II. Раздел второй. Исследование функций противоаварийной автоматики

II.1. Исследование автоматического повторного включения (апв)

II.1.1. Назначение устройств апв

Большинство повреждений воздушных ЛЭП возникает в результате схлестывания проводов при сильном ветре и гололеде, нарушении изоляции во время грозы, падения деревьев и т.п. Эти повреждения не устойчивы и при быстром отключении поврежденной линии самоустраняются. В этом случае при повторном включении линии она остается в работе и электроснабжение потребителей не прекращается. Повторное включение осуществляется автоматически устройством автоматического повторного включения (АПВ). При устойчивых повреждениях защита снова отключает линию после действия АПВ, т.е. происходит неуспешное АПВ. По статистическим данным АПВ в системах электроснабжения нашей страны имеют в среднем 60…75 % успешных действий. Такая эффективность АПВ делает их одним из основных средств повышения надежности электроснабжения [6].

В эксплуатации применяются устройства АПВ, различающиеся по следующим основным признакам:

• по числу фаз выключателей, выключаемых устройством АПВ, - трехфазное и однофазное;

• по способу воздействия на привод выключателя – механические и электрические устройства АПВ;

• по кратности действия – АПВ однократного и многократного действия.

Несмотря на указанные различия, все устройства АПВ должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Они должны находится в состоянии постоянной готовности к действию и срабатывать при всех случаях аварийного отключения выключателя, а также схемы АПВ должны допускать возможность автоматического вывода их из действия при срабатывании тех или иных защит.

2. Устройства АПВ должны иметь минимально возможное время срабатывания t_АПВ1для того, чтобы сократить продолжительность перерыва питания потребителей. Практически можно выполнить АПВ, действующим без замедления. Однако эта возможность ограничивается рядом условий. Для успешного действия АПВ необходимо, чтобы время срабатыванияt_АПВ1было больше времени, необходимого для восстановления готовности привода к работе на включение (для применяемых типов приводов с учетом условий их работыtг.п ≈ 0,1…0,3 с). При этом с учетом времени запасаtзап= 0,4…0,5 с время срабатывания АПВ для линий с односторонним питанием:

(ІІ.1.1)

В отдельных случаях для воздушных линий, когда велика вероятность их повреждения при падении деревьев и по другим аналогичным причинам, для эффективности АПВ его выдержку времени целесообразно принимать несколько повышенной – около нескольких секунд.

3. Автоматически с заданной выдержкой времени устройство АПВ должны возвращаться в состояние готовности к новому действию после включения в работу выключателя. При выборе выдержки времени на возврат устройства АПВ в состояние готовности к действию должны выполняться следующие требования:

• устройство не должно производить многократные включения выключателя на неустранившееся К.З., что обеспечивается при условии, если релейная защита с максимальной выдержкой времени успеет отключить выключатель, включенный на К.З., раньше, чем устройство АПВ вернется в состояние готовности к новому действию, т.е. должно быть:

(ІІ.1.2)

где – время, принимаемое равным ступени селективности защиты линий;

и– время включения и отключения выключателя;

• устройство должно быть готовым к действию не раньше, чем это допускается по условиям работы выключателя после успешного включения его в работу устройством АПВ.

ІІ.1.2. ФУНКЦИИ АПВ, РЕАЛИЗУЕМЫЕ В УСТРОЙСТВЕ SPAC 801

Устройство SPAC 801 предусматривает два цикла АПВ, причем АПВ первого цикла выполняется с выдержкой времени, регулируемой в диапазоне 0,5...20 с, а второго цикла – с выдержкой времени 20...120 с.

Схема АПВ (рис. ІІ.1.1) имеет время подготовки (аналог заряда конденсатора) порядка 25…30 с, отсчитываемой с момента перехода выключателя во включенное состояние (после срабатывания РПВ и реле РФК) (сигнал 21). Выдержка времени обнуляется при появлении сигнала запрета АПВ и отключении выключателя.

Разрешение ввода АПВ производится внешним ключом «Ключ АПВ» 14, при этом на вход Х18:6 должно подаваться напряжение +220 (110) В.

Пуск схемы АПВ формируется при аварийном отключении выключателя, при котором состояние реле РПО 13 не соответствует последней поданной команде, которая фиксируется РФК (цепь несоответствия), при этом АПВ производится, если набрана выдержка времени и нет сигналов запрета АПВ от защит и внешних устройств.

