Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Релейная защита и автоматические системы управления устройствами электроснабжения. Учебное пособие для СПО
.pdf
141
В сетях напряжением свыше 1 000 В коммутацион-
ным автоматом является выключатель, который в отличие
от контактора самостоятельно при исчезновении или снижении напряжения не отключается, поэтому схема устройства АВР, действующего на выключатель, отличается от
рассмотренной выше наличием пускового органа.
Рис. 5.3. Схема устройства АВР для выключателей
с пружинными или грузовыми приводами
В качестве пусковых органов устройств АВР обычно
применяют реле минимального напряжения. Так, на
рис. 5.3 показана подстанция, получающая питание в нормальном режиме от рабочего источника по линии 1Л
(Q1 — включен, Q2 — выключен) (рис. 5.3, а). При исчез-
новении напряжения на шинах подстанции, пусковой орган АВР (в качестве которого в данном случае применено
вторичное реле напряжения прямого действия — KV)
(рис. 5.3, б) срабатывает и отключает выключатель Q1 с
заданной выдержкой времени, при этом блок — контакт
КM1, первого выключателя, замыкает цепь катушки включения YAC2 выключателя Q2 (рис. 5.3, в)., который включается при наличии напряжения на резервном источнике,
что контролируется максимальным реле напряжения (его
контакты на схеме не показаны).
142
Напряжение срабатывания минимальных реле
напряжения определяется из следующих условий:
U
cp.1
≤ U
к.вн/KзапnH
; (5.1)
U
cp.1
≤ U
раб.min/KзапnH
, (5.2)
где U
раб.min
— минимальное рабочие напряжение на резер-
вируемых шинах (имеет место при самозапуске электро-
двигателей потребителей); U
к.вн
— остаточное напряжение
на резервируемых шинах при внешнем КЗ за сосредоточенным сопротивлением (трансформатором, реактором,
например, при КЗ в точке К3, К4 рис. 5.1); К
зап
— коэффициент запаса, равный 1,2÷1,3; nН — коэффициент трансформации трансформатора напряжения.
За окончательное U
с.рн
, берут наименьшую величину,
полученную из выражений 5.1, 5.2.
Действие АВР имеет смысл при наличии напряжения
на резервном источнике, поэтому в пусковой орган АВР,
для контроля за величиной этого напряжения, включается
максимальное реле напряжения. Данное реле должно
находиться в рабочем состоянии при минимальном рабочем напряжении резервной ЛЭП, (U
раб.min
), разрешая дей-
ствовать АВР, исходя из этого напряжение срабатывания
максимального реле выбирается по формуле:
Нвзапmin.раб2.ср
nКК/UU
, (5.3)
где Кв = 0,8 — коэффициент возврата; К
зап
=1,1÷1,2 — ко-
эффициент запаса.
Время срабатывания АВР:
t
с.АВР
= t
с.з
+ Δt, (5.4)
143
где t
с.з
— максимальная выдержка времени защит на ЛЭП,
связанных с рабочим источником питания, КЗ на которых
сопровождается снижением напряжения на резервируемых
шинах ниже Uср; Δt — ступень селективности.
Автоматическое повторное
включение (АПВ)
АПВ предназначено для автоматического восстановления питания потребителей, в случае отключения линии
устройствами релейной защиты, путем ее повторного
включения. Так как большинство КЗ на воздушных ЛЭП
оказываются неустойчивыми и исчезают, если линию
кратковременно отключить. Однократное АПВ успешно в
65–70 % случаев, двукратное АПВ — в 80–90 %, после от-
ключения АПВ устройствами релейной защиты. Таким образом, устройствами АПВ должны оборудоваться воздуш-
ные и смешанные (кабельно-воздушные) линии всех типов,
напряжением свыше 1 000 В, при наличии на них соответ-
ствующих коммутационных аппаратов. На кабельных ли-
ниях АПВ не целесообразно, так как повреждения на них
обычно бывают устойчивыми.
