Петров Н.В. Методические указания Устройства автоматики электрических станций и подстанций - файл n1.doc

приобрести
Петров Н.В. Методические указания Устройства автоматики электрических станций и подстанций
скачать (2088.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc2089kb.26.08.2012 14:53скачать

n1.doc

  1   2   3



1. ВВЕДЕНИЕ
Первоначально устройства автоматики применялись в энергетике главным образом для выполнения функций защиты тех или иных элементов от действия сверхтоков, возникающих в момент повреждения. В последствии автоматические устройства, предназначенные для защиты элементов электрических систем при авариях и электромагнитных переходных процессов возникающих при этом, стали называться устройствами релейной защиты. В отличие от устройств релейной защиты, действие которых носит локальный характер и ограничивается, как правило, одним или несколькими присоединениями, системной автоматике присущ чаще всего глобальный характер действия и влияние на энергосистему с охватом большего числа присоединений и достаточно большого района энергосистемы. Действие устройств автоматики распространяется на контроль и регулирование режимных параметров энергосистемы, таких как уровни напряжения в заданных узлах, активные и реактивные мощности отдельных генераторов и синхронных компенсаторов, частота напряжения и других. Они применяются в тех случаях, когда требуется более высокая скорость реакции, чем у человека, а так же для выполнения задач по восстановлению параллельной работы электростанций и электроснабжения потребителей. Релейная защита и системная автоматика – два вида автоматического управления в энергосистемах, взаимосвязанных и взаимодополняющих друг друга. Устройства автоматики подразделяются на три основные группы:

– сетевая автоматика, к которой относятся автоматическое повторное включение и автоматический ввод резерва;

– автоматика нормального режима, является достаточно медленной автоматикой предназначенной в основном для помощи оперативному персоналу и не оказывающей значительного влияния на процессы при авариях, но действующая в послеаварийном режиме;

– противоаварийная автоматика, является быстродействующей и предназначена для работы в аварийных режимах.

В методических указаниях рассмотрены следующие виды устройств автоматики:

  1. автоматическое повторное включение (АПВ);

  2. автоматический ввод резервного питания (АВР);

  3. автоматическая частотная разгрузка (АЧР).


2. АВТОМАТИЧЕСКОЕ ПОВТОРНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ
Значительная часть коротких замыканий (КЗ) на воздушных линиях электропередачи (ВЛ), вызванных перекрытием изоляции, схлестыванием проводов, гололедом и другими причинами, при достаточно быстром отключении повреждений релейной защитой самоустраняется. При этом электрическая дуга, возникшая в месте КЗ, гаснет, не успевая вызвать существенных разрушений (неустойчивые КЗ). По статистическим данным доля неустойчивых повреждений составляет 50-90%. Успешность действия АПВ на ВЛ 110-220 кВ достигает 75-80%, на ВЛ 330 кВ – 65-70% и на ВЛ 500-750 кВ – около 50%. Наиболее эффективно применение АПВ на линиях с односторонним питанием, так как в этих случаях каждое успешное действие АПВ восстанавливает питание потребителей и предотвращает аварию. Неустойчивые КЗ часто возникают не только на ВЛ, но и на шинах подстанций. Поэтому на подстанциях, оборудованных быстродействующей защитой шин, также применяется АПВ, которое производит повторную подачу напряжения на шины в случае их отключения РЗ. Устройствами АПВ оснащаются все одиночно работающие трансформаторы мощностью 1000 кВА и более и трансформаторы меньшей мощности, питающие ответственную нагрузку.

Устройства АПВ предназначены для автоматического подключения отключившегося элемента энергосистемы для восстановления работы потребителей или схемы их электропитания. Могут устанавливаться на линиях, трансформаторах, шинах и двигателях (АПВ последних двух в данных методических указаниях не рассматриваются).

Рисунок 1 – Элементы электрической сети, на которых могут устанавливаться устройства АПВ: а) и б) одно - и двуцепные линии электропередачи; в) трансформаторы; г) линии кольцевой сети
Устройства АПВ могут быть классифицированы следующим образом:

  1. по воздействию: на три фазы выключателя (ТАПВ) или на одну фазу (ОАПВ);

  2. по типу коммутационной аппаратуры, на которую воздействует устройство АПВ: воздушные или масляные выключатели, контакторы или магнитные пускатели, предохранители;

  3. по характеру электропитания объекта, на выключатели которого воздействует устройство АПВ: элементы энергосистемы, имеющие одностороннее или двухстороннее питание, входящие в кольцевую схему или образующие одиночную транзитную связь;

  4. по кратности действия: одно- и многократные АПВ;

  5. по способу выполнения: механические, пневматические и электрические;

  6. по времени действия: быстродействующие АПВ (БАПВ), обеспечивающие возможность создания бестоковой паузы с временем 0,5 с и менее, и обычные – с регулируемым временем бестоковой паузы;

  7. по способу контроля напряжения на повторно включаемом объекте: АПВ с контролем отсутствия или наличия напряжения;

  8. по способу проверки синхронизма при АПВ: с улавливанием синхронизма (АПВУС), с ожиданием синхронизма (АПВОС), несинхронное АПВ (НАПВ), в сочетании с самосинхронизацией генераторов и компенсаторов (АПВС), с контролем синхронизма.

