Глава 3. Защита и автоматика питающих линий и фидеров нетяговых потребителей.

3.1 Устройства автоматического повторного включения

3.1.1 Назначение устройств и основные требования к устройствам повторного включения

Значительная часть коротких замыканий (к.з.) на воздушных ли­ниях (ВЛ) электропередачи, вызванных схлестыванием проводов, перекрытием изоляции, срабатыванием разрядников и другими при­чинами, самоустраняется после снятия напряжения с линии. При этом электрическая дуга, возникшая в месте повреждения, гаснет, не успе­вая вызвать существенных разрушений. Такие самоустраняющиеся повреждения называются неустойчивыми, они составляют 50—90 % от общего количество повреждений.

Реже на ВЛ возникают устойчивые повреждения (обрыв прово­дов или гирлянд изоляторов, падение или поломка опор и т.д.), ко­торые не могут самоустраниться после отключения напряжения, по­этому их называют устойчивыми. При повторном включении линии, на которой произошло устойчивое повреждение, возникает к.з., и она вновь отключается защитой.

При неустойчивом повреждении линия может быть введена в ра­боту сразу после отключения. Для уменьшения времени перерыва элек­троснабжения потребителей и ускорения включения линии широко используются специальные устройства автоматического повторного включения (АПВ), время действия которого не превышает нескольких секунд. АПВ восстанавливает нормальную схему сети также и в тех случаях, когда отключение происходит вследствие ошибок персонала или ложного действия релейной защиты. Как показывает опыт эксп­луатации, успешность действия АВП на ВЛ достигает 60—80 %.

Наиболее эффективно применение АПВ на линиях с односторон­ним питанием, так как в этих случаях каждое успешное действие АПВ восстанавливает питание потребителей и предотвращает аварию. В ряде случаев АПВ используется на кабельных и смешанных кабельно-воздушных линиях 6 и 10 кВ. Несмотря на то, что повреждения кабелей бывают, как правило, устойчивыми, успешность АПВ составляет 40—60 %. Это объясняется тем, что АПВ восстанавливает питание потребителей при отключении линий вследствие перегру­зок, неселективных или ложных действиях релейной защиты, а так­же при неустойчивых повреждениях на шинах подстанций.

В эксплуатации применяются устройства АПВ трех типов: трех­фазные (ТАПВ), осуществляющие включение трех фаз выключателя после их отключения релейной защитой; однофазные (ОАПВ), осу­ществляющие включение одной фазы выключателя, отключившейся при однофазном к.з.; комбинированные, осуществляющие включение трех фаз выключателя (при междуфазных повреждениях) или одной фазы (при однофазных к.з.).

По числу циклов (кратности действия) различают АПВ однократ­ного и многократного действия; однако эффективность второго и последующих повторных включений очень низка.

По способу воздействия на привод высоковольтного выключате­ля устройства АПВ делятся на электрические, выполненные с помо­щью релейных схем, и механические, встроенные в грузовые или пру­жинные приводы.

Хотя устройства АПВ могут значительно отличаться друг от дру­га, все они должны удовлетворять следующим требованиям:

- приходить в действие при аварийном отключении выключателя и оставаться в покое при его оперативном отключении;

- выполнять необходимое число повторных включений (действовать с заданной кратностью) с соответствующими выдержками времени;

- исключать возможность многократных включений выключате­ля на устойчивое к.з. (не более заданной кратности);

- время действия АПВ должно быть минимальным для обеспече­ния быстрой подачи напряжения потребителям и восстановления нормального режима работы;

- после успешного повторного включения выключателя линии в работу устройство АПВ должно автоматически возвращаться в по­ложение готовности к новому действию.

Для обеспечения правильной работы АПВ выдержка времени на повторное включение выключателя и время автоматического возвра­та устройства АПВ в исходное положение выбирают по определен­ным условиям.

Повторное включение отключившегося выключателя линии ста­новится возможным после перехода привода в положение готовнос­ти для включения, т.е.

1

где t_гп — время готовности привода, которое может изменяться в пределах 0,2 — 1с для приводов разных типов;

t'зап — время запаса, учитывающее непостоянство t_гп и погрешность действия АПВ, равное 0,3—0,5 с.

АПВ будет успешным, если в месте повреждения линии после сня­тия с нее напряжения восстановятся изоляционные свойства возду­ха, т.е. закончится процесс деионизации. Следовательно, выдержка времени АПВ на повторное включение должна быть больше време­ни деионизации воздуха: 2

где t_д — время деионизации, составляющее 0,1—0,3 с.

Уставка АПВ принимается равной большему значению Время автоматического возврата устройства АПВ в положение готовности к новому действию для линий с односторонним питани­ем определяется условием

где t_защ — наибольшая выдержка времени защиты;

— время отключения выключателя.

