Раздел 8. АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Раздел 8. АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Работа 25. Автоматическое повторное включение линий

1. Изучить принцип действия, конструкцию и схемы устройства АПВ, методы согласования действия АПВ с релейной защитой.

2. Собрать и экспериментально проверить схемы АПВ с ускорением релейной защиты до и после АПВ.

3. Экспериментально проверить поведение потребителя при АПВ (на примере асинхронного электродвигателя).

Большая часть повреждений (до 60...70 %) в воздушных электрических сетях возникает из-за самоустраняющихся причин: атмосферных перенапряжений, схлестывания проводов, набросов и т.п. В этих случаях автоматическое повторное включение линий вслед за аварийным отключением позволяет быстро восстановить нормальную работу электроустановок, значительно сокращая их простои и недоотпуск электроэнергии. Правила устройств электроустановок требуют выполнения АПВ для всех воздушных и смешанных (кабельно-воздушных) линий напряжением выше 1000 В (где его использование наиболее эффективно). АПВ трансформаторов, кабельных линий и другого оборудования значительно менее эффективно и поэтому в сельскохозяйственных электроустановках не используется. В системах сельского электроснабжения в настоящее время наиболее распространены трехфазные электрические устройства АПВ однократного действия. Это связано с тем, что механические АПВ, как показала их эксплуатация, оказались недостаточно надежными и, кроме того, при небольших паузах до ЛПВ, которые они могут обеспечить, эффективность АПВ снижается до 25…30 %. Использование двукратного АПВ связано с усложнением аппаратуры и соответственно со снижением надежности ее действия. Однако, учитывая, что за счет второго цикла эффективность АПВ в целом повышается на 10…15 %, в настоящее время в некоторых энергосистемах внедряются двукратные АПВ.

К устройствам АПВ предъявляются следующие основные требования.

АПВ должно обеспечиваться при всех аварийных отключениях выключателя, за исключением случая, когда отключение произошло вслед за включением выключателя вручную. АПВ не должно действовать при оперативном отключении выключателя дежурным персоналом.

АПВ должно осуществляться с заранее установленной выдержкой времени, которая выбирается исходя из условий, рассмотренных далее.

Устройство АПВ должно иметь автоматический возврат в состояние готовности к новому действию после успешного цикла повторного включения. Для линий с односторонним питанием, а также для линий, работающих в условно замкнутом режиме (с сетевым АВР), время срабатывания устройств АПВ однократного действия (продолжительность бестоковой паузы до АПВ) определяется следующими условиями:

где t _д – время деионизации среды в месте к.з. (для сетей 6…35 кВ не превышает 0,2 с); t _зап = 0,3... 0,4 с (время запаса учитывает неточности расчета и погрешности работы аппаратуры);

где t _г.п – время готовности привода (в зависимости от его типа находится в пределах 0,1... 0,2 с);

где t _г.в – время готовности выключателя (в зависимости от типа выключателя находится в пределах 0,2…2 с); t _в.в – время включения выключателя.

Из условий а)…в) принимается наибольшее значение t _АПВ. В настоящее время на основании опыта эксплуатации в сельских электрических сетях напряжением 10 кВ принимается t _АПВ ≈ 2...3 с.

Типовая схема электрического АПВ однократного действия для воздушных липни напряжением 10 кВ, оборудованных выключателями с пружинными приводами, получившими наибольшее распространение в сельских электрических сетях, показана на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Схема АПВ однократного действия для выключателей 10 кВ с пружинным приводом