Реле Включение выключателя К1.3

Рис. ІІ.1.1. Функциональная схема АПВ

Сигнал запрета АПВ (рис. ΙΙ.1.2) формируется при срабатывании:

– УРОВ (17);

– команды «Отключить» (1);

– защит с запретом АПВ (устанавливается в измерительном блоке программированием переключателей с действием на SS3) (16).

Программными переключателями в блоке управления можно ввести запрет АПВ при действии:

– противоаварийной автоматики (ШМН) – SG2/1 (7);

– дуговой защиты на отключение – SG2/2 (9);

– отключения от внешних устройств – SG2/3 (10);

– газовой защиты на отключение – SG2/4 (6);

– АЧР с запретом ЧАПВ – SG2/5 (3).

Рис. ІІ.1.2. Функциональная схема запрета АПВ

Вход противоаварийной автоматики (7) при действии на отключение выключателя (SG1/5 = 1) может быть запрограммирован с различным действием на схему АПВ, выбор которого определяется программными переключателями SG2/1 (см. рис. ІІ.1.2) и SG2/6 (см. рис. ІІ.1.1.). Установка SG2/1 в значение 1 обеспечивает отключение без последующего АПВ. Установка SG2/1 = 0 дает возможность производить АПВ по факту аварийного отключения выключателя от противоаварийной автоматики.

Установка переключателя SG2/6 в значение 1 (при SG2/1 = 0) дает возможность производить отключение с последующим АПВ после возврата (в нормально открытое состояние) выходного контакта автоматики (Х18:9), при этом набор выдержки времени первого цикла АПВ начинается после возврата контакта.

Устройство обеспечивает двукратное АПВ при их поочередном действии. Для ввода двукратного АПВ кроме внешнего ключа разрешения АПВ необходимо установить программный переключатель SG2/7 в состояние 1. Второй цикл АПВ вводится при неуспешном первом цикле с контролем цепи несоответствия.

Устройство SPAC 801 обеспечивает подсчет количества попыток АПВ, хранящегося в регистрах памяти и доступного для считывания [2].

ІІ.1.3. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1.Для проведения работы по изучению автоматического повторного включения необходимо привести стенд в исходное состояние, аналогичное исходному состоянию для проведения исследования максимально-токовой защиты. А также выставить те же уставки, что использовались при проведении исследований защиты от междуфазных замыканий.

2.Отключите токовые входыSPACот исследуемой линии, поставив тумблерSA5 в положение 1. Далее установите тумблерSA3 в положение 1 и отрегулируйте ток в фазах ЛЭП, соответствующий току КЗ, т.е. условию срабатывания первой ступени защиты (значения данного тока должно быть большеI>>>).

3.Выставьте выдержку времени первого цикла АПВ, в диапазоне от 0,5 до 20с, в блоке управления (светодиодt3).

4.Включите тумблерSA2 (ключ АПВ).

5.По истечению времени подготовки схемы АПВ переведите тумблерSA5 в положение 2 и тумблеромSA3 сымитируйте режим КЗ. Проследите за срабатыванием защиты и отключением выключателяQ2.

6.После выдержки времени проследите за включением выключателяQ2 и отключением его первой ступеней защиты от междуфазных замыканий.

7.Повторите данный опыт с той же нагрузкой, однако на этот раз после первого срабатывания защиты переведите тумблерSA3 в положение 2 (нормальный режим работы линии).

8.Убедитесь что, после включения с помощью АПВ, исследуемая ЛЭП остаётся в работе.

9.Для ввода двукратного АПВ установить в блоке управления функциональный ключSG2/7 в положение 1.

10.Выставьте выдержку времени второго цикла АПВ, в диапазоне от 20 до 120с, в блоке управления (светодиодt4).

11. По аналогии с п.п. 5-8 проведите исследования работы двукратного АПВ.

12. После выполнения исследований сделайте выводы по проделанной работе и зафиксируйте их в отчете.

ІІ.2. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТРОЙСТВА РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ОТКАЗА ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ (УРОВ)

ІІ.2.1. НАЗНАЧЕНИЕ УСТРОЙСТВ УРОВ

При выполнении релейной защиты электрических систем, в том числе линий, приходится считаться с воз­можностью отказов защиты или выключателя поврежден­ного элемента. Поэтому предусматривается резервирова­ние [5]. Возможны два основных, принципиально различных способа резервирования: дальнее, выполняемое защитами с относительной селективностью смежных с поврежденным элементов, и ближнее, выполняемое защитами электро­установки, на которой произошел отказ. В последнем слу­чае на каждой линии предусматриваются две защиты. При отказе одной из них отключение должно обеспечиваться второй. В случае отказа выключателя поврежденной ли­нии ее защиты действуют через специальное устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ) на от­ключение смежных выключателей, через которые питается место повpeждeния.

