ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ_2 / ЭЛЕКТРО_Почаевец

4.3. Зaпprra и aвroмarикaтрансформаторов co6crвelшых нужд

На тяговых подстанциях для питания потребителей собственных нужд (СН) устанавливают по два трансформатора. Кроме того, мо­ гут устанавливаться по два трансформатора питания подогрева мас­ ла выключателей 110-220 кВ в зимний период.

Трансформаторы собственных нужд (ТСН) получают питание от разных секций шин РУ-I0 кВ (тяговые подстанции постоянного тока) или РУ-27,S кВ (переменного тока). Подключение к секции шин РУ-27,S кВ ТСНl (рис. 4.6, а) осуществляется через разъединитель QS 1, выключатель Q1 и трансформаторы тока ТАа и ТАь. Шины СН 380/220 В разделены на две секции. Мощные ТСН, вторичный ток которых составляет 500 А и более, подключают к этим шинам двумя контакторами и рубильниками. Трансформаторы подогрева и СН,

вторичный ток которых не превышает 500 А, подключают к секциям шин одним контактором КМ2 ирубильником S2 (см. рис. 4.6, а). Ктранс­

форматорамтока ТАа!, тАы1' ТАе1 подключенырелеперегрузкиТСНl

КА1 (ТСН2 КА2), амперметр РА и счетчик активной энергии PI. Конт­ роль напряжения на шинах СН осуществляют реле напряжения 1КУl и lKV2 на первой секции, 2KV2 и 2KV2 - на второй.

В леrnее время обычно в работе находится один ТСН, при этом сек­ ционный контактор КМ включен. При откmoчеlШИ рабочего ТСН уст­ ройство АВР включает резервный. В зимний период в работе MOryr на­ ходиться оба ТСН, при этом секционный контактор КМ отключен. При отключении одного из трансформаторов АВР включает секционный

контактор, обе секции получают питание от оставшегося в работе ТСН.

ЗащищаIОТСЯ трансформаторы от повреждений максимальной

токовой защитой МТЗ и токовой отсечкой ТО. Токовые реле МТЗ КАlа, КАlь, КАl с и ТО КАа, КАь подключаются к фазам первичной обмотки ТСН через трансформаторы тока ТАаи ТАь. Защиту транс­ форматоров от перегрузки с действием на сигнал выполняют со вто­ ричной стороны ТСН в однофазном варианте с помощью токового

реле КАl. При перегрузке трансформатора ТСНl реле КА! замыка­

ет цепь 1-2 (рис. 4.6, 6), а ТСН2 реле КА2 - цепь 3-2 реле времени КТ защиты от перегрузки, которое при срабатывании замыкает цепь

5-4 реле неисправности на подстанции КLип через катушку указа­

тельного реле КН. Уставка по времени реле КТ составляет до 9 с.

150

Рис. 4.6. Схемы управления, защиты и автоматики трансформаторов собственных

Н)')fФ.:

а - схема подключения ТСН к шинам 27,5 кВ и 380/220В; б - схема защиты ТСН от переrрузки; в - схема управления контакторами; г - схема вторичной коммугаuии выключ.ателя Q1

151

Оnератив1l0е включеllие ТСН осуществляется путем включения

контактора КМ2 и выключателя Q 1 при включенном рубильнике S2 и разъединителе QS 1. Включение контактора КМ2 происходит при

замыкании цепи 13--6 (рис. 4.6, в) кнопкой включения SBC2. Катуш­

ка КМ2 получает питание, контактор включается сам и включает

последовательно с катушкой резистор, дешунтируя его своим кон­

тактом. Другим контактом КМ2 замыкает цепь 17--6, становясь на самоподпитку через замкнутые контакты кнопки ОТКЛlочения SBT2

и промежуточного реле защит KL. Контактор замыкает также цепь

73-30 своего повторительного реле ККМ2 (рис. 4.6, г).

