Схеми переведення шини (bus transfer) — синфазне та за залишковою напругою переведення у РП СН

Стаття про АВР розглядає автоматичне переведення на резервний генератор на рівні низької напруги. На рівні середньої напруги — наприклад, між двома незалежними джерелами СН, що живлять промислову установку чи будівлю з подвійним підключенням до мережі, — існує пов'язана, але окрема концепція: автоматична схема переведення шини, яка автоматично перемикає навантаження з одного джерела СН на інше при втраті активного джерела.

Основна проблема: два асинхронні джерела

У схемі переведення шини два джерела СН (наприклад, два незалежних живильних трансформатори чи дві точки підключення до мережі) зазвичай не синхронізовані між собою — на відміну від постійно паралельно працюючої мережі, де синхронізм безперервно контролюється, як розглянуто в статті про реле контролю синхронізму (25). При втраті активного джерела вимикач до цього джерела повинен відключитися, а вимикач до резервного джерела — увімкнутися, але двигунове навантаження на шині (особливо великі асинхронні двигуни) деякий час продовжує "вибігати" після відключення першого вимикача, генеруючи затухаючу залишкову напругу на шині, фаза якої поступово відходить від фази нового, вхідного джерела.

Якщо другий вимикач увімкнеться у довільний момент під час цієї затухаючої залишкової напруги, виникає фактично несинхронізоване паралельне увімкнення між залишковою ЕРС двигунів на шині та новим джерелом — порівнянне зі сценарієм несправності, який реле контролю синхронізму зазвичай запобігає. Це може призвести до значного стрибка струму та механічного ударного навантаження на підключені двигуни та на саму комутаційну апаратуру.

Синфазне переведення (швидке переведення)

За синфазного переведення (in-phase transfer) захист безперервно контролює різницю фаз між затухаючою залишковою напругою на шині та вхідним новим джерелом і вмикає другий вимикач точно в момент, коли обидві напруги синфазні (або в межах дуже малої допустимої фазової смуги) — зазвичай протягом від десятків до трохи більше ста мілісекунд після втрати активного джерела, тобто до того, як залишкова напруга на шині надто сильно затухне чи надто сильно піде по фазі. Оскільки переведення відбувається, поки на шині ще зберігається значна залишкова напруга, яка до того ж майже синфазна з новим джерелом, стрибок струму залишається обмеженим, а підключені двигуни продовжують обертатися практично без перерви.

Синфазне переведення потребує досить швидко вмикається механізму вимикача та реле захисту, здатного розраховувати різницю фаз у реальному часі та подавати команду на увімкнення з правильним часом випередження, що враховує власний час увімкнення вимикача.

Переведення за залишковою напругою (повільне, безпечне переведення)

Якщо синфазне переведення недосяжне в доступному часовому вікні (наприклад, через повільний вимикач або через те, що різниця фаз наростає надто швидко), схема переходить на переведення за залишковою напругою: другий вимикач вмикається лише після того, як залишкова напруга на шині затухне нижче встановленого безпечного порогу (зазвичай порядку 25-40% від номінальної напруги). Цей метод, таким чином, навмисно очікує, поки ЕРС двигунів на шині не затухне достатньо, щоб несинхронізоване увімкнення більше не спричиняло небезпечний стрибок струму — ціною тривалішої перерви в живленні навантаження (зазвичай від кількох сотень мілісекунд до кількох секунд, залежно від характеру вибігу підключених двигунів).

Чому обидва методи часто поєднуються в одній схемі

Повноцінна схема переведення шини зазвичай спочатку намагається виконати синфазне переведення і автоматично переходить на переведення за залишковою напругою, якщо умови синфазності не виконуються в допустимому часовому вікні — наприклад, через те, що різниця фаз наростає надто швидко на шині з багатьма великими, повільно вибігаючими двигунами. Третій, ще повільніший резервний режим (фіксована часова затримка, що не залежить від виміряної залишкової напруги) інколи застосовується як крайній варіант, ціною найбільшого часу перерви, але з найбільшою гарантією від небезпечного несинхронізованого увімкнення.

Практичне значення

Вибір та налаштування схеми переведення шини являють собою компроміс між безперервністю (чим коротша перерва, тим менше перешкод для критичних процесів та двигунів) та механічним/електричним навантаженням на комутаційну апаратуру та підключені двигуни в разі неповністю синхронізованого увімкнення. На установках з великим двигуновим навантаженням на одній шині (де характер вибігу двигунів довше зберігає залишкову напругу, але й швидше зводить її з фази) вікно синфазного виявлення та поріг залишкової напруги повинні налаштовуватися саме під характеристики цього двигунового навантаження, а не залишатися на загальному заводському налаштуванні.

Типові помилки

1. Плутанина схеми переведення шини з простою фіксованою часовою затримкою — без активного контролю фази чи напруги немає гарантії, що увімкнення дійсно безпечне в момент закінчення затримки.
2. Надто високе встановлення порогу залишкової напруги, через що схема фактично ніколи не досягає синфазного переведення і завжди без потреби довго чекає на резервне переведення за залишковою напругою.
3. Відсутність адаптації вікна синфазного виявлення до фактичного двигунового навантаження на шині — шина з багатьма великими двигунами з повільним вибігом має іншу динаміку фази, ніж шина переважно зі статичним (нерухомим) навантаженням.
4. Відсутність налаштування резервного режиму на випадок, якщо ані синфазні, ані умови за залишковою напругою не виконуються в розумний час, через що переведення може очікувати необмежено довго без відновлення живлення навантаження.

Пов'язані матеріали

• Автоматичний перемикач навантаження (АВР) для резервного живлення
• Реле контролю синхронізму (25) при паралельному увімкненні
• Захист від невідповідності полюсів (62PD) — вимикач
• Вимикач ICW/ICM — короткочасна стійкість та вмикальна здатність