Во многих сильноточных электроустановках остро стоит проблема оперативного отключения силовых цепей, особенно при возникновении аварийных ситуаций, и последующей подачи питания на силовые цепи. Причем потребитель настаивает на автоматической работе установки. Казалось бы, какие проблемы, бери контактор, ставь контролирующую аппаратуру – и дело в шляпе! Не тут-то было: это справедливо на токах менее 800 А! А свыше 800 А это решение не подойдет – контакторов на такие токи на напряжение до 1000 В пока не выпускают.

Справедливости ради надо отметить, что некоторые европейские производители берутся за производство контакторов такой мощности, но только под заказ, по весьма немалой цене, да и сроки поставки получаются очень долгими. Что делать в такой ситуации? Вариантов несколько. Первый вроде бы очевиден – использовать высоковольтное оборудование, т.е. то, которое применяют на силовых подстанциях для напряжений на 6 кВ, так называемые вакуумные коммутаторы. Но это очень дорого, да и не слишком оправдано. Второй – применить так называемые автоматические выключатели в литом корпусе, оборудованные электромагнитным приводом. Как еще один вариант можно использовать и применение воздушных автоматических выключателей, но это решение по стоимости сравнимо с первым вариантом.

Наиболее предпочтителен вариант применения автоматического выключателя в литом корпусе, оборудованного электромагнитным приводом. Один из вариантов применения – использование его в качестве контактора. Конструктивно сборка из контактора и привода мало напоминает контактор, да и принцип действия (включения и отключения) иной, но функцию подачи питания и отключения при подаче внешнего сигнала это устройство выполнит. Есть только одно принципиальное отличие, которое значительно усложняет жизнь проектировщику: для включения контактора достаточно подать питание на управляющую катушку, и контактор замкнется, для отключения – достаточно отключить управляющую катушку от источника питания, и коммутируемая цепь будет разорвана. То есть для управления контактором достаточно одной управляющей линии. Это обусловлено тем, что у контактора одно из двух устойчивых состояний (замкнуто/разомкнуто) определяется обязательным наличием управляющего напряжения на катушке, а у автоматического выключателя не два состояния, а три! Состояния автоматического выключателя – «ВЫКЛЮЧЕН», «АВАРИЯ», «ВКЛЮЧЕН». В случае срабатывания при возникновении аварии ручка управления переключается в среднее положение «АВАРИЯ». При этом после аварии выключатель обязательно должен быть переведен сначала в положение «ВЫКЛЮЧЕН» для сброса аварии, и только после этого его можно перевести в положение «ВКЛЮЧЕНО». Собственно, это и определяет сложность дистанционного управления автоматическим выключателем.

В этой статье мы попытаемся предложить нестандартный подход к проблеме «сильноточного» АВР (автоматический ввод резерва) на токи до 1600 А.

Обычно АВР реализуется на двух реверсивных контакторах (между ними устанавливается механическая блокировка, предотвращающая одновременное включение) и схемой слежения за линиями питания. В случае распределения нагрузки на две линии добавляют так называемый секционный контактор, который реализует функцию питания двух нагрузок от одной линии в случае отказа одной из линий. Также присутствуют цепи защиты от перегрузки и короткого замыкания. Реализуются схемы управления и защиты АВР либо на дискретных элементах релейной логики, либо на микропроцессорных специализированных моноблочных устройствах управления. Но суть в том, что во всех вариантах исполнения на каждый из контакторов идет только одна управляющая линия, что подразумевает в качестве исполнительного механизма контактор. Требуется коммутировать ток, например 1500А – и сюда сразу просится ВА88-43, оборудованный независимым расцепителем и электроприводом! Но напрямую произвести замену не получится. Придется дорабатывать схему и вводить дополнительные элементы.

Для начала все же хотелось бы напомнить принцип работы и схему включения электропривода. Ведь проблема не только в том, что необходимо заменить контактор автоматом с приводом. Дело в том, что привода для разных автоматических выключателей работают на разных принципах, и схемы управления у них также будут отличаться.

Для начала вспомним ручные (кнопочные) схемы управления приводами.

В ассортименте ТМ IEK четыре привода (можно сказать, что по факту их три, так как ЭП40 и ЭП43 по своему устройству одинаковы, а отличаются только местом установки). Основная проблема – отличия в схеме подключения, которые обусловлены принципом работы разных приводов. Принцип работы обусловлен необходимым усилием для перевода автоматического выключателя из одного состояния в другое. Так, для автоматического выключателя ВА88-32 достаточно усилия небольших электромагнитов, тогда как для взведения пружин взвода ВА88-43 требуется значительное усилие, реализуемое при помощи электромотора (см. табл. 1).