В рассматриваемых далее схемах АПВ с использованием комп­лексных устройств типа РПВ-58 время возврата устройств АПВ в положение готовности составляет 15—20 с, что определяется временем заряда конденсатора. Как правило, это удовлетворяет ус­ловию (3).

Для удовлетворения требования к устройствам АПВ о действии при аварийном и покое при оперативном отключении выключателя в цепях управления и автоматики используются универсальные пе­реключатели и специальные ключи управления или релейные схемы, фиксирующие команды оперативного включения и отключения вык­лючателей.

Переключатели и ключи управления применяются для управления коммутационными аппаратами и переключения различных цепей. При подаче команды переключатель переводится из одного положе­ния в другое поворотом рукоятки на некоторый угол. Отдельные типы переключателей выполняются таким образом, чтобы операции могли производиться в два приема для предотвращения ошибок приоперациях переключения. Широкое распространение получили пе­реключатели серий ПМО (переключатель малогабаритный общепро­мышленного назначения) и универсальные переключатели УП.

Переключатели УП и ПМО состоят из набора паке­тов (секций), насаженных на общий вал. Каждая секция включает в себя изолирующую перегородку, неподвижный и два подвижных контакта и кулачковые шайбы, с помощью которых при повороте рукоятки производится замыкание или размыкание контактов. Пе­реключатель УП имеет четыре положения, соответствующие опера­циям «Включить», «Включено», «Отключить», «Отключено» Операция «Включить» выполняется поворотом рукоятки на 45° вправо, а «Отключить» — на 45° влево. В обоих случаях после выполнения операции и отпускания рукоятки переключатель устанавливается в исходное положение под действием возвратной пружины.

Переключатель имеет оперативные и сигнальные контакты. Опера­тивные контакты 13-14 и 15-16 замыкаются кратковременно при пово­роте рукоятки на отключение, а оперативные контакты 9-10и 11-12 — на включение. Приведена таблица замыкания и размыкания контактов при разных операциях. Графическое условное изображение универсального переключателя УП показано. На нем поло­жения переключателя обозначены следующим образом: Ol — отклю­чить, 02 — отключено, В1 — включить, В2 — включено; замкнутое состо­яние контактов обозначено точкой на пунктирной линии. оперативные контакты замкнуты толь­ко при повернутой рукоятке и размыкаются после возврата ее в ис­ходное состояние, сигнальные контакты после возврата рукоятки в исходное состояние остаются замкнутыми или разомкнутыми.

Сигнальные контакты 1-2 и 3-4 фиксируют включенное состоя­ние, замыкаются при включении и остаются замкнутыми, пока ключ управления находится во включенном состоянии. Контакты 5-6 фик­сируют отключенное состояние ключа, а контакты 7-8 размыкаются только на время включения и отключения, т.е. когда рукоятка клю­ча повернута.

Фиксация команд включе­ния и отключения с помощью релейной схемы (рис. 3.2) осу­ществляется при кнопочном управлении выключателями. При нажатии кнопки включе­ния замыкается ее контакт SBC и получает питание реле включения КСС, которое за­мыкает цепь обмотки включе­ния реле фиксации KQQ. В ка­честве реле фиксации исполь­зуются двухобмоточные реле типов РП8 и РШ1, имеющие два электромагнита, междукоторыми расположен якорь, связанный с контактной системой. При протекании тока по обмотке включения реле якорь переходит во включенное положение, вспомогательные контакты KQQ размыка­ют цепь обмотки включения, замыкают цепь обмотки отключения, подготавливая реле фиксации к отключению. Обмотки электромаг­нитов реле не рассчитаны на длительное прохождение тока и поэто­му включаются вспомогательными контактами только на время, не­обходимое для действия реле. Реле включения КСС замыкает при этом также цепь включения выключателя.

При нажатии кнопки отключения SBT получает питание реле от­ключения КСТ, которое замыкает цепь отключения выключателя и одновременно подает ток в обмотку отключения реле фиксации KQQ, которое возвращается в исходное состояние, при этом цепь обмотки отключения размыкается вспомогательным контактом.

Таким образом при включенном выключателе положение реле фиксации всегда соответствует положению выключателя. При отклю­ченном же выключателе такое соответствие имеет место только при оперативном отключении выключателя кнопкой SBT. При отключе­нии выключателя под действием релейной защиты реле фиксации остается в положении «Включено», из-за чего возникает несоответ­ствие между положениями выключателя и реле фиксации, использу­емое для пуска АПВ. После удачного повторного включения вык­лючателя восстанавливается соответствие положений выключателя и реле фиксации.