Автомат переключения резерва (ATS) для аварийного электроснабжения

В гиде по §551 (аварийные генераторы) и в гиде по нагрузочному испытанию генератора рассматриваются сам генератор и его испытание под полной нагрузкой. Эта статья рассматривает переключатель, который определяет, какой источник — сеть или генератор — фактически питает установку: автомат переключения резерва (Automatic Transfer Switch, ATS), требования к переключению которого закреплены в IEC 60947-6-1.

Переключение с разрывом: break-before-make

Наиболее распространённая конструкция ATS работает по принципу break-before-make («сначала разрыв, потом замыкание»): нагрузка полностью отключается от одного источника до подключения другого, с коротким промежутком времени, в течение которого оба переключателя разомкнуты. Это предотвращает непреднамеренное параллельное включение сетевого питания и резервного генератора — ситуацию, которая может привести к опасному току короткого замыкания или обратной подпитке сети (см. также гид по заземлению переносных агрегатов о рисках заземления генератора, некорректно отключённого от сети).

Переключение без разрыва: кратковременная параллельная работа

В ATS с переключением без разрыва (closed transition) оба источника на очень короткий период перекрытия остаются синхронизированными и работают параллельно — например, чтобы переключить чувствительную электронику или непрерывный процесс вообще без какого-либо перерыва. Это требует дополнительной проверки синхронизации (частота, фаза, напряжение), подтверждающей, что оба источника достаточно совпадают, прежде чем перекрытие будет разрешено — поэтому ATS с переключением без разрыва значительно сложнее и дороже конструкции с разрывом и применяется только там, где даже кратковременный перерыв при переключении с разрывом уже неприемлем.

Время переключения

Общее время переключения ATS (от потери сетевого напряжения до появления напряжения от генератора) складывается из: времени обнаружения пропадания сети, времени отключения переключателя со стороны сети, времени запуска/прогрева генератора до номинального напряжения/частоты и времени замыкания переключателя со стороны генератора. Для критических применений (например, аварийное освещение, см. гид по аварийным светильникам) часто используется отдельный ИБП для перекрытия времени до выхода генератора на рабочее напряжение, поскольку переключение ATS на холодный запуск генератора обычно слишком медленное для таких применений (см. также гид по непрерывности питания ИБП).

Обратите внимание: эта статья даёт принцип переключения. Точное время переключения, требуемые допуски синхронизации при переключении без разрыва и точные требования к испытаниям различаются в зависимости от изделия и применения и определяются IEC 60947-6-1 и документацией производителя.

Практическая значимость

При проектировании резервного электроснабжения необходимо заранее определить, может ли подключённая нагрузка выдержать кратковременный перерыв (переключение с разрывом) или требуется бесперебойный переход (переключение без разрыва либо отдельный ИБП для перекрытия) — этот выбор определяет как необходимый тип ATS, так и необходимость дополнительного ИБП.

Частые ошибки

Применение ATS с переключением без разрыва без корректной настройки требуемой проверки синхронизации — недостаточно контролируемое перекрытие между сетью и генератором может привести к току короткого замыкания вместо бесшовного перехода.
Предположение, что любое переключение ATS достаточно быстрое для аварийного освещения или других критичных по времени применений — холодный запуск генератора обычно требует времени, значительно превышающего допустимое время перерыва для такого применения.
Работа генератора напрямую параллельно с сетью «для теста» без корректного ATS или устройства синхронизации — это одна из самых распространённых причин обратной подпитки сети и опасности для персонала сетевой компании.

Автомат переключения резерва (ATS) для аварийного электроснабжения (IEC 60947-6-1)