1.8.1. Несинхронне апв

Несинхронне АПВ (НАПВ) є найбільш простим пристроєм, що допускає ввімкнення частин енергосистеми, що розділилися, незалежно від різниці частот їх напруг. Схема АПВ при цьому виконується так, як описано вище, без яких–небудь додаткових блокувань. Для запобігання увімкнення на стійке КЗ з обох кінців лінії, а також для забезпечення при НАПВ правильної роботи релейного захисту, АПВ з одного кінця лінії іноді виконується з контролем наявності напруги на лінії.

Увімкнення лінії при успішному НАПВ супроводжується порівняно великими поштовхами струму й активної потужності, а також більш–менш тривалими хитаннями.

Перевагами схем НАПВ, що обумовили їхнє широке застосування в енергосистемах, є простота і можливість застосування на вимикачах усіх типів. Звичайно після НАПВ відбувається синхронізація двох частин енергосистеми або електростанції з енергосистемою. Разом з тим необхідно враховувати, що, оскільки НАПВ супроводжується великими поштовхами струму і зниженням напруги, можливе виникнення асинхронного ходу і синхронних хитань. Це в свою чергу створює умови для неправильної роботи релейного захисту. Тому необхідно ретельно аналізувати поведінку захистів, встановлених на транзиті, що з'єднує дві частини енергосистеми. Застосування НАПВ на лініях, несинхронне вмикання яких приводить до тривалого асинхронного ходу, недоцільно, тому що це може викликати розлад роботи споживачів.

Автоматичне повторне вмикання без перевірки синхронізму виконується наступним чином. З обох кінців лінії встановляються пристрої трифазного АПВ, які діють почергово (рис. 1.9).

Перший пристрій діє через певний час після вимикання вимика­чів з обох кінців лінії, що можна контролювати відсутністю на ній напруги, й подає команду на вмикання одного з вимикачів. Після його ввімкнення на лінію подається напруга. Другий пристрій АПВ діє тільки за наявності на лінії напруги, що свідчить про успіш­ність першого АПВ. Для контролю наявності чи відсутності на лінії напруги в пускове коло НАПВ вводиться замикальний або розмикальний контакт реле контролю напруги KSV, яке живиться від транс­форматора напруги, встановленого з відповідного кінця лінії.

Рис. 1.9. Принцип контролю напруги на лінії з двостороннім живленням

У коло НАПВ, який діє першим, вводиться розмикальний контакт реле мінімальної напруги, а в коло НАПВ, який діє другим – зами­кальний контакт реле максимальної напруги. Для вирівнювання кіль­кості вимикань КЗ в пускове коло НАПВ вводять обидва контакти, а потрібний режим установлючть накладкою SX (рис. 1.9).

Напруга спрацьовування реле мінімальної напруги, яке контро­лює відсутність напруги на лінії, визначається як

U_ср= (0,4...0,5) U_ном.

Напруга спрацьовування реле максимальної напруги, яке контро­лює наявність напруги на лінії, визначається так:

U_ср= (0,7...0,8) U_ном.

Час спрацьовування НАПВ повинен бути більшим від часу дії РЗ протилежного кінця лінії, тобто

t_АПВ ≥ t_РЗ.п.к. + ∆t.

Витримка часу на повернення НАПВ у стан готовності повинна становити 15 – 20 с.

За вмикання одиноких транзитних ліній або транзитних ліній, які мають паралельні зв'язки недостатньої пропускної здатності, синхронізм порушується. Оскільки кут δ між ЕРС розділених час­тин може бути довільним, то під час вмикання виникають значні урівнювальні струми, ударні моменти, а також тривалий асинхронний хід. Допустимість несинхронного вмикання частин енергетичної системи в даному випадку можна перевірити, порівнюючи електродинамічні зу­силля, які діють на електричне обладнання, з допустимими. Причому, несинхронне АПВ можна застосовувати тільки за умови успішної ресинхронізації.

Для CM допустимість НАПВ перевіряється зіставленням струму вмикання машини та електродинамічного моменту на її валу з макси­мальним значенням цих величин, які виникають під час трифазного КЗ на її виводах для E^’’ = 1,05U_ном.

Критерій допустимості НАПВ виражають через струм вмикання I_π^’’, обчислений для δ = 180°:

I_π^’’/I_ном ≤ I_норм,

де I_норм – нормований струм вмикання.

Якщо Е_Г = Е_С = 1,05 U_ном, то для генераторів беруть

I_π^’’/I_ном ≤ 0.8 x_d^’’.

Для врахування можливого підвищення ЕРС гідрогенераторів до 1,5U_ном, а турбогенераторів до 1,2U_ном користуються нормова­ним критерієм

I_π^’’/I_ном ≤ 0.625 x_d^’’.

Для СК критерій допустимості несинхронного АПВ буде

I_π^’’/I_ном ≤ 0.84 x_d^’’.

Для трансформаторів /автотрансформаторів/ допустимість НАПВ перевіряється зіставленням струму вмикання, який протікає через трансформатор, зі струмом трифазного КЗ на виводах однієї з його обмоток, якщо інша обмотка живиться від мережі, опір якої, згід­но з ДЕСТ 3484–77, задається потужністю КЗ (табл. 1).

Табл. 1

U, кВ	6	10…35	110	220	330
Sk , MBА	1000	1500	5000	10000	25000

Розрахунковий струм трифазного КЗ визначається як

I_k = I_ном / (U_k ( 1+ S_ном / ( U_k / S_k ))).

де U_k – напруга КЗ трансформатора, виражена у відносних номі­нальних одиницях; S_ном – номінальна потужність трансформатора, МВА; S_k – потужність КЗ, МВА.

Допустимий струм несинхронного вмикання

I_π^’’ ≤ k_Г I_k ,

де k_Г – коефіцієнт, який враховуй можливе підвищення ЕРС генера­торів під час НАПВ. Він визначається згідно табл.2.

Табл. 2.

Відносна ЕРС	1,05	1,2	1,5
kГ	1,0	0,95	0,86

Для блочних трансформаторів перевірка не потрібна.

Для розрахунку струму I_π^’’ складаємо схему заміщення, в яку СМ вводиться надперехідною ЕРС та надперехідним реактансом. Ня пер­шому етапі розрахунку навантаження не враховується.

Струм вмикання визначаємо як

I_π^’’ = (Е_Г^”+E_C ) / ( x_d + x_c ).

Потім розподіляємо цей струм між окремими генераторами. Отримані значення струму зіставляємо з нормованими для даних машин і переві­ряємо допустимість НАПВ. Якщо НАПВ допускається, то розрахунок на цьому завершується. В протилежному випядку розрахунок необхідно повторити, враховуючи навантаження такими відносними номінальними параметрами:

x_нав=0,35; Е_нав^”= 0,9.

Досвід експлуатації пристроїв НАПВ показав, що ресинхронізація після НАПВ у 99% буває успішною. Якщо виявляється, що ресинхронізація після НАПВ недопустимо затягується, то слід або викорис­тати певні засоби протиаварійної автоматики, наприклад поділ систе­ми, або відмовитися від НАПВ.

Під час НАПВ можлива хибна дія пристроїв РЗ, зумовлена коротко­часною появою струму та напруги зворотної та нульової послідовностей, або виникненням надструмів і зниженням напруги в різних точках енергосистеми в момент несинхронного вмикання чи під час асин­хронного ходу.

Черговість дії пристроїв НАПВ така сама, як і АПВ без пере­вірки синхронізму. Так само вибирають витримки часу t_АПВ , тощо.