АПВ классифицируются по следующим признакам:
• по числу фаз выключателей, включаемых устрой-
ством АПВ — трехфазное (ТАПВ) и однофазное (ОАПВ);
• по кратности действия (однократного и многократ-
ного);
• по способу воздействия на привод выключателя —
механические и электрические устройства АПВ;
• по способу проверки синхронизма при АПВ, для
линии с двусторонним питанием.
Несмотря на указанные различия устройств АПВ, все
они должны удовлетворять ниже перечисленным требованиям:
144
• Находиться в состоянии постоянной готовности и
срабатывать во всех случаях аварийного отключения выключателя, за исключением отключения выключателя релейной защиты, сразу после его включения дежурным пер-
соналом (так как в этом случае обычно происходит включение обесточенной ранее ЛЭП на закоротку, следовательно, в АПВ нет необходимости).
• Устройство АПВ не должно приходить в действие
после отключения выключателя реле дежурного персона-
лом.
• Иметь минимально возможное время срабатывания
t
АПВ1.
Для успешного действия АПВ t
АПВ1
, должно быть
больше: а) времени восстановления готовности привода к
работе на включение (обычно t
г.п
≈ 0,2÷0,3 с.); б) времени,
необходимого для деионизации среды в точке поврежде-
ния (для ЛЭП 220 кВ, это время ≈ 0,2 с.); в) времени, необ-
ходимого для обеспечения возврата реле защиты, установленной на выключателе, расположенном ближе к источнику питания, чем рассматриваемый выключатель АПВ (так,
для реле РТ–80 это время составляет 0,2÷0,3 с). Обычно
определяющим является условие t
АПВ1
> t
г.п
. С учетом вре-
мени запаса t
АПВ1
= 0,5÷0,7 с. Иногда в специальных усло-
виях, для повышения эффективности АПВ, t
АПВ
берут не-
сколько секунд.
• Устройство АПВ должно автоматически возвра-
щаться в состояние готовности к новому действию после
включения в работу выключателя. Обычно это время для
АПВ однократного действия берется 15÷25 с.
АПВ линии, отключенной устройствами релейной
защиты, осуществляется, как правило, с помощью выключателя. При наличии выключателя используется механическое или электрическое АПВ. Механические АПВ грузовых и пружинных приводов выключателей не требуют
оперативного тока, так как они действуют при срабатыва-
145
нии встроенных в привод реле прямого действия. К недостаткам этих схем следует отнести включение выключателя без выдержки времени. Следовательно, АПВ может
быть успешным только при очень быстрой деионизации
среды в месте КЗ. Этого недостатка лишены электрические
АПВ на переменном или выпрямленном оперативном токе.
АПВ при наличии переменного оперативного тока, реализуется на выключателях с грузовыми или пружинными
приводами, такая схема рассмотрена на рис. 5.4.
Рис. 5.4. Принципиальная схема устройства АПВ
линии на выключателе с пружинным приводом
На схеме SQM3 — вспомогательный контакт аварийного отключения выключателя, SQM3 — замыкается и
размыкается при включении и выключении соответственно
выключателя от ключа управления (SA). В случае же аварийного отключения выключателя релейной защиты,
SQM3 остается замкнутым и на катушку включения (YAC),
подается питание через время
п.г1АПВ
tt
— выключатель
срабатывает повторно. Завод пружин привода обеспечива-
146
ется замыканием контакта конечного выключателя привода SQM2 в цепи двигателя (Д) моторного редуктора и его
размыканием при полном заводе пружин.
