8.5. Автоматическое повторное включение (апв)
Большая часть повреждений (до 70%) в воздушных электрических сетях выше 1кВ возникает от самоустраняющихся причин:
– схлестывания проводов;
В этих случаях АПВ позволяет быстро восстановить нормальную работу электроустановок, сокращая их простои, недоотпуск электроэнергии и ущерб от перерывов электроснабжения.
Рисунок 8.3. График цикла двухтактного АПВ
спешным назы-вается АПВ, после
которого электроснабжение потребителей восстанавливается.
Неуспешным называется АПВ, когда после срабатывания АПВ причина повреждения не устраняется (устойчивое к. з.), тогда защита срабатывает вторично и отключает поврежденный объект без последующего АПВ, т. е. возможны многократные АПВ.
При к.з. через время отключается защита (рисунок 8.3). После первой бестоковой паузы повторно включается выключатель. Если к.з. устранено (успешное АПВ), то выклю-чатель останется включенным (пунктир). Если АПВ неуспешное, выключатель отключится вторично через время . После второй безтоковой паузы выключатель включается второй раз. При успешном втором АПВ выключатель остается включенным, а при неуспешном через время окончательно отключится.
При ликвидации аварии выключатель включают вручную.
В соответствии с требованиями ПУЭ все кабельно- воздушные сети выше 1кВ оснащаются АПВ:
– механического и электрического устройства;
– однофазные и трехфазные;
– на переменном, выпрямленном и постоянном оперативном токе.
В сельских сетях используется АПВ – полупроводниковое реле двухкратного действия АПВ-2П с выдержкой времени до 7 с для первого цикла и до 28 с для второго цикла АПВ.
8.6. Автоматическое включение резерва
Автоматическое включение резервного питания (АВР) – одно из важных средств повышения надежности электроснабжения сельских потребителей, т.к. они обеспечиваются в основном односторонним питанием.
Устройства АВР переключают потребителей при повреж-дении основного источника питания на исправленный резерв-
– на двухтрансформаторых подстанциях 35. 110/10кВ;
– на линиях 10кВ замкнутого режима;
– на ТП10/0,4кВ, линиях 0,38кВ и на резервных дизельных
э лектростанциях (при на-личии потребителей I ка-тегории по надежности).
При выходе из строя одного трансформатора 2х трансформаторной подстанции АВР1 и АВР3 включают секционный выключатель, тем самым подключая к шинам вто-рого трансформатора пот-ребителей, питавшихся от поврежденного трансфор-матора (рисунок 8.4).
При повреждении це-пи основного источника АВР2 и АВР4 переключа-
Рисунок 8.4. Варианты АВР в сельских
тся на питание от резер-вной линии 10 и 0,38кВ.
АВР1. АВР4 – мест-ные АВР, а САВР – сетевые.
АВР должно быть однократным, с минимальной продол-жительностью действия, в качестве пускового органа исполь-зуют минимальное реле напряжения или реле времени с вращающимся якорем.
Глава 9. Надежность электроснабжения
9.1. Категории потребителей по надежности электроснабжения
Уровень надежности электроснабжения определяется в за-висимости от назначения электроустановок потребителей пу-тем отнесения к той или иной категории. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) устанавливают следующие категории электроприемников по надежности электроснабжения:
К первой категории (например, инкубаторы, операцион-ные, реанимации и родильные блоки, лифты, противопожар-ные устройства, охранная сигнализация) относятся электро-приемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой:
опасность для жизни людей;
угрозу для безопасности государства;
значительный материальный ущерб;
расстройство сложного технологического процесса;
нарушение работы коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.
Э лектроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаиморезервируеимых источников питания (двух трансформаторных подстанций (ТП) (рисунок 9.1) с установкой устройства автоматического включения резерва
Рисунок 9.1. Схема двухстороннего питания потребителей
(АВР)), и перерыв их электроснабжения допускается на время, необходимое для автоматического включения резервного
питания (второй, резервной электростанции).
Из первой категории выделяется особая группа электро-
приемников (например, пожарное электрооборудование подземных гаражей, отделы реанимации больниц), бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.
Д ля электроприемников особой группы должно предусмат-риваться дополнительное питание от третьего независимого источника питания (рисунок 9.2) – местные электростанции, электростанции энергосистем, агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и др.