Вкmoчение выключателя Q 1 происходит при замыкании цеrrn 25-10 контактора включения выключателя КМ 1 кнопкой SBC1. Контак­ тор замыкает цепь ка1)'ШКИ включения выключателя УАС1, выкmoча­

тель включается и переключает своими блок-конгактами цепи 29-10 и

29-12. При этом повторительное реле KQCl включается, а KQTl отключается. Одновременно кнопкой SBCl по цепи 25-18 переклю­ чается реле фиксации KQQ 1, которое фиксирует команду оператив­

ного включения выключателя Q 1.

Включение секционного контактора КМ осуществляется путем

замыкания цепи 19-8 (см. рис. 4.6, в) кнопкой SBC. После включе­

ния контактор становится на самоподпитку по цепи 23-8 через кон­

такт кнопки отключения SBT.

Оnеративuое отключеllие ТСН осуществляется путем отключения

контактора КМ2 и выключателя Q 1. Выключатель отключается при замыкании кнопкой отключения SBTl (см. рис. 4.6, г) цепей: 31-12 катушки отключения выключателя УATl и 53-20 катушки отключе­ ния реле фиксации команды KQQ1. При этом выключатель Ql и реле

фиксации KQQ 1 отключаются. Отключение Q 1 приводит К переклю­

чению его повторителей: KQT1 получает питание по цепи 29-10;

KQC1 теряет питание при размыкании цепи 29-12. Автоматическое включеllие резервного трансформатора ТСН2

происходит при отключении рабочего ТСИ1. При этом исчезает на­ пряжение на шинах СИ 380/220 В, и реле напряжения lКУ1, 1КУ2 и 2КУ1, 2КУ2 теряют возбуждение. Контактами этих реле замыкаются цепи 65-26, 67-26 промежуточного реле KL1 и цепи 69-28, 71-28 промежуточного реле KL2. Реле KL 1 и KL2 подают питание на реле времени КТl по цепи 61-24 и КТ2 по цепи 63-24, которые замыка­ ют цепь 55-22 реле автоматического включения КСС2 трансформа-

152

тора ТСН2. В этой цепи контакты переключателя автоматики вклю­ чения резерва SA в позиции В2 замкнуты, Т.е. ТСН2 находится в ре­

зерве. При резервном ТСН1 переключатель SA устанавливается в по­

зиции В1; при этом реле КССI получает питание. При работе двух ТСН и отключенном секционном контакторе КМ переключатель SA ставится в позицию В, реле КТl и КТ2 замыкают цепи при отключении ТСНl или 59-22 при отключении ТСН2. При этом по­ лучает питание реле КСС, которое замыкает цепь 21--8 секционно­ го контактора КМ. Контактор включается, становится по цепи 23-8

на самоподпитку и подает напряжение на секцию шин СН, где оно

исчезло при отключении ТСН.

Если ТСИ2 находится в работе, а ТСН1 - в резерве, то при от­ ключении ТСН2 по цепи 55-22 получит питание реле KCCI, кото­ рое своими контактами замыкает цепи 15--6 контактора КМ2, 27-10 контактора KMl и 27-18 реле KQQ. При включении выключателя Q I и контактора КМ2 в работу ВКЛlочается резервный ТСН, на ши­ нах СИ появляется напряжение, реле IKVI, lKV2, 2KVl, 2KV2 по­ лучают питание, отключают реле KL 1 и KL2, которые размыка­ ют цепи 61-24 и 63-24. Реле времени КТl и КТ2 размыкают цепь 55-22 реле КСС1. На этом процесс автоматического включения ре­

зервного трансформатора заканчивается.