Особое место занимают устройства АПВ, срабатывающие после восстановления частоты и напряжения. Первые применяются для АПВ выключателей (ЧАПВ), отключенных устройствами АЧР, вторые – для АПВ двигателей, отключаемых для обеспечения самозапуска ответственной нагрузки.

К устройствам АПВ предъявляются следующие требования:

  1. схемы АПВ должны приходить в действие при аварийном отключении выключателя, находящегося в работе;

  2. схемы АПВ не должны приходить в действие при оперативном отключении выключателя персоналом, а так же, когда выключатель отключается РЗ сразу после его включения персоналом. Запрет на действие АПВ при срабатывании газовой или дифференциальной защит трансформатора;

  3. схема АПВ должна обеспечивать определенное количество повторных включений;

  4. Время действия АПВ должно быть минимальным для обеспечения нормального режима работы потребителей и успешного самозапуска двигательной нагрузки (наименьшая выдержка времени для линий с односторонним питанием 0,3 – 0,5 с);

  5. схемы АПВ должны обеспечивать быстрый возврат в исходное положение готовности к новому действию после включения выключателя.

Преимущество должно даваться устройствам, обеспечивающим наибольшую надежность действия, простоту исполнения и эксплуатации.

Временем действия устройства АПВ называется время с момента пуска устройства АПВ до момента подачи импульса на включение. Это время должно быть достаточным, чтобы выключатель после отключения КЗ был готов для повторного включения с последующим отключением КЗ в случае неуспешного АПВ.

Время действия устройства АПВ не надо смешивать с временем АПВ, которое складывается из времени действия устройства АПВ и времени действия выключателя от момента получения команды на включение до момента касания токоведущих контактов. Временем бестоковой паузы называется время между моментом погасания дуги в выключателе при отключении им контролируемой цепи до момента восстановления этой цепи после срабатывания устройства АПВ и включения выключателя. Минимальное время бестоковой паузы, при котором происходит деионизация пространства электрической дуги для воздушных линий при полностью снятом напряжении:

  1. напряжением до 35 кВ составляет 0,07 – 0,08 c;

  2. напряжением 110 – 220 кВ 0,15 – 0,3 c;

  3. напряжением 500 кВ 0,35 – 0,4 c.

Для линий других напряжений время деионизации может быть определено экстраполяцией. Указанные минимальные времена бестоковой паузы достигаются только при БАПВ, для которого используются специально приспособленные для этой цели воздушные выключатели.

Наименьшее время действия устройств АПВ для выключателей 3 кВ и выше обычных типов, не предназначенных для выполнения БАПВ, составляет 0,3 — 0,5 с. Само время включения выключателей равно 0,25—1,0 c.
2.1 Устройство трехфазного АПВ однократного действия с пуском от несоответствия положения выключателя и положения ключа управления
На рисунке 2 изображена схема АПВ однократного действия. При отключении выключателя релейной защитой возникает несоответствие между положениями выключателя и ключа управления SA, которым замкнута цепь 4—5. По причине этого несоответствия, после того как сработает реле KL1, включается реле времени КТ. Это реле контактом КТ.2 вводит токоограничивающее сопротивление резистора R2 (для обеспечения термической стойкости обмотки реле КТ), а контактом КТ.1, имеющим заданную выдержку времени, замыкает цепь разряда конденсатора C на параллельную обмотку реле KL2. Реле KL2 срабатывает и удерживается контактом KL2.1 во включенном положении своей последовательной обмоткой до того времени, пока вспомогательные контакты SQ.1 выключателя разомкнут ее цепь после включения. Однократность действия устройства АПВ создается конденсатором C, разряд которого происходит после замыкания цепи контактом КТ.1.

Конденсатор сможет зарядиться вновь только после включения выключателя, когда реле KL1 будет длительно обесточено и его контакт разомкнут. Время заряда конден-

Рисунок 2 – Устройство трехфазного АПВ однократного действия с пуском от несоответствия положения выключателя и положения ключа управления