Ближнее резервирование имеет ряд досто­инств: большую чувствительность и малые времена ликви­дации КЗ, возможность оставления в работе части эле­ментов электроустановки при КЗ на одном из них и отказе его защиты или выключателя. Недостатками ближ­него резервирования могут являться: усложнение резерви­рования (в особенности - для случаев, когда для линий ис­пользуются только защиты с относительной селективно­стью); необходимость некоторого увеличения выдержек времени вторых ступеней резервных защит для отстройки от возможного действия УРОВ на электроустановке, вхо­дящей в их зону действия; возможность отказа резервных защит и УРОВ при общем источнике питания на электро­установке и исчезновении на нем напряжения оперативного тока.

Время действия УРОВ определяется по следующему выражению:

(ІІ.2.1.1)

С учетом времени запаса (с), времени возврата ступеней защиты (с) и полного времени отключения выключателя () уставка составит примерно 0,3…0,35 с.

ІІ.2.2. ФУНКЦИИ УРОВ, РЕАЛИЗУЕМЫЕ В УСТРОЙСТВЕ SPAC 801

В случае, если после срабатывания защит и действия сигналов в измерительном блоке TS2, TS3 или TS4 не происходит отключения фидерного выключателя Q2, УРОВ формирует через выдержку времени 0,1…1,0 с сигнал TS1.

Данный сигнал может действовать на выключатель более высокого уровня, в нашем случае на вводной выключатель Q1 коммутирующий секцию шин 6-10 кВ (рис. ΙΙ.2.1). Он также может использоваться для управления выключателем с двойной обмоткой, при этом одна обмотка управляется сигналами TS2, TS3 или TS4, другая – TS1. УРОВ вводится в работу переключателями SGF4/5...7. Выдержка времени УРОВ может устанавливаться в субменю 5 регистра А. Функциональная схема УРОВ представлена на рис. ΙΙ.2.2 [2].

Рис. ІІ.2.1 Принцип действия УРОВ

Рис. ІІ.2.2. Функциональная схема УРОВ

Выходное реле УРОВ срабатывает через определенную выдержку времени t_УРОВ, регулируемую в диапазоне 0,1...1 с, при действии токовых защит блока SPCJ 4D28 на отключение через выход TS2 (на схеме сигнал 2), при срабатывании ускорения (18), а также входного сигнала отключения от внешних устройств (10) от внешних токовых защит. Тип защит, действующих на выход TS2, определяется программными переключателями в блоке измерений. Регулировка выдержки времени УРОВ производится в блоке управления.

Действие сигнала от внешних устройств на цепь УРОВ может быть введено/выведено при установке программного переключателя SG1/3 соответственно в 1/0.

Действие УРОВ вводится/выводится программным переключателем SG1/1. Выходной сигнал схемы УРОВ (17) воздействует на внешние цепи при помощи двух реле, контакты которых выводятся на клеммы Х15:15, Х15:16 (реле К 1.4) и Х16:1, Х16:2 (реле К2.1).

ІІ.2.3. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.Приведите стенд в исходное состояние, соответствующие исходному состоянию проведения исследований режимов АПВ.

2.Включите тумблер УРОВ.

3.Выставьте выдержку времени УРОВ, в диапазоне от 0,1 до 1с, в блоке управления (светодиодt1).

4.Отключите токовые входыSPACот исследуемой линии, поставив тумблерSA5 в положение 1. Далее установите тумблерSA3 в положение 1 и отрегулируйте ток в фазах ЛЭП, соответствующий току КЗ, т.е. условию срабатывания первой ступени защиты (значения данного тока должно быть большеI>>>).

5.Переведите тумблерSA5 в положение 2 и тумблеромSA3 сымитируйте режим КЗ. Проследите за срабатыванием защиты (появлением индикации на дисплеи блока измерения), отказом срабатывания отключения выключателяQ2 и после выдержки времени УРОВ отключением выключателяQ1.

6.После выполнения исследований сделайте выводы по проделанной работе и зафиксируйте их в отчете.