Зачем нужен фидерный выключатель и принцип его работы: виды устройства и советы по выбору

Фидерный выключатель – лучший вариант безопасности для приборов и квартиры в целом. Гарантирует быстрый эффект срабатывания при скачке напряжения или замыкании.

Фидерный выключатель: особенности конструкции и выбора

Это прибор, который обеспечивает прекращение подачи тока в экстренных ситуациях. Главная задача переключателя – обеспечить защиту электросети.

Если бы не существовало такого устройства, то мы бы постоянно сталкивались с проблемой возгорания и замыкания. Чтобы обеспечить его качественную работу, необходимо учитывать существующие параметры выбора изделия.

Принцип действия автоматического выключателя

Принцип работы прибора зависит от выбранного типа защиты, представленного:

Для защиты электросети дома используйте выключатель типа ВА. Работает по принципу нагретой пластины, которая и отключает питание. При прохождении большого напряжения она прогибается и давит на рычаг.

Электромагнитный тип защиты имеет другой принцип действия – реагирует на сверхтоки, которые являются причиной замыкания. Считается эффективнее, ведь срабатывает сразу, а не ждет пока нагреется пластина.

Как работает и чем отличается

Через устройство проходит электричество, замыкая целую сеть. Отличительная черта фидерной модели – наличие ограничителя, считывающего предельную нагрузку.

В случае всплеска в сети или замыкании, срабатывает автомат, который блокирует перемещение тока по сети.

В первую очередь под защиту попадают провода. Протекание тока в хаотичном порядке по ним чревато испорченной проводкой и высок риск пожара в помещении. Поэтому к выбору фидерного выключателя необходимо отнестись ответственно.

• Конструкция предполагает наличие специальной биметаллической пластины, по которой идет ток.
• Если показатель тока резко превышает номинальный показатель, пластина выгибается и толкает рычаг.
• Результат – моментальное отключение.

Чем быстрее растет напряжение, тем быстрее прогибается пластина – происходит отключение.

Как выбрать

1. Определитесь с производителем. Зарубежные фирмы предлагают продукцию по качеству выше, чем отечественные или китайские аналоги.
2. Убедитесь в наличии сертификации.
3. Учитывайте типоразмер, рабочий ток, напряжение устройства и иные параметры.

Типоразмер

Классификация по типу размеру зависит от показателя тока срабатывания. При подключении современного прибора пусковой ток может быть больше номинального.

Чтобы автомат не сработал при включении двигателя и не воспринял это как замыкание, правильно подберите тип коммутационного аппарата.

• Класс В – подходит для квартир, где в кухне установлена плита, работающая от газа, и нет мощных приборов, которым требуется электроэнергия.
• При наличии мощного электрического котла или плиты стоит отдать предпочтение модели С.
• Для частного дома, где используется много электрических приборов, необходим аппарат с маркировкой «D».

Рабочий ток

Характеристика указывает на параметры тока, свыше которого произойдет отключение. Для выбора подходящего значения учитывается:

• сечение домашней проводки;
• мощность техники, потребляющей энергию;
• пропускная способность жилы.

Для определения показателей представлена таблица:

Напряжение аппарата

Если сеть однофазная, то работа проводится при напряжении 220 Вольт. Правильный выбор – двухполюсный однофазный прибор. Для регулярного освещения или техники, которая подключена отдельно, выберите однополюсный вариант устройства.

Для трехфазной сети на ввод рекомендуется приобрести четырехполюсный коммутационный аппарат. Чтобы обеспечить защиту двигателя от высокого напряжения – на 380 Вольт.

Отключающая способность

На рынке представлены модели номиналом:

Если дом располагается рядом с трансформаторной подстанцией, выберите модель, которая срабатывает при замыкании в 10 кА. В остальных случаях – согласно правилам ПУЭ.