Рисунок 9.2. Сложная двухсторонняя схема питания
Ко второй категории (большая часть сельских электроустановок, жилые дома с электроплитами, общежития) – относятся электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к:
массовому недоотпуску продукции;
массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта;
нарушению нормальной деятельности большинства жителей.
Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаиморезервируеимых источников питания (двух ТП или двух взаиморезервирующих трансформаторов одной ТП), и перерыв их электроснабжения допускается на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады в течение часа.
К третьей категории относятся все остальные электроприемники (в зданиях, учреждениях с вместимостью более 50 человек библиотеки, выставки, концертные залы, профилактории), не попадающие под определение первой и второй категорий (рисунок 9.3).
Электроприемники третьей категории могут обеспечи-ваться электроэнергией от одного источника питания (ТП) при условии, что перерывы электроснабжения для ремонта или замены повреждения не превышают 1 суток.
Рисунок 9.3. Схема одностороннего питания
6.1.4. Успешный и неуспешный циклы апв
При повреждении на линии срабатывает релейная защита и отключает линию. Одновременно запускаются элементы схемы АПВ. Если на отключенной линии повреждение самоликвидируется, то релейная защита, а также реле КТ1 и KL1 возвращаются в исходное положение. Однако реле КТ2 самоудерживается и обеспечивает выполнение программы повторного включения. По истечении выдержки времени t2, порядка 0,5 с, подается сигнал на реле KL2, которое в свою очередь подает сигнал на включение выключателя. Реле KL2 имеет дополнительную, последовательную обмотку, за счет которой якорь удерживается до момента включения выключателя. По истечении выдержки времени t3 замыкается третий контакт реле КТ2.3 и реле КТ2 возвращается в исходное положение.
Релейная защита отключает линию, а устройство АПВ подает сигнал на включение выключателя. В случае устойчивого повреждения релейная защита вторично отключает линию. Выдержка времени t3 выбирается больше времени срабатывания релейной защиты и равняется обычно 810 секундам. Поэтому реле времени КТ2, запущенное при первом срабатывании защиты, продолжает работать. Действие проскальзывающего контакта КТ2.2 было использовано, поэтому сигнала на включение не будет. При замыкании контакта КТ2.3 схема возвращается в исходное положение.
Проскальзывающий контакт КТ2.2 реле КТ2 может застревать, что является недостатком этой схемы. При этом получается затянувшийся импульс на включение, а, следовательно, возможно многократное включение выключателя. Для устранения этого явления цепь включения дополнительно заводится через нормально закрытый контакт реле KL1.1. При очередном отключении выключателя реле KL1 срабатывает и самоудерживается контактом KL1.2. В результате контакты KL1.1 будут удерживаться в разомкнутом состоянии и сигнал на включение не пройдет.
При отключении линии от ключа управления схема АПВ не запускается и повторного включения не будет.
6.1.5. Схема апв с пуском от несоответствия положения ключа управления и выключателя
Пуск схемы АПВ производится от несоответствия положения ключа управления и выключателя. Так, если ключ управления SA находится в положении «включено», а выключатель по какой-либо причине отключился, то устройство АПВ будет запущено и подаст сигнал на повторное включение.
Напомним алгоритм действия автоматики повторного включения. При КЗ на линии срабатывает релейная защита и отключает ее. Через некоторое время автоматика повторно включит линию. Выдержка времени необходима для того, чтобы погасла дуга в месте КЗ. Если КЗ было проходящим, то после повторного включения линия сохранится в работе. На этом действие релейной защиты и АПВ заканчивается.
При устойчивом КЗ на линии за время бестоковой паузы повреждение не ликвидируется. Повторная подача напряжения на линию не приведет к желаемому результату – сохранению линии в работе. Релейная защита повторно отключит линию. Поскольку АПВ однократное, то линия останется в отключенном состоянии. Схема автоматики, реализующая рассмотренный алгоритм, показана на рис. 6.2.
Прежде всего, обратим внимание на ручное управление линией, которое осуществляется ключом SA. Рукоятка этого ключа может занимать три положения – нейтральное, левое и правое. Поворот ключа влево соответствует команде «отключено». В правом положении подается команда на включение.
При возвращении ключа SA в нейтральное положение поданная команда может исчезнуть или сохранится. Сохранение (запоминание) команды на схеме ключа SA отмечено точкой на средней пунктирной линии. Контакты 1-2 замыкаются при повороте ручки ключа вправо и после возврата ручки в нейтральное положение остаются замкнутыми.