Вьтод АВР из работы производится перекmoчением SA в позШI.ШО О и отключением реле КСС1, КСС2 и КСС, а также при размыкании цепей реле КТ} и КТ2 блокировочным реле по напряжению KBV в

результате исчезновения напряжения на шинах РУ-27,5 кВ (см. п. 4.4). Автоматuческое оmюuочеuuе ТСН осуществляют максимальная то­

ковая защита и токовая отсечка. При К.з. в первичной обмотке ТСИI

срабатывают реле КАа и КАь отсечки, замыкают цеrrn 37-14 и 39-14

промежугочного реле защит КL, которое становится на самоподпитку

по цепи 35-14 до отключения выключателя и размыкания этой цеrrn

контактом повторительного реле KQTI. Если же токовая отсечка сра­ батывает сразу после включения трансформатора, то реле КL выпол­ няет роль блокировочного реле, размыкая цепи 25-10 и 27-10 кон­ тактора КМ1 и становясь на самоподпитку по цепям 25-14 или 27-14 до тех пор, пока эm цепи не разомкнут контакты SBCl или КССl. Сра­ батывание токовой отсечки фиксирует указательное реле КН2.

Максимальная токовая защита срабатывает при КЗ ВО вторич­

ной обмотке ТСН1, на первой секции шин СИ или на присоедине-

153

пии ТСН1 к первой секции, а также при значительной перегрузке, опасной для трансформатора. При срабатывании реле КА1а, КАl ь, КАl с замыкают цепи 45-16, 47-16,49-16 реле времени КТ, кото­

рое замыкает с выдержкой времени цепь 41-/4 промежуточного реле

KL з({щит трансформатора через указательное реле КИ3.

Реле KL замыкает цепь 33-/2 отключающей катушки выключателя YATl. Другим своим контактом реле KL размыкает цепь 17-6 само­ подпитки контактора КМ2. Таки.V[ образом, трансформатор отключа­ ется выключателем Ql от шин 27,5 кВ и контактором КМ2 от lШIН СИ.

Автоматическое отключение ТСН1 по цепи 43-14 происходит перед автоматическим включением ТСН2 с помощью реле КСС2. Это необходимо, например, в случае исчезновения напряжения на сек­ ПИИ шин 27,5 кВ, к которой подключен ТСН1, в результате чего ис­

чеlТ(а напряжение на шинах СИ и автоматика приступила к включе­

нию ТСН2. Реле блокировки KBV при сохранении напряжения на дру­ гой секции 27,5 кВ, к которой подключен трансформатор напряжения TV2 (см. п. 4.4), не будет запрещать работу АВР. Реле КСС2 включа­

ет реле KL, которое становится на самоподпитку по цепи 35-14,

подает питание на катушку отключения выключателя УАТ1 и раз­

мыкает цепь 17-6 самоподпитки контактора КМ2. Отключение

TCHl с помощью реле КСС2 фиксирует указательное реле КН4, ка­

тушка которого находится в цепи 43-14.

4.4. Aвroмати.ка трансформaroров напряжения

Автоматический контроль напряжения (АКИ) на шинах распре­ делительных устройств осуществляется с помощью трансформато­ ров напряжения TV. Схемы контроля напряжения разных РУ прин­

ципиальных различий не имеJОТ, поэтому достаточно ознакомиться с одной из них.

На рис. 4.7, а представлена схема подключения трансформаторов

напряжения к шинам 27,5 кВ и 100 В. На схеме показаны два комп­

лекта трансформаторов напряжения ТУ1 и TV2, каждый из которых состоит из двух однофазных трансформаторов, соединенных по схе­ ме неполного треугольника (фаза С РУ-27,5 кВ соединена с конту­ ром заземления подстанции). Комплекты трансформаторов TV1 и разрмников FYl и FV2 подключаются к первой секции шин 27,5 кВ разъединителем QS 1 с двумя заземлЯIОЩИМИ ножами. При НОминаль-

154

Рис. 4.7. Схемы автоматического контроля напряжения на шинах распредели­

телЬНЫХ устройств:

а- схема подключения трансформаторов напряжения к шинам 27,5 кВ и 100 В;

б- схема автоматики контроля напряжения на шинах РУ·27,5 кВ

ном первичном напряжении со вторичных обмоток снимается напря­ жение 100 В, которое через рубильники S1 и S2 и автоматические

выключатели SFl и SF2 подается на шины 100 В. В работе обычно

находится один комплект трансформаторов, например, ТУ1, а сек­ ЦИИ шин 27,5 кВ соединены секционными разъединителями. Вольт­ метр РУ используется для замера напряжений иас И иьс с помощью переключателя SA. Реле напряжения КУl, КУ2, КУ3 осуществляют постоянный контроль наличия напряжения на шинах 100 В.

