8 сем (станции+реле) / Экзамен / Автоматика расписанные билеты

на холостом ходу. Работа же трансформаторов на холостом ходу, как правило, не используется (исключение составляют, пожалуй, только схемы собственных нужд); на подстанциях, как правило, трансформаторы отключены с двух сторон, как это показано на схеме 9.

По терминологии: один источник, который включен и через который осуществляется электроснабжение потребителей, называется рабочим, а второй называется резервным. Также можно встретить наименования ‘рабочий ввод’ и ‘резервный ввод’, сформулированные по аналогии. Рассмотрим принципы АВР на схемах 7-10.

Схема 7. Для подстанции А работа осуществляется по линии W1; вторая линия W2 – резервная, находится под напряжением. При отключении от устройства автоматики сначала выключаем выключатель Q1 рабочего ввода, а затем действуем на включение выключателя резервного ввода Q3. Вместе с тем, когда показаны стрелочки (ведущие к АВР и от АВР, пунктирные и обычные), подразумевается, что схемы АВР могут быть как одностороннего, так и двустороннего действия. При одностороннем действии линия W1

всегда рабочая, W2 – всегда резервная – тогда если схема АВР одностороннего действия, то устройство АВР будет действовать на отключение рабочего ввода Q1 и включение резервного ввода Q3. Возможно применение АВР двустороннего действия: при ней любая из линий W1 и W2 может быть рабочей, а другая может быть резервной – такая схема более гибкая. В зависимости от особенностей технологического процесса и от особенностей потребителей применяется схема АВР либо одностороннего, либо двустороннего действия.

Также возможно питание электродвигателей и других потребителей от отдельных трансформаторов, как это показано на схеме 9. Т1 и Т2 являются рабочими трансформаторами; Т3 является резервным трансформатором. При отключении рабочего трансформатора включается выключатель Q5 и один из выключателей Q6/Q7.

Но может быть ситуация, когда трансформаторы Т1 и Т2 включены на разные системы шин (или разные секции), как это представлено на схеме 8. На каждую из этих систем шин подключена своя нагрузка. Шиносоединительный выключатель Q5 нормально отключен. При аварийном отключении любого из рабочих трансформаторов будет включаться выключатель Q5, подключая нагрузку шин, потерявших питание, к оставшемуся в работе

трансформатору. Если мощности одного трансформатора недостаточно при питании всей нагрузки, при действии АВР должны одновременно предприниматься меры для отключения части наименее ответственных потребителей.

Схема 10. Подстанции В и Г в нормальном режиме питаются радиально (В питается от А, Г питается от Б). Линия W3 находится под напряжением, выключатель Q5 отключен. При аварийном отключении линии W2 по какой-либо причине устройство АВР, установленное на подстанции Г, будет включать выключатель Q5, в результате чего питание переводится на подстанцию В по линии W3. При отключении линии W1 подстанция В и линия W3 будут оставаться без напряжения одновременно. Исчезновение напряжения на трансформаторе TV приводит в действие АВР на подстанции Г, которое включением выключателя Q5 будет подавать напряжение от подстанции Г. Опыт эксплуатации показывает, что устройства АВР из-за своей простоты весьма эффективны, значительно повышают надёжность электроснабжения потребителей, и успешность таких переключений, которые мы рассмотрели, составляет около 90% всех случаев.

В зависимости от того, каково назначение устройство АВР, можно встретить:

-АВР линий;

-АВР трансформаторов;

-АВР электродвигателей;

-АВР шинок управления (оперативного тока).

В зависимости от того, каким образом предотвращается подача напряжения на повреждённый рабочий источник питания:

-местный АВР;

-сетевой АВР.

Местный АВР – АВР, пусковой орган которого действует на отключение рабочего ввода, после чего включается резервный ввод. Этим исключается подача напряжения от резервного источника на повреждённый рабочий, и характерным признаком выполнения местного АВР является расположение всех элементов аппаратуры на одной подстанции (в том числе и всех выключателей, на которые действует устройство АВР).

