Voprosy_i_otvety_k_gosam / 42апв

ОСОБЕННОСТИ АПВ НА ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЛИНИЯХ И ЛИНИЯХ С ДВУСТОРОННИМ ПИТАНИЕМ

Назначение автоматического повторного включения

Значительная часть к.з. на воздушных линиях (ВЛ), вызванных перекрытием изоляции. схлестыванием проводов и другими причинами самоустраняется после того. как устраняется электрическая дута и восстанавливаются изоляционные свойства среды, например, воздуха. если к.з. было на воздушной ЛЭП.

Электрическая дуга, возникшая в месте к.з., гаснет, не успевая вызвать существенных разрушений, препятствующих обратному включению ВЛ под напряжение. Способность вос­становления изоляционных свойств воздуха используют в устройствах автоматики для нор­мализации режима работ сети. Для этого элемент сети, на котором возникло к.з. сначала от­ключают устройствами релейной защиты, а затем, после того, как погаснет дуга в месте к.з.. повторно включают под напряжение.

Самоустраняющиеся повреждения принято называть неустойчивыми, их доля состав­ляет около 80% от всех происходящих к.з.

Линия, на которой произошло неустойчивое повреждение, при повторном включении остается в работе. Поэтому повторные включения при неустойчивых повреждениях называ­ются успешными.

Короткое замыкание, которое не устраняется при отключении элемента релейной за­щитой, называют устойчивым и повторное включение будет неуспешным. Для ускорения по­вторного включения ЛЭП и уменьшения времени перерыва электроснабжения потребителей широко используются устройства автоматического повторного включения (АПВ). Согласно ПУЭ, АПВ применяется на всех воздушных ЛЭП напряжением выше 1 кВ. АПВ восстанав­ливает схему электрической сети и в тех случаях, когда отключение выключателя происходит вследствие ошибки персонала или ложного действия релейной защиты (РЗ). Наиболее эффективно АПВ на ЛЭП с односторонним питанием.

Устройствами АПВ оснащаются шины подстанций, одиночно работающие трансфор­маторы мощностью более 1 МВ-А и питающие ответственную нагрузку, электрические дви­гатели. АПВ силовых трансформаторов запускается от срабатывания их МТЗ.

Повторное включение может быть выполнено один или несколько раз. АПВ однократ­ного действия имеют 65-70% успешных включений. АПВ двукратного действия несколько увеличивает процент успешного действия (около 15% второго включения - успешны).

Бывают также АПВ трехкратного действия. Но при работе двукратных и трехкратных АПВ значительно ухудшаются условия работы силовых выключателей, поэтому применение двукратных и трехкратных АПВ ограничено.

В зависимости от числа отключенных и включенных фаз АПВ бывают трехфазные и однофазные. Часто применяются комбинированные (программные) АПВ, которые в зависи­мости от вида к.з. отключают одну фазу, либо все три. На линиях с двусторонним питанием применяют АПВ, позволяющие проверять условия синхронной работы двух источников пи­тания - АПВ с ожиданием синхронизма (АПВ ОС), АПВ с улавливанием синхронизма (АПВ УС) или наиболее простые несинхронные АПВ (НАПВ). На воздушных выключателях ис­пользуют быстродействующие АПВ (БАПВ).

Основные требования, предъявляемые к схемам АПВ.

• АПВ должны приходить в действие при автоматическом отключении выключателя, находящемся в работе, а также при отсутствии напряжения, при наличии синхронизма.

• АПВ должны обеспечивать заданную кратность действия (1-2 цикла).

• АПВ должны обеспечивать блокировку при оперативных переключениях (при отключении выключателя персоналом, при включении выключателя на устойчивое к.з.)

• АПВ должны предусматривать блокировку при действии специальных защит или устройств автоматики (дифференциальных защит, газовых защит, устройств разгрузки)

• Работа АПВ строится на использовании энергии заряженного конденсатора, либо от реле времени с проскальзывающими контактами.

