
- K1.1, K2.1 a K3.1 jsou normálně uzavřené kontakty stykačů.
- K1.2, K2.2, K3.2 a K2.3 jsou normálně otevřené kontakty.
Po převodu automatů AB1 a AB2 bude algoritmus provozu bloku ATS následující:
- Běžný režim (napájeno z hlavního vedení). Cívka K3 je nasycená a napěťové relé je aktivováno, sepne kontakt K3.2 a rozepne K3.1. V důsledku toho je do startovací cívky K2 přivedeno napětí, což vede k uzavření K2.2 a K2.3 a otevření K2.1. Ten hraje roli elektrického blokování, které neumožňuje přivedení napětí na cívku K1.
- Nouzový režim. Jakmile napětí v hlavním vedení zmizí nebo “klesne” pod přípustnou mez, cívka K3 se přestane saturovat a kontakty relé se vrátí do původní polohy (jak je znázorněno na schématu). V důsledku toho začne do cívky K1 proudit napětí, což vede ke změně polohy kontaktů K1.1 a K1.2. První plní roli elektrické ochrany, brání přívodu napětí do cívky K2, druhá odstraňuje blokování napájení zátěže.
- Aby fungovalo mechanické blokování (na schématu znázorněn jako obrácený trojúhelník) je nutné použít reverzní startér, kde jeho přítomnost předpokládá konstrukce elektromechanického zařízení.
Nyní zvažte dvě možnosti pro jednoduché ATS pro třífázové napětí. V jednom z nich bude napájení organizováno podle jednostranného schématu, ve druhém bude použito oboustranné provedení.
Obrázek 6. Příklad jednosměrné (B) a obousměrné (A) implementace jednoduchého třífázového ATS
Označení:
- AB1 a AB2 – třípólové jističe;
- MP1 a MP2 – magnetické startéry;
- RN – napěťové relé;
- mp1.1 a mp2.1 – skupina normálně otevřené kontakty;
- mp1.2 a mp2.2 – normálně uzavřené kontakty;
- rn1 a rn2 jsou kontakty PH.
Uvažujme obvod “A”, který má dva stejné vstupy. Pro zamezení současného spojování vedení je uplatněn princip vzájemného blokování, implementovaný na stykačích MP1 a MP2. Z jaké linky bude zátěž napájena, je určeno pořadím zapnutí automatů AB1 a AB2. Pokud se nejprve zapne AB1, aktivuje se spouštěč MP1, přičemž se přeruší kontakt MP1.2, čímž se zablokuje přívod napětí do cívky MP2, a skupina kontaktů MP1.1 se sepne, čímž se zajistí připojení zdroje 1 k zátěži. .
Při odpojení zdroje 1 se kontakty spouštěče PM1 vrátí do původní polohy, čímž se aktivuje stykač PM2, který zablokuje cívku prvního spouštěče a zapne napájení ze zdroje 2. V tomto případě zůstane zátěž připojen k tomuto vstupu, i když se provozuschopnost zdroje 1 vrátila do normálu. Spínání zdrojů lze provádět ručně manipulací s přepínači AB1 a AB2.
V případech, kdy je vyžadována jednosměrná implementace, se používá schéma “B”. Jeho rozdíl spočívá v tom, že do řídicího obvodu bylo přidáno napěťové relé (RN), které po obnovení jeho činnosti vrací spojení s hlavním zdrojem 1. V tomto případě se otevře kontakt rn2, který vypne startér MP2 a sepne rn1, čímž umožní zapnutí MP1.
Průmyslové systémy
Princip fungování průmyslových napájecích systémů zůstává nezměněn. Uveďme jako příklad schéma typické skříně ATS.
Schéma typické průmyslové skříně ATS
Označení:
- AB1, AB2 – třípólová ochranná zařízení;
- S1, S2 – přepínače pro manuální režim;
- KM1, KM2 – stykače;
- RKF – relé pro řízení fáze;
- L1, L2 – signálky pro indikaci režimu;
- km1.1, km2.1 km1.2, km2.2 a rkf1 jsou normálně otevřené kontakty.
- km1.3, km2.3 a rkf2 jsou normálně uzavřené kontakty.
Dané schéma ATS je téměř totožné se schématem uvedeným na obrázku 6 (A). Jediný rozdíl je v tom, že ve druhém případě se k ovládání stavu každé fáze používá speciální relé. Pokud jeden z nich „zmizí“ nebo dojde k napěťové nerovnováze, relé přepne zátěž na jinou linku a po stabilizaci hlavního zdroje obnoví původní režim.
AVR ve vysokonapěťových obvodech
V elektrických sítích s napěťovou třídou nad 1 kV je implementace AVR složitější, ale princip fungování systému zůstává prakticky nezměněn. Níže je jako příklad uvedena zjednodušená verze 110,0 / 10,0 kilovoltového snižovacího obvodu TP.
Zjednodušené schéma TS 110/10 kV
Z výše uvedeného schématu je vidět, že v něm nejsou žádné záložní transformátory. To naznačuje, že každá ze sběrnic (Sh1 a S2) je připojena ke svému vlastnímu napájecímu transformátoru (T1, T2), z nichž každý se může po určitou dobu stát nadbytečným a přebírat další zátěž. V normálním režimu je sekční spínač CB10 rozpojený. ATS řídí provoz TP prostřednictvím TN1 Sh a TN2 Sh.
Když se napájení Ш1 zastaví, ATS vypne spínač V10T1 a zapne sekční spínač CB10. Výsledkem této akce je, že obě sekce pracují z jednoho transformátoru. Když je zdroj obnoven, záložní systém přepne systém do původního stavu.
Mikroprocesorové bezkontaktní systémy
Závěrem tématu nelze nezmínit ATS s mikroprocesorovými řídicími jednotkami. Taková zařízení obvykle používají polovodičové spínače, které jsou spolehlivější než zařízení, která spínají pomocí stykačů.
Elektronická jednotka ATS
Hlavní výhody bezstykačových ATS lze snadno vyjmenovat:
- Absence mechanických kontaktů a všechny související problémy (přilepení, pálení atd.).
- Bez nutnosti mechanického blokování.
- Širší rozsah ovládání ovládacích parametrů.
Mezi nevýhody patří složitá oprava elektronických ATS. Není také snadné samostatně implementovat obvod zařízení, což bude vyžadovat znalosti elektrotechniky, elektroniky a programování.