Рис. 6.2. Схема АПВ с пуском от несоответствия между положениями
выключателя и ключа управления
Рассмотрим действие схемы по рис. 6.2. При включенном положении SA его контакты 1-2 замкнуты и конденсатор С заряжается через сопротивление 1R. Если выключатель отключился, то его вспомогательные контакты В1.1 замыкают цепь реле KL1. Это реле является пусковым реле схемы АПВ. При пуске устройства АПВ срабатывает реле КТ1, которое контактом КТ1.2 с выдержкой времени подключает конденсатор С к параллельной обмотке реле KL2. Срабатывание этого реле за счёт тока разряда конденсатора обеспечивает подачу сигнала на включение выключателя. В случае успешного АПВ линия сохраняется в работе.
Однократность повторного включения обеспечивается за счет цепочки 1R—С. При включении реле KL2 замыкается контакт КЛ2.1 и конденсатор С разряжается за заданное время. Время заряда конденсатора через сопротивление 1R выбирается в пределах 1520 с. При неуспешном АПВ действием релейной защиты линия вновь отключается. Однако, поскольку конденсатор к этому времени не успевает зарядиться, то очередного повторного включения не произойдет. В отключенном состоянии выключателя конденсатор не может зарядиться, так как он шунтирован обмоткой реле KL2.
В случае ручного отключения выключателя повторное включение не произойдет, поскольку контакты 1 и 2 ключа управления SA разомкнуты и, несмотря на возможное срабатывание реле KL1, КТ1 и KL2, сигнала на включение не будет.
Следует заметить, что при очередном включении линии устройство АПВ становится готовым к действию через 1520 с, т. е. после того как зарядится конденсатор. Поэтому при ручном включении выключателя на поврежденную линию повторного включения не последует.
Реле KL3 обеспечивает доминирующее действие сигнала на отключение. Так, если релейная защита подаст сигнал на отключение, то это реле сработает. Если при этом существует импульс на включение (например, приварились контакты реле KL2), то он не пройдет через разомкнутые контакты KL3.2 реле KL3, а будет переведен на обмотку этого реле. Таким образом, несмотря на наличие импульса на включение, линия будет отключена.
Рассмотренная схема положена в основу устройств автоматического повторного включения с реле типа АПВ-1 и РПВ-58. На схеме дополнительно показаны цепочки ускорения защиты, запрета действия АПВ и некоторые другие детали устройства.
Схема АПВ с пуском от несоответствия может быть использована и на телеуправляемых подстанциях. Наличие телеуправления привносит некоторую специфику в условия работы устройства АПВ. Так, при отключении выключателя с помощью средств телемеханики, ключ управления на самой подстанции остается в положении «включено». Это обстоятельство приводит к несоответствию положения выключателя и ключа управления и служит пусковым импульсом к повторному включению. Однако повторного включения не должно быть, поскольку телеотключение соответствует ручному отключению с помощью ключа управления. Для устранения повторного включения в рассмотренной ситуации предусмотрен запрет действия устройства АПВ. При срабатывании реле телеуправления ТУ одновременно с сигналом на отключение подается минус в точку а. Конденсатор разряжается, и повторное включение не происходит.
Рассмотренный способ запрета может быть использован и в любом другом случае, когда при отключении выключателя повторное включение не требуется.
6.1.4. Успешный и неуспешный циклы апв
При повреждении на линии срабатывает релейная защита и отключает линию. Одновременно запускаются элементы схемы АПВ. Если на отключенной линии повреждение самоликвидируется, то релейная защита, а также реле КТ1 и KL1 возвращаются в исходное положение. Однако реле КТ2 самоудерживается и обеспечивает выполнение программы повторного включения. По истечении выдержки времени t2, порядка 0,5 с, подается сигнал на реле KL2, которое в свою очередь подает сигнал на включение выключателя. Реле KL2 имеет дополнительную, последовательную обмотку, за счет которой якорь удерживается до момента включения выключателя. По истечении выдержки времени t3 замыкается третий контакт реле КТ2.3 и реле КТ2 возвращается в исходное положение.
Релейная защита отключает линию, а устройство АПВ подает сигнал на включение выключателя. В случае устойчивого повреждения релейная защита вторично отключает линию. Выдержка времени t3 выбирается больше времени срабатывания релейной защиты и равняется обычно 810 секундам. Поэтому реле времени КТ2, запущенное при первом срабатывании защиты, продолжает работать. Действие проскальзывающего контакта КТ2.2 было использовано, поэтому сигнала на включение не будет. При замыкании контакта КТ2.3 схема возвращается в исходное положение.