Выдержка времени АПВ на повторное включение выключателя определяется из двух условий:

1)

2)

где t_г.п. - время готовности привода; t_д.и. - время на деионизацию; t_зап=(0,3-0,5)

Время автоматического возврата АПВ в исходное состояние:

При возникновении повреждения на одиночной линии с односторонним питанием (рис. 12, а) защита этой линии производит отключение линейного выключателя на питаю

щей подстанции, чем с линии снимается напряжение. Одновременно пускается установленное на линейном выключателе устройство АПВ. За время бестоковой паузы цикла АПВ произойдет деионизация среды, в которой произошло КЗ, и, если изоляция в месте повреждения восстановилась, состоится успешное АПВ.

Для линий с двусторонним питанием, так же как и для параллельных линий (даже при одностороннем их питании), характерно наличие напряжения по обоим концам линии (см. рис. 12,б, в). Поэтому на таких линиях для восстановления изоляции в месте неустойчивого КЗ необходимо отключение поврежденной линии с двух сторон.

Сказанное выше определило ряд особенностей выполнения АПВ на параллельных линиях и в сетях с двусторонним питанием:

устройства АПВ должны устанавливаться на обоих концах каждой линии;

Рис. 12. Схемы сети; а - с односторонним питанием, одной питающей линией и двухтрансформаторной подстанцией у потребителя; б - с односторонним питанием и двумя параллельными линиями; в - с тремя связями между двумя частями энергосистемы; г -с двусторонним питанием и одной линией

выбор выдержек времени устройств АПВ необходимо производить с учетом времени действия устройств релейной защиты параллельных и (или) смежных линий {см. § 10,11);

во многих случаях целесообразно и даже необходимо осуществлять контроль отсутствия или наличия напряжения на включаемой линии или питающих шинах, а на вводах включаемого от устройства АПВ выключателя проверять синхронность напряжений.

Так, если не принять необходимых мер, то при устойчивых повреждениях на одной из параллельных линий, имеющих одностороннее питание, устройства однократного АПВ, установленные на обоих концах этой линии, будут производить в общей сложности включение выключателей на устойчивое КЗ дважды, причем второе включение излишне: с одной стороны, питание потребителей сохраняется по неповрежденной цепи, а с другой — вторые повторные включения на КЗ будут вызывать лишние возмущения в системе и приводить к более частым ревизиям выключателей. Чтобы не производить второго включения на устойчивое КЗ, применяют контроль наличия напряжения на линии перед АПВ выключателя, включающего линию под нагрузку. Благодаря этому включение от АПВ на устойчивое КЗ происходит только один раз с той стороны, где отсутствует устройство контроля наличия напряжения на линии. С той же стороны, где контролируется наличие напряжения, включение выключателя будет происходить лишь в том случае, если повреждение устранилось и линия, включенная с противоположного конца, остается под напряжением.

На линиях с двусторонним питанием успешное включение линии под нагрузку после ликвидации неустойчивого повреждения может сопровождаться большими толчками тока и активной мощности, поскольку напряжение но обоим концам отключившейся линии может отличаться по значению и частоте.

При наличии между двумя электростанциями или частями энергосистемы нескольких линий повторное включение одной из отключившихся линий не приведет к возникновению большого толчка уравнительного тока, поскольку связь между генерирующими частями энергосистемы сохранялась по остальным линиям (рис. 12,в). Поэтому, согласно ПУЭ [1], при наличии между двумя электростанциями или частями энергосистемы трех связей и более, имеющих достаточную пропускную способность, разрешается применение простых АПВ,

Если две электростанции или две части энергосистемы связаны единственной линией электропередачи, по которой передается активная мощность (рис. 12,г), каждое отключение этой линии будет приводить к несинхронной работе разделившихся частей энПри этом в одной из частей энергосистемы возникнет дефицит активной мощности, вследствие чего частота в вей будет уменьшаться, а в другой будет избыток активной мощности, что вызовет повышение частоты. Поскольку напряжения в разделившихся частях энергосистемы будут иметь разную частоту, при включении отключившейся линии от АПВ может возникнуть большой уравнительный ток. Кроме того, замыкание двух частей энергосистемы в этом случае будет сопровождаться более или менее длительным асинхронным режимом.