Цена и производитель

1. Международная компания ABB с филиалами в более 100 странах считается лидером в производстве подобных изделий. В 1988 году произошло слияние шведкой и швейцарской фирм. Преимущества: качество, надежность и долговечность. В среднем изделие обойдется от 400 рублей до 4 тысяч рублей за более сложные модели.
2. Французский производитель Legrand. Качество продукции не уступает ABB, поэтому изделия пользуются спросом. По стоимости фидерные автоматические выключатели обойдутся от 400 рублей до 3 тысяч рублей.
3. Американский производитель General Electric. При сравнении GE или Legrand по качеству и долговечности одинаковы. В разработке активно используются последние инновации. Начальная стоимость – 200 рублей.
4. В модельном ряде российского производителя КЭАЗ представлены выключатели с любым показателем номинального тока. Гарантия 2 года. Изделия непорядок дешевле европейских моделей, начальная стоимость – 300 рублей.
5. IEK. Стоимость изделий от 100 рублей. На форумах выложены разные отзывы о продукции. Например, одних смущает качество пластика. Другие сообщаются о повреждении корпуса, если сильно туго вкрутить болты. Третьи отмечают, что выключатель гудит, даже если нагрузка не сильная. Несмотря на замечания, продукция пользуется спросом на рынке.
6. Изделия китайского производителя EKF electrotechnica по качеству и стоимости во многом совпадают с продукцией IEK. Гарантию на автоматы 5 лет.
7. Являясь филиалом компании Legrand, Контактор предоставляет качественные автоматы. Стоимость на порядок выше производителей РФ, сравнима с ценовой политикой Legrand.

Как выбрать для магистральных линий или частного пользования

Для частного дома стоит отдать предпочтение аппарату на 40А. Показатель номинального тока до 63 А подходит для жилых, административных зданий и общественных помещений.

Для магистральных линий стоит подобрать дифференциальный автомат, который выполняет функцию устройства защитного отключения и АВ. Характер нагрузки приборов маркируется С.
Преимущества и недостатки устройств

• Автоматические выключатели рассчитаны на многоразовое потребление.

• Защита приборов, которые находятся в квартире, от всплесков в сети и выхода из строя.
• Может выступать выключателем-разъединителем.
• Используется для любой квартиры.
• Сочетается с большим ассортиментом аксессуаров от разных производителей.

Главный недостаток – стоимость изделия, ведь альтернативой считаются пробки, которые обойдутся дешевле. Вот только АВ гарантирует защиту от возгораний и перенапряжения, что стоит сделанных финансовых вложений.

В условиях перепада тока и замыканиях в сети сложно представить жизнь в доме без автоматического фидерного выключателя. При выборе стоит отдать предпочтение проверенным производителям, которое дорожат репутацией. Потраченное средства быстро оправдают себя. Лучше защититься АВ, чем потом делать дорогостоящий ремонт с заменой проводки и проведением отделочных работ.

Полезное видео

Автоматическое переключение с фидером

Переключение питания потребителей на судне

Ответственные судовые потребители должны получать пита­ние по двум фидерам: основному и резервному. Переключение пи­тания с одного фидера на другой осу­ществляется ручными или автоматическими переключателями.

Автоматические переключатели АП обеспечивают переключение нагрузки с основ­ной сети на резервную без вмешательства об­служивающего персонала при исчез­новении или снижении на­пря­жения в основной сети. После восстановления на­пряжения ос­новной сети автоматически произво­ дится обратное переклю­че­ние.

Наряду с АП на судах применяют автоматические переклю­ча­тели-пуска тели АПП. Они представляют собой; комбинацию из автоматического пере­ ключателя и маг­нитного пускателя и предназначены для пуска, остановки, зашиты от перегрузок и автоматического переключения питания нереверсивных АД с основной сети на резервную.

Промышленностью выпускаются АП и АПП на токи от 25 до 200 А при напряже­ниях нормальной и повышенной частот 220В и З80В. Вся аппаратура размешается в шкафах брызгозащищённого испол­нения, выполненных из алюминиевого сплава. Схемы АП и АПП во многом аналогичны. Приведённая упрощен­ная схема поясняет принцип работы АП.

В схеме (рис.8.2) используются контакторы основной КО резервной КР сетей и трансфор­маторы Tpl и Тр2 с выпрямителями BI и В2.

Рис.8.2. Схема автоматического переключения питания

При наличии питания в основной и резервной сетях на выходах обоих выпрямителей имеется напряжение. Нор­мально потребители получают питание от основной сети, поэтому схе­мой преду­смат­ривается подача напряжения на катушку контактора основной сети КО через размыкающие блок — контакты КР контактора резервной сети. Контактор КО сра­батывает, замы­кает свои глав­ные контакты в цепи питания потребителей и раз­мыкает блок — контакты в цепи катушки контактора КР.

При исчезновении или снижении напряжения основной сети до 0,5-0,7 номиналь­ного значения якорь контактора КО отпа­дёт, его главные контакты разомкнутся, а блок — контакты замкнутся, обеспечив подачу питания на катушку контактора КР. Главные контакты контактора КР замк­нутся, и потреби­тели начнут получать питание от резерв­ной сети. Одновре­менно разомкнутся блок — контакты кон­так­тора КР, осуществляя блокировку контактора КО.