Таблица 1. Рекомендуемые паспортные схемы включения приводов для случая кнопочного управления

ЭП32/33	SB1, SB2 – выключатели кнопочные; SQ –выключатель концевой; VD1, VD2 – выпрямители; YA1, YA2 – электромагниты; 1, 2, 3 – присоединительные проводники.
ЭП35/37	М – электродвигатель; S1 – контакт, управляемый кулачковым механизмом; S2 – контакт, управляемый замком; SB1, SB2 – выключатели кнопочные; Х1 – разъем соединительный.
ЭП40, ЭП43	М – электродвигатель; К –отключающее реле; К1 –контакты отключающего реле; S1, S2, S3– контакты, управляемый кулачковым механизмом; SB1, SB2 – выключатели кнопочные; YC – запирающий электромагнит; Х1 – разъем соединительный.

Варианты полного дистанционного управления для всех моделей приводов TM IEK.

Существует еще проблема, обусловленная особенностью работы собственно автоматического выключателя. При его отключении посредством подачи сигнала на независимый расцепитель (обычно так и производится размыкание по внешнему сигналу) выключатель переводится в среднее «АВАРИЙНОЕ» положение, из которого в замкнутое состояние «ВКЛЮЧЕНО» его снова можно перевести, только переведя сначала в положение «ВЫКЛЮЧЕНО».

При рассмотрении типовых схем включения приводов становится понятно, что на самом деле реально для целей АВР стоит использовать только ВА88-43, но ведь есть другие варианты дистанционного включения-отключения. Так что нужно рассматривать варианты полного дистанционного управления для всех моделей приводов.

Электропривод ЭП32/33 – это привод для ВА88-32/33. У него наименьший габарит, так что и усилие наименьшее. Для реализации дистанционного управления достаточно заменить кнопки ручного управления одним переключающим контактом реле. Линию «Откл» подключаем к нормально замкнутому выводу контакта, а «Вкл» - к нормально-разомкнутому выводу. При включении реле контакт замыкается, сигнал подается на вывод «Вкл» и ВА88-32 включается. Соответственно, сняв питание с реле, мы инициируем перевод контактора в положение «ВЫКЛЮЧЕН». То есть, получаем более чем полный аналог пускателя с одним дополнением: в случае срабатывания защиты ручка управления автоматического выключателя переходит в положение «АВАРИЯ», и после устранения аварии необходимо сначала перевести автоматический выключатель в положение «ВЫКЛЮЧЕН» и только после этого в положение «ВКЛЮЧЕН».

Для ЭП40 и ЭП43 при реализации автоматического управления будет достаточно решения, приведенного для приводов ЭП32/33. Отличие будет в том, что ЭП32/33 срабатывает мгновенно, а у ЭП40 и ЭП43, в связи с отличием конструкции, процесс сброса и взведения пружины занимает несколько секунд. Это необходимо учитывать при проектировании алгоритмов.

Самая непростая, на первый взгляд, задача – осуществить управление при помощи ЭП35/37. Но на самом деле здесь тоже нет ничего сложного. Те же реле, но с двумя перекидными контактами взамен кнопок. Плюс, так же как и у ЭП40 и ЭП43 – обязательно учитывать время перевода рукоятки управления.

Вроде бы все здорово, все включается и отключается. Осталось лишь маленькое «но»! При возникновении аварийной ситуации, требующей мгновенного отключения потребителей, привод не сможет выполнить поставленную задачу как контактор: время срабатывания определяется временем движения механизма переведения рукоятки управления автоматического выключателя. Как быть? В зависимости от задачи воспользуемся независимым или минимальным расцепителем (при применении независимого расцепителя отключение произойдет при появлении напряжения на обмотке электромагнита, тогда как у минимального – при снижении напряжения ниже заданного уровня). Состояние автоматического выключателя можно контролировать при помощи дополнительных или аварийных контактов (см. рис. 1).

Работа схемы:

Начальное состояние – выключено, как на схеме. Для замыкания контактов автоматического выключателя необходимо подать разрешающее напряжение на минимальный расцепитель и, по истечении пяти секунд – на катушку реле КО. Отключающее действие минимального расцепителя будет нейтрализовано, а контакты реле подадут питание на электромагнит высвобождения пружины взвода. Цепь замкнулась. Для размыкания достаточно снять напряжение с любой из цепей управления. При снятии питания с реле произойдет перевод в положение «ВЫКЛЮЧЕН». При снятии питания с минимального расцепителя произойдет размыкание с переходом рукоятки управления в среднее положение – «АВАРИЯ». В этом случае для продолжения работы необходимо обесточить реле, после чего произойдет перевод автоматического выключателя в положение «ВЫКЛЮЧЕН». После этого можно вновь замкнуть контакты автоматического выключателя, переключив контакт реле.

Владимир Селиверстов
Вестник ИЭК. октябрь 2008