«Умные» расцепители для низковольтных воздушных автоматических выключателей

Одну из важнейших ролей в обеспечении стабильного и надёжного снабжения объектов электроэнергией выполняют низковольтные воздушные автоматические выключатели. Чаще всего их используют в качестве вводных и секционных аппаратов в ГРЩ и ВРУ на трёхфазных сетях, имеющих напряжение до 690 В.

Главное в таких аппаратах – селективность. Она становится возможной благодаря применению электронных расцепителей. У расцепителей, помимо стандартного набора основных функций, имеется ещё и дополнительный функционал, который отличается от модели к модели.

К точности регулировки уставок тока и времени предъявляются особые требования не просто так. Всё из-за того, что, по сути, воздушные выключатели находятся на вершине своеобразной иерархии коммутационных устройств. Тепловые расцепители тут уже не подойдут, так что обычно для воздушных автоматических выключателей выбирают электронную альтернативу расцепителей.

Все модели электронных расцепителей имеют в основе микропроцессоры, однако в описании одних употребляется термин «электронные», а в других – «микропроцессорные». И какого-то чёткого разграничения для двух этих категорий аппаратов не существует. Поэтому негласным правилом закрепилось следующее определение: электронными называют тот тип расцепителей, который построен на микроконтроллерах (т.е. чипах, в состав которых входит микропроцессор и основные периферийные устройства), а микропроцессорными называют расцепители, которые по своей конструкции ближе к полноценным компьютерным устройствам.

Системы управления

В более бюджетных моделях чаще всего используются электронные расцепители, управляющиеся посредством поворота универсальных ручек, встроенных в панель. Каким-то образом сбить настройки при такой системе управления или случайно переключить ту или иную ручку практически невозможно. При этом крутить рычаги нужно будет плоской электротехнической отвёрткой. Дисплей в таких моделях очень маленький и чаще всего имеет сегментное строение.

Что касается более дорогостоящих моделей выключателей, то в них обычно применяются микропроцессорные расцепители, которые оснащены уже более крупными графическими дисплеями. Для таких моделей реализовать более или менее привычный любому пользователю интерфейс гораздо проще. Регулировать настройки и выставлять параметры для таких расцепителей можно путём нажатия на клавиши, располагающиеся под дисплеем. Конечно, рядовому пользователю кажется, что такой вариант системы будет гораздо более удобным с точки зрения эксплуатации, чем тот, что предполагает прокрутку ручек отвёрткой. Однако не стоит спешить: размеры дисплея всё равно ограничены конструктивом воздушного выключателя, так что включить в него абсолютно все параметры невозможно. Для проверки настроек аппарата придётся листать на дисплее не одну страницу.

Наиболее удобным считается сочетание достаточно большого графического дисплея и нескольких ручек, которые нужно поворачивать отвёрткой. В таком типе модели вы сможете сразу поменять основные настройки аппаратуры, не пролистывая бесконечно на дисплее страницы ради поиска одной конкретной настройки. Опытному пользователю вообще достаточно будет взглянуть на панель с ручками, чтобы сразу понять, правильно настроен аппарат или нет, а графический дисплей можно использовать, например, для просмотра журнала отчёта, для выставления дополнительных параметров и т.д.

Сегодня предлагается на выбор и ещё один вариант расцепителей: модели, снабжённые сенсорным дисплеем. Для того чтобы снизить риск случайного срабатывания касания, была предусмотрена ручка, которая отключает чувствительность дисплея абсолютно к каждому касанию. Ручка также встроена в панель и для использования предполагает применение отвертки. Естественно, сенсорный экран выглядит куда более современно и красиво, но на этом его преимущества, в общем-то, заканчиваются. Никаких дополнительных удобств при настройке сенсор не даёт.

Блокировка небаланса токов

Если вдруг в системе был обнаружен небаланс токов (показатели поднялись выше заданного уровня), то аппаратура сразу же подаст сигнал персоналу с отключением или же без отключения электропитания. Небаланс токов приводит к повышению тока в нулевом проводе, а это грозит ранним старением кабеля и, в худшем случае, к поломке, которая называется «отгорание нуля». Установка защиты от таких непредвиденных ситуаций – это определённо одно из самых полезных дополнений для системы.

Защита от слишком большого или слишком малого уровня напряжения

Любые «качели» в показателях – это плохо. Когда уровень напряжения выходит за заданные стандартами пределы, персоналу подаётся сигнал. Функционал позволяет защитить от поломки оборудование, которое подключено к щиту и которое превышение напряжения не выдержит. Однако не только превышение параметров грозит возникновением поломок, но и слишком низкий уровень напряжения тоже. Например, холодильники и кондиционеры не могут работать при пониженном напряжении, поскольку это ведёт к их преждевременному выходу из строя.