Для того чтобы при восстановлении напряжения произошло об­ратное переключе­ние питания с резервной сети на основную, схема АП должна содержать ряд до­полнительных элементов, ко­торые на рис.8.2 не показаны.

БАВР: быстродействующий автоматический ввод резерва

Электроэнергия является важным сырьем для всех коммерческих операций в большинстве сфер материального производства, и как для любого другого сырья существенным является такое понятие, как качество.

Сегодня понижение напряжения или полное отключение электроснабжения являются наиболее серьезными и критическими проблемами для качества энергоснабжения. Резкие отклонения напряжения электроснабжения в технологических установках производств, могут стать причиной полной остановки производственного процесса и длительных периодов простоя.

Часто падения напряжения вызваны авариями в сетях электроснабжения, а величина падения зависит от относительного местоположения генератора и точки аварии и измерения. Официальная статистика по степени серьезности и распределению падений напряжения отсутствует, но в настоящее время проводятся некоторые измерения среднего масштаба, которые, по ожиданиям, дадут ценную информацию. В исследовании, проведенном одним из основных производителей электроэнергии, замерялись перепады напряжения на 12 участках мощностью от 5 до 30 MВ/A. За 10 месяцев было зафиксировано 858 перепадов, 42 из которых привели к сбоям и финансовым потерям. Хотя на всех этих 12 участках потребителями были низкотехнологичные производства товаров с невысокой добавленной стоимостью, финансовые потери достигли 600 000 евро (в среднем 14 300 евро за один случай или 50 000 евро на участок), а самая большая цифра индивидуальных убытков равнялась 165 000 евро. Очевидно, что заводы, производящие продукцию с высокой добавленной стоимостью, для которых необходимы многоэтапные производственные процессы, столкнулись бы с более высокими потерями.

Для того, чтобы этого избежать, ООО «НПО «Санкт-Петербургская Электротехническая компания» предлагает устройство быстродействующего АВР, которое гарантирует оптимальную защиту энергоснабжения. Данная система обеспечивает непрерывное снабжение потребителя посредством автоматического переключения на резервный фидер и обеспечивает защиту технологического процесса от продолжительных простоев. Более того, благодаря возможности ручного переключения, например, для запланированных отключений, в значительной степени упрощает эксплуатацию установки.

Даже одно успешное переключение, обеспечивающее непрерывность работы установки, предотвращает простои и исключает необходимость использования дорогостоящего процесса повторного запуска, что, в свою очередь, обеспечивает практически полную окупаемость вложений, необходимых на приобретение высокоскоростного переключающего устройства.

Комплекс высокоскоростного переключающего устройства может применяться практически повсеместно, где отключение электроснабжения может привести к остановке производственного процесса и, соответственно, к дополнительным расходам.

Для обеспечения постоянной готовности устройства измеряемое напряжение подается от двух синхронизированных фидеров 6-10 кВ, которые независимы друг от друга. Система решает задачу в непрерывном режиме реального времени, с учетом различных физических факторов, обеспечивая максимально быстрое переключение питания к другому, считающемуся резервным, фидеру.

На рисунке 1 приведена типовая конфигурация электрической сети. Нагрузка разделена между двумя секциями для обеспечения резерва. Секционный выключатель в нормальном состоянии разомкнут. Работают оба фидера. В случае нарушения работы одного из питающих фидеров (нарушение электроснабжения), осуществляется переключение питания на секционный выключатель (на резервную секцию). Автоматический выключатель, выполнявший ранее роль питающего фидера, размыкается, и замыкается секционный выключатель. После этого обе секции питаются от одного фидера. После ввода в работу вышедшего из строя фидера, с целью восстановления нормального состояния, может быть произведено обратное переключение в ручном режиме.

Оптимальные условия работы КБАВР:

• существование, по меньшей мере, двух синхронных фидеров, независимых друг от друга в нормальных условиях эксплуатации;
• наличие быстродействующих коммутационных аппаратов;
• наличие быстродействующих микропроцессорных терминалов защиты, инициализирующих работу БАВР.

В состав устройства БАВР входят следующие функциональные компоненты:

• шкаф управления БАВР — 1 шт.;
• выключатель ввода — 2 шт.;
• секционный выключатель — 1 шт..