Одновременно с этим в распределительных сетях можно встретить устройства сетевых АВР. Пусковой орган сетевого АВР действует на включение сетевого выключателя, который находится в резерве, а возможность подачи напряжения от резервного источника на повреждённый рабочий исключается при помощи устройств автоматики деления. Эти устройства автоматики деления располагаются в заранее заданных точках. Сетевой АВР – как правило, комплекс устройств, в который входит само устройство АВР, устройство автоматики деления и может быть ряд других устройств, расположенных на нескольких подстанциях резервируемой сети.

В зависимости от направления действия устройств АВР их можно разделить на:

-АВР одностороннего действия;

-АВР двустороннего действия.

Отдельно стоит выделять устройства АВР на подстанциях с синхронными двигателями (или с синхронными генераторами местных электростанций) – тут применяются специальные схемы АВР с контролем и ожиданием снижения напряжения на шинах, либо с контролем отключенного положения выключателей. Такой контроль необходим для предотвращения опасного несинхронного включения при действии устройства АВР. Поэтому для устройств АВР на подстанциях с синхронной нагрузкой применяются отдельные специальные решения.

9.1. Основные требования к выполнению АВР.

На ПС распределительных сетей, в городах, на предприятиях используется раздельная работа источников электроснабжения и как следствие одностороннее электроснабжение потребителей. Схема на рисунке ниже.

Применение такого режима позволяет снизить значения токов КЗ. Отключенное состояние выключателя (справа на схеме) будет снижать величину тока КЗ на отходящей линии в два раза по сравнению с режимом параллельной работы при включенной линии Л2. Также раздельная работа линий позволяет упростить работу РЗ. Если всегда предусматривается раздельная работа линий, то устройства защиты могут устанавливаться только на головном участке (около источника), потому что данные линии будут линиями с односторонним питанием. Если параллельная работа источников и включен выключатель справа, тогда обе линии становятся линией с двухсторонним питанием и тогда нужно дополнительно устанавливать комплект защит на линии Л1 и линии Л2 со стороны ПС

«В».

Раздельная работа источников позволяет снизить потерю мощности, позволяет поддерживать уровни напряжений.

Также при раздельной работе вероятность электроснабжения будет выше чем при параллельной работе двух, а тем более трёх независимых источников. Этот недостаток устраняется почти полностью устройством АВР в 95% случаях.

АВР на ПС, которые называют устройствами местных АВР и к ним есть требования:

1) Схема АВР должна приходить в действие при исчезновении напряжения на шинах ПС по любой из двух причин:

1. • при отключении выключателя рабочего питания, находящегося на данной ПС (На схеме это выключатель на ПС В):

Это отключение может быть аварийным, ошибочным или самопроизвольным. Во всех этих случаях схема АВР должна приходить в действие. При отключении выключателя рабочего питания должен автоматически включиться выключатель резервного питания.

При таком быстром АВР перерыв питания определяется собственным временем включения выключателя резервного питания (от 0,3 с до 0,8-0,9 с.). Зафиксировать пропажу напряжения на шинах ПС «В» помогает трансформатор напряжения, кот. подключен к шинам. Из-за отключения выключателя рабочего немедленно должно производить включение выключателя резервного. Этот сигнал должен быть сформирован АВР быстро, т. е. без выдержки времени. Т. е. общее время перерыва в электроснабжении потребителей будет определяться включения выключателя резервного ввода.

• при исчезновении напряжения на шинах, которое мы контролируем с помощью ТН, без отключения выключателя рабочего питания. Например, при КЗ на Л1, сработала защита, установленная на ПС со стороны источника питания. Эта защита отключит линию Л1 как на линию с односторонним питанием, т. е. на отключение своего выключателя. Отключение выключателя со стороны ПС В не происходит при этом. И также не будет напряжения на шинах ПС В и должно быть включение выключателя резервного ввода. В этом случае нужно отключить выключатель питающей линии Л1 (рабочий), после этого надо включить выключатель резервного ввода. Такая последовательность должна быть, чтобы не подать напряжение в повреждённую линию от резервного источника. Отключение выключателя рабочей питающей линии Л1 (со стороны ПС В) выполняет пусковой орган схемы АВР. Этот пусковой орган АВР даёт команду на отключение выключателя рабочей линии при одновременном наличии двух условий:

—снижения напряжения на шинах 0,2-0,4 Uном

—наличие напряжения на резервном источнике 0,6-0,65 Uном, для этого используется ТН около резервного выключателя