На рис. 4.7, б показаны цепи постоянного тока автоматики конт­ роля напряжения на шинах РУ-27,5 кВ. Контакты реле КУ1, КУ2, КУ3 при наличии напряжений иаь, иьс, иса разомкнуты. При исчез­ новении напряжения на шинах 27,5 кВ происходит замыкание кон­

тактов реле напряжения и реле времени КТ получает питание по цепи

1-2,3-2 или 5-2 через контакт SFl при работе ТУ! (SF2 при ра­

боте ТУ2) и через контакты повторительного реле KQQ1 выключа­

теля первого ввода РУ-27,5 кВ или KQQ2 - второго ввода. При оперативном отключении выключателя SF1 или выключателя ввода 27,5 кВ в цепи кт размыкается контакт автомата SFl или повторите­ ля KQQ 1 (контакты SF2 и KQQ2 разомкнуты), реле времени КТ ос­ тается обесточенным.

155

При замыкании контактов КУl, KV2, KV3 в случае исчезновения напряжения на шинах 27,5 кВ срабатывает реле времени КТ и с вы­ держкой времени замыкает uепи 7-6, 7-8 промежуточных реле

KL l-KL6, контакты которых используются в схемах вторичной

коммугации присоединений PY-27~5 кВ для отключения их при к.з.

на шинах 27,5 кВ запрета АПВ фидеров и АВР трансформаторов, присоединенных к этим шинам. АВР трансформатора собственных

нужд происходит только при :наличии напряжения на шинах, от ко­

торых он получает питание. Если же напряжение на шинах 27,5 кВ

отсутствует, то реле блокировки КВУ получает питание по цепям 1-4, 3-4, 5-4 и запрещает АВР ТСН, размыкая цепь 61-24 или

53-24 (см. рис. 4.6, г).

Jt5. AвroМ2mКaпрео6разователёЙТЯIOВЫХ ПОдcra.нIJИ.Й

На тяговых подстанuиях постоянного тока широко применяют преобразователи с кремниевыми шести.. и двенадцатипульсовыми

выпрямителями с естественным воздушным охлаждением. Значитель­

ная часть подстанций оборудована двумя преобразователями, кото­

рые работают параллельно на шины РУ-3,3 кВ в часы максимальной нагрузки. При ее снижении в работе остается один преобразователь,

а второй переводится в резерв.

При оптимальном управлении стремятся с одной стороны обеспе­ чить нормальную загрузку преобразователей, снизить потери элект­ роэнергии, с другой - свести число перекmoчений к минимальному

(для уменьшения износа переключающей аппаратуры). С помощью

устройств автомаmки регулирования мощности (АРМ) осуществля­ ют подключение и отключение резервного прсобразователя в зависи­

мости от величины тока нагрузки, который сравнивается с током сра­

батывания. Экономически целесообразно токовые уставки включения

(Icp.max) и отключения (Icp.min) определять по критическому току (IKP>,

при котором потери в параллельно работающих преобразователях

равны потерям в одном ИЗ них при выводе другого в резерв:

где 1ном - номинальный выпрямленный ток преобразователя;

156

р"" - постоянные потери мощности преобразователя;

Рн" - потери мощности преобразователя под нагрузкой;

КТ - коэффициент трансформации прсобразовательного трансформатора.

Для того чтобы избежать лишних переключений, резервный преобразователь включается при максимальном токе срабатывания на первичной стороне преобразователя:

а отключается при минимальном токе срабатывания

(4.3)

где 1,07 - коэффициент надежности.

Если число переключений в сутки становится большим (десять и более), то вводятся задержки на переключения, которые обычно на­ ходятся в диапазоне от 3 до 1О мин и уточняются в каждом конкрет­

ном случае.

