Czym jest SZR (ATS)? Samoczynne załączanie rezerwy

Po zaniku zasilania sieciowego samoczynne uruchomienie agregatu i przełączenie obciążenia na agregat zapewnia panel SZR/ATS (Automatic Transfer Switch – samoczynne załączanie rezerwy). Agregat uruchamia się kilka sekund po zaniku zasilania; obciążenie jest przełączane na agregat typowo w ciągu 10–15 sekund. Po powrocie sieci obciążenie jest przełączane z powrotem na sieć, a agregat zatrzymuje się samoczynnie po kilkuminutowej pracy chłodzącej.

Większość problemów z panelami SZR/ATS spotykanych w praktyce wynika z niewłaściwie dobranej liczby biegunów, czasów opóźnień ustawionych na zero lub paneli, których nie przetestowano podczas uruchomienia.

Co zawiera panel SZR/ATS?

• Element łączeniowy: stycznik, wyłącznik z napędem silnikowym lub przełącznik z napędem silnikowym. Łączy obciążenie z siecią albo z agregatem.
• Sterownik: monitoruje napięcie, częstotliwość i kolejność faz sieci. Zarządza opóźnieniami. Wysyła do agregatu polecenia „start” i „stop”.
• Blokada mechaniczna i elektryczna: sieć i agregat nie mogą zostać jednocześnie podłączone do obciążenia. Na tym opiera się bezpieczeństwo systemu.
• Pomiary i alarmy: napięcie, prąd, informacje o stanie. Wiele modeli ma też zdalny monitoring.

Międzynarodowym odniesieniem dla urządzeń przełączających jest norma IEC 60947-6-1. Kategoria użytkowania elementu łączeniowego musi odpowiadać rodzajowi obciążenia. W obiekcie z dużym udziałem odbiorów silnikowych ten szczegół ma znaczenie.

Jak przebiega przełączenie? Czasy

Krok	Co się dzieje?	Typowe ustawienie (w przybliżeniu)
1. Wykrycie zaniku	Sieć zanika lub wychodzi poza zakres	Opóźnienie 1–5 s
2. Uruchomienie silnika	Do agregatu wysyłane jest polecenie startu	Kilka sekund
3. Stan ustalony	Napięcie i częstotliwość się stabilizują	Kilka sekund
4. Przełączenie	Obciążenie przechodzi na agregat	Łącznie zwykle ~10–15 s
5. Powrót sieci	Monitorowana jest stabilność sieci	Zwykle kilka minut
6. Przełączenie powrotne	Obciążenie wraca na sieć	—
7. Chłodzenie	Agregat pracuje bez obciążenia i się zatrzymuje	Zwykle 3–5 min

Wartości są przykładowe. Rzeczywiste ustawienia wykonuje się odpowiednio do obiektu, panelu sterowania agregatu i obowiązujących przepisów.

Należy pamiętać o dwóch rzeczach. Po pierwsze: przez te 10–15 sekund obciążenie jest pozbawione zasilania. Serwery, urządzenia medyczne czy sterowniki PLC nie wytrzymują tej przerwy; dla nich stosuje się UPS razem z agregatem. Po drugie: czas oczekiwania po powrocie sieci nie jest zbędny. Natychmiastowe przełączanie obciążenia z powrotem, gdy sieć kilkakrotnie zanika i powraca, naraża silniki i urządzenia na kolejne udary.

Rodzaje przełączania

• Przełączanie otwarte (break-before-make): najpierw otwiera się jedno źródło, a następnie zamyka drugie. To najpowszechniejsze rozwiązanie. Podczas przełączania występuje krótka przerwa.
• Przełączanie z opóźnieniem (z pozycją środkową): przełącznik przez krótki czas pozostaje w pozycji „0”. W przypadku dużych silników pomp i wentylatorów daje to czas na zanik napięcia szczątkowego i ogranicza udar prądowy.
• Przełączanie zamknięte (make-before-break): po powrocie sieci oba źródła przez bardzo krótki czas pracują równolegle; obciążenie jest przenoszone bez przerwy. Wymaga synchronizacji i dodatkowych zabezpieczeń. Do równoległego połączenia z siecią może być potrzebna zgoda operatora sieci dystrybucyjnej. Szczegóły w naszym artykule praca synchroniczna (równoległa).