В схеме используются специальные вспомогательные контакты привода: КГП1 и КГП2 – контакты готовности привода, соответственно замыкающийся и размыкающийся при полностью заведенной пружине; ВКА – размыкающийся только при оперативном отключении выключателя (ключом или кнопкой управления), при включенном выключателе он замкнут и остается в этом положении при автоматическом отключении выключателя релейной защитой. При включенном выключателе и заведенных пружинах (нормальное рабочее положение) вспомогательные контакты, выключателя В1 замкнуты, а В2 и ВЗ разомкнуты. При отключении выключателя релейной защитой замыкается контакт ВЗ и создается несоответствие положения привода (ВКА замкнут) и выключателя, необходимое для пуска АПВ. Через ВКА и ВЗ подается напряжение на обмотку реле времени РВ. Проскальзывающий (временно замыкающий) контакт этого реле в цепи электромагнита включения ЭВ через заданное время замыкается и подает напряжение на ЭВ (контакты ВКА, КГП1, В2 при этом замкнуты), выключатель за счет энергии предварительно заведенных пружин включается. Одновременно в цепи ЭВ срабатывает указательное реле РУ (или счетчик), фиксируя действие схемы АПВ. Замыкается также контакт КГП2, который запускает автоматический моторный редуктор AMP, состоящий из электродвигателя и редуктора и предназначенный для натяжения пружин привода. Продолжительность процесса натяжения пружин 6…20 с, после его окончания размыкается контакт КГП2, отключая AMP, и замыкается контакт КГП1, после чего схема АПВ снова готова к действию. Однократность действия при неуспешном АПВ обеспечивается выбором выдержки времени срабатывания проскальзывающего контакта РВ t_PB _АПВ из условия, что время возврата схемы АПВ в положение готовности, определяемое продолжительностью натяжения пружин:

где t_c_.з._max – наибольшее время срабатывания защиты; t _зап = 2…3 с.

В сельских сетях напряжением 10 кВ t _РВ _АПВ @ t _АПВ = 2…3 с. Это условие практически всегда выполнимо.

Для АПВ электрических линий промышленность выпускает реле повторного включения однократного действия типа РПВ-58 и двукратного действия типа РПВ-258, а для подстанций с оперативным переменным током (с использованием блоков питания) – реле типа РПВ-358.

На рис. 8.2 показана схема однократного АПВ с реле типа РПВ-358 (для линий с односторонним питанием). При включенном выключателе клеммы ключа управления КУ замкнуты. При возникновении в линии повреждений релейная защита отключает выключатель, вспомогательные контакты которого включают промежуточное реле РПО. При этом возникает несоответствие между положением выключателя и ключа управления: выключатель отключен (контакт РПО замкнут), а КУ находится в положении «Включено».

Рис. 8.2. Схема АПВ однократного действия с реле РПВ-358

Из-за этого срабатывает реле времени РВ, которое контактом РВ1 вводит токоограничивающее сопротивление R1. Вторая пара контактов реле РВ2 с выдержкой времени замыкает цепь разряда конденсатора С на параллельную обмотку промежуточного реле РП1 двухобмоточного реле РП. Последнее, срабатывая, подает контактом РП1 команду на включение выключателя и становится на самоподпитку при помощи последовательной обмотки РП2 до момента размыкания вспомогательных контактов выключателя, а затем реле времени РВ возвращается в исходное состояние.

Однократность действия устройства АПВ обеспечивается конденсатором С, который, разрядившись па обмотку реле РП1, вновь зарядится лишь через определенное время после включения выключателя.

Продолжительность заряда определяется значением сопротивления R2, а время действия устройства АПВ регулируется уставкой реле времени РВ.

При отключении выключателя ключом управления цепь питания устройства АПВ разрывается, а конденсатор разряжается через сопротивление R3 (клемма 8 при этом подключается к отрицательному полюсу ключом управления). После оперативного включения выключателя ключом управления устройство АПВ будет выведено из действия на определенное время, и если включение линии произошло на короткое замыкание, то она отключится релейной защитой раньше, чем устройство АПВ будет готово к действию.

Запрет действия АПВ, например, при отключении выключателя при помощи телемеханики осуществляется путем схемного подключения клеммы 8 к отрицательному полюсу. В этом случае конденсатор разряжается на сопротивление R3 (см. рис. 8.2). Выпрямитель Д (диод), через который осуществляется заряд конденсатора С, предотвращает его разряд при кратковременных снижениях напряжения на выходе блока питания БПЗ во время близких к.з. в прилегающей сети.

