Схема АВР для генератора: как правильно подключить автоматический ввод резерва

АВР — автоматический ввод резерва. Это устройство или щит, который переключает нагрузку между основным источником питания (сетью) и резервным (генератором). Для генератора АВР решает главную задачу: при пропадании сети нагрузка автоматически переводится на ДГУ, а при восстановлении сети — обратно, без участия человека.

АВР не устраняет перерыв питания, а сокращает его. Полное время без напряжения складывается из запуска генератора и выхода на номинал (обычно десятки секунд) плюс переключение контакторов (доли секунды). Называть 3–5 секунд полным временем переключения неверно.

Принцип работы АВР: ручной, полуавтоматический и автоматический режимы

Ручной режим — оператор сам переключает рубильник или пакетный переключатель с сети на генератор. Точно так же вручную он запускает и останавливает ДГУ. Минус очевиден: пока оператор доедет до щита, пока запустит двигатель, объект стоит обесточенным.

Полуавтоматический режим — генератор запускается вручную, а переключение нагрузки выполняет АВР после того, как генератор вышел на номинал. Такой режим встречается редко, обычно как промежуточное решение.

Автоматический режим — АВР контролирует параметры сети, сам дает команду на запуск генератора, контролирует его готовность и переключает нагрузку. Когда сеть восстанавливается, АВР переключает нагрузку обратно, дает ДГУ поработать на охлаждение без нагрузки и останавливает двигатель. Задержка на запуск ДГУ нужна, чтобы отсечь кратковременные просадки и не запускать двигатель на каждое моргание сети. Обычно это единицы секунд. Слишком длинная задержка означает, что объект дольше стоит обесточенным, слишком короткая — лишние запуски и износ.

Однофазные схемы АВР (220 В)

Однофазные схемы — самые распространенные для частных домов и небольших коммерческих объектов. Напряжение 220 В, один провод N и один фазный L.

Однофазный генератор не питает трехфазную сеть. Его подключают на одну фазу; остальные две при работе от генератора обесточены. Трехфазных потребителей от однофазного источника запитать нельзя — нужен трехфазный генератор либо перевод нагрузки на одну фазу.

Простая схема с контактором

Два контактора: один коммутирует сеть, второй — генератор. Контакторы блокируются между собой: если включился один, второй физически не может включиться. Так исключается встречная подача напряжения в сеть.

Управление — ручное, переключателем или кнопками. Схема дешевая, но требует присутствия человека. Подходит для объектов, где перерыв питания допустим на время, пока оператор дойдет до щита.

Схема с реле контроля напряжения

В схему добавляется реле контроля напряжения. Оно контролирует параметры сети и при отклонении от нормы подает команду на переключение контакторов. Реле контролирует сеть и при устойчивой пропаже напряжения подаёт команду на переключение контакторов, но без контроллера генератор нужно вручную запустить и вывести на номинал до переключения нагрузки.

Дополнительно реле контролирует отклонения напряжения в сети и не допускает переключение нагрузки при недопустимых параметрах.

Схема с автозапуском

В схему добавляется контроллер автоматики. Он управляет и контакторами, и генератором: дает команду на запуск двигателя, контролирует наработку, обслуживает аварийные ситуации.

Контроллер получает сигналы от датчиков: давления масла, температуры охлаждающей жидкости, частоты вращения вала (или вычисляет частоту по сигналу датчика). При достижении двигателем номинальной частоты вращения контроллер подает команду на переключение нагрузки.

Трехфазные схемы АВР (380 В)

Трехфазные схемы применяются на производственных объектах, в коммерческих зданиях, в сетях с трехфазным вводом. Напряжение 380 В, три фазы L1, L2, L3, нулевой провод N и защитный PE.

Однофазные потребители распределяют по трем фазам трехфазного генератора равномерно, удерживая перекос в допустимых пределах. Совет посадить все однофазные нагрузки на одну фазу неверен и опасен: обмотка этой фазы перегревается, две другие простаивают.

Основное отличие от однофазной схемы — управление тремя полюсами контакторов плюс коммутация нулевого рабочего проводника. Контроллер контролирует три фазы, реле контроля фаз отслеживает снижение напряжения, обрыв фазы, перекос, чередование фаз.

Трехфазная схема с контроллером и контакторами строится так: на вводе сети и на выводе генератора стоят автоматические выключатели, за ними — реле контроля фаз и контроллер, силовые контакторы на каждое направление. Логика работы та же: пропала сеть — есть задержка — запустился генератор — вышел на номинал — переключились контакторы.

Схема АВР с автозапуском генератора: логика работы

Полный цикл работы АВР с автозапуском выглядит так.

1. Пропадает напряжение в сети. Реле контроля фаз фиксирует событие, запускается таймер задержки.
2. По истечении задержки контроллер подает команду на запуск генератора. Стартер вращает коленчатый вал, контроллер отслеживает частоту вращения.
3. Двигатель запускается, контроллер контролирует выход на номинальную частоту: у четырехполюсных машин 1500 об/мин для 50 Гц.
4. Когда генератор вышел на номинал, контроллер отключает контактор сети и включает контактор генератора. Нагрузка переходит на ДГУ.
5. Сеть восстановилась. Контроллер блокирует переход до стабилизации сети в течение заданной выдержки.
6. После стабилизации контроллер переключает нагрузку на сеть, отключает контактор генератора.
7. ДГУ переводится на холостой ход и работает без нагрузки несколько минут для охлаждения. Только после этого контроллер подает команду на остановку двигателя.

Логика управления зашита в микропроцессорный контроллер. Это готовое устройство с меню, настройками и цифровым дисплеем. Параметры задержек, времени охлаждения, уставки напряжений задаются при пусконаладке.

Выбор оборудования для АВР

Контакторы

Главный параметр контактора — номинальный ток. Он должен быть не меньше тока нагрузки на вводе. Запас 20–30 % по току оправдан: контактор работает с меньшим нагревом, дольше служит.

Катушка контактора должна быть рассчитана на напряжение, которое присутствует в момент срабатывания. В схеме с генератором катушка может запитываться от сети и от ДГУ — это определяет логику. Производители контакторов — ABB, Schneider Electric, Eaton, Legrand, и отечественные: КМЭ, «Контактор».

Механическая блокировка контакторов обязательна. Она исключает одновременное включение обоих контакторов даже при отказе логики.

Реле контроля фаз

Реле отслеживает напряжение каждой фазы. При снижении ниже уставки, обрыве фазы или перекосе реле выдает аварийный сигнал. Диапазоны уставок и время реакции у разных моделей отличаются — подбор выполняется под параметры сети и режим работы.

Контроллеры автоматики

Для схем с автозапуском используются микропроцессорные контроллеры: Deep Sea, ComAp, Woodward, Dale, «Авангард». Выбор определяется количеством входов и выходов, типами датчиков, необходимостью связи с диспетчерской системой.

Мощность генератора

Упрощенно: мощность ДГУ ≥ нагрузка при работе всех потребителей + превышение пусковой мощности самого тяжелого двигателя над его номинальной. Точный выбор требует расчета по пусковым кВА, допустимому провалу напряжения и cos φ. Пусковые токи двигателей кратно превышают номинальные, по номиналу нагрузки ДГУ подбирать нельзя.

Монтаж и безопасность

Прямое подключение генератора в розетку (без АВР) недопустимо: при восстановлении сети возможна встречная подача напряжения, опасная для персонала сетевой организации и для оборудования. Подключение выполняется через АВР с механической и электрической блокировкой, исключающей встречную подачу напряжения в сеть.

Разделение PEN на N и PE выполняется в вводном щите, в одной точке. До точки разделения линия четырехжильная (три фазы и PEN), после — пятижильная (три фазы, N и PE). Повторное объединение N и PE после точки разделения недопустимо.

Порядок монтажа типовой для вводного оборудования:

• Отключение ввода и снятие остаточного напряжения на всех токоведущих частях.
• Установка щита АВР на подготовленное основание.
• Подключение кабелей сети, генератора и нагрузки с соблюдением сечений.
• Проверка механической блокировки контакторов.
• Настройка уставок контроллера: задержек, времени охлаждения, напряжений.
• Проверка чередования фаз на трехфазных схемах.
• Испытания под нагрузкой: имитация пропадания сети, проверка циклов «сеть — генератор — сеть».

Для резервной ДГУ без параллельной работы отдельное разрешение на присоединение обычно не требуется, но нужен проект; требования могут различаться в зависимости от региона и мощности — уточняйте в сетевой организации. Необходимость согласования определяется статусом объекта, схемой электроснабжения и в ряде случаев мощностью установки.

Категорию надежности электроснабжения определяет проект по ПУЭ, а не тип объекта. АВР с генератором закрывает первую категорию. Для особой группы первой категории требуется третий независимый источник питания.

Возможные ошибки при монтаже:

• перепутанные фазы — чередование фаз нарушается, трехфазные двигатели начинают вращаться в обратную сторону или отключаются защитой;
• отсутствие блокировки контакторов — риск одновременного включения сети и генератора, встречной подачи напряжения и короткого замыкания;
• заниженное сечение кабельных линий — кабель перегревается;
• неправильно настроенная задержка — частые ложные запуски или долгое простаивание объекта;
• монтаж без отключения ввода — прямое нарушение правил охраны труда.

ДГУ — дизель-генераторная установка; ДЭС — дизельная электростанция. Буква «У» в аббревиатуре ДГУ уже означает «установка».

Мощность ДГУ указывается в кВт (активная) и кВА (полная). В паспортных данных ДГУ указываются и номинальная мощность в кВт, и полная в кВА при cos φ = 0,8 по ISO 8528, фактический cos φ на объекте зависит от состава нагрузки.

Итоги и рекомендации

Для частного дома с однофазным вводом достаточно схемы с контакторами и реле контроля напряжения. Если перерывы питания критичны, а дома подолгу никого нет, выбирайте схему с автозапуском и микропроцессорным контроллером.

Для объекта с трехфазным вводом и однофазными потребителями обязательна равномерная загрузка всех трех фаз. Установите реле контроля фаз и контроллер с поддержкой чередования фаз.

АВР — не место для экспериментов: ошибки монтажа приводят к встречной подаче напряжения в сеть, пожару или выходу из строя генератора. Подключение, настройку и испытания выполняют квалифицированные специалисты. Компания НОРДИЗЕЛЬ выполняет поставку ДГУ, монтаж с пусконаладкой собственными выездными бригадами по всей России, сервисное обслуживание и текущий ремонт. Работы по монтажу не передаются на субподряд: бригада, которая монтирует оборудование, отвечает за результат на всех этапах, включая испытания и сдачу в эксплуатацию. Инженеры НОРДИЗЕЛЬ проконсультируют по выбору схемы АВР под ваш объект, подготовят опросный лист и выполнят монтаж под ключ.