Проскальзывающий контакт КТ2.2 реле КТ2 может застревать, что является недостатком этой схемы. При этом получается затянувшийся импульс на включение, а, следовательно, возможно многократное включение выключателя. Для устранения этого явления цепь включения дополнительно заводится через нормально закрытый контакт реле KL1.1. При очередном отключении выключателя реле KL1 срабатывает и самоудерживается контактом KL1.2. В результате контакты KL1.1 будут удерживаться в разомкнутом состоянии и сигнал на включение не пройдет.
При отключении линии от ключа управления схема АПВ не запускается и повторного включения не будет.
6.1.5. Схема апв с пуском от несоответствия положения ключа управления и выключателя
Пуск схемы АПВ производится от несоответствия положения ключа управления и выключателя. Так, если ключ управления SA находится в положении «включено», а выключатель по какой-либо причине отключился, то устройство АПВ будет запущено и подаст сигнал на повторное включение.
Напомним алгоритм действия автоматики повторного включения. При КЗ на линии срабатывает релейная защита и отключает ее. Через некоторое время автоматика повторно включит линию. Выдержка времени необходима для того, чтобы погасла дуга в месте КЗ. Если КЗ было проходящим, то после повторного включения линия сохранится в работе. На этом действие релейной защиты и АПВ заканчивается.
При устойчивом КЗ на линии за время бестоковой паузы повреждение не ликвидируется. Повторная подача напряжения на линию не приведет к желаемому результату – сохранению линии в работе. Релейная защита повторно отключит линию. Поскольку АПВ однократное, то линия останется в отключенном состоянии. Схема автоматики, реализующая рассмотренный алгоритм, показана на рис. 6.2.
Прежде всего, обратим внимание на ручное управление линией, которое осуществляется ключом SA. Рукоятка этого ключа может занимать три положения – нейтральное, левое и правое. Поворот ключа влево соответствует команде «отключено». В правом положении подается команда на включение.
При возвращении ключа SA в нейтральное положение поданная команда может исчезнуть или сохранится. Сохранение (запоминание) команды на схеме ключа SA отмечено точкой на средней пунктирной линии. Контакты 1-2 замыкаются при повороте ручки ключа вправо и после возврата ручки в нейтральное положение остаются замкнутыми.
Рис. 6.2. Схема АПВ с пуском от несоответствия между положениями
выключателя и ключа управления
Рассмотрим действие схемы по рис. 6.2. При включенном положении SA его контакты 1-2 замкнуты и конденсатор С заряжается через сопротивление 1R. Если выключатель отключился, то его вспомогательные контакты В1.1 замыкают цепь реле KL1. Это реле является пусковым реле схемы АПВ. При пуске устройства АПВ срабатывает реле КТ1, которое контактом КТ1.2 с выдержкой времени подключает конденсатор С к параллельной обмотке реле KL2. Срабатывание этого реле за счёт тока разряда конденсатора обеспечивает подачу сигнала на включение выключателя. В случае успешного АПВ линия сохраняется в работе.
Однократность повторного включения обеспечивается за счет цепочки 1R—С. При включении реле KL2 замыкается контакт КЛ2.1 и конденсатор С разряжается за заданное время. Время заряда конденсатора через сопротивление 1R выбирается в пределах 1520 с. При неуспешном АПВ действием релейной защиты линия вновь отключается. Однако, поскольку конденсатор к этому времени не успевает зарядиться, то очередного повторного включения не произойдет. В отключенном состоянии выключателя конденсатор не может зарядиться, так как он шунтирован обмоткой реле KL2.
В случае ручного отключения выключателя повторное включение не произойдет, поскольку контакты 1 и 2 ключа управления SA разомкнуты и, несмотря на возможное срабатывание реле KL1, КТ1 и KL2, сигнала на включение не будет.
Следует заметить, что при очередном включении линии устройство АПВ становится готовым к действию через 1520 с, т. е. после того как зарядится конденсатор. Поэтому при ручном включении выключателя на поврежденную линию повторного включения не последует.