сатора составляет 16 — 20 с и может регулироваться изменением сопротивления резистора R3. При отключенном выключателе конденсатор C зарядиться не может, так как он постоянно разряжается по цепи C — замкнутый контакт КТ.1 — параллельная обмотка реле KL2 — минус источника. После отключения выключателя ключом управления один из пакетов ключа размыкает цепь 4—5. Этим снимается оперативный ток с контакта реле KL2.1. Заряд с конденсатора стекает по указанной выше цепи, так как реле КТ включено и его контакт КТ.1 замкнут, а также через обмотку реле КТ на минус источника оперативного тока. После включения выключателя ключом управления или устройством АПВ повторное действие устройства АПВ может произойти только после того, как зарядится конденсатор C (для РПВ-58 время заряда 20 –25 c). Если включение линии произведено на КЗ, релейная защита произведет отключение раньше, чем устройство АПВ будет готово к действию. Для предотвращения многократных включений и отключений выключателя в случае длительной подачи включающей команды и неустраняющегося КЗ в схеме предусмотрено реле KBS. Если по какой-либо причине окажется длительно замкнутой цепь на включение выключателя (например, из-за приваривания контакта реле KL2.1) и выключатель включится на КЗ, то под действием защиты он отключится. Обратного включения не произойдет, так как в момент отключения последовательная обмотка реле KBS будет обтекаться током. Реле KBS сработает. При этом контакт KBS.2 разомкнет цепь электромагнита включения, контактом KBS.1 включится параллельная обмотка реле KBS (реле останется во включенном положении до тех пор, пока не будет разомкнута эта цепь самоудерживания) и еще одним контактом KBS замкнется цепь сигнализации о неисправном состоянии устройства АПВ или ключа управления.

Время действия устройства АПВ регулируется уставкой времени реле КТ. Предусмотрена возможность осуществлять ускорение защиты после (или до) работы устройства АПВ. Для этого возможно использовать замыкающий (или размыкающий) контакт KL2.2.

Время срабатывания устройства однократного АПВ определяется по двум условиям:

  1. согласование с временем деионизации среды в месте повреждения

,

где – время деионизации искрового промежутка, – время запаса, учитывающее погрешность реле времени схемы АПВ (обычно );

  1. согласование с временем готовности привода выключателя

,

где – время готовности привода (зависит от типа выключателя).

Время автоматического возврата в исходное положение выбирается по условию обеспечения однократности действия (конденсатор C в схеме АПВ должен зарядиться не раньше, чем произойдет отключение выключателя релейной защитой после его повторного включения на устойчивое КЗ)

,

где – наибольшая выдержка времени защиты; – время отключения выключателя.

Особенностью выбора времени срабатывания устройств АПВ устанавливаемых на

параллельных линиях с односторонним питанием является то, что АПВ должно начинать действовать только после отключения поврежденной цепи с двух сторон. Обычно выключатель приемного конца отключается защитой с малой или отсутствующей выдержкой времени, а выключатель питающего конца линии может отключаться резервной защитой с большим временем срабатывания. Поэтому время срабатывания АПВ приемного конца должно быть больше времени срабатывания АПВ питающего конца.

Время срабатывания АПВ питающего конца линии можно определить

,

где и – минимальное время срабатывания РЗ питающего конца линии и максимальное время срабатывания РЗ приемного конца линии соответственно; – время включения выключателя питающего конца линии.

Для исключения действия АПВ приемного конца линии после неуспешного повторного включения выключателя питающего конца (неустранимое КЗ) в его пусковую цепь добавляют орган проверки наличия напряжения на линии.
2.2 Устройство трехфазного АПВ однократного действия с запретом действия при дистанционном оперативном отключении выключателя.
Схема устройства (не приводится) выполнена так, что обратное включение выключателя производится при любом его отключении. Для того чтобы не происходило повторного включения после отключения выключателя ключом управления SA или устройством телеуправления, одновременно или несколько раньше замыкания отключающей цепи подается импульс на запрет действия устройства АПВ созданием цепи разряда конденсатора через резистор, ограничивающий величину разрядного тока.

Другая возможность выполнения устройства АПВ для телеуправляемых подстанций заключается в использовании для пуска устройства АПВ двухпозиционного реле типа РП-352. Особенностью реле является то, что при прохождении тока по одной из его обмоток (первой), якорь реле занимает определенное фиксированное положение, которое остается неизменным и после прекращения прохождения тока по ней. Другое фиксированное положение якорь реле займет только при прохождении тока по второй обмотке. При наличии такого реле в схеме управления выключателем применяются ключ управления с автоматическим возвратом в нейтральное положение или кнопки с автоматическим возвратом после замыкания ими контактов в цепях «включить» и «отключить». При оперативном включении выключателя от ключа управления его вспомогательный контакт подает напряжение на вторую обмотку реле РП-352 и оно размыкает цепь разряда конденсатора C. Время его заряда 15 – 20 c.
2.3 Устройства многократного АПВ.
Устройства АПВ двукратного действия повышают общую успешность действия АПВ и восстановления электроснабжения потребителей на 10 – 20 .Устройства АПВ двукратного действия можно выполнить, используя два комплекта устройств однократных АПВ с разными временами действия или применяя специальную схему (рисунок 3). В таком устройстве использованы те же элементы, что и в схеме однократного АПВ. Цепь несоответствия, определяющая возможность повторного включения, образуется при автоматическом отключении выключателя, когда срабатывает реле KL1 и остается замкнутой цепь 4-5 ключа управления SA. Срабатывает реле времени КТ. Контакт КТ.3 размыкается и включает резистор R1, чем обеспечивает термическую стойкость обмотке реле КТ. Проскальзывающим контактом КТ.2 спустя небольшое время, определяющее время первой кратности, создается цепь разряда конденсатора C1 через обмотку указательного реле КН1 и параллельную обмотку реле KL2 на минус. Реле KL2 срабатывает и удерживается последовательной обмоткой. При этом через обмотку указательного реле KH3, накладку SХ2, контакт KBS.2 подается команда на включение выключателя.