В состав шкафа БАВР входят: микропроцессорное устройство РЗА REF 542+, SUE 3000, промежуточные реле и т.д.

На устройства REF 542+ заводятся цепи напряжения соответствующей секции и токовые цепи соответствующего ввода. Устройство REF542+ определяет характер аварийной ситуации и место ее возникновения. Быстродействующий транзисторный выход устройства REF542+ передает команду на переключение в устройство SUE3000.

На устройство SUE3000 заводятся цепи напряжения обеих секций, напряжения на кабелях обоих вводов, токи обоих вводов и секционного выключателя. При поступлении команды от REF542+ устройство SUE3000 принимает единственно возможный в данный момент вариант переключения.

Исключительно важной характеристикой работы высокоскоростного переключающего устройства SUE 3000 является постоянная доступность критериев синхронности, то есть, они рассчитываются в режиме реального времени самим устройством SUE 3000.

По этой причине, при поступлении команды на переключение, режим переключения уже определен и может быть включен немедленно. Это означает значительное повышение готовности к быстрому переключению.

Системы, которые ожидают определения статуса сети в момент прихода команды, не обладают возможностью выполнить быстрое переключение с минимальной длительностью перерыва электроснабжения.

Высокоскоростное переключающее устройство готово к работе только в том случае, если оба выключателя определенно находятся рабочих положениях и в разных коммутационных состояниях (выключатель ввода включен, секционный выключатель отключен).

Работа системы основана на согласованной работе центрального микропроцессорного устройства, работающего в режиме реального времени, а также периферийных устройств, обеспечивающих сбор, обработку и передачу информации. Функции измерения и обработки аналоговых сигналов осуществляются процессором цифровых сигналов (DSP), а микроконтроллер (МС) обеспечивает логическую обработку и связь с устройством ввода/вывода двоичных сигналов. Процессор передачи данных (СР) необходим для подключения к системе автоматизации верхнего уровня.

Функции быстродействующих прерывателей выполняют специализированные вакуумные выключатели, имеющие быстродействующий интерфейс и модернизированный электромагнитный привод, обеспечивающие в комплексе общий цикл вкл/откл 30-35 мсек.

Устройство непрерывно сравнивает мгновенные величины (векторные) напряжений секций. Система использует следующие критерии синхронности напряжений секции:

1. φ U_Min1 — контроль уровня напряжений секций является важным критерием оценки переключения. Система КБАВР готова к переключению, если в наличии имеется секция со здоровым напряжением. UMin1 устанавливается на уровне 80% UNominal.

4. U_мгнов. > U_min2 — значение уровня напряжения секции с повреждением играет важную роль в выборе режима переключения. В том случае, если напряжение секции находится ниже установленного значения (U обычно устанавливается на уровне 70% UNominal), быстрое переключение не выполняется.

Система КБАВР постоянно в непрерывном режиме оценивает состояние синхронности напряжений секции согласно приведенным критериям. Существуют 4 основных режима переключения выключателей:

• собственно быстрое переключение;
• собственно быстрое переключение;
• переключение по остаточному напряжению;
• переключение с фиксированной выдержкой времени.

Тот или иной тип переключения выключателей определяется автоматически на основе оценки состояния синхронности напряжений секций.

Быстрое переключение является оптимальным режимом переключения для обеспечения, в случае возникновения неисправности, минимальной длительности нарушения электроснабжения. В том случае если статус сети не допускает использование такого режима, выбираются менее быстрые режимы переключения.

Выполнение быстрого переключения является наиболее предпочтительным и наиболее важным функциональным принципом системы. Быстрое переключение происходит, когда напряжения секций находятся в пределах заданных параметров в момент включения, например, сдвиг и угол фаз ограничены между сетями, а напряжение резервного фидера находится выше минимального значения. В такой момент высокоскоростным переключающим устройством, как правило, синхронно передаются команды на замыкание и размыкание автоматических выключателей. Бестоковый период переключения, возникающий в этом случае для пользователей, зависит исключительно от разности между временем на замыкание и размыкание соответствующих автоматических выключателей. Такое время, для специализированных вакуумных выключателей, обычно находится в пределах нескольких миллисекунд, поэтому можно признать работу установки бесперебойной.

Переключение при 1-м совпадении фазы производится, когда отсутствуют критерии синхронного состояния в момент включения, из-за которых, по физическим причинам, невозможно быстрое переключение.

