Katkestuseta ümberlülitus – ATyS P1000 suletud üleminekuga (CTTS)

Kuidas lülitada elektrikoormus ühelt toiteallikalt teisele ilma elektrivarustust katkestamata?

Elektrivarustuse töökindlus on kriitilise tähtsusega paljudes valdkondades, kus isegi lühiajaline toitekatkestus võib häirida seadmete tööd, peatada tootmisprotsesse või põhjustada märkimisväärseid kulusid.

SOCOMEC ATyS P1000 CTTS on suletud üleminekuga automaatne ümberlüliti nimivooludele 800–4000 A, mis võimaldab viia elektrikoormuse ühelt toiteallikalt teisele ilma toitekatkestuseta, kui mõlemad allikad on töökorras ja sünkroonis.

Tegemist on PC-klassi ümberlülitiga, mille sünkroonkontroll, juhtimisfunktsioonid ja blokeeringud on integreeritud ühte seadmesse.

Miks tavapärane ümberlülitus põhjustab toitekatkestuse?

Tavapärased automaatsed ümberlülitid kasutavad avatud üleminekut (open transition), mille korral katkestatakse esmalt ühendus senise toiteallikaga ning alles seejärel ühendatakse uus toiteallikas.

Nende kahe toimingu vahele jääb lühike ajavahemik, mil koormus on toiteta. Isegi väga kiire ümberlülituse korral võib selline katkestus mõjutada arvutite, sagedusmuundurite, juhtimissüsteemide, valgustuse ja muude elektriseadmete tööd.

Elektrivõrgu rikke korral on esmane toitekatkestus vältimatu, sest senine toiteallikas ei ole enam kättesaadav. Paljud ümberlülitused toimuvad aga olukorras, kus mõlemad toiteallikad on töökorras.

Näiteks:

• koormuse tagasilülitamisel generaatorilt elektrivõrgule pärast võrgu taastumist;
• generaatori regulaarsel katsetamisel tegeliku koormuse all;
• elektrisüsteemi hooldustöödel või koormuse üleviimisel ühelt trafolt teisele.

Avatud ülemineku korral põhjustab iga selline toiming täiendava toitekatkestuse, kuigi selle vältimiseks on tehnilised eeldused olemas.

Suletud üleminekuga ümberlülitus võimaldab säilitada koormuse katkematu elektrivarustuse ka toiteallikate vahetamisel.

Kuidas suletud üleminek töötab?

Suletud ülemineku (closed transition, make-before-break) põhimõte seisneb selles, et uus toiteallikas ühendatakse enne senise toiteallika lahtiühendamist.

Ümberlülituse ajal töötavad mõlemad toiteallikad lühiajaliselt paralleelselt. Seejärel ühendatakse senine toiteallikas lahti ning koormuse toitmine jätkub uue allika kaudu.

Selline lahendus võimaldab säilitada koormuse katkematu elektrivarustuse kogu ümberlülituse vältel.

Enne toiteallikate paralleelühendamist kontrollib ATyS P1000 CTTS-i integreeritud sünkroonkontroll nende sünkroonsust. Paralleeltöö lubatakse üksnes siis, kui vajalikud tingimused on täidetud.

Avatud ülemineku korral tekib kahe kontaktide ümberlülitustoimingu vahel ajavahemik, mil koormus on toiteta. Suletud ülemineku korral on mõlema toiteallika kontaktid lühiajaliselt samaaegselt suletud, mistõttu koormuse elektrivarustus ei katke.

Ohutus ja töökindlus

Kahe toiteallika paralleelühendamine eeldab täpset juhtimist ja asjakohaseid kaitsemeetmeid.

ATyS P1000 CTTS-is on selleks integreeritud mitu ohutusfunktsiooni.

• Sünkroonkontroll. Enne toiteallikate paralleelühendamist kontrollib seade nende sünkroonsust. Kui vajalikud tingimused ei ole täidetud, toimub ümberlülitus avatud üleminekuga.
• Elektriajamiga mehaanilised blokeeringud. Seadmesse integreeritud patenteeritud blokeeringud välistavad toiteallikate samaaegse ühendamise avatud ülemineku korral.
• Suletud üleminek ainult automaatrežiimis. Toiteallikate paralleelühendamine on võimalik üksnes automaatse juhtimise korral. Käsitsijuhtimisel ei ole nende samaaegne ühendamine lubatud.
• Avariiline käsitsijuhtimine. Vajaduse korral on võimalik ümberlülitit juhtida käsitsi, järgides seadme ohutusnõudeid.

Toiteallikate paralleeltöö on seega lühiajaline ja kontrollitud ning toimub ainult ümberlülituseks vajaliku aja jooksul.

Kus suletud üleminekuga ümberlülitusest kasu on?

Suletud üleminekuga ümberlülitus sobib eelkõige elektrisüsteemidesse, kus toiteallikate vahetamine on regulaarne või planeeritud tegevus ning isegi lühiajaline toitekatkestus võib mõjutada seadmete tööd või põhjustada majanduslikku kahju.