При успешном АПВ выключатель остается включенным; реле KL1 обесточивается, реле КТ возвращается в исходное положение и конденсатор C1 начинает заряжаться.

Рисунок 3 – Устройство трехфазного АПВ двукратного действия с пуском от несоответствия положения выключателя и положения ключа управления

Если АПВ неуспешно, выключатель отключится вновь и опять сработает реле KL1. Реле времени КТ снова начнет отсчет времени и замкнет контакт КТ.2; при этом реле KL2 не сработает, так как конденсатор C1 еще не успел зарядиться (время заряда  20 с). Последует замыкание конечного контакта КТ.1, имеющего уставку 10 — 20 с, происходит подача вторичной команды на включение выключателя, так как конденсатор C2 разрядится через обмотку указательного реле КН2 и параллельную обмотку реле KL2 на минус источника оперативного питания; реле KL2 срабатывает и подает команду на включение выключателя.

При неуспешном АПВ после вторичного включения выключатель опять отключится защитой, снова сработают реле KL1 и КТ, однако команд на включение больше не последует, так как конденсаторы С1 и С2 не заряжены.

При отключенном выключателе и включенном реле KL1 конденсаторы C1 и C2 зарядиться не могут, так как их заряды постоянно стекают через обмотки реле на минус источника оперативного питания. В устройстве предусматривается цепь для осуществления запрета АПВ первой и второй кратностей путем подачи минуса для разряда конденсаторов C1 и C2 по цепям с резисторами R4 и R5.

Ускорение защиты осуществляется после каждого срабатывания устройства АПВ с использованием контакта KL2.2 (показано на рисунке 3). Ускорение защиты до АПВ (рисунок 4а) применяется для сети, состоящей из нескольких последовательно включенных участков линий и при наличии одностороннего питания. Это ускоряет отключение короткого замыкания действием максимальной токовой защиты (МТЗ) не зависимо от того на какой из линий радиальной сети произошло КЗ, а после повторного включения МТЗ действует с нормальной выдержкой времени. При КЗ на головном или следующем за ним участке линии отключение осуществляется без выдержки времени действием МТЗ головного участка. После АПВ при не устранившемся КЗ поврежденная линия будет отключена с выдержкой времени. Цепь ускорения нормально замкнута (контакт KL5.1) и при срабатываний МТЗ отключение будет

Рисунок 4 – Схема ускорения действия релейной защиты: а) до АПВ; б) после АПВ
осуществлено без выдержки времени через контакты KT1.2 и KL5.1. После АПВ при не устранившемся КЗ контакт KL5.1, имеющий выдержку на замыкание, будет разомкнут и отключение произойдет с нормальной селективной выдержкой времени. Недостатком ускорения релейной защиты до АПВ является перерыв электроснабжения потребителей при отказе устройства АПВ головного участка.

Ускорение защиты после АПВ (рисунок 4б) предусматривается как мера повышения надежности работы энергосистемы и потребителей и применяется на любых линиях. Вначале действует селективная защита и производит отключение поврежденного участка. В момент осуществления повторного включения устраняется (уменьшается) выдержка времени защиты или же вводится в работу быстродействующая защита (токовая отсечка). Цепь ускорения нормально разомкнута контактом промежуточного реле KL2.2 (рисунок 3), которое срабатывает перед повторным включением выключателя и запускает реле KL5, имеющее замедление на возврат 0,7-1 с. При повторном включении на устойчивое КЗ защита действует без выдержки времени по цепи ускорения через контакты KT1.2 и KL5. Этот способ ускорения защиты наиболее распространен.

Реле KBS осуществляет блокировку от многократных включений выключателя в случае длительной подачи включающей команды (например, из-за приваривания контактов реле KL2.1) при не устранившемся КЗ на линии электропередачи. После действия защиты или при подаче отключающей команды ключом управления размыкается цепь включения на контактах KBS.2; если одновременно подана команда на включение, реле KBS самоудерживается контактом KBS.1, включающим параллельную обмотку; одновременно подается сигнал. Накладка XS1 позволяет отключить устройство АПВ и перевести его действие на сигнал.

Время срабатывания первого цикла АПВ выбирается так же как и для однократного АПВ, а выдержка времени второго цикла определяется по выражению

,

где – время восстановления отключающей способности выключателя после отключения КЗ в первом цикле АПВ (обычно – за это время осуществляется удаление разложившихся и обугленных частиц из дугогасительной камеры и заполнение ее объема маслом с более низкой температурой).