В первую очередь, без задержки отключается выключатель аварийного ввода. После этого, подключенные потребители лишаются питания, и происходит вращение по инерции. Для включения секционного выключателя возможно использование различных моментов времени, в которых обеспечивается режимы синхронности.

Для переключения при 1-м совпадении фазы команда на отключение аварийного ввода передается немедленно, и включение секционного выключателя происходит в момент возникновения первого минимума разности между напряжениями аварийной и исправной секцией шин (U_Stand-by — U_Busbar).

— окно подключения (зависит от времени включения выключателя и d_φ/dt).

U_Stand-by — напряжение исправной секции шин.

U_Busbar — напряжение аварийной секции шин.

φ — угол между U_Stand-by и U_Busbar.

d_φ/dt — скорость изменения угла между U_Stand-by и U_Busbar
(обусловленная Δƒ).

U_ВВ — напряжение аварийной секции шин.

U_Diff — разность между напряжением резервного ввода и напряжением аварийной секции шин.

I_{Feeder 1} — ток ввода 1.

I_{Feeder 2} — ток ввода 2.

Высокоскоростное переключающее устройство определяет направление изменения разности напряжений и момент времени 1-го совпадения фаз посредством упреждающего расчета. Для обеспечения компенсации времени на обработку данных для определенной установки (время реакции системы, время включения выключателя) команда на включение передается прежде чем возникает первый минимум разности напряжений в пределах предварительно определенного окна подключения.

Переключение по остаточному напряжению применяется в том случае, если невозможно использовать подключение при первом совпадении фазы. Условия в момент отключения выключателя аварийной секции шин аналогичны условиям для переключения при 1-м совпадении фазы. Только само включение секционного выключателя отличает данный режим от режима переключения при 1-м совпадении фазы.

Включение секционного выключателя происходит, когда напряжение на аварийной секции шин понизилось до установленного предельного значения.

Подключение происходит без анализа угла или разности частот, то есть без обеспечения синхронности. В связи с тем, что напряжение на аварийной секции шин достигло достаточно низкого значения остаточного напряжения, переходные эффекты при переключения являются допустимыми.

Переключение по времени происходит, когда ни одно другое переключения не было выполнено в течение заранее установленного времени. Такой режим переключения является резервным и происходит по истечении фиксированного промежутка времени.

Время задержки устанавливается на заводе-изготовителе T_delay-time = 2 s. Тем не менее, оно должно превышать максимальное время переключения по остаточному напряжению, чтобы, по крайней мере, обеспечить соблюдение условий переключения по остаточному напряжению. Это требование, в основном, выполняется заводскими установками.

Большинство промышленных производств с чувствительными для перепадов напряжения процессами имеют две независимые секции электропитания и автоматические системы переключения в случае перерывов в электроснабжении. Если одна из секций выходит из строя, переключатель выполняет запуск резервной секции. Однако эти системы часто не могут реагировать достаточно быстро и нормально распознавать скачки напряжения или угрозу прерывания. КБАВР обеспечивает действительно быстрое переключение на резервную секцию электропитания и сохраняет качество электроснабжения.

Из-за быстрого времени срабатывания, угол фазы между шиной и альтернативным электропитанием сдвигается только очень немного в случае нарушения электроснабжения, и фидеры остаются синхронизированными. Кроме того, если используется полноразмерный выключатель, никакой дополнительный прерыватель для защиты фидера не нужен. С полной характеристикой короткого замыкания до 25 kA (ток отключения) и номинальным током 1250 A, выключатели являются подходящими для стандартной защиты.

Рассмотренное решение представляет собой высококачественную систему для более эффективного управления электропитанием. КБАВР — оптимальное решение проблем на промышленных производствах, происходящих в результате мгновенных и длительных прерываний напряжения. Автоматическое переключение на резервное электроснабжение менее чем за 1,5 цикла позволяет избежать потери дорогостоящего времени и увеличивает качество напряжения на шине, в то же самое время обеспечивая защиту от короткого замыкания.

ООО»НПО «Санкт-Петербургская Электротехническая компания» в 2006 году внедрила системы БАВР на ОАО «Уфанефтехим», в настоящее время идет внедрение на предприятиях: ОАО «Омский НПЗ» (СИБНЕФТЬ), ООО «Тольятти-Каучук», ОАО «Уфаоргсинтез».

Андрей ЯНУКОВИЧ,
ведущий инженер ООО «НПО «Санкт-Петербургская Электротехническая компания».