Для изучения схемы однократного АПВ выключателей напряжением 10 кВ с пружинным приводом используют образец привода с AMP и схему АПВ в соответствии с рис. 8.1. Для изучения методов согласования действия АПВ с релейной защитой и для изучения поведения потребителя при АПВ предназначен стенд, электрическая схема которого с устройством АПВ типа РПВ-358 (в зависимости от имеющейся аппаратуры может быть использовано также реле РПВ-58, принцип действия которого аналогичен, а схема мало отличается от реле РПВ-358) с ускорением защиты после АПВ показана на рис. 8.3. Схема стенда работает следующим образом.

Рис. 8.3. Электрическая схема:
а – стенда с устройством АПВ типа РПВ-358; б – схема действия реле ускорения РУ для ускорения действия защиты до АПВ

При к.з. на линии Л1 срабатывают токовое реле РТ и реле времени РВ, которые с заданной выдержкой времени через промежуточное реле РП отключают выключатель. При отключении выключателя его вспомогательные контакты запускают реле РПО, которое своими контактами включает устройство РПВ-358. Реле РПВ-358 с выдержкой времени, примерно равной бестоковой паузе АПВ, включает выключатель при помощи электромагнита включения ЭВ, а контактами PП2 запускает реле ускорения защиты РУ. Последнее замыкает свои контакты.

Если короткое замыкание устойчиво, то повторное отключение выключателя релейной защитой происходит без выдержки времени при помощи реле РТ, РВ, РУ1 и РП.

Реле времени РВ замыкает свою верхнюю пару контактов без выдержки времени и через замкнутые контакты РУ1 включает реле РП, которое при помощи электромагнита ЭО отключает выключатель.

В схеме ускорения защиты до АПВ в реле ускорения РУ1 включается другая пара контактов (рис. 8.3б). В этом случае при срабатывании защиты выключатель отключается без выдержки времени по цепи: мгновенный контакт реле времени РВ, размыкающий контакт реле РУ1, промежуточное реле РП и электромагнит ЭО выключателя. При работе схемы АПВ реле РУ1 размыкает свой размыкающий контакт и замыкает замыкающий контакт. При устойчивом к.з. повторное отключение происходит с выдержкой времени.

1. Изучить принцип действия устройства частотной разгрузки.

2. Изучить схему совместной работы устройств АЧР с устройствами АВР и АПВ.

Уровень устойчивости энергосистемы в значительной степени определяется величиной частоты переменного тока, а она, в свою очередь, зависит от баланса активной мощности в системе. Регламентируемое значение отклонения частоты переменного тока, согласно ГОСТ 13109-97, не должно превышать ±0,2 ¸ ±0,4 Гц в нормальном режиме работы и от +0,5 до –1 Гц в послеаварийном режиме. Устройства АЧР потребителей на стороне высокого (6…35 кВ) и низкого напряжения действуют при снижении частоты до 48 Гц и ниже путем отключения отдельных линий и трансформаторов, питающих наименее ответственные потребителей (II–III категории). Устройства АЧР, используемые для ликвидации аварийного дефицита активной мощности, подразделяются на три основные категории.

Первая категория автоматической частотной разгрузки – АЧР 1 быстродействующая (t = 0,1…0,3 с), с уставками срабатывания от 48,5 ГЦ (в отдельных случаях от 49,2…49,3 ГЦ) до 46,5 Гц. Назначение очередей АЧР 1 – не допускать глубокого снижения частоты в первое время развития аварии. Уставки срабатывания отдельных очередей АЧР 1 отличаются одна от другой на 0,1 Гц. Мощность, подключаемая к АЧР 1, примерно равномерно распределяется между очередями.

Вторая категория автоматической частотной разгрузки – АЧР 2 предназначена для восстановления частоты до нормального значения, если она длительно остается пониженной или «зависает» на уровне около 48 Гц. Вторая категория АЧР 2 работает после отключения части потребителей от АЧР, когда снижение частоты прекращается и она устанавливается на уровне 47,5…48,5 Гц.

АЧР 1 выполняется большим числом небольших по мощности очередей и по принципу своей работы она, как правило, не может осуществить подъем частоты. Функции подъема частоты возлагаются на АЧР 2.