В устройстве РПВ-258 время готовности к последующим действиям после второго цикла составляет 60 – 100 c.
2.4 ОСОБЕННОСТИ СХЕМ АПВ НА ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯХ
Для нормальной работы воздушных выключателей необходимо поддерживать определенный уровень давления в резервуарах сжатого воздуха. Осуществление контроля уровня давления является особенностью для устройств АПВ, действующих на воздушные выключатели. Снижение давления ниже предельного уровня должно приводить к блокированию действия АПВ. Для современных воздушных выключателей на напряжение 110 –500 кВ типов ВВ и ВВН минимальные уровни давления составляют 2; 1,9; 1,6 МПа, а для выключателей типа ВНВ – 4 МПа. Контроль давления сжатого воздуха и блокировка цепей управления выключателем производятся с помощью электроконтактных манометров, настроенных на определенные уставки. Наиболее тяжелые условия работы создаются у выключателя в цикле неуспешного АПВ, когда выключатель сначала отключается, затем включается на не устранившееся КЗ и снова отключается действием релейной защиты. При каждой коммутации выключателем расходуется определенное количество воздуха, что сопровождается снижением давления. После каждого отключения выключателя возникают значительные колебания давления в резервуарах и готовность выключателя к следующим действиям восстанавливается через  1 с. При этом контакты манометра вибрируют, что может привести к отказу АПВ или к его неверной работе. Для предотвращения ложного действия АПВ в этом случае используется нормально замкнутый контакт промежуточного реле с выдержкой времени на размыкание. Этот контакт находится в цепи обмотки реле, размыкающийся контакт которого находится в цепи пуска АПВ.
2.5 Несинхронное АПВ (НАПВ)
Несинхронное АПВ – наиболее простое устройство, допускающее включение разделившихся частей энергосистемы независимо от разности частот и напряжений. Схема АПВ выполняется без каких либо блокировок, но для предотвращения включения на устойчивое КЗ с обоих концов линии, а так же правильной работы РЗ при НАПВ, устройство АПВ с одного из концов линии выполняется с контролем наличия напряжения. При таком включении синхронные машины и трансформаторы подвергаются значительным электродинамическим усилиям, которые могут превышать предельно допустимые. На основании теоретических и экспериментальных исследований кратность периодической составляющей тока несинхронного включения не должна превышать следующих значений:

а) для гидрогенераторов с успокоительными контурами и для турбогенераторов с косвенным охлаждением обмоток

;

б) для гидрогенераторов без успокоительных обмоток и для турбогенераторов с непосредственным охлаждением обмоток

;

в) для синхронных компенсаторов

;

г) для трансформаторов и автотрансформаторов

,

где – сверхпереходное сопротивление генераторов и синхронных компенсаторов, – напряжение короткого замыкания трансформатора (), – номинальный ток генератора, компенсатора, трансформатора (автотрансформатора).

Наибольшие значения электромагнитного момента при несинхронном включении в турбогенераторах возникают с углом включения   120, а в гидрогенераторах с углом включения   135. Для трансформаторов и автотрансформаторов допустимость НАПВ при угле = 180 проверяется сравнением тока включения с предельно допустимым током трехфазного КЗ на выводах. Достоинствами НАПВ является простота и возможность использования на выключателях всех типов. В большинстве случаев после НАПВ ресинхронизация происходит успешно без асинхронного режима или после нескольких циклов асинхронного хода. Применение НАПВ на линиях, несинхронное включение которых приводит к длительному асинхронному ходу, нецелесообразно, так как может нарушить работу потребителей.
2.6 Быстродействующее АПВ (БАПВ)
При отключении единственной линии, соединяющей две части энергосистемы, генераторы в одной из них начинают ускоряться, а в другой тормозиться. Угол между напряжениями по концам отключившейся линии будет увеличиваться, но происходить это будет в течение некоторого времени. Скорость изменения угла между напряжениями определяется постоянной механической инерции электрических машин и вращающихся механизмов энергосистем. Принцип действия БАПВ основан на включении линии с минимальной возможной выдержкой времени, чтобы за время бестоковой паузы угол между напряжениями не успел увеличиться значительно и включение при этом будет происходить без больших толчков тока и длительных качаний. Применение БАПВ возможно при использовании быстродействующей РЗ, отключающей КЗ за время 0,1 – 0,2 с, и наличии воздушных выключателей с временем включения 0,2 – 0,3 с, соответственно, полное время цикла БАПВ 0,3 – 0,5 c. При этом угол включения

Допустимость применения БАПВ определяется по двум условиям:

  1. величиной тока включения, который не должен создавать недопустимого по величине электромагнитного момента на валах генераторов; предельное значение электромагнитного момента определяется при КЗ на выводах генератора;

  2. по условию сохранения динамической устойчивости после БАПВ и не допустить асинхронного хода между двумя частями энергосистемы.