Избежать подобных неприятностей можно при помощи специальной защиты в выключателе. Однако отключать питание будет разумно только в тех случаях, когда к защитному аппарату подведены однотипные виды оборудования (например, на промышленных предприятиях это частое явление). Если же выключатель стоит, например, на вводе в бизнес-центр, где в разных точках стоит оборудование от разных арендаторов, то такая защита может быть даже вредна. В таких случаях лучше использовать реле напряжения у каждого потребителя.

О чередовании фаз

Такой функционал поможет избежать непредвиденных поломок на тех предприятиях, на которых преобладают трёхфазные двигатели. Если вдруг в системе обнаружится неправильная последовательность фаз, то питание сразу же отключится. Это поможет избежать вращения двигателей в другую сторону.

Стоит, однако, упомянуть, что данное нарушение уже давно корректируется специальными защитными реле. Но дополнительная защита точно никогда не помешает, особенно на крупных предприятиях. Кроме того, воздушный автоматический выключатель может применяться для защиты, например, одного или нескольких сверхмощных трёхфазных двигателей, для которых мощности стандартных реле будет не хватать.

Предотвращение работы генератора в режиме мотора

Данный функционал позволяет защитить мотор от преждевременного выхода из строя. Эта защита является обязательной для воздушных выключателей, установленных в щитах дизель-генераторных систем. Кроме того, эта функция позволит защитить оборудование при неправильной работе системы автоматического подключения резерва.

Функция короткого замыкания на землю

Если в системе имеется такой функционал, то при обнаружении короткого замыкания на землю проводов, которые подходят к нагрузке, электроснабжение отключается (это касается как отдельной секции, так и всего объекта целиком). Стоит, однако, отметить, что обнаружить КЗ можно тремя способами: суммированием токов, внешним трансформатором тока, установленным на нейтраль, внешним трансформатором тока, подключённым к заземлению. Выбирать способ нужно исходя из особенностей объекта и его проектирования. Лучшим решением будет обратиться к поставщику воздушных выключателей и с ним проконсультироваться.

Контроль за частотами в сети

Если частота в сети вышла за установленные пределы, то система подаст сигнал персоналу. Данный функционал подойдёт в тех случаях, когда имеет место питание от местного генератора или от небольшой автономной электросети (и та аппаратура, которая подключена к системе, является чувствительной к частоте в сети).

Если же питание идёт от единой энергосети, то эта функция будет бесполезной, поскольку колебания в общей сети настолько малы, что просто не смогут привести к нарушению работоспособности подключенного оборудования.

Измерение параметров

Практически все модели расцепителей могут проводить замеры напряжения, тока, мощности и коэффициента мощности. Некоторые особенно инновационные системы могут даже замерить изменения частоты (об этом мы уже говорили выше), однако это крайне специфический функционал и нужен он не во всех случаях. И даже в этом случае эта функция пойдёт дополнением к функции измерения коэффициента гармоник, если вы выберете поддерживающий данный функционал расцепитель.

В современных реалиях информация о коэффициенте гармоник будет особенно полезной, особенно если мы говорим о, например, вводе в крупный бизнес-центр, технопарк, где преобладают различные арендаторы с разным оборудованием. И ещё одним дополнительным плюсом будет предоставление расцепителем информации по отдельным гармоникам. Все эти данные помогут вам принять правильное решение по установке оборудования, которое подавляет гармоники.

Наличие USB

Ещё один современный тип функционала – снабжение расцепителей разъёмами mini-USB или USB-C. Это позволяет подключить устройство к компьютеру и, например, выкачать журнал регистрации событий, а также обновить прошивку конкретного устройства.

Кроме того, USB позволяет обеспечить расцепитель резервным источником питания. Если произошла авария и объект полностью обесточило, пользователь может подключить к расцепителю аккумулятор, чтобы расцепитель продолжал показывать информацию о системе и событиях в ней. Это позволит уточнить причину аварии и найти способ устранить её.

Обмен информацией

Отдельные модели расцепителей поддерживают функцию обмена информацией. Это помогает осуществлять, например, дистанционный контроль за работой устройств и управление ими по каналам связи. Обычно расцепители предполагают использование протокола Modbus RTU, который построен на основе интерфейса RS-485. Через него аппаратура подключается к цифровым системам управления электросетями. Так как речь идёт об энергоснабжении и, соответственно, о безопасности людей, то был выбран проверенный тип интерфейса, максимально устойчивый к помехам. Поэтому же, кстати, пока в воздушных выключателях не используют различные беспроводные системы управления (Wi-Fi и Bluetooth). Единственным беспроводным интерфейсом, встречающимся в отдельных моделях, является NFC.

Это основные функции, которыми обладают различные модели расцепителей. Возможно, в будущем станет возможным выпуск устройств и определённым заданным набором функций, который будет считаться «стандартом», однако сейчас пока производство ещё не дошло до этого, хотя экономические предпосылки к такому совершенствованию имеются.