На тех ПС, где установлены крупные синхронные двигатели, в пусковом органе устройства АВР дополнительно нужно предусматривать реле снижения частоты. Это реле ускоряет работу пускового органа и всей схемы АВР. Это условие обусловлено тем, что при потере питания СД-ли продолжают некоторое время вращаться по инерции и поэтому они выполняют в схеме роль генераторов, поскольку поддерживают на шинах напряжение. И скорость снижения этого напряжения будет зависеть от ряда факторов. При неблагоприятных факторах это время будет сохраняться и будет составлять несколько секунд. А снижение частоты происходит быстрее, поэтому устанавливается реле снижения частоты (если есть крупные СД), которое также участвует в формировании сигнала на отключение выключателя рабочего ввода.

2) При глубоком снижении напряжения пусковой орган устройства АВР должен давать команду на отключение выключателя рабочей линии с выдержкой времени. Хотя для потребителей важно быстрое восстановление питания, НО, АВР с выдержкой времени.

Глубокое снижение или полное исчезновение напряжения возможна при КЗ на элементах прилегающей сети. Поэтому задаётся дополнительная выдержка времени на отключение выключателя рабочего ввода, для того чтобы удостовериться, что снижение напряжения произошло на Л1, а не на линиях, которые отходят от шин на ПС В:

Эту выдержку времени на АВР выключателя рабочего ввода мы выбираем больше чем выдержка времени защит присоединений, отходящих вниз от шин ПС В. Тогда мы гарантированно отстроимся по времени по этому режиму и будем знать, что если это КЗ на присоединениях, отходящих вниз от шин ПС В, то они давно должны были быть отключены защитами этих присоединений. Т. о. мы предотвращаем излишние действия АВР.

Если же причиной исчезновения напряжения стало отключение линии Л1 со стороны источника питания, то вслед за отключением этой линии будет следовать АПВ и это АПВ скорее всего будет успешным, поэтому перед отключением рабочего выключателя нужно убедиться, что сработала не только защита, но и АПВ, которое стало неуспешным. И только в этом случае нужно отключить рабочий и включить резервный выключатели. Т. е. АВР нужно замедлить на время, большее чем время выдержка времени устройства АПВ.

Есть ещё АВР с автоматическим возвратом к доаварийной схеме. По этим понимается включение выключателя рабочего ввода и приход к доаварийной схеме при восстановлении напряжения на рабочем источнике. На вышеприведённой схеме в случае перехода на резервный источник и в случае дальнейшего повреждения линии Л2 от резервного источника не будет возможности выполнить обратный АВР (к доаварийной схеме). И при восстановлении напряжения на шинах схема не придёт к доаварийной конфигурации. Поэтому стараются избегать излишнего срабатывания АВР и дожидаются сначала срабатывания АПВ и только потом действует АВР.

Но устройства АПВ могут быть двукратного действия и там большие выдержки времени для второго цикла АПВ, и для потребителей это плохо. Поэтому это время нужно сократить, нужно отстроиться от РЗ, а с выдержкой времени АПВ можно не согласовывать АВР в случае, если в схеме АВР выполнен возврат к доаварийной схеме ПС. Т. е. мы переходим на резервный источник как можно быстрее, возобновляем электроснабжение потребителей, дальше если АПВ успешное, то АВР осуществляет возврат к доаварийной схеме ПС, т. е. схема переводится на электроснабжение потребителей от рабочего источника. Т. е. широко применяется схема АВР, которая не требует замедления по условию ожидания действия АПВ. Это схема АВР с автоматическим возвратом к доаварийной схеме ПС. Преимущество этой схемы – мы сокращаем выдержку времени на отключение выключателя рабочего источника. При глубоком проседании напряжения

применения схема АВР с автоматическим возвратом к доаварийной схеме пережидает только время, необходимое для защит входящих присоединений. После этого отключается рабочий выключатель и включается резервный. И если рабочий элемент будет включен, то схема АВР восстановит доаварийный режим. Т. е. сначала включит рабочий выключатель и затем отключит резервный без кратковременного отключения потребителей. При этом электрическая сеть между рабочим и резервным источником кратковременно замыкается, а в некоторых случаях при этом допускается небольшой угол между векторами напряжения. Также есть другие конфигурации сети. Ниже приведён фрагмент довольно протяжённых ЛЭП, к которым подключены отпаечные ПС.