Достоинствами БАПВ являются простота схемы и высокая эффективность. Рекомендуется применять БАПВ на одиночных транзитных линиях и сильно загруженных линиях, имеющих слабые параллельные связи.

Угол включения при БАПВ можно определить, градус,

,

где – угол между векторами напряжений по концам линии; – активная мощность, передаваемая по линии до ее отключения; , – суммарные номинальные мощности генераторов в разделившихся частях энергосистемы; , – эквивалентные постоянные инерции разделившихся частей, c.

Время цикла БАПВ

,

где , – времена быстродействующей защиты и отключения выключателя соответственно; – время бестоковой паузы, которое должно быть больше времени деионизации искрового промежутка .
2.7 ТРЕХФАЗНОЕ АПВ НА ЛИНИЯХ С двуСТОРОННИМ ПИТАНИЕМ
Для одиночных линий, не имеющих параллельных связей, существует три разновидности трехфазных АПВ, используемые в зависимости от конкретных условий: несинхронное АПВ; быстродействующее АПВ; АПВ с улавливанием синхронизма. Для избежания чрезмерных возмущений в системе устройства АПВ линий с двусторонним питанием осуществляются только однократными.

При наличии нескольких связей между частями энергосистемы, отключение одной из них не приводит к нарушению синхронизма и значительному расхождению по углу и значению напряжений по концам отключившейся линии. Автоматическое повторное включение в этом случае не будет сопровождаться большим толчком уравнительного тока и обычно рекомендуется применять АПВ с ожиданием синхронизма (АПВОС), но иногда допускается возможность применения устройств АПВ тех же типов, что и для линий с односторонним питанием.

Устройство АПВОС применяется на одно- и двуцепных линиях с двусторонним питанием (рисунки 1а, б), а так же на трансформаторах, связывающих сети разных уровней напряжения. Этот тип устройств обычно устанавливается на линиях, имеющих параллельные связи с достаточной пропускной способностью, и включение осуществляется при уже включенных параллельных связях. Первой особенностью выполнения АПВОС является то, что действие АПВ должно производиться только после отключения линии (трансформатора) со всех сторон. Это необходимо для деионизации воздушного промежутка в месте повреждения. Вторая особенность заключается в том, что при отключении единственной связи между двумя частями энергосистемы, в момент ее повторного включения могут возникать значительные толчки тока, величина которых зависит от различия между модулями и углами напряжений по концам отключенной линии (трансформатора). Применительно к одиночной линии, связывающей части энергосистемы, устройство АПВ устанавливается по обоим концам. С одной стороны линии АПВ разрешается при отсутствии напряжения на линии, а с другой стороны при наличии напряжения на линии и при синхронности напряжений. Первым после отключения КЗ на линии релейной защитой срабатывает АПВ с контролем отсутствия напряжения (рисунок 5) и включает выключатель. При наличии на линии устойчивого повреждения выключатель снова отключится, при этом АПВ на другом конце линии действовать не будет. Если КЗ самоустранится, то линия останется под напряжением и будет действовать схема АПВ, установленная на другой стороне линии. Если угол между напряжениями по концам линии будет невелик схема, АПВ включит выключатель по истечению заданной выдержки времени и линия окажется включенной с обеих сторон. При значительной разнице амплитуд и частот напряжений по концам линии АПВОС будет ожидать восстановления синхронизма или незначительной по величине разности частот (0,1 – 0,2 Гц), когда включение линии не приведет к возникновению асинхронного хода и большим толчкам тока в линии. Контроль синхронизма осуществляет реле напряжения KSS типа РН-55, имеющего две обмотки, на каждую из которых подается одно из контролируемых напряжений. При равных по модулям напряжениях на шинах подстанции и линии разность напряжений, под действием которой находится подвижная система реле, в зависимости от угла между контролируемыми напряжениями можно выразить:

,

таким образом, при снижении разности напряжений до заданной уставки, реле KSS

будет реагировать на угол между напряжениями. В схеме АПВ того конца линии, где осуществляется контроль отсутствия напряжения, накладка включена, а


Рисунок 5 – Схема АПВ с ожиданием синхронизма: а) схема цепей оперативного тока; б) цепи напряжения; в) векторная диаграмма, поясняющая принцип действия реле контроля синхронизма

последовательно включенные контакты и из работы не выводятся, что

предотвращает отказ в действии АПВ при одностороннем отключении линии. С той стороны линии, где осуществляется контроль синхронизма и наличия напряжения, накладка отключена. Таким образом, на обоих концах линии могут использоваться устройства АПВ, выполненные по одной и той же схеме. Допустимость применения АПВОС проверяется как и для БАПВ по условию сохранения динамической устойчивости и по величине электромагнитного момента. Время срабатывания АПВ с контролем отсутствия напряжения выбирается по условию

,

где и – минимальное время срабатывания РЗ на рассматриваемом и максимальное время срабатывания РЗ на противоположном конце линии соответственно; , – времена включения и отключения выключателя рассматриваемого конца линии; – время отключения выключателя противоположного конца линии.

