Учебники 80375

11.Какие параметры электрической цепи позволяют контролировать оптикоэлектронные измерительные трансформаторы тока?

12.Назовите, какие измерения проводятся трансформаторами напряжения в зависимости от схем соединения их обмоток.

13.По каким условиям проводится выбор измерительных трансформаторов?

14.Какие измерения относятся к теплотехническим, механическим, электрическим?

15.Назовите типы измерительных приборов, используемых на электростанциях и подстанциях.

16.Укажите классы измерительных приборов согласно ПУЭ.

17.Какой состав имеет комплект приборов, контролирующих работу силовых трансформаторов?

18.Как осуществляется электроснабжение особо ответственных потребителей собственных нужд?

19.В чем особенность схем электроснабжения собственных нужд ТЭС?

20.Каковы особенности электроснабжения потребителей собственных нужд первой и второй групп АЭС?

21.В чем особенность схем электроснабжения собственных нужд ГЭС и ГАЭС?

22.Назовите состав электроприёмников собственных нужд подстанций для всех групп.

101

Основной задачей управления работой электрической частью электростанций и подстанций является задача управления коммутационными аппаратами силовых цепей (выключателями и разъединителями). Различают два вида управления ручное и дистанционное. В современных условиях все большее развитие получают средства дистанционного управления. Они необходимы при ведении оперативных переключений в нормальных режимах и при ликвидации аварийных ситуаций. Подача управляющей команды осуществляется вручную оператором или от автоматических устройств (только для выключателей), которые применяются для выполнения переключений в аварийных состояниях. Действие системы управления сопровождается работой устройств сигнализации, которые дают оперативному персоналу необходимую информацию о состоянии оборудования и срабатывании защиты и автоматики. Для предотвращения неправильных операций предусматриваются специальные блокировки.

Цель главы – показать принципы управления электроустановками; рассмотреть особенности дистанционного управления выключателями и разъединителями; представить схемы сигнализаций и блокировок используемые при управлении коммутационными аппаратами

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ ГЛАВЫ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ

Что входит в оперативное и производственно – хозяйственное обслуживание.

Организационную структуру оперативного управления.

Состав системы управления.

Виды управления коммутационными аппаратами.

Принцип работы ключей управления выключателями.

Схемы дистанционного управления выключателями с электромагнитными приводами.

Работу схемы блокировки многократного включения на короткое замыкание.

Схемы сигнализации и контроля положения выключателя.

Принципы дистанционного управления разъединителями.

Схему дистанционного управления электродвигательным приводом.

Состав структурной схемы автоматизации переключений.

Схемы электромагнитной блокировки разъединителей.

102

4.1. Принципы управления электроустановками

В обслуживании электроустановок (электростанций, подстанций) следует выделить оперативное обслуживание и производственно-хозяйственное обслуживание.

Оперативное обслуживание включает в себя следующие элементы:

1)регулирование режима работы основного оборудования в соответствии с планом выработки тепловой и электрической энергии, обеспечение установленного качества электроэнергии при максимальной экономичности;

2)наблюдение за состоянием основного и вспомогательного оборудования и устранение ненормальностей в его работе;

3)оперативные переключения, связанные с изменением режима, выводом оборудования в ремонт и др.;

4)ликвидацию аварий.

Производственно-хозяйственное обслуживание включает проведение планово-

предупредительных ремонтов, замену оборудования, анализ технико-экономических показателей, учет и анализ деятельности обслуживающего персонала и проводится производственно-хозяйственной службой.

Организация оперативного и производственно-хозяйственного обслуживания строится по иерархическому принципу.

Вэтой главе изложены вопросы оперативного управления электростанциями и крупными подстанциями.

Организационная структура оперативного управления. При эксплуатации сов-

ременных электроустановок сложились три формы организационной структуры оперативного управления: цеховая, блочная и централизованная.

