6.2.3. Схеми первинних з’єднань систем вводу резерву
Одним з основних способів підвищення надійності роботи схем електропостачання є резервування живлення секцій, вводів, окремих споживачів та електроприймачів. Найчастіше в мережах низької напруги застосовують схему взаємного резервування між двома секціями (рис.6.9) за допомогою секційного вимикача .
Живлення кожної секції забезпечують від незалежного джерела (наприклад, трансформаторів Т1 та Т2 двотрансформаторної підстанції) за умови, що кожен з них за своєю потужністю (пропускною здатністю) з врахуванням допустимого перевантаження може забезпечити навантаження обох секцій. Ввід резерву для електроприймачів 1-ї категорії повинен здійснюватись автоматично.
Рис.6.9. Схема вводу резерву за допомогою секційного вимикача (СВ)
Такі системи вводу резерву називають АВР. В схемі живлення за рис.6.9 вимикачі Q1 та Q2 вибирають за повним навантаженням обох секцій, а секційний вимикач (СВ) Q3 – за навантаженням однієї секції. Особливістю схем вводу резерву на низькій напрузі є необхідність запобігання увімкнення обох джерел на паралельну роботу. У даному випадку для цієї мети використовують так зване електричне блокування, надійність якого не завжди є задовільною. Ця схема застосовується для розподільних щитів низької напруги трансформаторних підстанцій.
На рис.6.10 показано схему живлення секціонованої системи шин від двох трансформаторів з окремим вводом на кожну секцію від кожного трансформатора. У цьому випадку можна застосовувати механічне блокування між вимикачами вводів на кожну секцію. Вимикачі у цій схемі вибрані кожний за струмом навантаження секції, тобто такими, як секційний в схемі на рис.6.9.
Рис.6.10. Схема взаємного резервування трансформаторних вводів з механічним блокуванням
Для розподільних пристроїв наступного рівня розподілу використання схем резервування з секційним вимикачем є недоцільне. У простих випадках достатнім може бути застосування однієї несекціонованої системи шин, а резервування забезпечувати за схемою, показаною на рис. 6.11. У цій схемі одна лінія є робочою, а друга – резервною. У цьому випадку, якщо лінії є довгими, можуть мати місце підвищені втрати електроенергії у порівнянні зі схемами, в яких обидві лінії є робочими. Живитися така схема може від двотрансформаторних ТП (рис.6.9, рис.6.10). Механічне блокування надійно забезпечує умови нарізної роботи трансформаторів.
У таких схемах автоматичного вводу резерву часто застосовують магнітні контактори. Це вирішення має цілу низку недоліків, а саме
котушка контактора весь час перебуває під напругою;
зусилля притискання контактів залежить від напруги;
можливість “залипання” контактів;
вібрація (бряжчання) контактів;
значне виділення тепла;
велика тривалість процесу комутації.
Схеми АВР на контакторах застосовують на струми до 100 – 200А.
Зважаючи на необхідність встановлення послідовно з кожним контактором відповідного автоматичного вимикача, конструкції систем АВР з контакторами займають багато місця.
Тому у схемах, що розглядаються на рис. 6.10 і далі, передбачене використання АВР на автоматичних вимикачах з моторними приводами з необхідним комплектом допоміжного обладнання та контролером автоматичного керування. Автоматичні вимикачі мають функцію гарантованого розриву, що дозволяє в ряді випадків відмовитись від роз’єднувачів або вимикачів навантаження.
Схеми АВР, побудовані на автоматичних вимикачах з моторними приводами, механічним та електричним блокуванням і контролером, забезпечують:
автоматичний перехід з робочого вводу N на резервний ввід R у разі зменшення напруги на робочому вводі і наявності її на резервному вводі та повернення на робочий ввід у випадку відновлення напруги на робочому вводі;
управління пуском та зупинкою дизельної генераторної електростанції резервного генераторного живлення;
вимкнення та увімкнення групи невідповідальних споживачів;
примусове увімкнення будь-якого вводу, вимкнення обох вводів;
наявність та широке регулювання витримок часу.
Схема, що показана на рис.6.11, може також застосовуватись, коли замість одного з трансформаторів використовують дизель-генераторну станцію-ДЕС. Якщо ДЕС має потужність меншу від навантаження секції, застосовують схему з частковим розвантаженням (рис.6.12).
Рис.6.11. Схема резервування живлення однієї несекціонованої системи шин
Рис. 6.12. Схема АВР від дизельної генераторної станції (ДЕС) з частковим розвантаженням
Одночасно з перемиканням на резервне джерело (ДЕС) схема керування видає сигнал на вимикання вимикача Q3 (з моторним приводом або блоком дистанційного вимкнення) і запобігає таким чином можливому перевантаженню ДЕС. У випадку живлення від системи двома лініями від двох трансформаторів за необхідність використання ДЕС для обмеженої за потужністю особливої групи запропоновано застосувати схему дворівневого АВР (рис.6.13). В нормальних режимах роботи споживачі секцій 1 та 2 живляться від системи лініями від трансформатора Т1 чи Т2. Лінії відповідно від Т2 та Т1 перебувають в резерві. В схемі АВР2 у цих режимах увімкнено вимикач Q3. Вимикачі Q1 та Q2 розраховані на навантаження обох секцій, а вимикачі Q3 та Q4 – на навантаження особливої групи електроприймачів. У випадку зникнення напруги від основних джерел (Т1 та Т2), запускається дизель (у ручному чи автоматичному режимі), вимикається Q3 і після короткого прогріву ДЕС вмикається Q4. Механічне блокування запобігає увімкненню вимикача Q3, що унеможливлює паралельну роботу ДЕС з системою, а також приєднання іншого навантаження.
Рис.6.13 Схема двоступеневого АВР з живленням особливої групи електроприймачів
У випадку застосування технологічного резервування доцільно застосовувати секціонування шин розподільних пунктів. Для забезпечення резервування у цьому випадку можна застосовувати схеми резервування, показані на рис.6.14.
а) б)
Рис. 6.14 Схеми вводів резервного живлення на двосекційний розподільний пристрій: а) з використанням двох ліній живлення;
б) з використанням чотирьох ліній живлення
Рис.6.15. Схема вводів резерву на дві секції від трьох джерел, одним з яких є ДЕС
В схемі на рис.6.14,а вимикачі на джерелах живлення та кабельні лінії розраховуються кожний на сумарне навантаження обох секцій і у нормальних режимах роботи перебувають під навантаженням, а в схемі на рис. 6.14,б лінії Л1 та Л4 й відповідні їм вимикачі знаходяться під навантаженням, а Л2 та Л3 – в резерві. Тому за однаковими умовами втрати енергії в лініях будуть удвічі більші, ніж у попередній схемі, але вартість комутаційного обладнання у цій схемі приблизно на 20% менша.
У випадку необхідності використання третього джерела для кожної з двох секцій може бути застосована схема, що показана на рис.6.15.
У цій схемі на кожну секцію забезпечено вводи від трьох незалежних джерел живлення, одне з яких – ДЕС. Нормальне живлення забезпечується від одного з джерел (Т1 та Т2 відповідно). Пуск ДЕС забезпечується за умови відсутності напруги на робочих вводах N другого рівня резервування, відповідно одного з пристроїв АВР2 чи АВР4, а зупинка – у випадку появи напруги на цих вводах. Потужність ДЕС покриває повне навантаження секцій 1 та 2.