При срабатывании защиты и отключении рабочего преобразова­

теля автоматика должна включать резервный и восстановить питание

тяговой нагрузки. Эта операция осуществляется устройствами АВР.

Кроме АВР и АРМ преобразователи оснащаются коммутацион­

ной автоматикой, позволяющей осуществлять в заданном порядке

включение и отключение быстродействующего QF и масляного Q выключателей преобразователя подстанции (рис. 4.8, а). Коммута­ ционная автоматика вводится в работу ключом автоматического управления SA2 (рис. 4.8,6). Включение преобразователя разрешает реле временной блокировки КВ, если в цепи 1-2 замкнуты следую­

щие контакты:

-промежуточного реле земляной защиты КLзз (земляная защита РУ-3,3 кВ не действовала);

-заземляющих ножей разъединителя QSG2 (ножи отключены);

-заземляющего разъединителя QSG 1 (разъединитель отключен);

-реле постоянной блокировки KL (не одна защита преобразова-

теля на это реле не действовала);

-блокировки лестницы трансформатора SQ 1 (леC'rnица сложена);

-блокировка дверей SQ2, SQ3, SQ4 (закрыты двери шкафов соответственно кремниевого выпрямителя, ячейки катодного быстродей­ ствующего выключателя QF и др.).

157

а

РА2

Рис. 4.8. Схемы защиты и автоматики преобразователей тяговых подстанций: а-схема подклюqения преобразователя к шинам 10 и 3,3 кВ; б-схема цепей

управления преобразователем; в - схема защит преобразователя; г - схема

автоматики включения и отключения резерва

158

Автоматическое включение nреобразователя осуществляется на­ жатием кнопки включения SBC. В цепи 3--4 получает питание реле автоматического включения КСС при условии, что реле КВ возбуж­ дено и выключатель Q отключен, контакт повторительного реле KQC при этом замкнут. Реле КСС замыкает цепь 57-28 контактора вклю­ чения быстродействующего выключателя КМ1. Последний собира­ ет цепь 51-22 держащей катушки УА выключателя ВАБ-28, кото­ рая выполняет в этом случае роль ВКЛIочающеЙ. Включившись, вык­ лючатель QF своим блок-контактом размыкает цепь 57-28 контактора КМ1, а другим блок-контактом QF замыкает цепь 57-26

блокировочного реле KBS 1, которое становится на самоподпитку

через один из своих контактов, а другим - еще раз размыкает цепь

57-28. Это необходимо для запрета повторного включения QF, если первое включение окажется неудачным, а контакт КСС в этой цепи

еще некоторое время останется замкнут.

После отключения контактора держащая катушка УА получает питание по цепи 53-24 через резисторы R3, R4, R6, которые ограни­ чивают ток до величины, необходимой для удержания выключателя

во включенном положении. После включения ВЫКЛIочатель замыкает

своим блок-контактом QF цепь 61-30 повторительного реле KQF. Контакт KQF замыкает цепь 17--6 контактора включения масля­

ного выключателя КМ, в которой контакты ключа SA2 предвари­ тельно замкнуты (схема переведена на автоматическое управление). Контакты реле КСС в этой цепи также замкнуты, так как реле КСС

находится на самоподпитке по цепи 7-4 после размыкания в цепи

3-4 контактов SBC кнопки включения. Контактор КМ возбуждает­ ся и замыкает цепь катушки включения УАС выключателя Q, кото­ рый ВКЛlочает преобразователь в работу.

При этом цепи 17-6 и 21-6 размыкаIОТСЯ блок-контактом Q,

контактор КМ и повторитель отключенного положения выключате­

ля KQT теряет питание. Другой блок-контакт замыкает цепь 21-10 повторителя включенного положения KQC, который размыкает цепь 7-4, реле КСС отключается и процесс включения преобразователя

на этом заканчивается.

Включенuе ПО телеуnравлеllUЮ nреобразователя осуществляется

путем замыкания контактом реле включения КССI цепи 5-4 от шинки включения по телеуправлению +ECl. Далее процесс ВКЛЮ.че­

ния идет описанным выше путем.

159