Цеховая структура предполагает деление обслуживаемой установки на оперативные участки, сформированные по принципу объединения однотипного силового оборудования (рис. 4.1). Каждый цех обслуживает оперативная бригада, возглавляемая начальником смены цеха, находящегося в оперативном подчинении у начальника смены станции, стоящего во главе оперативного персонала. Такая структура удобна для ТЭЦ с поперечными связями по пару и воде. На ТЭЦ мощностью более 250 МВт соответственно ее основным цехам организуют пять участков оперативного обслуживания: топливно - транспортный, котлотурбинный, химический, тепловой автоматики и измерений, электрический (на рис. 4.1 показаны пунктиром только оперативные участки котлотурбинного I и электрического II цехов).

Для оперативного обслуживания котлов и турбин сооружают групповые щиты (ГрЩУт, ГрЩУк) на три-четыре агрегата. Эти щиты располагают обычно в общем помещении, по возможности в центре обслуживаемого оборудования. Управление общестанционным технологическим оборудованием, находящимся вне главного корпуса (топливоподача, химводоочистка и др.), осуществляется с местных щитов (МЩУ), расположенных в одном помещении с оборудованием.

Управление генераторами, трансформаторами, кабельными и воздушными линиями, междушинными связями ведут с главного щита управления (ГЩУ), где находится начальник смены станции.

Всоответствии с этим на ГЩУ обеспечивается контроль за основными технологическими показателями станции и предусматривается двухсторонняя связь начальника смены с оперативным персоналом цехов и с дежурным диспетчером системы.

103

Рис. 4.1. Размещение оперативных участков и щитов управления ТЭЦ с поперечными связями:

1 — котел; 2 — паровая магистраль; 3 — турбина; 4 — генератор; 5 — РУ генераторного напряжения; б — линии местной нагрузки; 7 — трансформаторы связи с системой; 8 — РУ повышенного напряжения; 9 — линии электропередачи; 10 — главный щит управления; 11

— групповые щиты управления котлов и турбин; I — оперативный участок котлотурбинного цеха; II — оперативный участок электроцеха

Мощные тепловые и атомные электростанции строят по блочной технологической схеме без поперечных связей (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Размещение оперативных участков и щитов управления на блочной ТЭС:

1 — котел; 2 — турбина; 5 — генератор; 4 — трансформатор; 5 — РУ повышенного напряжения; 6 — линии электропередачи; 7 — центральный щит управления; 8 — блочный щит управления

104

В электрической части поперечные связи имеются только на повышенном напряжении. Таким образом, каждый энергоблок представляет собой как бы самостоятельную электростанцию. Оперативное управление блоком, в том числе выключателями на высшем напряжении, осуществляется с блочного щита управления (БЩУ). Оперативная бригада на БЩУ (смена) состоит из операторов и нескольких обходчиков. В целях экономии блочный щит на КЭС делают общим для двух блоков, при этом предусматривается старший оператор двух блоков. На АЭС блочный щит сооружают для каждого блока. Для обслуживания оборудования общестанционного назначения (топливоподачи, химводоочистки и др.) сохраняют цеховую структуру, аналогичную ТЭС с поперечными связями.

Операторы энергоблоков постоянно находятся на БЩУ, обходчики совершают регулярные осмотры оборудования и устраняют на месте мелкие дефекты. Для облегчения работы обходчиков у основных агрегатов блока (котла, турбины, генератора, питательных насосов) и вспомогательных устройств сооружают местные щиты управления, на которых устанавливают необходимые измерительные приборы, аппараты управления и контроля.

Распределительные устройства повышенных напряжений выделяют в самостоятельный оперативный участок с управлением с центрального щита (ЦЩУ). Размещают его обычно в главном корпусе.

На ГЭС производственный процесс значительно проще по сравнению с ТЭС и АЭС, поэтому ГЭС поддаются более глубокой и полной автоматизации, а участие ГЭС в общесистемном автоматическом регулировании частоты и мощности (а в ряде случаев также в регулировании напряжения и реактивной мощности) определяет высокую степень телемеханизации ГЭС. Внедрение системного автоматического регулирования частоты и мощности и местной автоматики позволяет ограничить функции оперативного персонала ГЭС, а на многих ГЭС снять оперативный персонал полностью. Это, естественно, сказывается на организационной структуре управления ГЭС. Отпадает необходимость деления ГЭС на оперативные участки обслуживания. Управление всей станцией ведется централизованно из одного центрального пункта (ЦПУ) станции или диспетчерского пункта системы.

