§ 30. ЛОКАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ
Автоматизация операций управления режимами работы генераторных агрегатов и контроля осуществляется локальными унифицированными устройствами. Рассмотрим принципы построения, назначения, функциональные связи элементов и технические данные локальных автоматизированных устройств.
В схемах ДАУЭС заданные функциональные операции выполняют устройства УСГ, УРМ, УТЗ, УВР, ПКИ, ЗОФН, УС.
Для синхронизации генераторов применяют устройство УСГ. При точной синхронизации необходимо соблюдать допустимые разности напряжений (6—10%), частот (0,5—1,5%) и угла сдвига фаз напряжений (не более 10°) генераторов. Выключатель следует включать с опережением момента совпадения фаз напряжений. Это опережение определяется собственным временем срабатывания выключателя (0,03—0,08 с).
Рис. 56. Функциональная схема УСГ Рис. 57. Функциональная схема УРМ
Прибор УСГ (рис. 56) состоит из блоков:
питания (1)—выдает на входах блоков синхронизатора напряжения, пропорциональные напряжениям линейным, биения и их производным;
времени опережения (элементы 2) включения ВГ; контроля разности напряжений (<?) работающего и синхронизирующего генераторов;
контроля разности частот (элементы 4) синхронизируемых генераторов;
запрета синхронизации (элементы 5) при разности частот, превышающей уставки блока контроля частоты (б — выходные реле каналов синхронизации);
подгонки частот (элементы 7) подключаемого и работающего генераторов и замыкания цепи дистанционного включения В Г при соблюдении условий точной синхронизации (8 — выходные реле каналов подгонки);
Вывода генераторов из зависания (9) при синхронизации. Напряжения синхронизируемых источников подаются на блок питания, где преобразуются в напряжения биений и их производные, а также в постоянный ток питания блоков и элементов устройства. Напряжения биений и их производные поступают на элементы блоков.
Элементы блока 2 генерируют выходной сигнал, который опережает момент совпадения фаз синхронизируемых генераторов на заранее выбранное время, равное времени срабатывания ВГ.
Элементы блоков 3 и 4 через элементы запрета препятствуют прохождению выходного сигнала элементов времени опережения до тех нор, пока разность частот и напряжений синхронизируемых генераторов не достигнет допустимых значений.
Элементы блока 7 обеспечивают выдачу выходных сигналов для сближения частот синхронизируемых генераторов. По сигналу блока 7 выходной блок подает сигнал на включение серводвигателя ГА для изменения частоты вращения первичного двигателя.
В устройстве УСГ имеется два канала синхронизации — основной и резервный. Выход из строя одного канала не приводит к ложному включению ВГ синхронизируемого генератора. Лампы на пульте оператора сигнализируют о состоянии каналов.
Устройство можно настраивать на следующие уставки (при номинальной частоте 50 Гц):
времени опережения (с)
0,4—0,3 (±0,04); 0,3—0,1 (±0,03); 0,1—0,05 (±0,02);
разности частот (Гц)
0,4—0,2 (±0,15); 0,5—0,4 (±0,15); 0,8—0,6 (±0,15).
Устройство распределения активной мощности работает при разности напряжений At/=0,08±0,02 UHOм и управляет подгонкой частот при разности 10±2% номинальной.
Для пропорционального распределения активной мощности между параллельно работающими ГА с точностью 5% (при суммарной нагрузке 20—110%, номинальной мощности, cos q> = 0,7 - 1,0) применяют устройство УРМ. Оно построено на полупроводниковых элементах, обеспечивает импульсное управление серводвигателем регулятора частоты вращения первичных двигателей. При этом изменяется подача топлива первичному двигателю и соответственно активная мощность.
Устройство (рис. 57) состоит из следующих функциональных блоков: датчика ДАТ, усилителя 2 мощности с формирователем 1 и выходных усилителей. Устройство размещается в двух корпусах: в одном — датчик активного тока, в другом — формирователь и усилители. В системе базовый генератор ГА2 поддерживает частоту в заданных пределах по соответствующей характеристике п = f (р). Выходной сигнал устройства приводит в действие серводвигатель СД первичного двигателя. Ведомый генератор ГА1 изменяет уставку регулятора частоты и перемещает скоростную характеристику первичного двигателя до совмещения с характеристикой п = f (р) базового генератора ГА2.
Датчики ДАТ генераторов, соединенные по дифференциальной схеме, замеряют активные составляющие тока и выдают аналоговые сигналы (напряжения), пропорциональные току. Разность выходных сигналов датчиков поступает на формирователь и усилитель. Формирователь преобразует этот сигнал в импульсы, длительность которых пропорциональна входному сигналу, и выдает их на усилитель по сигналу от датчиков ДАТ при неравномерном распределении активной мощности (в пределах 5%) между параллельно работающими генераторами. Длительность начального импульса 0,2—2 с, а период следования импульса 2—5 с.
Усилитель, выполненный на тиристорах, предназначен для управления частотой вращения серводвигателя. При поступлении импульса на тиристоры они открываются и серводвигатель получает питание. По сигналу усилителя приводится в действие серводвигатель ведомого генератора.