При асинхронном режиме угол между ЭДС увеличивается, проходя через значения 180, 360. Ток при этом изменяется от минимального значения, близкого к нулю, до максимального, которое может превышать токи КЗ. Вместе с тем асинхронный режим сопровождается значительным снижением напряжения (в пределе — до нуля) на промежуточных подстанциях, расположенных на электропередаче, связывающей две части энергосистемы, работающие несинхронно.

Циклические колебания тока и значительные понижения напряжения при длительном асинхронном режиме представляют опасность для электрооборудования и могут привести к серьезному расстройству работы энергосистемы.

В большинстве случаев асинхронный режим завершается выравниванием частот и восстановлением синхронизма (ресинхронизацией).

Поэтому на линиях с двусторонним питанием, на которых, согласно специальным расчетам, при их замыкании асинхронный режим завершается выравниванием частот несинхронно работающих частей и восстановлением синхронизма, устанавливаются несинхронные АПВ (НАПВ). В специальных мерах по недопущению несинхронных включений нет необходимости и при осуществлении быстродействующего АПВ (БАПВ), при котором, благодаря быстродействию релейной защиты и выключателей линии, полное время цикла АПВ не превышает 0,25—0,4 с. В указанных условиях к моменту повторного замыкания транзита разность частот разделившихся частей системы незначительна. Таким образом, при БАПВ включение производится также несинхронно, но при более легких по сравнению с НАПВ условиях.

В случаях, когда по расчетам применение НАПВ и БАПВ недопустимо, необходимо осуществлять проверку допустимости включения по условию синхронизма встречных напряжений. Такая проверка осуществляется с помощью специальных схем, исключающих возможность несинхронных включений.

ергосистемы. Основой таких схем являются: реле, контролирующее наличие напряжения на линии, и реле контроля синхронизма, реагирующее на разность векторов напряжения на линии и шинах. Благодаря этим реле после аварийного отключения линии с обеих сторон сначала производится АПВ выключателя на одном из концов линии при условии, что напряжение на линии отсутствует; повторное включение выключателя на другом конце линии производится, если АПВ выключателя, включавшегося первым, было успешным и напряжения на линии и шинах синхронны или угол сдвига их фаз не превосходит допустимого.

Устройства АПВ, дополненные указанными выше органами контроля допустимости повторного включения, получили общее название устройств АПВ с контролем (проверкой) синхронизма и имеют две разновидности: устройства АПВ с ожиданием синхронизма (АПВОС) и устройства АПВ с улавливанием синхронизма (АПВУС).

Устройства АПВОС предназначаются для осуществления АПВ линий, имеющих несколько достаточно мощных шунтирующих связей. Они обеспечивают АПВ отключившейся линии лишь при сохранении в работе этих связей, т. е. при условиях, когда возможно сохранение синхронности работы источников питания. Имеющиеся в них органы контроля запрещают АПВ при нарушениях синхронизма, неизбежных при отключении шунтирующих связей. Обеспечиваемое этими устройствами ожидание синхронизма позволяет осуществлять АПВ после затухания качаний, возможных вследствие резкого возмущения в системе, вызываемого КЗ и отключением линии.