На мощных многоагрегатных ГЭС оперативный персонал сохраняют. Последний находится на ЦПУ в главном здании, расположенном обычно со стороны монтажной площадки. На остальных ГЭС оперативное управление осуществляет диспетчер системы с помощью средств телемеханики. Однако ЦПУ остается и здесь (рис.4.3), так как в ряде случаев

Рис.4.3. Размещение щитов управления на ГЭС:

105

1 — ЦПУ; 2 — агрегатные щиты управления; 3 — релейный щит; 4 — машинный зал; 5 — плотина; 6 — генератор; 7 — трансформатор; 8 — монтажная площадка; 9 —РУ наружного типа; 10 — ЛЭП; 11 — канал телемеханической связи; 12 — диспетчерский пункт системы (неисправность средств телемеханики, отказ автоматики) оказывается необходимым функции управления передать в руки персонала станции, прибывшего на ГЭС по аварийному вызову. Наряду с ЦПУ в машинном зале у каждого агрегата ГЭС устанавливают агрегатные щиты управления (АЩУ). Последние служат для управления агрегатами во время ремонтов и испытаний, а также в случае неисправности устройств автоматики. Для управления вспомогательным оборудованием предусматривают местные щиты управления.

Трансформаторные подстанции с напряжением 35, 110 и 150 кВ, а в некоторых случаях и 220 кВ по своему оборудованию и режиму работы еще проще, поэтому на таких подстанциях, как правило, постоянный дежурный оперативный персонал отсутствует. Для указанных подстанций целесообразна централизованная форма управления с диспетчерских пунктов (ДП) предприятий, районных электрических сетей, энергосистемы с использованием средств телемеханики. Операции, требующие присутствия персонала на месте (допуск ремонтных бригад, ликвидация аварий, осмотр оборудования), выполняют оперативновыездные бригады. Каждая бригада в составе двух человек располагает автомашиной с необходимым оборудованием и инструментом и обслуживает обычно 10—15 подстанций.

Объем автоматизации и телемеханизации подстанций определяется в зависимости от их назначения и типа, а также ответственности потребителей. При управлении подстанцией с диспетчерского пункта необходимость в сооружении центрального поста управления на территории электроустановки отпадает. Приборы и аппаратуру управления и контроля устанавливают непосредственно в РУ: во внутренних устройствах их монтируют на лицевой стороне ячеек, в наружных устройствах — в специальных шкафах.

Оборудование мощных узловых подстанций районных сетей с напряжением 220 - 750 кВ более сложно и разнообразно. Поэтому на таких подстанциях сохраняют постоянный дежурный персонал и сооружают объединенный пост управления (ОПУ). Последний пристраивают к зданию РУ, а если оно отсутствует, то выполняют в виде отдельного здания.

Системы управления. Совокупность технических средств необходимых для оперативного управления электроустановкой, называется системой управления. Она состоит из следующих основных групп: управления (коммутационными аппаратами), регулирования, измерений, сигнализации, защиты. Группа регулирования обеспечивает воздействие на первичные регулирующие органы силового оборудования, а группы измерений и сигнализации — необходимую информацию о состоянии и работе оборудования. Устройства группы защиты приходят в действие при резких отклонениях от нормального режима или повреждении оборудования и отключают соответствующие элементы; в отдельных случаях они действуют на сигнал.

Техническое обеспечение системы управления зависит от степени автоматизации объекта. Различают системы управления трех видов: ручное, автоматизированное и автоматическое.

Системой ручного управления называется такая система, в которой все решения принимает человек. При этом он располагает автоматическими устройствами и вычислительными машинами.

В системе автоматизированного управления процесс управления осуществляется человеком и ЭВМ (диалог человека и машины). Доли участия человека и машины могут быть различными: чем выше автоматизация, тем большую часть решений принимает ЭВМ.