Однократность АПВ обеспечивается тем, что контакт
KT — проскальзывающий, а время подготовки привода
(время замыкания контакта готовности привода (SQM1))
равно времени возврата АПВ. При устойчивом КЗ после
второго отключения выключателя релейной защитой, в
начале замыкается и размыкается проскальзывающий контакт KT, а затем контакт SQM1, таким образом, питание на
YAC не подается. SQ1, SQ2, SQ3 — блок контакты выклю-
чателя (их положение на схеме указано для разомкнутого
состояния выключателя). Таким образом, органом, запус-
кающим АПВ в действие, являются его замыкающиеся
SQ2, SQ3 блок контакты масляного выключателя (который,
в свою очередь, размыкается от сигнала устройств релей-
ной защиты). SQM1, SQM2, SQM3 — вспомогательные
контакты привода, соответствуют выключенному состоянию выключателя и незаведенному положению привода
(пружины).
АПВ на выключателе с электромагнитным приводом,
отличается от рассмотренных выше (с грузовым или пружинным приводом), тем, что электромагнитный привод
потребляет большую мощность, следовательно, требует
специального источника, в качестве которого используются постоянный или выпрямленный оперативный ток. Такие
АПВ реализуются с помощью специального реле повтор-
ного включения (например, РПВ — 358).
Особенности устройств АПВ линий с двусторонним питанием.
При возникновении повреждения на ЛЭП с двусто-
ронним питанием, требуется ее отключение с обеих сторон. Следовательно, АПВ необходимо устанавливать на
выключателях с обоих концов защищаемого элемента. При
147
этом следует считаться с возможностью несинхронного
повторного включения и в ряде случаев принимать специальные меры, чтобы не допускать такие включения. К такой группе устройств АПВ относятся АПВ с ожиданием
синхронизма (АПВОС) и АПВ с улавливанием синхронизма (АПВУС). Перечисленные АПВ предусматривают в
своем составе реле, не допускающие включение линии при
больших значениях углов между ЭДС. Устройства АПВОС
функционируют только при наличии синхронизма, следовательно, устанавливаются на ЛЭП, имеющих достаточные
шунтирующие связи, которые обеспечивают сохранение
синхронизма при отключении рассматриваемой линии.
АПВУС устанавливаются на ЛЭП, имеющих слабые шунтирующие связи или совсем их не имеющих. При отключении таких линий происходит нарушение синхронной работы, при этом устройство АПВУС разрешает включить
линию в определенном диапазоне углов между ЭДС, а
также если разность частот не синхронно работающих частей энергосистемы не превышает допустимой величины.
Меры, направленные на предотвращение несинхрон-
ного включения, не нужны в следующих случаях:
• При наличии большого числа шунтирующих свя-
зей, когда отключение одной из линий не сопровождается
нарушением синхронизма. В этом случае применяют
обычные устройства АПВ без проверки синхронизма, схема которых такая же, как и АПВ для линии с односторонним питанием. Отличие состоит при выборе времени сра-
батывания. Так как, в общем случае при повреждении на
участке ЛЭП с двухсторонним питанием времена отключения выключателей на концах поврежденного участка неодинаковы. Следовательно, неодинаковы времена сраба-
тывания устройств АПВ этих выключателей
)2Q(АПВ)1Q(АПВ
tt
, то есть имеет место поочередное по-
вторное включение выключателей. При устойчивом КЗ
148
выключатель, который повторно включился первым, от-
ключится защитой и линия останется без напряжения, при
этом необходимо, чтобы устройство АПВ второго выключателя не подействовало (так как нет необходимости
включать источник со второго конца линии на устойчивые
КЗ). Для осуществления такого действия в схему устройства АПВ вводится максимальное реле напряжения, кото-
рое замыкает свои контакты в цепи обмотки реле РПВ —
358, при наличии напряжения на линии.
• В том случае, если имеется быстродействующая
защита и выключатели, которые позволяют в совокупности
получить полное время цикла АПВ (отключениевключение) не более 0,25÷0,5 с. За это время векторы ЭДС
разделившихся источников не успевают «разойтись» на
значительный угол, поэтому повторное включение сопровождается допустимыми толчками тока и завершается
успешным вхождением в синхронизм. Такие устройства
АПВ получили название быстродействующих (БАПВ).