Устройство токовой защиты (УТЗ) от перегрузки обеспечивает выдачу команд двумя последовательными ступенями на отключение малоответственных приемников. На первой ступени устройство срабатывает с выдержкой времени, зависящей от перегрузки (сверх тока уставки), на второй — с постоянной выдержкой после первой при условии сохранения активного тока нагрузки выше тока уставки. При внезапном росте нагрузки выше заданного предела устройство на второй ступени срабатывает без выдержки времени и независимо от первой ступени, что приводит к быстрому отключению всех малоответственных приемников.
В устройстве (рис. 58) выходной сигнал датчика ДАТ поступает на релейные элементы 1 к 2, срабатывающие при токе, большем тока соответственно уставки и отсечки. С релейного элемента 1 сигнал поступает на элемент 3 зависимой выдержки времени, управляемый датчиком ДАТ, и далее — на выходное реле 4 первой ступени, которое отключает малоответственные приемники первой очереди и включает элемент 5 постоянной выдержки времени. Это приводит к срабатыванию выходного реле 6 второй ступени, которое отключает малоответственные приемники второй очереди.
При резкой перегрузке генераторного агрегата срабатывают релейный элемент 2 и выходное реле 6 второй ступени, которое отключает все малоответственные приемники без выдержки времени.
Устройство включения резервного генератора (УВР) предназначено для выдачи команды на пуск резервного генераторного агрегата (при достижении работающими ГА предельной нагрузки или снижении напряжения на них ниже допустимого), а также на остановку одного из параллельно работающих ГА (при снижении нагрузки на каждой из них).
Из схемы (рис. 59) видно, что входные сигналы в виде напряжения и вторичного тока поступают на датчик ДАТ и релейный элемент 3, срабатывающий при напряжении ниже заданного. Выходные сигналы датчика поступают на релейные элементы 1 - 2, первый из которых срабатывает при токе генератора, большем заданного максимального тока уставки, а второй — при токе, меньшем минимального тока уставки. Выходные сигналы элементов I—3 поступают на элементы 4 постоянной выдержки времени и далее — на выходные реле 5 и 6 каждого канала. Выходные реле 5 выдают сигнал в систему ДАУД Г на пуск резервного генераторного агрегата, а выходное реле б —на остановку одного из параллельно работающих генераторных агрегатов.
Рис. 60. Функциональная схема ПКИ
Рис. 61. Функциональная схема ЗОФН
Для контроля сопротивления изоляции судовых сетей переменного тока, находящихся и не находящихся под напряжением, применяют прибор ПКИ. Он имеет пять уставок сопротивления изоляции (500, 200, 100, 50 и 25 кОм) и выдает сигнал при его снижении.
Прибор (рис. 60) состоит из преобразователя 1 переменного напряжения в стабилизированное постоянное напряжение (150 В) измерительной схемы 2, ограничивающего резистора R, фильтрующего конденсатора С и выходного бесконтактного релейного элемента в. При снижении сопротивления изоляции ниже заданного постоянный ток, протекающий по цепи через измерительную схему и резистор, приводит к срабатыванию выходного элемента. Последний подает напряжение переменного тока 24 В на звонок и сигнальные лампы в ПУ. Конденсатор предназначен для защиты измерительной схемы от влияния переменного тока утечки через сопротивление изоляции.
Устройство защиты от обрыва фазы или снижения напряжения береговой сети — ЗОФН-1 (рис. 61) состоит из блоков трансформаторов тока БТр и релейного БР. Блок БТр, выполненный из быстронасыщающихся трансформаторов тока (с целью использования гармоник нулевой последовательности), работает на выпрямительные схемы 2 блока БР. Выпрямительные напряжения поступают на элементы 3 контроля. В случае обрыва одной из фаз вследствие изменения выпрямительных напряжений нарушается баланс в схеме элементов контроля и срабатывает выходное реле 5, подающее питание в цепь отключающего расцепителя выключателя фидера питания с берега. Кроме того, напряжение фидера питания с берега поступает на элементы 1 контроля напряжения блока БР.
При снижении напряжения, заданного через элементы 1, срабатывает выходное реле 4 контроля напряжения, выдающее сигнал в цепь сигнализации на ПУ.
Устройство мигающего света (УС) предназначено для сигнализации о состоянии аппаратов посредством генерирования импульсного напряжения с частотой следования импульсов 1—1,5 Гц.
Выходное напряжение УС через логические схемы поступает на сигнальные лампы при несоответствии положения ключей управления фактическому состоянию управляемого аппарата и в других случаях, когда требуется привлечь внимание оператора мигающим светом (например, при недопустимом отклонении каких-либо параметров, не требующем немедленного отключения или остановки агрегата) .
Все рассмотренные локальные унифицированные устройства автоматизации ЭС выполнены на полупроводниковых элементах, смонтированных в корпусах брызгозащищенного исполнения с выдвигающимися шасси. Их устанавливают на ПУ, ГРЩ или на переборках в помещении ЭС.