Реле KL3 обеспечивает доминирующее действие сигнала на отключение. Так, если релейная защита подаст сигнал на отключение, то это реле сработает. Если при этом существует импульс на включение (например, приварились контакты реле KL2), то он не пройдет через разомкнутые контакты KL3.2 реле KL3, а будет переведен на обмотку этого реле. Таким образом, несмотря на наличие импульса на включение, линия будет отключена.
Рассмотренная схема положена в основу устройств автоматического повторного включения с реле типа АПВ-1 и РПВ-58. На схеме дополнительно показаны цепочки ускорения защиты, запрета действия АПВ и некоторые другие детали устройства.
Схема АПВ с пуском от несоответствия может быть использована и на телеуправляемых подстанциях. Наличие телеуправления привносит некоторую специфику в условия работы устройства АПВ. Так, при отключении выключателя с помощью средств телемеханики, ключ управления на самой подстанции остается в положении «включено». Это обстоятельство приводит к несоответствию положения выключателя и ключа управления и служит пусковым импульсом к повторному включению. Однако повторного включения не должно быть, поскольку телеотключение соответствует ручному отключению с помощью ключа управления. Для устранения повторного включения в рассмотренной ситуации предусмотрен запрет действия устройства АПВ. При срабатывании реле телеуправления ТУ одновременно с сигналом на отключение подается минус в точку а. Конденсатор разряжается, и повторное включение не происходит.
Рассмотренный способ запрета может быть использован и в любом другом случае, когда при отключении выключателя повторное включение не требуется.
Проверка устойчивости при наличии автоматического повторного включения (АПВ).
Автоматическое повторное включение (АПВ) может быть трёхфазным (ТАПВ), если при аварии на линии отключаются и вновь включаются три фазы линии или однофазным (ОАПВ), если отключается и включается только одна повреждённая фаза. АПВ считается успешным, если за время отключённого состояния линии (фазы) короткое замыкание ликвидируется, и после обратного включения может восстановиться нормальная работа. АПВ считается неуспешным, если обратное включение производится на сохранившееся короткое замыкание. Восстановление нормальной работы при успешных и неуспешных АПВ ограничивается возможным нарушением динамической устойчивости энергосистемы.
При ТАПВ на одноцепной линии (см. рис. 3.13,а) в режиме паузы АПВ генератор работает с нулевой мощностью (см. рис. 3.13,б), а по окончании паузы, при успешном АПВ, его мощность резко увеличивается в связи с переходом на угловую характеристику нормального режима. При выполнении критерия К д.у ≥ 1 генератор после нескольких циклов качания продолжит нормальную работу. В случае неуспешного ТАПВ осуществится переход на аварийную характеристику Р II= f(δ).
При неуспешном АПВ линия отключается повторно на длительное время, и задача сохранения динамической устойчивости энергосистемы с одноцепной линией электропередачи теряет смысл.
В неполнофазном режиме при ОАПВ угловая характеристика мощности генератора проходит достаточно высоко, и торможение ротора может начаться уже в этом режиме (рис. 3.14).
В случае успешного ОАПВ происходит переход на характеристику нормального режима и при выполнении критерия К д.у ≥ 1 восстанавливается исходный установившийся режим. При неуспешном ОАПВ производится трёхфазное отключение линии и, если эта линия одноцепная, теряется электрическая связь между удалённой электрической станцией и приёмной энергосистемой (см. рис. 3.13, а).
Рис. 3.13. Трехфазное АПВ на одноцепной линии электропередач.
Рис. 3.14. Однофазное АПВ на одноцепной линии электропередачи.
Длительность режима короткого замыкания t кзскладывается из времени срабатывания релейной защиты t рзи времени работы выключателя при отключении t ов:
(3.52)
В электрических сетях напряжением 110 кВ и выше t кз= 0,08 — 0,20 с. Длительность паузы АПВ t апв =0,4 — 2,0 с. Нижнее значение этого диапазона ограничено временем восстановления диэлектрических свойств воздушного промежутка, ионизированного электрической дугой при коротком замыкании. Это время составляет приблизительно 0,35 с.
При t апв = 0,4 — 0,8с автоматическое повторное включение считается быстродействующим и обозначается как БАПВ.
Следует отметить, что при анализе электромеханических переходных процессов, протекающих в сложных электроэнергетических системах, рассматривается задача сохранения динамической устойчивости при успешных и неуспешных АПВ, а также при отсутствии АПВ. Целью анализа является определение дозировок управляющих воздействий, обеспечивающих сохранение динамической устойчивости энергосистем.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: