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
151
батывания последующей и предыдущей очереди отлича-
ются друг от друга на ступень селективности по частоте
Δfс, (минимально допустимая ступень 0,1 Гц). Таким образом, АЧРI может содержать более десяти очередей.
При снижении частоты до f
cр.1
первой очереди, про-
исходит отключение части потребителей, в итоге умень-
шается дефицит мощности и частота стремится к новому
установившемуся значению (f
1уст.
) — рис. 5.5.
Аналогичные явления происходят при срабатывании
последующих очередей АЧР (при f
ср.2
, f
ср.3
и так далее).
В итоге устанавливается некоторое значение частоты f′
уст.
,
которое, однако, может оказаться недопустимо низким, т.е.
для восстановления частоты, необходимо отключить еще
часть потребителей, что не могут выполнить не сработав-
шие очереди АЧРI, так как f′
уст.
, может превышать их ча-
стоты срабатывания (f′
уст.
> f
ср.3
).
Рис. 5.5. Изменение частоты при возникновении
дефицита мощности энергосистеме
Поэтому кроме быстродействующих очередей АЧРI,
необходимы и очереди АЧР-II, имеющие одинаковую
уставку по частоте (не ниже допустимого значения
47,5÷48,1 Гц) и отличающиеся друг от друга выдержками
времени. Минимальная уставка по времени принимается
152
равной 15–20 с. Если за указанное время частоту восстано-
вить не удастся, и она зависает на недопустимо низком
уровне (48 Гц и ниже), то начинают срабатывать с выдержками времени очереди АЧР-II, отключая дополнительную нагрузку. Таким образом, устройства АЧР-II
предотвращают «зависание» частоты на недопустимо низ-
ком уровне.
Устройство АЧР-I и АЧР-II рассосредоточиваются по
всей энергосистеме. При возникновении больших дефици-
тов мощности (больше 45 %), например, вследствие от-
ключения данного района от основных источников, с целью ускорения разгрузки и увеличения отключаемой мощ-
ности потребителей помимо АЧР-I и АЧР-II, используется
дополнительная (местная) категория автоматической разгрузки, действующая по факту отключения ЛЭП или
наброса мощности.
Действие АЧР необходимо согласовывать с действием других устройств автоматики, то есть частотная разгрузка возможна, если отключенные потребители не будут
включаться устройствами АПВ, а устройства АВР не будут
восстанавливать на них питание от тех же источников. Однако после восстановления частоты, включение отключенных потребителей должно производиться, как правило, автоматически. Для этой цели используют устройства АПВ,
дополненные реле частоты. Эти устройства получили
название АПВ, после АЧР (ЧАПВ). В таких устройствах
действие АПВ разрешается при восстановлении частоты,
что фиксируется замыканием контактов реле частоты,
уставка которого принимается 49–50,2 Гц. Минимальная
выдержка времени на включение устанавливается 10÷20 с.
В условиях эксплуатации возможны кратковременные снижения частоты, которые могут приводить к нежелательному срабатыванию устройств АЧР. Одной из причин такого снижения частоты является медленное действие
153
регуляторов скорости вращения гидротурбин. Для исклю-
чения ложного срабатывания АЧР при кратковременных
снижениях частоты, в схему автоматически вводят некото-
рое замедление (порядка 0,5 с) в действие первых очередей
АЧР-I. Такое замедление можно не применять при наличии
устройства ЧАПВ, которое исправляет неселективное дей-
ствие АЧР при кратковременных снижениях частоты.
Реле частоты
Действия реле частоты типа ИВЧ-3 основаны на ин-
дукционном принципе с использованием четырехполюсной магнитной системы. Эти реле обладают двумя существенными недостатками: они чувствительны к изменениям напряжения, а также могут ложно срабатывать при его
резких изменениях. Более совершенными являются реле
понижения частоты типа РЧ-1 и повышения частоты типа
РЧ-2, выполненные на основе полупроводниковых элемен-
тов. Данные реле отличаются меньшей погрешностью сра-
батывания по частоте.
На рис. 5.6, а показана схема АЧР одной очереди на
постоянном оперативном токе.
Рис. 5.6. Схема устройства АЧР на выпрямленном
оперативном токе: а — оперативные цепи; б — цепи
отключения выключателя; в — цепи напряжения
154
В то же время АЧР и АПВ могут выполняться на пе-
ременном оперативном токе. Реле частоты КF, которое
служит измерительным органом, срабатывает при снижении частоты до величины уставки и своим контактом за-
мыкает цепь реле времени KT, которое с заданной вы-
держкой времени подает импульс на срабатывание проме-
жуточного реле KL. Реле KL производит отключения вы-
ключателей и осуществляет запрет АПВ. Действие устрой-
ства АЧР фиксируется указательным реле КН. БПЗ — блок
питания и заряда конденсатора, который также служит для
питания оперативных цепей.
5.2. Автоматика генераторов,
трансформаторов, электродвигателей
Автоматика генераторов
Автоматическое регулирование
возбуждения (АРВ)
Напряжение является показателем качества электроэнергии, отклонение в ту или иную сторону от номинального значения ухудшает условия работы энергоприемников потребителей (снижается производительность механизмов, сокращается срок службы электрооборудования и
так далее). Поэтому в нормальном режиме работы системы
электроснабжения допускается отклонение напряжения у
потребителей не более чем на ± 5 % от номинального значения. В ненормальном (послеаварийном) режиме допускается снижение напряжения не более чем на 10 %. Поддержание напряжения в заданных приделах осуществляется устройствами АРВ. Кроме того, АРВ повышает устойчивость параллельной работы генераторов, облегчает самозапуск двигателей и увеличивает четкость работы релейной защиты (уменьшая затухания токов короткого за-
155
мыкания). Сущность АРВ состоит в том, что автоматический регулятор воспринимает изменение напряжения или
других электрических величин (например, тока) и преобра-
зует их в изменения тока возбуждения генератора.
Устройства АРВ, реагирующие на знак и величину
отключения входных параметров, называются регуляторами пропорционального действия, в отличие от регуляторов
сильного действия, реагирующих еще и на скорость изменения этих параметров. Регуляторы сильного действия эффективнее, но сложнее. Далее рассмотрим системы АРВ
пропорционального действия, которые классифицируются
в зависимости от характера их входных и выходных сигна-
лов на следующие группы:
• компаундирование полным током (входной сиг-
нал — ток);
• компаундирование полным током с коррекцией
напряжения (входные сигналы — ток и напряжение);
• фазовое компаундирование с коррекцией напряже-
ния (входные сигналы — ток и напряжение с учетом угла
между ними);
• релейная форсировка (входной сигнал — напряжение).
Первые три системы имеют непрерывный сигнал
(ток подпитки возбуждения), а четвертая — дискретный
(состояние контактов, шунтирующих реостат в цепи во з-
буждения).
Автоматика трансформаторов
Автоматическое повторное
включение трансформатора
На однотрансформаторных подстанциях с односторонним питанием при аварийном отключении трансформатора необходимо его обязательное АПВ, т.к. в этом
случае повышается надежность электроснабжения потре-
бителей. Иногда устройства АПВ также устанавливается
на двухтрансформаторных подстанциях. Пуск устройств
156
АПВ производится при всех аварийных отключениях
трансформатора, однако, исключение составляют внутренние повреждения, которые не самоустраняются, следовательно, нет необходимости в повторном включении
трансформатора. Запрет АПВ при повреждениях внутри
бака осуществляется с помощью сигнального контакта га-
зового реле.
Однако известно, что при бурном газообразовании
при внутренних повреждениях сигнальный контакт замыкается после его основного контакта газового реле, производящего отключение трансформатора. Для исключения
срабатывания АПВ в данном режиме в действие АПВ вводится некоторое замедление, исключающее его срабатывание при внутренних повреждениях. В остальном требования к устройствам АПВ и его схемы осуществления анало-
гичны рассмотренным ранее для ЛЭП.
Автоматическое включение
резервного трансформатора
Устройства АВР, широко применяются не только для
автоматических включений ЛЭП, но и трансформаторов.
Схемы подстанций и распределительных пунктов выполняются так, что при наличии двух и более трансформато-
ров шины низшего напряжения секционируют (рис. 5.7).
157
Рис. 5.7. Принципиальная схема АВР СВ
В нормальном режиме каждый трансформатор работает на свою секцию шин (Ic, IIc) и секционный выключатель (QВ) выключен. При аварийном отключении одного
из трансформаторов электроснабжение потребителей со-
храняется благодаря автоматическому включению QВ
устройством АВР, т.е. отключенные потребители получат
электропитание от второго трансформатора, который для
них будет являться резервным. Пуск АВР при отключении
одного из трансформаторов с помощью минимальных реле
напряжения может оказаться неэффективным, т.к. синхронные двигатели и конденсаторные батареи, могут длительно поддерживать остаточное напряжение на шинах,
потерявших питание. Поэтому пусковой орган АВР допол-
нен устройством, реагирующим на снижение частоты и
изменение направления активной мощности. Этот пусковой орган срабатывает при снижении частоты, если активная мощность через питающую линию или трансформатор
стала равной нулю или изменила направление.