Уставки срабатывания всех АЧР принимаются одинаковыми, равными верхней уставки АЧР 1 или несколько большими (до 0,5 Гц), но не выше 48,8 Гц с выдержкой времени от 5 до 90 с. Большие выдержки времени АЧР 2 принимаются для того, чтобы за это время были мобилизованы резервы активной мощности.

Кроме двух категорий автоматической частотной разгрузки – АЧР 1 и АЧР 2 в эксплуатации применяется так называемая дополнительная разгрузка. Такие устройства АЧР применяются для осуществления местной разгрузки при возникновении большого дефицита активной мощности в районе энергосистемы или на отдельной подстанции, когда суммарной мощности потребителей, подключенных к очередям АЧР 1 и АЧР 2, оказывается недостаточно для ликвидации возможного дефицита активной мощности в этом районе.

С целью экономии реле частоты во многих случаях для выполнения совмещенного АЧР используются специальные схемы, в которых предусматриваются переключения установки одного реле частоты. Одна из таких систем приведена на рис. 8.7. В схеме АЧР используется одно реле частоты KF типа РЧ 1, на измерительных элементах которого настроены установки, соответствующие АЧР 1 и АЧР 2. В нормальном режиме до срабатывания реле частоты KF замкнут контакт KL 2.1 двухпозиционного реле, чем обеспечивается готовность к действию обоих измерительных элементов. При снижении частоты до уставки АЧР 2 замкнется контакт KF1 и реле KL1 контактом KL 1.1 подаст плюс на верхнюю обмотку реле KL2, которое переключив свои контакты, выведет из действия измерительный элемент с уставной АЧР 2. Если частота понизилась до уставки АЧР1, контакт KF1 при этом не разомкнется или, разомкнувшись кратковременно, замкнется вновь, после чего с небольшим замедлением сработает промежуточное реле KL3 и подаст импульс через указательное реле KH1 на выход промежуточного реле KL5. Если частота не снизится до уставки АЧР1, схема будет продолжать работать. Реле времени КТ1, сработав при замыкании контакта KL2.3, будет самоудерживаться через свой мгновенный замыкающий контакт КТ1.1. Спустя выдержку времени, установленную на проскальзывающем контакте КТ1.2, будет подан плюс на нижнюю обмотку реле KL2, и оно переключит свои контакты, вновь вводя в действия АЧР 2. В течение всего времени, пока не замкнется проскальзывающий контакт КТ1.2, схема будет готова к действию на отключение без выдержки в случае снижения частоты до уставки АЧР1. После замыкания проскальзывающего контакта КТ 1.2 и переключения реле KL2 цепь отключения от АЧР 1 будет выведена и в работе останется только АЧР 2. После переключения KL2 сработает вновь КТ (если частота будет ниже уставки срабатывания АЧР 2) и KL1 и запустится реле времени КТ2, которое, доработав, через указательное реле КН2 подаст плюс не выходное реле схемы KL5. Промежуточное реле КТ1 будет держать своим контактом KL4.1 разомкнутой цепь верхней обмотки реле KL2, предотвращая его повторное срабатывание.

Рис. 8.7. Схема АЧР 1 и АЧР 2 с одним реле частоты с переключением уставки

Возврат схемы в исходное положение осуществляется после срабатывания промежуточного реле KL5, которое размыкает контакт KL5.1 в цепи обмоток реле КТ1 и КТ4. В случае, если схема не сработает на отключение при восстановлении частоты в энергосистеме выше уставки АЧР 2 и возврата реле KF, возврат схемы будет осуществлен шунтированием обмотки КТ1 по цепи: упорный контакт КТ3.1 – размыкающий контакт KL1.3 – размыкающий контакт KL2.4. Выдержка времени АЧР 2 определяется суммой выдержек времени, установленных на КТ2 и на проскальзывающем контакте КТ1.2.

1. Подготовка стенда к работе. Перед выполнением стенда проверить положение тумблеров.

1.1. Включить автомат QF на лицевой панели стенда, при этом загораются зеленые лампы.

1.2. Последовательно включить соответствующими кнопками следующие выключатели Q1 и Q2 питающих линий, вводов и отходящих линий ГПП, РП и цеховых подстанций 1 ТП и 2 ТП.

Раздел 8. АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: