Министерство образования рф

Иркутский государственный технический университет

Электроснабжение промышленых предприятий

Исследование работы устройств противоаварийной автоматики в системах электроснабжения

Методические указания по выполнению лабораторной работы для студентов электроэнергетических специальностей

Иркутск -2008

Электроснабжение промышленных предприятий.

Исследование работы устройств противоаварийной автоматики в системах электроснабжения.

Методические указания по выполнению лабораторной работы.

Составитель С.И. Бондаренко-Иркутск, 2008 -24 с.

Даны основные понятия устройств противоаварийной автоматики, порядок выполнения лабораторной работы, контрольные вопросы.

Библиогр.4 назв.Ил. 8. Табл.3

Иркутский государственный технический университет.

6665074, Иркутск, ул. Лермонтова,83. Цель работы

Изучение принципов действия, особенностей выполнения и областей применения устройств автоматики для повышения надежности электроснабжения.

1. Основные понятия

В системах электроснабжения промышленных предприятий применяются следующие виды противоаварийной автоматики: автоматическое повторное включение (АПВ); автоматическое включение резервного питания и оборудования (АВР), автоматическая разгрузка по частоте на стороне высокого и низкого напряжения (АЧР). Характеристика устройств автоматики и условия их применения приведены в табл.1.

Таблица1

Автоматические устройства	Условия применения или действия автоматических устройств
УСТРОЙСТВО АПВ
АПВ воздушных линий одностороннего питания	Действует после отключения любыми видами защиты
АПВ кабельных линий	Применяется для потребителей I категории, но может быть рекомендовано и для потребителей II категории. Действует после отключения любыми видами защит. Как правило, однократного действия.
АПВ трансформаторов	Действует при отключении трансформатора любыми видами защит, кроме газовой и дифференциальной.
АПВ сборных шин	Действует при отключении шин защитой от к.з. на шинах. В первую очередь применяется для открытых подстанций.
АПВ электродвигателей	Применяется для автоматического пуска двигателей, отключаемых для обеспечения самозапуска, когда с отключением двигателей неответственных механизмов отключается и ряд двигателей ответственных механизмов.
УСТРОЙСТВО АВР
АВР кабельных и воздушных линий	Действует при исчезновении напряжения или отключении питающей линии
АВР трансформаторов	Действует при отключении рабочего трансформатора любыми видами защиты или ошибочном его отключении персоналом вручную. Может работать также под действием релейного устройства, обеспечивающего экономически целесообразный режим работы трансформатора
АВР сборных шин	Действует при исчезновении напряжения на шинах.
АВР двигателей	Действует при отключении любыми видами защиты.
УСТРОЙСТВО АЧР
АЧР потребителей на стороне высокого (6-35кВ) и низкого напряжения	Действует при снижении частоты до 48Гц и ниже путем отключения отдельных линий и трансформаторов, питающих менее ответственных потребителей (II-III категории).

Устройства автоматики могут быть выполнены как на переменном, так и на постоянном оперативном токе. Из экономических соображений предпочтение отдают переменному току. Оперативный постоянный ток применяется в особо ответственных установках и при наличии электромагнитных или пневматических приводов выключателей.

Автоматическое повторное включение (АПВ)

Опыт эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий показывает, что многие повреждения элементов электрической сети являются неустойчивыми и могут самоустраняться после кратковременного отключения напряжения. Наиболее частыми причинами, вызывающими неустойчивые повреждения элементов, являются: перекрытие изоляции линии при атмосферных перенапряжениях, схлестывание проводов при сильном ветре, попадание посторонних предметов на провода линий или шины, отключение линий или трансформаторов вследствие кратковременных перегрузок или неизбирательного срабатывания релейной защиты и т.д. Отключающийся элемент может быть вновь включен под напряжение и оставлен в работе, если причина, вызвавшая отключение, исчезла. Такое выключение производится с помощью устройства автоматического повторного включения. Стоимость устройства АПВ ничтожно мала по сравнению с убытками производства, вызываемыми перерывами в электроснабжении. Применение устройств АПВ различных элементов (табл.1) значительно повышает надежность электроснабжения даже при одном источнике питания.

В системах промышленного электроснабжения обычно применяются устройства АПВ однократного действия как наиболее простые и дешевые. С увеличением кратности АПВ их эффективность уменьшается.

Успешность действия АПВ во многом зависит от времени действия релейной защиты. Чем быстрее защита отключит короткое замыкание, тем больше вероятность успешного повторного включения. В целях быстрейшей ликвидации к.з иногда применяют ускорение защиты до АПВ. Для этого эффективно применение быстродействующих селективных и неселективных токовых отсечек в в сочетании с АПВ.

В случаях, когда требуется предотвратить неселективное действие защиты предыдущей по ходу питания линии и обеспечить быстрое повторное отключение устойчивых к.з. на линии, оборудованной АПВ, применяется ускорение защиты после АПВ.

К устройствам АПВ предъявляются следующие требования:

1. Не должны действовать при отключении выключателя ключом управления, дистанционно или по телеуправлению.

2. Автоматический возврат устройства АПВ после срабатывания.

3. Запрет АПВ при работе некоторых видов релейной защиты и автоматики.

4. Блокировка от многократных выключений на устойчивое к.з. и при неисправностях в устройстве АПВ.

Для линий, оборудованных выключателями с элекромагнитными и пневматическими приводами, применяются типовые комплекты устройств АПВ с реле типа РПВ-58, РПВ-258, РПВ-358.

Устройство РПВ-58 обеспечивает однократное действие АПВ и состоит из следующих элементов (рис.1): реле времени КТ, создающего выдержку времени от момента пуска АПВ дл замыкания цепи включающей катушки выключателя; промежуточного реле KLI с двумя обмотками – параллельной и последовательной; конденсатора С (20мкф), обеспечивающего «однократность» действия АПВ; резистора RI, обеспечивающего термическую стойкость реле КТ; резистора R2, предназначенного для ограничения скорости заряда конденсатора С; резистора R3, через который происходит разряд конденсатора С при наличии запрета на АПВ.

Схема устройства АПВ линии с односторонним питанием с применением реле типа РПВ-58 приведена на рис.1.

В схеме дистанционное управление выключателем производится ключом управления SA, у которого предусмотрена фиксация положения последней операции. Поэтому после операции включения ключ управления остается в положении «Включено» (В₂), а после операции отключение – в положении «Отключено» (О₂). Когда выключатель включен и ключ управления находится в положении «Включено», к конденсатору С подводится плюс оперативного тока через контакты ключа, и минус – разрядный резистор R2. При том конденсатор заряжен, и схема АПВ находится в состоянии готовности к действию.

При включенном выключателе реле КQТ, током не обтекается и контакт его в цепи пуска схемы АПВ разомкнут. Пуск АПВ происходит при отключении выключателя релейной защитой в результате несоответствия между положением ключа управления, которое не изменилось, и положением выключателя, который теперь отключен. Несоответствие положений ключа и выключателя характеризуется тем, что через контакты ключа 1-3 в схему АПВ по-прежнему подается плюс оперативного тока, а ранее разомкнутый контакт выключателя SQ1 замкнул цепь обмотки реле КQТ, которое срабатывая, подает питание на обмотку реле времени КТ.

При срабатывании реле времени размыкается его мгновенный размыкающий контакт КТ.1 и в цепь обмотки реле вводится дополнительное сопротивление (R1), благодаря чему обеспечивается его термическая устойчивость при длительном протекании тока.

По истечение установленной выдержки времени реле КТ подключает замыкающим контактом КТ.2 параллельную обмотку реле КLI к конденсатору С. Реле КLI срабатывает от тока разряда конденсатора, самоудерживаясь через свою вторую обмотку, включенную последовательно, и подает команду на включение выключателя.

Благодаря использованию у реле KLI последовательной обмотки обеспечивается необходимая длительность импульса для надежного включения выключателя, поскольку параллельная обмотка этого реле обтекается током кратковременно при разряде конденсатора. Выключатель включается при неустойчивом самоустранившемся повреждении, размыкается его вспомогательный контакт SQI и возвращается в исходное положение реле KQT, KLI, KТ. После размыкания контакта реле времени КТ.2 конденсатор С начнет заряжаться через резистор 2, сопротивление которого выбрано таким, чтобы время заряда конденсатора С составляло 20-25 с. По истечении этого времени схема АПВ будет готова к новому действию.

Если повреждение было устойчивым, то включившийся под действием АПВ выключатель отключится релейном защитой и повторного включения уже не произойдет, т.к. конденсатор С разрядился при первом действии АПВ, а зарядиться еще не успел. Таким образом, рассматриваемая схема обеспечивает однократность действия при устойчивом к.з. на линии.

Для подтверждения многократного включения выключателя на устойчивое к.з., что могло бы иметь место в случае «залипания» контактора реле КLI, в схеме управления устанавливается специальной промежуточное реле КВS типа РП – 232, имеющее две обмотки – рабочую последовательную и параллельную удерживающую. Реле КВS срабатывает при прохождении тока по катушке отключения выключателя и удерживается в таком положении до снятия команды на выключение. Цепь обмотки реле КМ при этом размыкается контактом КВS I, благодаря чему предотвращается многократное включение выключателя.