Kasutusvaldkond	Lahenduse praktiline väärtus
Tagasilülitus generaatorilt elektrivõrgule	Pärast elektrivõrgu taastumist saab koormuse viia generaatorilt tagasi võrgutoitele ilma täiendava katkestuseta
Generaatori katsetamise koormuse all	Generaatorilt saab regulaarselt katsetada tegeliku koormusega, katkestamata tarbijate elektrivarustust
Tipukoormuse katmine (peak shaving)	Tipukoormuse perioodil saab koormuse suunata generaatorile ja hiljem tagasi elektrivõrgule ilma toitekatkestuseta
Koormuse ümberjaotamine toiteallikate vahel	Võimaldab viia koormuse ühelt toiteallikalt teisele näiteks trafo hooldustööde ajaks
Haiglad, andmekeskused, ja tööstus	Aitab tagada seadmete ja protsesside katkematu elektrivarustuse planeeritud ümberlülituse ajal

Lisaks ümberlülitusfunktsioonile võimaldab ATyS P1000 CTTS mõõta elektrienergiat (PMD täpsusklass 0,5) ning koguda andmeid toiteallikate kasutamise kohta.

Need andmed aitavad analüüsida energiatarbimist, hinnata generaatori kasutamise otstarbekust ning tipukoormuse katmise majanduslikku tasuvust.

Integreeritud lahendus tavapärase katkestipõhise süsteemi asemel

Katkestusteta ümberlülituse teostamiseks kasutatakse IEC standarditel põhinevates elektrisüsteemides sageli eraldi seadmetest koosnevaid lahendusi, millesse kuuluvad kaks õhkkatkestit, sünkroonrelee, kontroller ja nendevahelised juhtahelad.

ATyS P1000 CTTS ühendab vajalikud funktsioonid ühte seadmesse, vähendades eraldi komponentide ja nendevaheliste ühenduste vajadust.

Lahenduse peamised tehnilised omadused on järgmised:

• PC-klassi suletud üleminekuga ümberlülitus nimivooludel kuni 4000 A, kasutuskategooriaga AC-33A kogu nimivooluvahemikus ja lühiajalise taluvusvooluga kuni 85 kA (Icw, 1 s).
• Integreeritud sünkroonkontroll, juhtimine ja blokeeringud, mis välistavad vajaduse eraldiseisvate sünkroonkontrollireleede ja nendega seotud täiendavate juhtahelate järele.
• Automaatne üleminek avatud ümberlülitusele, kui toiteallikad ei ole sünkroonis.
• Sisseehitatud energiamõõtmine ja diagnostika, sealhulgas neutraaljuhi katkemise, klemmide temperatuuri ning ülekoormuse ja lühise tuvastamise funktsioonid.
• Seisundipõhise hoolduse võimalused, mis aitavad jälgida seadme seisukorda ja kavandada hooldustoiminguid.

Tehnilised andmed

SOCOMEC ATyS P1000 CTTS on saadaval 4-pooluselise seadmena kaheksa nimivooluga vahemikus 800–4000 A.

Seade vastab standarditele IEC 60947-6-1 ja IEC 61557-12 (energiamõõtmine).

Kasutuskategooria on AC-33A ilma vooluvähenduseta. Kontaktide ümberlülitusaeg avatud üleminekul on alla 100 ms. Isolatsioonipinge Ui on 1000 V ja impulsstaluvus Uimp 12 kV.

Mida tuleb lahenduse projekteerimisel arvestada?

Suletud üleminekuga ümberlülitus tähendab kahe toiteallika lühiajalist paralleeltööd. Seetõttu tuleb lahenduse kavandamisel pöörata tähelepanu nii elektrisüsteemi tehnilistele tingimustele kui ka asjakohastele võrguühenduse nõuetele.

1. Kooskõlastamine võrguettevõtjaga

Generaatori paralleeltöö jaotusvõrguga, sealhulgas lühiajaline paralleeltöö ümberlülituse ajal, tuleb kooskõlastada võrguettevõtjaga. Sõltuvalt ühendustingimustest võib osutuda vajalikuks täiendavate kaitsemeetmete rakendamine.

2. Generaatori sünkroniseerimine

ATyS P1000 CTTS kontrollib toiteallikate sünkroonsust, kuid ei reguleeri generaatori tööd. Generaatori juhtimissüsteem peab võimaldama selle sünkroniseerimist elektrivõrguga.

3. Lühisvool paralleeltöö ajal

Toiteallikate paralleeltöö korral võivad nende lühisvoolud liituda. Projekteerimisel tuleb kontrollida jaotusseadme, ümberlüliti (Icw, Icm) ja kaitseaparaatide vastupidavust võimalikele lühisvooludele.

4. Neutraaljuhi ja maandussüsteemi lahendus

ATyS P1000 CTTS on neljapooluseline ümberlüliti, mis lülitab koos faasijuhtidega ka neutraaljuhti. Kahe toiteallikaga TN-süsteemi projekteerimisel tuleb neutraaljuhi ja kaitsejuhi ühendused ning maandussüsteem lahendada vastavalt süsteemi eripärale ja kohaldatavatele nõuetele.

5. Kaitsete selektiivsus

Kaitseseadmete selektiivsust tuleb kontrollida nii avatud kui ka suletud üleminekuga ümberlülituse korral, arvestades sealhulgas toiteallikate lühiajalist paralleeltööd.

Suletud üleminekuga ümberlülitus võimaldab vältida planeeritud toiteallikate vahetamisega kaasnevaid elektrikatkestusi olukordades, kus mõlemad toiteallikad on töökorras ja sünkroonis.

SOCOMEC ATyS P1000 CTTS ühendab katkestusteta ümberlülituse, sünkroonkontrolli, juhtimis- ja ohutusfunktsioonid ning energiamõõtmise ühte seadmesse.