Если технологический процесс имеет 2Z = 2M · 2Л режимов, из которых М контролируется ЭВМ, а Л — человеком, то М/Z будет характеризовать относительное участие ЭВМ в управлении.

Если за определенный отрезок времени системой управления принимается Мt (ЭВМ) и Лt (человеком) решений, то определяет степень автоматизации системы управления.

Для автоматической системы управления, где все решения принимаются ЭВМ, Ка = 1. Современный этап развития энергетики характерен переходом от ручной системы управления электростанциями к автоматизированной со все возрастающим значением Ка.

4.2. Дистанционное управление выключателями

ВИДЫ УПРАВЛЕНИЯ

При управлении технологическим процессом электростанции возникает необходимость дискретного воздействия (закрыть, открыть, включить, отключить) на исполнительные органы. В главной электрической схеме такими органами являются приводы выключателей, установленных в цепях генераторов, трансформаторов, линий; в системе собственных нужд — приводы (электродвигатели) рабочих машин и запорнорегулирующей арматуры. Включение и отключение электродвигателей осуществляется коммутационными аппаратами — выключателями, магнитными пускателями, контакторами.

Ручное управление каким-либо устройством, точнее, его приводом, может осуществляться либо непосредственно на месте установки путем физического воздействия оператора на привод, либо с помощью командоаппарата с местного щита, либо из ячейки КРУ через электрическую схему, так же как с удаленного пункта управления (ЦЩУ, БЩУ). Автоматическое управление осуществляют устройства релейной защиты и станционной автоматики.

Управление выключателями осуществляется с разных щитов станции или подстанции, а также с диспетчерских пунктов. При этом совмещаются принципы централизованного и децентрализованного управления, что обеспечивает высокую оперативность управления, надежность и экономичность. Наиболее ответственные объекты имеют дублированное управление.

Существенное различие имеют способы управления со щитов электростанций и подстанций и со щита энергосистемы. При расстояниях, измеряемых десятками метров, возможна непосредственная электрическая связь между командоаппаратом (ключом управления) и исполнительным органом или между сигнальным (измерительным) прибором

идатчиком. При расстояниях, измеряемых десятками и сотнями километров (управление с ДП), передача команды, сигнала, результатов измерения осуществляется средствами телемеханики, т. е. преобразованием команды, сигнала, результатов измерения в соответствующий импульс на передающем конце и последующим преобразованием его в удобную величину на приемном конце. В первом случае управление получило название дистанционного, во втором случае — телемеханического. В этой главе рассматриваются вопросы дистанционного управления. Следует отметить, что одна из разновидностей телемеханической системы — система ближнего действия — нашла применение для измерения на мощных электростанциях.

Дистанционное управление коммутационными аппаратами происходит по цепочке оператор — аппаратура управления — привод коммутационного аппарата. При этом должна быть обеспечена обратная информационная связь объекта управления с оператором — сигнализация положения аппарата, подтверждающая выполнение команды. Автоматические и самопроизвольные коммутации объекта должны сопровождаться действием светозвуковой сигнализации.

Различают дистанционное управление коммутационными аппаратами трех разновидностей (рис.4.4): индивидуальное, избирательное индивидуальное (или групповое)

ифункционально-групповое. При индивидуальном дистанционном управлении каждый объект (например, выключатель генератора) имеет отдельный ключ управления и указатель положения. При избирательном управлении на группу объектов устанавливается один общий

107

ключ управления, один указатель положения и один номеронабиратель. Команда управления проводится в две стадии: сначала происходит выбор объекта при помощи номеронабирателя, а затем производится подача команды на выбранный объект (или одновременно на группу объектов, связанных между собой функционально) общим для группы ключом.

Рис.4.4. Структурная схема управления коммутационными аппаратами

При функционально-групповом управлении (ФГУ) происходит управление функциональными группами по определенным логическим программам. В случае отказа или ненормальной работы ФГУ обеспечивается возможность управления каждой рабочей машиной, входящей в состав функциональной группы, с БЩУ по схеме индивидуального или избирательного управления.