Есть опасность такой схемы (выше). В ряде случаев одновременное срабатывания нескольких устройств АВР может вызвать недопустимую перегрузку резервный линии, также может затрудниться процесс самозапуска электродвигателей и потребуются усложнения РЗ. Для того чтобы не было таких явлений предусматриваются поочерёдное действие АВР. Например, если отключается линия Л1 или линия Л2, то устройства АВР на всех отпаечных ПС (их несколько на схеме) будут срабатывать одно за другим с небольшим интервалом времени так, чтобы это время было достаточно для самозапуска своей двигательной нагрузки. Т. е. когда осуществляется выбор параметров срабатывания на отпаечных ПС, то время срабатывания АВР задаётся неодинаковым для этих ПС для того чтобы гарантированно самозапуск двигательной нагрузки происходил не одновременно. Потому что самозапуск этой двигательной нагрузки может приводить к перегрузке резервной ветви. И если все эти двигатели на ПС будут самозапускаться одновременно, это может привести к снижению напряжения и самозапуск будет неуспешным. Поэтому необходимо, чтобы эти АВР действовали поочередно.

3) Действие устройства АВР должно быть однократным. Из-за того, что у всех АВР высокая эффективность (выше 90%(92-95%)) применение многократного АВР не повысит процент успешных действий. Также каждое повторное включение на КЗ – нежелательная ситуация, поэтому все АВР действуют однократно.

4) Устройство АВР должно обеспечивать быстрое отключение резервного выключателя при его включении на устойчивое КЗ Когда речь идёт о КЗ на шинах, для того, чтобы

включение на КЗ устройством АВР сопровождалось как можно меньшими повреждениями нужно ускорить РЗ (обычно около 0,5 с) после АВР или после включения выключателя резервного ввода. Почему так? Для того чтобы облегчить отстройку от бросков тока намагничивания трансформатора, бросков тока самозапуска заторможенных электродвигателей при быстром АВР, необходимо ускорить эту защиту, но нельзя сделать её мгновенной.

Но нужно чётко понимать отличие КЗ на шинах от других режимов, которые приводят к увеличению тока. Увеличение тока можно наблюдать в следующих случаях:

•АВР связано с включением трансформатора. Если говорить о схеме выше, то один из трансформаторов всегда в резерве. Когда используется АВР и включается резервный трансформатор, будет наблюдаться бросок тока намагничивания. Для того, чтобы РЗ могли отличить КЗ на шинах от броска тока намагничивания, нужна дополнительная выдержка времени (обычно около 0,5 с).

•Когда выполняется АВР, то оно сопровождается перерывом в электроснабжении. Т. к. есть этот перерыв в электроснабжении, то есть снижение напряжения (может быть глубоким), значит есть двигатели, которые будут самозапускаться, если будет самозапуск, тогда через защиты будут протекать токи самозапуска. И необходимо чтобы РЗ могли отличить ток самозапуска от КЗ на шинах, поэтому также выдержка времени (обычно около 0,5 с).

1) Действие устройств АВР не должно вызывать:

•аварийных перегрузок оборудования. Это требование соблюдается в зависимости от того, что из элементов проектируется в первую очередь. Если выполняется проектирование устройства АВР на существующем оборудовании, тогда при проектировании нужно проверить, что АВР не приведёт к недопустимой перегрузке оборудования, того силового оборудования, которое будет либо в явном резерве, либо в неявном резерве.

•опасных несинхронных включений синхронных электродвигателей и синхронных генераторов. Задавая выдержку времени устройства АВР нужно проверить, что если есть СД, то они либо отключены, либо с них нет возбуждения.

•неправильных действий РЗ. Работа АВР не должна приводить к неправильной работе РЗ. При срабатывании АВР проверяется, что самозапуск заторможенных электродвигателей успешен. Проверяется это по уровню напряжения, по которому можно дать прогноз, будет ли самозапуск успешным.

На тех выключателях, которые задействованы в работе устройства АВР, выполняется постоянный контроль исправности цепи включения.