Стартовая >> Статьи >> Автоматика в системах электроснабжения промышленных предприятий

Автоматика в системах электроснабжения промышленных предприятий

Надежность и бесперебойность электроснабжения обеспечивается не только релейной защитой, но и рядом устройств противоаварийной автоматики, основными из которых являются:
устройства автоматического включения резерва, т. е. резервных источников питания (АВР);
устройства автоматического повторного включения линий, трансформаторов и шин, отключенных релейной защитой при коротком замыкании (АПВ);
устройства автоматической частотной разгрузки (АЧР).

Автоматическое включение резерва.

Приемники первой категории, для которых перерывы в питании электроэнергией недопустимы, должны быть обеспечены резервным питанием.
Устройства АВР широко применяют на электростанциях, а также сетевых подстанциях, питающихся от двух и более линий или трансформаторов. На электростанциях устройства АВР используют для включения резервных трансформаторов и линий собственных нужд.
Устройства АВР состоят из двух частей. К первой части относятся устройства защиты минимального напряжения, дополняющие устройства защиты рабочего источника питания. Последние при включенных устройствах АВР обеспечивают отключение рабочего источника питания со стороны приемников во всех случаях, когда питание приемников электроэнергией прекращается. Ко второй части относится автоматика включения, обеспечивающая автоматическое включение резервного источника питания при отключении выключателя рабочего источника.

Схема электрического устройства АВР линии
Рис. 1. Схема электрического устройства АВР линии: 1 — блок-контакты; 2 — грузовой привод: 3 — груз

На схеме электрического устройства АВР линии (рис. 1) контакты всех реле и блок-контакты 1 привода выключателя показаны для нормального режима работы установки. Распределительное устройство нормально питается по рабочей линии, выключатель QF1 которой включен. Выключатель QF2 резервной линии нормально отключен. Он снабжен грузовым приводом 2. Включение выключателя QF2 грузовым приводом осуществляется за счет падения груза 3. Выключатель QF2 может быть включен как вручную, так и дистанционно — замыканием цепи специальной катушки включения, освобождающей рычаг привода.
В рассматриваемой схеме устройство АВР питается от трансформатора напряжения TV2, подключенного к резервной линии.
В случае отключения выключателя QF1 замыкаются блок-контакты 7 его привода, благодаря чему возникает ток в обмотке катушки включения грузового привода выключателя QF2. Катушка втягивает сердечник и освобождает груз 3, который, падая, поворачивает вал привода выключателя QF2 и включает последний, восстанавливая питание установки, но теперь уже от резервной линии.
В схеме предусмотрены реле минимального напряжения KV1<, KV2<, обеспечивающие автоматическое включение резервного питания при исчезновении напряжения на сборных шинах установки, если выключатель QF1 остался включенным. Срабатывание этих реле вызывает срабатывание реле КТ, выключатель QF1 отключается, a QF2 включается.
Во избежание ложного действия автоматики при перегорании предохранителей трансформатора напряжения TV1, устанавливают два реле минимального напряжения, обмотки которых присоединяют к различным фазам, а контакты соединяют между собой последовательно.
При срабатывании устройства АВР время перерыва питания потребителей слагается из суммы времен действия защиты, отключения выключателя рабочего источника питания и включения выключателя резервного источника питания. При наличии быстродействующих реле, выключателей и приводов это время составляет 0,4...0,5 с.

Автоматическое повторное включение.

Большинство коротких замыканий на воздушных линиях электропередачи возникает вследствие грозовых разрядов, вызывающих перекрытие изоляторов, замыкания проводов различных фаз птицами, схлестывания проводов и т.п. Опыт эксплуатации показывает, что большая часть подобных замыканий в воздушных сетях носит кратковременный характер, так как после отключения поврежденного участка изоляция в месте замыкания часто восстанавливается и линия может быть вновь включена в работу.
Короткие замыкания на трансформаторных подстанциях чаще всего происходят вследствие перекрытия изоляции сборок или предохранителей высокого напряжения и тоже носят кратковременный характер. После устранения короткого замыкания трансформаторы часто могут быть вновь включены в работу без ремонта сборки или предохранителя.
Для повторного включения линий широко применяют устройства, с помощью которых отключившиеся линии вновь включаются в работу автоматически. Такие устройства называют устройствами АПВ. Особенно эффективны АП В на линиях с односторонним питанием, на которых каждое успешное действие АПВ предотвращает прекращение питания потребителей. В энергосистемах нашей страны применяются трехфазные и однофазные устройства АПВ как однократного, так и многократного действия. Однократными называют устройства АПВ, включающие линии повторно только один раз, и если линия вновь отключается защитой, то устройство АП В выводится из действия и вторично не срабатывает. Однофазными называют устройства АПВ, которые включают повторно только одну фазу.