КЛЮЧИ УПРАВЛЕНИЯ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ

Для управления выключателями применяют ключи управления двух видов: ПМО (П

— переключатель, М — малогабаритный, О — общего назначения) и МК (М — малогабаритный, К — ключ). Ключи состоят из следующих частей: лицевого фланца с поворотной рукояткой, контактного устройства из стандартных пакетов, механизмов возврата и фиксации. Набор деталей контактного устройства зависит от назначения ключа, что находит отражение в его буквенном обозначении: Ф — с фиксацией рукоятки в нескольких положениях; В — с самовозвратом рукоятки из оперативных положений «включить», «отключить» в фиксированное положение; С — со встроенной в рукоятку сигнальной лампой.

Ключи с фиксацией рукоятки и самовозвратом серий МКВФ и ПМОВФ имеют шесть положений (рис.4.5), из которых четыре положения – «отключено» (О), «предварительно включено» (В1), «включено» (В), «предварительно отключено» (О1) — фиксированы при соответствующем положении рукоятки ключа, а два положения – «включить» (В2) и «отключить» (О2) – имеют возврат в предшествующее положению. Подачу каждой команды осуществляют в два приема. Так, например, для включения выключателя рукоятку сначала поворотом на 90° по часовой стрелке переводят из положения «отключено» в промежуточное положение «предварительно включено», а затем дополнительным поворотом на 45° ставят ее в положение «включить». После того как оператор отпускает рукоятку, механизм возврата переводит ее в положение «включено», совпадающее с положением «предварительно включено».

108

Рис.4.5. Диаграмма ключа серии МКФ (ПМОВФ).

Точка означает, что контакты замкнуты при соответствующем положении ключа.

Ключи без фиксации рукоятки серий МКВ и ПМОВ значительно проще (рис.9.6 ). Рукоятка имеет три положения: «включить» (поворот рукоятки на 45° по часовой стрелке), «отключить» (то же, но против часовой стрелки) и нейтральное положение, в которое ключ возвращается из положения «включить» и «отключить».

Рис.4.6. Диаграмма ключа серии МКВ (ПМОВ)

Ключи управления имеют два типа контактов: а) оперативные для подачи команд (контакты 5-8, 6-7 на рис.4.5), замыкаются только на время подачи команды; б) сигнальные, предназначены для сигнализации положения выключателя (например, контакты 1-3, 2-4), имеющие два фиксированных положения в зависимости от положения рукоятки.

Наибольшее применение получили малогабаритные переключатели серии МКВ. Их используют в схемах с действием через реле оперативных команд.

ДИСТАНЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ ПРИВОДАМИ

Силовыми элементами электромагнитного привода служат электромагниты с втягивающимися сердечниками: мощный электромагнит включающего устройства и маломощный электромагнит отключающего устройства. Для включения выключателя необходимо подать команду на электромагнит включения. Ввиду большой мощности последнего команда на включение подается косвенно — через промежуточный контактор, имеющий более мощные контакты. Процесс включения завершается срабатыванием удерживающего механизма, надежно запирающего выключатель во включенном положении.

Для отключения выключателя ключом серии ПМО на электромагнит отключения подают прямую команду. Электромагнит освобождает удерживающее устройство, и выключатель отключается под действием отключающих пружин.

109

Схемы управления, использующие реле команд (включения КСС, отключения КСТ) и ключ управления серии МКВ, имеющий кроме нейтрального только два положения — «включить» и «отключить», позволяют снизить уровень сигнала, поступающего со щита управления в РУ, поскольку реле КСС и КСТ располагаются там.

Обмотки электромагнитов включения и отключения рассчитаны на кратковременное прохождение тока, необходимое для выполнения оперативной команды. Поэтому длительность оперативных команд должна быть ограничена автоматическими устройствами.

На рис.4.7, а приведена схема управления выключателем с электромагнитным приводом ключом серии ПМОВФ. Положение контактов указано для случая, когда выключатель отключен, а обмотки реле и контактора обесточены. Такое состояние условно считается нормальным и принято при изображении как первичных, так и вторичных схем.

Рис.4.7. Схема дистанционного управления выключателем с электромагнитным приводом: а - с ключом серии ПМОВФ; б - с ключом серии МКВ

110