158
Важно отметить, что АВР трансформатора секцион-
ным выключателем должно работать только при потере
питания (отключении ЛЭП, питающий трансформатор) и,
при внутренних повреждениях трансформатора. В осталь-
ных случаях при отключении выключателей Q1 или Q2
(см. рис. 5.8) (от токовых защит), должно работать АПВ
шин низшего напряжения путем повторного включения
основного трансформатора. Такое разграничение действия
устройств АПВ и АВР секционного выключателя вызвано
тем, что при включении QВ на КЗ имеется опасность от-
ключения второго трансформатора и обесточивания потребителей обеих секций (что может иметь место в случае
отказа защиты секционного выключателя или самого выключателя). Для реализации указанного сочетания действия устройств АПВ и АВР секционного выключателя в
схемах защиты трансформатора устанавливается специальное реле РПД, запоминающее работу защиты от повреждений и потери питания. Действие АВР должно также запрещаться, если основной источник питания будет отклю-
чен от АЧР.
Автоматическое регулирование
напряжения (АРН) трансформатора
Отклонение напряжения электропотребителей в ту
или иную сторону приводит к снижению качества продукции, сокращению срока службы оборудования повышению
его повреждаемости и т.д. Этим определяется необходимость поддерживать напряжение у потребителя на заданном уровне, что обеспечивается автоматической регулировкой напряжения (или автоматической регулировкой ко-
эффициента трансформации — АРКТ). Для этой цели
трансформаторы подстанций снабжаются устройствами
для регулирования напряжения под нагрузкой (РНП) (без
159
отключения трансформатора), путем переключения числа
витков обмотки высшего напряжения.
Основными характеристиками системы автоматиче-
ского регулирования являются:
• ступень регулирования U
ст.
— напряжение между
двумя ответвлениями обмотки трансформатора, выражен-
ное в процентах от номинального напряжения обмотки
(в зависимости от типа трансформатора — составляет
1,25÷2,5 %);
• зона чувствительности ΔU — диапазон изменения
напряжения, при котором не происходит срабатывание АРН;
• точность регулирования — величина, равная поло-
вине зоны нечувствительности;
• выдержка времени, исключает действие регулятора
при кратковременных отклонениях напряжения;
• уставка регулятора — величина напряжения, кото-
рую должен поддерживать регулятор.
На рис. 5.8 схематически показан процесс регулиро-
вания. линией 1 обозначена уставка регулятора, линиями 2
и 3 зоны нечувствительности, т.е. за пределами которых
(2,3) регулятор приходит в действие. Как следует из
рис. 5.8 требуемое значение напряжения (прямая 1) поддерживается с точностью ±ΔU/2. Регулятор имеет напря-
жения возврата, обозначенные штриховыми линиями 4 и 5,
т.е. будет действовать до тех пор, пока напряжение на его
входе находится в пределах зоны 6. Переключение ответвлений обмотки регулируемого трансформатора произойдет, если время действия регулятора окажется не меньше
его выдержки времени t1 и времени действия приводного
механизма t2 вместе взятых. При этом напряжение из точки
m повысится до точки n, т.е. возрастет на величину ступени регулирования 7. Во втором случае переключения не
происходит т.к.
213
ttt +
.
160
Рис. 5.8. Упрощенное изображение
процесса регулирования напряжения
Обычно t ≈ 40÷60 с. Очевидно, что увеличение зоны
6 будет приводить к более частым и необоснованным переключениям. Следовательно, применение электромагнит-
ных реле напряжения с низким коэффициентом возврата,
в качестве измерительных органов регулятора нежелательно. Более современными являются регуляторы, выполнен-
ные на бесконтактных элементах, такие как БАУРПН — 1
(блок автоматического управления РПН).
Автоматическое отключение и включение одного
из параллельно работающих трансформаторов
для уменьшения потерь энергии
В процессе эксплуатации нагрузка параллельно работающих трансформаторов не остается постоянной. При ее
снижении или повышении, оказывается целесообразным
один из трансформаторов автоматически отключить или
включить. Что необходимо для получения минимальных
потерь электроэнергии в трансформаторах. На рис. 5.9 по-
казана схема устройства автоматики (только токовые це-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]