Вторая разновидность рассматриваемых устройств — АПВУС—предназначается для осуществления АПВ линий, при отключении которых происходит нарушение синхронной работы частей системы из-за отсутствия шунтирующих связей или малой пропускной способности последних. Содержащиеся в них органы контроля разрешают подачу импульса на включение лишь в определенном диапазоне разности частот с опережением момента совпадения фаз. Благодаря такому выполнению схемы АПВУС импульс на включение подается в условиях не только значительной, но и не уменьшающейся разности частот, обеспечивая, таким образом, АПВ при нарушенном синхронизме, лишь «улавливая» наиболее благоприятный момент для замыкания транзита.

Для контроля синхронности напряжений применяются специальные реле с двумя обмотками.

Каждая обмотка включается на одно из синхронизируемых напряжений (рис. 13,а). Параметры обмоток и их полярность подобраны так, что при подаче на обе обмотки совпадающих по фазе номинальных напряжений магнитные потоки их взаимно уничтожаются и электромагнитный момент на подвижной системе реле равен нулю. Для создания результирующего магнитного потока, обеспечивающего срабатывание реле,

Рис. 13. Реле контроля синхронизма: а-схема включения; б - схема внутренних соединений реле РН-55; W-линия

необходимо, чтобы подводимые напряжения были сдвинуты между собой по фазе или одно из напряжений было больше другого на величину, превышающую напряжение срабатывания.

Таким образом создается результирующий магнитный поток и реле срабатывает.

Промышленностью выпускаются реле контроля синхронизма типа РН-55. Магнитная и контактная системы реле такие же, как у реле РТ-40 [8].

Каждая из двух обмоток состоит, в свою очередь, из двух секций. Обе секции каждой обмотки имеют одинаковое количество витков и включены последовательно. Включение обмоток на синхронизируемые напряжения производится через добавочные резисторы (рис. 13,6).

Реле выпускаются в различных исполнениях, отличающихся номинальными напряжениями обмоток, и предназначены для включения на разные источники питания. Шкала реле градуируется в градусах угла сдвига между номинальными напряжениями обмоток от 20 до 40°. Номинальные напряжения обмоток могут быть 30, 60, 100 В.

напряжения и аппаратуры высокочастотного канала от перенапряжений установлен разрядник FV, в котором применяются вилитовые токоограничивающие резисторы, а пробивное напряжение составляет 2,5—3 кВ. Установка вилитовых резисторов необходима для предотвращения длительного горения дуги в разряднике после его пробоя при импульсных перенапряжениях, что вызывает подгар или даже сваривание электродов. Высокочастотный дроссель L не пропускает токи высокой частоты в устройство отбора напряжения; резисторы R2 и R3 обеспечивают подавление при переходных процессах явлений резонанса напряжений. Заземляющий рубильник SG используется как защитное средство при производстве работ в цепях устройства отбора; включение заземляющего разъединителя QSG обеспечивает работы и в цепях высокочастотного канала.

Первичная обмотка трансформатора отбора напряжения TLV состоит из четырех одинаковых секций, которые могут перемычками включаться последовательно или параллельно в зависимости от значения первичного тока отбора. Первичный ток отбора определяется напряжением сети, количеством и емкостью элементов, из которых собираются конденсаторы связи. Вторичная обмотка TLV имеет несколько отпаек, что позволяет подбирать необходимый коэффициент трансформации. На вторичную обмотку TLV включается одна из обмоток реле контроля синхронизма KSS (вторая обмотка KSS подключена к шинному трансформатору напряжения). Последовательно с первой обмоткой KSS включена также обмотка реле KVW, используемого в схемах АПВ для контроля напряжения на линии (см. ниже).

Емкостное сопротивление конденсатора связи CU для тока частотой 50 Гц значительно больше сопротивления остальных элементов цепи: высокочастотного дросселя L, первичной обмотки TLV и резисторов R2, R3, Поэтому первичный ток отбора I1, проходящий по первичной обмотке трансформатора TLV, практически является чисто емкостным и определяется фазным напряжением U_A (см. рис. 15), к которому подключен конденсатор связи.

Рис. 15 Векторная диаграмма реле контроля синхронизма