Comutarea automată a sarcinii (ATS-Automatic Transfer Switch) și funcționarea în paralel a grupurilor electrogene: ce trebuie verificat la proiectare

Cem Özdemir, director general, Terex Diesel

Un grup electrogen de rezervă este doar jumătate din soluție. Cealaltă jumătate este modul în care sarcina trece de la rețea la generator și înapoi. În practică, multe probleme apărute la primele încercări sau la prima cădere reală a rețelei nu țin de motor sau de alternator, ci de comutarea automată (ATS) și, în instalațiile mai mari, de sincronizarea mai multor grupuri. Articolul de față rezumă punctele pe care electricianul proiectant sau executant ar trebui să le verifice.

Rolul ATS-ului

Un comutator automat de transfer supraveghează tensiunea și frecvența rețelei. Când acestea ies din limitele setate, după o temporizare scurtă (de obicei câteva secunde, pentru a ignora micile goluri de tensiune) dă comanda de pornire a grupului. Când generatorul a atins tensiunea și frecvența nominale, ATS-ul deconectează rețeaua și conectează sarcina la generator. După revenirea rețelei urmează o temporizare de stabilizare, apoi transferul invers și o perioadă de răcire a motorului fără sarcină.â

Figura 1. Schema de principiu a conectării ATS: rețea, generator, panou ATS, tablou consumatori. Sursa: Terex Diesel.

Comutație cu întrerupere sau fără întrerupere

Cea mai răspândită soluție este transferul cu întrerupere (open transition): sarcina rămâne nealimentată câteva secunde, cât durează pornirea și transferul. Pentru majoritatea clădirilor este acceptabil. Acolo unde nici această pauză nu este permisă, se folosește un UPS în amonte de consumatorii critici sau un transfer fără întrerupere (closed transition), la care generatorul se sincronizează scurt cu rețeaua înainte de comutare. Varianta din urmă necesită acordul operatorului de distribuție și protecții suplimentare, deoarece pentru o fracțiune de secundă două surse funcționează în paralel.

Interblocarea

Indiferent de tipul echipamentului, rețeaua și generatorul nu trebuie conectate simultan la aceeași sarcină fără un sistem proiectat pentru asta. De aceea, comutatoarele cu contactoare sau întrerupătoare motorizate au interblocare electrică și, de preferință, mecanică. La verificare merită încercat manual fiecare scenariu: lipsa unei faze, tensiune scăzută, revenirea rețelei în timpul pornirii generatorului.

Neutrul și numărul de poli

Una dintre cele mai frecvente erori este alegerea unui ATS cu trei poli într-o rețea TN-S, unde neutrul generatorului este legat la pământ separat. Dacă neutrul nu este comutat, pot apărea curenți de circulație și declanșări nedorite ale protecțiilor diferențiale. Decizia între ATS cu trei sau patru poli trebuie luată împreună cu schema de legare la pământ a întregii instalații, nu ulterior.

Dimensionarea ATS-ului

Curentul nominal al comutatorului se alege după curentul maxim al sarcinii transferate, dar trebuie verificată și capacitatea de rupere și de închidere pe scurtcircuit. Pentru sarcini cu motoare mari, curentul de pornire poate depăși de câteva ori valoarea nominală, iar comutatorul trebuie să suporte aceste condiții fără sudarea contactelor.

Când un singur grup nu mai este suficient

La puteri mari sau acolo unde se cere redundanță, se folosesc două sau mai multe grupuri în paralel. Avantajele sunt evidente: dacă un grup se oprește, celălalt preia sarcinile prioritare; la consum redus poate funcționa un singur grup, cu încărcare mai bună și consum specific mai mic; mentenanța se poate face fără oprirea totală a alimentării de rezervă.

Condițiile sincronizării

Pentru a cupla două generatoare pe aceeași bară, trebuie să coincidă patru mărimi: tensiunea, frecvența, succesiunea fazelor și unghiul de fază. Controlerele moderne de sincronizare reglează automat turația și excitația și închid întrerupătorul doar în fereastra admisă. După cuplare, sarcina activă se împarte prin reglajul de turație, iar cea reactivă prin reglajul de tensiune, astfel încât niciun grup să nu fie supraîncărcat.

Figura 2. Panou de sincronizare pentru funcționarea în paralel a grupurilor electrogene. Sursa: Terex Diesel.

Logica de prioritate

Un panou de sincronizare bine configurat include deconectarea treptată a sarcinilor neesențiale (load shedding) dacă un grup cade, precum și pornirea și oprirea grupurilor în funcție de nivelul consumului. Aceste praguri trebuie stabilite împreună cu beneficiarul, pe baza unei liste clare a consumatorilor critici.

Testarea

Orice sistem ATS sau de sincronizare trebuie testat periodic în condiții reale, nu doar prin pornirea grupului fără sarcină. Un test lunar cu simularea căderii rețelei verifică întregul lanț: senzorii, temporizările, pornirea, transferul și revenirea. Rezultatele, împreună cu valorile setate, merită notate într-un registru al instalației.

Concluzie

ATS-ul și panoul de sincronizare sunt partea instalației care decide dacă generatorul preia efectiv sarcina în momentul critic. Alegerea corectă a numărului de poli, interblocarea, dimensionarea la curenții de pornire și o logică de prioritate clară sunt mai importante decât orice specificație de catalog.

Despre autor: Cem Özdemir este director general al Terex Diesel, producător de grupuri electrogene diesel cu fabrica în Tuzla, Istanbul, Turcia. Compania produce grupuri de 10–4.125 kVA, la 50 și 60 Hz, precum și turnuri de iluminat; echipa activează în sectorul grupurilor electrogene din 2006, iar exporturile către UE sunt însoțite de certificatul de circulație A.TR.

Mai multe informații: https://terexdiesel.com/en/knowledge-centre/what-is-an-ats/ și https://terexdiesel.com/en/knowledge-centre/generator-paralleling/