• Если включение на несинхронную работу при лю-
бых углах между ЭДС разделившихся источников, не
представляет опасности для оборудования и вследствие
понижения напряжения не нарушается устойчивость основных нагрузок, а также обеспечивается быстрое восстановление синхронизма (ресинхронизация). Подобные АПВ
называются несинхронными (НАПВ). Несинхронное АПВ
сопровождается не только возникновением сверхтоков и
понижением напряжения, но и кратковременным появлением токов и напряжений обратной и нулевой последова-
тельностей из-за неодновременного замыкания фаз вы-
ключателя. В связи с этим, все типы защиты, за исключением тех, которые работают на дифференциальном принципе, могут действовать неправильно. Имеется ряд способов, обеспечивающих правильное поведение защиты при
НАПВ, например, понижение чувствительности защиты,
149
применение различных блокировок, обеспечивающих
кратковременный вывод из работы быстродействующих
защит и так далее.
Устройства автоматической
частотной разгрузки (АЧР)
Нормальное значение частоты в энергосистеме
50 ± 0,2 Гц, поддерживается персоналом вручную или автоматически путем изменения количества пара, поступа-
ющего в турбины турбогенераторов и воды в турбины гидрогенераторов. При установившемся значении частоты
выполняется условие: РГ = РН, где РГ, РН — соответственно вырабатываемая и потребляемая нагрузкой активная
мощность. При отсутствии в системе резерва активной
мощности (то есть до тех пор, пока генераторы будут загружены не полностью), отключение части генераторов
или включение новых потребителей, будет приводить к
появлению дефицита активной мощности и снижению частоты. Длительная работа с пониженной частотой (менее
48 Гц) недопустима, так как на производствах это приво-
дит к снижению производительности и нарушению технологического процесса, на тепловых электростанциях к
снижению производительности механизмов собственных
нужд, что приводит к аварийному снижению частоты, а
также напряжения (при снижении частоты до 47–48 Гц),
производится автоматическое отключение части наименее
ответственных потребителей, с помощью устройств АЧР,
для восстановления баланса генерируемой и потребляемой
мощностей и, как следствие, восстановления номинально-
го значения частоты.
Величина мощности, отключаемой устройствами
АЧР, должна определяться с учетом того, что в общем
случае мощность, потребляемая нагрузкой, зависит от ча-
150
стоты и снижается вместе с ней. Это явление называется
регулирующим эффектом нагрузки и характеризуется ко-
эффициентом:
(%)f/(%)РК
нн.э.р
=
. (5.5)
Величина этого коэффициента принимается равной
1,5÷2. То есть считается, что уменьшение частоты на 1 %
сопровождается уменьшением суммарной нагрузки энер-
госистемы на 1,5÷2 %. При дефиците активной мощности в
энергосистеме, частота будет снижаться до такой величины, при которой снова наступит равенство потребляемой и
вырабатываемой активной мощностей. Таким образом, величина снижения активной мощности нагрузки ΔРн, равна
дефициту активной мощности Рд поэтому величина отключаемой мощности Р
откл
, необходимой для восстановле-
ния частоты будет определяться выражением:
50/РК)f50(Р
ном.нн.э.роткл
−=
, (5.6)
где
ном.н
Р
— мощность нагрузки энергосистемы при 50 Гц.
Для того чтобы избежать отключения лишних потребителей при малых дефицитах активной мощности АЧР
выполняется состоящий из нескольких очередей с разными
уставками срабатывания по частоте, то есть при снижении
частоты до величины срабатывания первой очереди
(f
ср.1
) — происходит отключение части потребителей, при
снижении частоты до f
ср.2
, срабатывает вторая очередь и
отключают еще часть потребителей, и так далее.
Применяются две основные категории АЧР: АЧРI и
АЧРII. АЧРI — быстродействующая (выдержка времени
не превышает 0,5 с) с разными уставками срабатывания по
частоте от 47÷48 Гц до 46÷46,5 Гц, при этом частота сра-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]