2. Автоматическое включение резерва

2.1 Понятие резерва в системах электроснабжения

В энергетических системах и подсистемах электроснабже­ния резервируются линии и трансформаторы. При этом различают два основных состояния резерва. Первый из них – холодный, или явно выраженный резерв, имеет место когда резервный элемент полностью отключен или находится под сохранным напряжением, то есть не принимает участие в передаче нагрузки потребителю. Второй вид – горячий, или неявно выраженный резерв, имеет место когда рабочий и резервный элемент несут нагрузку одновременно, но каждый из них способен (рассчитан) принять полную нагрузку в случае выхода из работы одного из них.

В случаях, когда возникает необходимость вывода линии в режим резервной (например, размыкание кольцевой сети по сообра­жениям релейной защиты), линия отключается выключателем только с одной стороны, а вторая сторона остается подключенной к шинам, поэтому линия находится под напряжением. Постоянное наличие напряжения на линии гарантирует контроль исправности резерва.

Режим работы резервных трансформаторов определяется ве­личиной нагрузки. В связи с тем, что потери в стали имеют место и в режиме холодного хода, резервные трансформаторы держать без нагрузки под напряжением невыгодно.

Потери в трансформаторе определяются выражением:

,

что указывает на нелинейность зависимости потерь от величины нагрузки. На рисунке 2.1 кривая (1) отражает потери в случае одного работающего трансформатора. Если ту же мощность передавать двумя трансформаторами одновременно, то, как показывает кривая (2), при S_нагр<S_кр суммарные потери будут большими, чем, если бы работал один трансформатор. При S_нагр>S_кр меньшие потери обеспечиваются при работе обоих трансформаторов. Это означает, что при S_нагр<S_кр один из трансформаторов должен полностью отключаться в холодный резерв, а при S_нагр>S_кр трансформаторы должны работать в режиме горячего резерва.

Рис 2.1

2.2 Требования к авр

2.2.1 Быстродействие

При К.З. на питающем (см. рис.2.2.а) присоединении (К₁) или в начале одного из отходящих присоединений (K₂) напряжение на шинах резко снижается, а ток от источника питания увеличивается до I_К.З. (рисунок 2.2.б). Это приводит к затормаживанию двигате­лей. К моменту t₂, когда отключается поврежденное присоединение, двигатели успевают затормозиться до n. После отключения поврежденного присое­динения наступает безтоковая пауза, в течение кото­рой двигатели продолжают тормозиться. В момент t₃ происходит включение резервного присоединения и двигатели начинают потреблять ток самозапуска I_с.з. существенно превышающий нормальный ток нагрузки (в 1-3 раза), поэтому напряжение на шинах подни­мается только до значения U_ост . Если U_ост >(0,7-0,8)U_н, то двигатели на­чинают доразворачиваться и с увеличением n ток падает, а напряже­ние растет. При U_ост < 0,7U_н двигатели продолжают тормозиться, ток растет и напряжение падает. Режим при этом приближается к К.З. и релейная защита отключает всю подстанцию. Во избежание этого нужно стремиться к возможно большим значениям U_ост.

Величина U_ост зависит от времени торможения (степени заторможенности), числа двигателей и мощности источника питания. Из рис. 2.2 следует, что время торможения, а, следовательно, и время АВР можно записать:

Это означает, что для увеличения успешности самозапуска необходимо уменьшать время t_АВР, то есть сокращать t_к.з., которое определяется временем действия релейной защиты. Безтоковая пауза необходима для обеспечения восстановления электрической прочности в месте повреждения, например при К.З. на шинах (К₃), и ее длительность определя­ется временем деионизации пространства, в котором только что го­рела дуга.

Рис 2.2.а

Это время обычно надо для сетей 6-10 кВ (сотые доли секунд). Учитывая сказанное, время АВР можно записать выражением:

t_АВР = t_Р.З.max + t_АПВ + t_запаса,

где t_АПВ - время действия устройства АПВ при К.З. в точке К₁. На времени АВР может существенно сказываться напряжение, генерируемое затормаживающимися двигателями в интервале t_паузы. Это напряжение отличается от сетевого не только по величине, но и, что более существенно, по частоте. Используя это отличие, уда­ется сокращать время АВР.

2.2.2 Однократность действия.

Короткое замыкание в К₃ может быть устойчивым. Поэтому после включения резервного присоединения релейная защита отключит его и ситуация вернется к имевшей место перед включением этого при­соединения, т.е. будут выполнены все условия, необходимые для включения резерва (рабочее присоединение отключено, напряжение на резервном присоединении имеется). Для того чтобы предотвратить новое включение резервного присоединения, необходимы мероприятия по обеспечению однократности действия АВР, без которых могло бы иметь место многократное включение выключателя резервного присо­единения на К.З., что недопустимо.

Однократность АВР достигается различными путями. В схемах с грузовыми и моторно-пружинными приводами однократность достига­ется за счет однократности взвода груза или пружины, в других случаях применяют специальные реле РОВ (реле однократности включения) или используют предварительно заряженные конденсаторы.

0. Другие требования

К числу других требований, некоторые из которых уже упоминались выше, относятся следующие:

• отключение рабочего присоединения должно происходить после времени, достаточного для отстройки от коротких замыканий;

• включение резервного присоединения должно происходить после некоторой паузы, необходимой для деионизации дугового промежутка;

• АВР должно иметь место только при наличии полного напряжения на резервном присоединении;

• в ряде случаев, когда это необходимо, перед включением резервного присоединения необходимо отключить часть малоответственных двигателей, что облегчит самозапуск ответственных;

• крупные синхронные двигатели,у которых не предусмотрена автоматика по ресинхронизации,должны автоматически отключаться от сети перед включением резервного присоединения.

Рисунок 2.2б