Рисунок 6 – Схема устройства АПВ с улавливанием синхронизма, в которой используется принцип синхронизации с постоянным углом опережения

Устройства АПВ с улавливанием синхронизма (АПВУС) выполняются с органом контроля синхронизма, подобным применяемому в автоматическом синхронизаторе с постоянным углом опережения. Это позволяет осуществлять АПВ при значительно больших скольжениях (1,5 – 2 Гц), чем при АПВОС, а выключатели линии включаются в той же последовательности. В отличие от БАПВ и НАПВ, применение которых допустимо только при определенных условиях, устройство АПВУС можно применять во всех случаях. Подача импульса на повторное включение выключателя осуществляется при определенной разности частот с опережением момента совпадения напряжений по фазе. Пример устройства АПВУС с использованием синхронизатора с постоянным углом опережения приведен на рисунке 6.
2.8 АВТОМАТИЧЕСКОЕ ПОВТОРНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Наиболее целесообразно применять АПВ трансформаторов на подстанциях в районах с сильным загрязнением атмосферы уносами химических и металлургических предприятий (что приводит, как правило, к неустойчивым перекрытиям изоляции), а также на нетелемеханизированных подстанциях без постоянного дежурного персонала.

В среднем успешными являются 64,8% АПВ шин и 60% АПВ силовых трансформаторов. Под АПВ трансформаторов ниже будет пониматься АПВ одного или нескольких выключателей трансформатора, отключаемых действием одной или нескольких защит, установленных в цепи данного трансформатора. Устройства АПВ силовых трансформаторов особенно эффективны для случая одностороннего питания потребителей от этих трансформаторов. Так как резервная защита трансформаторов приходит в действие при КЗ на шинах низших напряжений (для защиты этих шин часто дифференциальная защита не устанавливается), а также в случае отказа в отключении КЗ на отходящих линиях, то успешная работа АПВ восстанавливает электропитание всего района.

Существенное значение имеет установка устройств АПВ на трансформаторах распределительной сети. Нередко токовая защита с чувствительностью, обеспечивающей ее действие в случаях КЗ в конце линии, отходящей к потребителю, оказывается не отстроенной от пусковых токов асинхронных двигателей. Обратное АПВ трансформатора, отключившегося от перегрузки, дает возможность потребителям восстановить технологический процесс с соблюдением намеченной заранее очередности пуска.

Применение АПВ трансформаторов рассматривается как обязательное мероприятие, отказ от которого должен быть каждый раз обоснован особо. При отказе в действии устройств АПВ трансформаторов или при выводе их из работы (например, для ремонта) персонал должен производить немедленно повторные включения соответствующих выключателей дистанционно с помощью телеуправления или (только для масляных выключателей) вручную на месте. Исключение составляют случаи, когда может быть подано несинхронное напряжение с недопустимым для электрических машин толчком тока.

Для трансформаторов, отключенных одной из защит от внутренних повреждений, при отсутствии видимых признаков повреждений разрешается производить один раз повторное включение, если отключение трансформатора ведет к прекращению электроснабжения потребителя.

Устройства АПВ трансформаторов предназначены для восстановления электроснабжения потребителей после аварийного отключения питающего трансформатора, не связанного с возникновением в нем внутренних повреждений. Для выполнения АПВ применяются устройства тех же типов, которые устанавливаются на выключателях линий электропередачи. При выборе схемы устройства АПВ должен быть учтен режим работы трансформатора (автотрансформатора). Если трансформатор имеет питание с одной из сторон, или синхронное питание с двух сторон (например, у трехобмоточного трансформатора со сторон 110 и 35 кВ), или допустимо применение НАПВ, то используются такие же типы устройств АПВ, как и для линий с односторонним питанием. При необходимости сохранения синхронизма между частями энергосистемы, включаемыми на параллельную работу выключателем в цепи трансформатора, применяются такие же схемы устройств АПВ, как для линий в кольцевых сетях с несколькими точками питания или для одиночных линий, связывающих две части энергосистемы.

Устройства АПВ трансформаторов отличаются главным образом способами выполнения их пуска и блокирования.

Пуск устройства АПВ при действии любой из защит, установленных на трансформаторе, обеспечивает его повторное включение при любом повреждении (в том числе и при внутреннем) в случае действия основных и резервных защит. Недостатком способа является возможность повторного включения поврежденного трансформатора и увеличение в связи с этим размеров повреждения. Этот способ может применяться при использовании быстродействующих защит или выполнении ускорения действия резервных защит после работы устройств АПВ.

Запрет АПВ при действии сигнального элемента газовой защиты применяется для предотвращения действия АПВ при внутренних повреждениях трансформаторов. Сигнальный элемент газовой защиты работает при наличии газа в реле или при утечке масла. Поэтому запрет АПВ сигнальным контактом газового реле можно использовать для обеспечения работы устройств АПВ после отключения выключателя трансформатора по любой причине, за исключением внутренних повреждений. Время действия устройств АПВ должно быть несколько большим времени срабатывания сигнального элемента газовой защиты (3 – 5 с).