Схема электрического устройства АПВ однократного действия с ручным возвратом
Рис. 2. Схема электрического устройства АПВ однократного действия с ручным возвратом:
1, 2, 3 — контакты; 4 — кнопка; 5 — рубильник

Устройства АПВ могут быть выполнены с помощью электрических реле или механических приспособлений к приводу выключателя. Электрические устройства АПВ применяют в выключателях, снабженных электромагнитными и пневматическими приводами с дистанционным и автоматическим включением и отключением, механические — в выключателях, снабженных ручными автоматическими приводами (грузовыми, пружинными).
Схема электрического устройства АПВ однократного действия с ручным возвратом (рис. 2) предусматривает использование промежуточного реле KL и указательного реле КН. Нормально верхние контакты реле KL замкнуты, а нижние разомкнуты, рубильник 5 включен.
При коротком замыкании на линии срабатывает ее релейная защита, и выключатель QF отключается под действием катушки отключения YAT. После отключения выключателя контакты J его привода замыкают цепь промежуточного контактора SF соленоида включения УАС (цепь тока: «плюс» — контакты 3 — верхние контакты реле KL — катушка реле КН — рубильник 5 — контакты 7 — катушка YAC— «минус»), и выключатель включается. При этом срабатывает реле КН и замыкает своими контактами цепь катушки реле KL («плюс» — замкнувшиеся при включении выключателя контакты 2 — контакты реле КН — катушка реле KL — «минус»).
Реле KL срабатывает, размыкая свои верхние контакты и замыкая нижние, и самоблокируется (цепь тока самоблокировки: «плюс» — нижние контакты реле KL — кнопка 4 — катушка реле KL — «минус»).
Если автоматическое повторное включение произойдет при неустраненном коротком замыкании, то релейная защита линии сработает вторично и вновь отключит выключатель QF. Еще раз этот выключатель включиться не сможет, так как цепь промежуточного контактора бТ7 соленоида включения привода разомкнута верхними контактами самоблокировавшегося реле KL. Для приведения устройства АПВ в первоначальное положение необходимо заблокировать реле KL и разомкнуть контакты реле КН нажатием на кнопку 4 и поворотом штифта реле КН. Рубильник 5 служит для отключения устройства АПВ, когда по условиям эксплуатации необходимо на некоторое время от него отказаться.
В настоящее время устройства АПВ широко применяют не только для линии электропередачи, но и для сборных шин подстанций, так как неустойчивые короткие замыкания бывают и на них.
Система АПВ кроме устранения перерыва в снабжении электроэнергией приемников сокращает время отключения неисправного участка (после возникновения дуги линия отключается почти мгновенно — в течение 0.2...0,3 с) и, следовательно, снижает разрушительное действие дуги при коротких замыканиях.

Автоматическая частотная разгрузка.

Характерной особенностью режима работы энергосистем является равенство в каждый момент времени мощности источников энергии Рг сумме мощностей нагрузки Рнаг и потерь Рпот: Рг = Рнаг + Р,Ю[.
Изменение нагрузки требует следящего изменения генерируемых мощностей, в противном случае произойдет изменение частоты тока в энергосистеме. При аварийном отключении генераторов на электростанциях или разделении энергосистемы по любой причине на отдельные части может возникнуть дефицит генерируемой активной мощности, в связи с чем снизится частота тока. Одновременно с этим напряжение может достигнуть столь низкого значения, что начнется массовое затормаживание электродвигателей, при котором возрастут их нагрузочные токи, и, как следствие, произойдет еще большее снижение напряжения в энергосистеме. В результате параллельно работающие генераторы выйдут из синхронизма и отключатся. Питание потребителей прекратится.
При возникновении дефицита мощности прежде всего используются имеющиеся в энергосистеме резервы, автоматически вводимые в действие с помощью регуляторов частоты вращения турбин. В первую очередь до полной мощности нагружаются паровые турбоагрегаты, если же частота тока оказывается ниже определенного значения, то автоматически запускаются резервные агрегаты на гидроэлектростанциях, длительность пуска которых с полным набором нагрузки на современных автоматизированных гидроэлектростанциях не превышает 30...50 с.
Для быстрейшего восстановления частоты до определенного минимума кроме использования имеющегося в энергосистеме резерва прибегают к разгрузке энергосистемы путем отключения части ее приемников. При этом разгрузку производят автоматически с помощью специальных устройств, называемых устройствами АЧР.

Схема электрического устройства АЧР
Рис. 3. Схема электрического устройства АЧР

Электрическое устройство АЧР (рис. 3) подключают к трансформатору напряжения TV. В состав устройства входят реле частоты KF1, KF2, имеющие уставки срабатывания в диапазоне 48... 45 Гц. Выключатели QF, подключенные к шинам распределительного устройства через разъединители QS, отключают приемники очередями. Обеспечивают эти отключения реле частоты, действующие через промежуточные реле KL1, KL2. Число отключаемых питающих линий устанавливается соответствующими расчетами и задается диспетчерской службой энергосистемы.

 
« PACIS - цифровая система мониторинга, защиты и управления подстанции   Вакуумные выключатели серии BB/TEL »
электрические сети