Jak dobrać właściwy SZR/ATS?

1. Prąd. W układzie trójfazowym 400 V:

I (A) = kVA × 1000 ÷ (√3 × 400) ≈ kVA × 1,44

Agregat	Prąd znamionowy (w przybliżeniu)	Typowa wartość SZR/ATS
50 kVA	72 A	80–100 A
100 kVA	144 A	160 A
250 kVA	361 A	400 A
500 kVA	722 A	800 A
1000 kVA	1443 A	1600 A

Wybiera się najbliższą wyższą wartość standardową od obliczonego prądu. Kable i elementy zabezpieczające również muszą być dobrane do tego samego prądu.

2. Liczba biegunów. 3 bieguny czy 4 bieguny? Odpowiedź leży w układzie uziemienia obiektu. W układach, w których punkt neutralny agregatu jest uziemiony oddzielnie, zwykle wymagany jest SZR/ATS 4-biegunowy. Temat omówiliśmy w artykule uziemienie agregatu.

3. Wytrzymałość zwarciowa. SZR/ATS musi być dostosowany do prądu zwarciowego w punkcie przyłączenia i do zabezpieczenia nadrzędnego.

4. Kompatybilność sterowania. Sterownik musi komunikować się z panelem agregatu. Opóźnienia, tryb testowy i wyjścia alarmowe muszą być konfigurowalne.

5. Zakres. Cały budynek czy tylko odbiory krytyczne? Zgrupowanie odbiorów krytycznych w osobnej rozdzielnicy często pozwala rozwiązać zadanie mniejszym agregatem i SZR/ATS. Zapotrzebowanie można oszacować za pomocą narzędzia kalkulator mocy.

Częste błędy w praktyce

• Liczba biegunów dobrana niezależnie od uziemienia. Skutek: po przełączeniu na agregat wyłączniki różnicowoprądowe wyzwalają bez powodu.
• Opóźnienie wykrycia zaniku ustawione na zero. Nawet przy zapadzie napięcia w sieci trwającym kilkaset milisekund agregat się uruchamia. W ciągu dnia dziesiątki niepotrzebnych uruchomień.
• Skracanie czasu chłodzenia. Turbosprężarka i silnik zatrzymują się w stanie gorącym. To nawyk skracający żywotność.
• Brak sprawdzenia kolejności faz. Po przełączeniu na agregat pompa obraca się w przeciwnym kierunku. Zwykle zauważa się to przy pierwszej rzeczywistej przerwie w zasilaniu.
• SZR/ATS nigdy nie jest testowany. Agregat uruchamia się co miesiąc, ale bez obciążenia. Przełączenie jest testowane po raz pierwszy podczas rzeczywistej przerwy w zasilaniu i czasem nie następuje.

Lista kontrolna

• Czy obliczono prąd znamionowy i wybrano najbliższą wyższą standardową wartość SZR/ATS?
• Czy układ uziemienia i decyzja o 3/4 biegunach są określone w projekcie?
• Czy wytrzymałość zwarciowa i zabezpieczenie nadrzędne są ze sobą zgodne?
• Czy jest blokada mechaniczna i elektryczna?
• Czy ustawiono opóźnienia (wykrycie, powrót, chłodzenie)?
• Czy sprawdzono kolejność faz?
• Czy przetestowano komunikację z panelem sterowania agregatu?
• Czy okresowy test przełączenia jest ujęty w planie konserwacji?

Test okresowy

To, że SZR/ATS działa, może wykazać wyłącznie rzeczywiste przełączenie. Podczas konserwacji okresowej agregat należy uruchomić pod obciążeniem, sprawdzić przełączenie i przełączenie powrotne oraz skontrolować opóźnienia i alarmy. W miarę możliwości należy zasymulować rzeczywistą przerwę w zasilaniu przez otwarcie wyłącznika sieciowego. Zakres konserwacji opisano na stronie konserwacja okresowa.

Następny krok

Zespół Terex Diesel pomoże dobrać panel SZR/ATS do mocy agregatu i Państwa obiektu. Informacje o produkcie znajdują się na stronie panel automatycznego przełączania zasilania (SZR/ATS); w sprawie Państwa projektu prosimy o kontakt.