Пуск устройства АПВ от резервных защит трансформатора (или, что то же, запрет АПВ при внутренних повреждениях – при действии дифференциальной или газовой защит) применяется наиболее часто. Такой пуск, однако, не обеспечивает АПВ при отключении трансформатора из-за КЗ на его выводах при работе дифференциальной защиты, а также из-за ложной работы дифференциальной или газовой защиты (например, при внешних КЗ, устранившихся после отключения места повреждения).

Вместе с тем возможно повторное включение в случае внутреннего КЗ, если имел место отказ дифференциальной и газовой защит. Отказ основных защит маловероятен, и с ним можно не считаться. Для обеспечения быстрого отключения трансформатора в случае повторного включения на КЗ следует предусматривать ускорение резервной защиты, установленной на выключателе, после его включения устройством АПВ.

При наличии на подстанции одного трансформатора с односторонним питанием установка на нем устройства АПВ является обязательной. Для трехобмоточных трансформаторов устройства АПВ устанавливаются на каждом из выключателей с таким расчетом, чтобы после отключения одной из обмоток трансформатора резервной защитой выключатель включался обратно.

При наличии на подстанции с односторонним питанием двух и более трансформаторов, работающих параллельно, установку АПВ следует считать обязательной, по крайней мере, для одного трансформатора. Если отключение одного из трансформаторов может вызвать перегрузку другого и необходимость отключения части потребителей, целесообразно оборудовать устройством АПВ и другой трансформатор.

Устройство АПВ целесообразно выполнять с пуском от резервных защит (например, максимальных токовых с выдержкой времени), установленных в цепи каждого из напряжений у трехобмоточных трансформаторов и с питающей стороны – у двухобмоточных трансформаторов.

При установке устройств АПВ на параллельно работающих понижающих трансформаторах следует предусматривать поочередное включение выключателей как для облегчения работы аккумуляторной батареи, так и для осуществления второй попытки подачи напряжения потребителю при неуспешном первом АПВ.

При раздельной работе трансформаторов можно предусматривать действие АПВ при работе защиты, реагирующей на внешние КЗ, и действие АВР при работе защиты, реагирующей на внутренние КЗ. Такое выполнение устраняет возможность включения неповрежденной секции подстанции на неустраненное КЗ в сети резервируемого трансформатора.

В случае питания от трансформатора синхронных двигателей или компенсаторов действие устройств АПВ должно быть увязано со временем перевода синхронной нагрузки в асинхронный режим при ее обесточивании или со временем, требуемым для отключения такой нагрузки, так же как это производится при АПВ линий. При установке на подстанции автотрансформаторов все сказанное выше в отношении применения устройств АПВ для трансформаторов остается в силе.
3. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВВОД РЕЗЕРВНОГО ПИТАНИЯ (авр)
3.1 ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СХЕМАМ АВР
Все устройства АВР должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Схема АВР должна приходить в действие при исчезновении напряжения на шинах потребителя по любой причине, в том числе при аварийном, ошибочном или самопроизвольном отключении выключателей рабочего источника питания, а также при исчезновении напряжения на шинах, от которых осуществляется питание рабочего источника. Включение резервного источника часто допускается также при КЗ на шинах потребителя.

2. Для того чтобы уменьшить длительность перерыва питания потребителей, включение резервного источника питания должно производиться сразу же после отключения рабочего источника.

3. Действие АВР должно быть однократным, чтобы не допускать нескольких включений резервного источника на неустранившееся КЗ.

4. Схема АВР не должна приходить в действие до отключения выключателя рабочего источника, чтобы избежать включения резервного источника на КЗ в не отключившемся рабочем источнике. Выполнение этого требования исключает также в отдельных случаях несинхронное включение двух источников питания.

5. Для того чтобы схема АВР действовала при исчезновении напряжения на шинах, питающих рабочий источник, когда его выключатель остается включенным, схема АВР должна дополняться специальным пусковым органом минимального напряжения.

  1. Для ускорения отключения резервного источника при его включении на неустранившееся КЗ должно предусматриваться ускорение защиты резервного источника после АВР. Это особенно важно в тех случаях, когда потребители, потерявшие питание, подключаются к другому источнику, несущему нагрузку. Ускоренная защита обычно действует по цепи ускорения без выдержки времени. В установках собственных нужд, а также на подстанциях, питающих большое число электродвигателей, ускорение защиты осуществляется до 0,5 с. Такое замедление ускоренной защиты необходимо, чтобы предотвратить ее неправильное срабатывание в случае кратковременного замыкания контактов токовых реле в момент включения выключателя под действием толчка тока, обусловленного сдвигом по фазе между напряжением энергосистемы и затухающей ЭДС тормозящихся электродвигателей, который может достигать 180°.

  1   2   3


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации