Automatyczny przełącznik rezerwowy (ATS) dla awaryjnego zasilania

W przewodniku o §551 (generatory awaryjne) i w przewodniku o teście obciążeniowym generatora omówiono sam generator oraz jego test pod pełnym obciążeniem. Ten artykuł omawia przełącznik, który decyduje, które źródło — sieć czy generator — faktycznie zasila instalację: automatyczny przełącznik rezerwowy (Automatic Transfer Switch, ATS), którego wymagania przełączania są określone w IEC 60947-6-1.

Przełączanie z przerwą: break-before-make

Najpowszechniej stosowana konstrukcja ATS działa według zasady break-before-make («najpierw przerwa, potem załączenie»): obciążenie jest w pełni odłączane od jednego źródła przed podłączeniem drugiego, z krótkim odstępem czasu, w którym oba przełączniki są otwarte. Zapobiega to niezamierzonemu równoległemu połączeniu zasilania sieciowego i generatora rezerwowego — sytuacji, która może prowadzić do niebezpiecznego prądu zwarciowego lub zwrotnego zasilania sieci (zob. także przewodnik o uziemieniu przenośnych agregatów dotyczący ryzyk uziemienia generatora niepoprawnie odłączonego od sieci).

Przełączanie bez przerwy: krótkotrwała praca równoległa

W ATS z przełączaniem bez przerwy (closed transition) oba źródła przez bardzo krótki okres nakładania pozostają zsynchronizowane i pracują równolegle — na przykład, aby przełączyć wrażliwą elektronikę lub proces ciągły całkowicie bez przerwy. Wymaga to dodatkowej kontroli synchronizacji (częstotliwość, faza, napięcie), potwierdzającej, że oba źródła są wystarczająco zgodne, zanim nakładanie zostanie dopuszczone — dlatego ATS z przełączaniem bez przerwy jest znacznie bardziej złożony i droższy niż konstrukcja z przerwą i stosowany jest tylko tam, gdzie nawet krótka przerwa przy przełączaniu z przerwą jest już nie do przyjęcia.

Czas przełączania

Całkowity czas przełączania ATS (od zaniku napięcia sieciowego do ponownego pojawienia się napięcia z generatora) to suma: czasu wykrycia zaniku sieci, czasu wyłączenia przełącznika po stronie sieci, czasu rozruchu/nagrzewania generatora do napięcia/częstotliwości znamionowej oraz czasu załączenia przełącznika po stronie generatora. Dla zastosowań krytycznych (np. oświetlenie awaryjne, zob. przewodnik o oprawach awaryjnych) często stosuje się osobny UPS, aby pokryć czas do osiągnięcia napięcia przez generator, ponieważ przełączenie ATS na zimny rozruch generatora jest zwykle zbyt wolne dla takich zastosowań (zob. także przewodnik o ciągłości zasilania UPS).

Uwaga: ten artykuł podaje zasadę przełączania. Dokładny czas przełączania, wymagane tolerancje synchronizacji przy przełączaniu bez przerwy oraz precyzyjne wymagania testowe różnią się w zależności od produktu i zastosowania i wynikają z IEC 60947-6-1 oraz dokumentacji producenta.

Znaczenie praktyczne

Przy projektowaniu zasilania rezerwowego należy z góry ustalić, czy podłączone obciążenie może tolerować krótką przerwę (przełączanie z przerwą), czy wymagane jest nieprzerwane przejście (przełączanie bez przerwy lub osobny UPS jako pomost) — ten wybór determinuje zarówno wymagany typ ATS, jak i konieczność dodatkowego UPS.

Częste błędy

Stosowanie ATS z przełączaniem bez przerwy bez poprawnej konfiguracji wymaganej kontroli synchronizacji — niewystarczająco kontrolowane nakładanie między siecią a generatorem może prowadzić do prądu zwarciowego zamiast płynnego przejścia.
Założenie, że każde przełączenie ATS jest wystarczająco szybkie dla oświetlenia awaryjnego lub innych zastosowań krytycznych czasowo — zimny rozruch generatora zwykle wymaga czasu znacznie dłuższego niż dopuszczalny czas przerwy dla takiego zastosowania.
Praca generatora bezpośrednio równolegle z siecią „na próbę” bez poprawnego ATS lub urządzenia synchronizującego — jest to jedna z najczęstszych przyczyn zwrotnego zasilania sieci i zagrożenia dla personelu operatora sieci.

Automatyczny przełącznik rezerwowy (ATS) dla awaryjnego zasilania (IEC 60947-6-1)