При рассмотрении принципов построения распределительных сетей отмечалось использование различных автоматических устройств, с помощью которых создается необходимый уровень бесперебойности электроснабжения потребителей. Отметим особенности наиболее распространенных автоматических устройств.
Автоматические устройства в данном случае предназначаются для поддержания работоспособного состояния распределительной сети при повреждении ее элементов путем автоматического ввода в работу резервных элементов. В результате происходит автоматическое перераспределение нагрузки потребителей между оставшимися в работе линиями и трансформаторами сети.
Автоматические устройства в городских сетях базируются на использовании реле различных типов, предохранителей и специальных станций управления. Питание таких устройств осуществляется с использованием переменного оперативного тока.
Как указывалось, при раздельной работе питающих линий 6-—10 кВ их автоматическое резервирование осуществляется с помощью устройства АВР. Принципиальная схема такого устройства одностороннего действия для РП с выключателями, оборудованными пружинными или грузовыми приводами, и с АМР (автоматическим моторным редуктором) показана на рис. 3-8. Режим работы питающих линий соответствует рис. 1-4, а; при этом рассматриваются вопросы резервирования питания РП2 на случай повреждения питающей линии 6—10 кВ от ЦП2. Устройство АВР устанавливается в РП2 на резервной связи 6 кВ направлением РП2—РП1.
В нормальном режиме питание РП2 осуществляется через выключатель В-1. При повреждении линии и исчезновении напряжения на шинах 6—10 кВ РП2 реле времени В, используемое в схеме в качестве реле минимального напряжения, с заданной выдержкой времени замкнет свой контакт в цепи катушки отключения 1ЭО. Произойдет отключение питающей линии.
После отключения выключателя В-1 замыкается его вспомогательный контакт В-1', в результате чего подается питание на включающую катушку 2ЭВ. Произойдет автоматическое включение линии резервного питания. Действие АВР сигнализируется указательными реле 1У и 2У.
Напряжение на шинах РУ 6—10 кВ контролируется с помощью трансформатора напряжения 1ТН, к вторичной обмотке которого присоединяется реле минимального напряжения В.
Рис. 3-8. Схемы АВР одностороннего действия: а — коммутации РУ 6—10 кВ; б — вторичных цепей АВР
В качестве источника оперативного тока используется трансформатор напряжения 2ТН, присоединяемый непосредственно к линии 6—10 кВ резервного питания до выключателя В-2.
В схеме устройства имеется ряд блокировок на случай неуспешной работы АВР, работы АВР без выдержки времени, при неправильных или самопроизвольных отключениях выключателя В-1 и т. д.
Устройство АВР одностороннего действия, подобное рис. 3-8, используется также в схеме питающих сетей рис. 1-4, б. В этом случае АВР устанавливается в РП3 на между секционном выключателе. При этом трансформатор напряжения 2ТН (рис. 3-8, а) присоединяется не к питающей линии 6—10 кВ от ЦП2, а к секции шин РУ 6—10 кВ РП3, которая питается от ЦП2.
1 В соответствии с действующим ГОСТ 14312—69 термин «вспомогательный контакт» применяется вместо устаревшего термина «блок-контакт», который считается недопустимым.
Для схемы рис. 1-3 с раздельной работой питающих линий 6—10 кВ, которые одновременно находятся под нагрузкой, на между секционном выключателе РУ 6—10 кВ РП предусматривается АВР двустороннего действия, поскольку питающие линии 6—10 кВ от ЦП1 и ЦП2 взаимно резервируют друг друга. В этом случае схема устройства АВР усложняется.
Рис. 3-9. Схема АВР в ТП ленинградского типа
Применяются два комплекта реле минимального напряжения, которые контролируют напряжение на секциях РУ 6—10 кВ РП и т. д.
Устройство АВР в распределительных сетях 6—10 кВ, как указывалось, предусматривается в основном с использованием выключателей нагрузки ВН3-16. Рассмотрим особенности осуществления такого устройства, применяемого в типовых ТП ленинградской сети, на примере схемы рис. 3-9.
Выключатель нагрузки ВН3-16 заводской конструкции (7), т. е. работающий автоматически на отключение, устанавливается на распределительной линии 6—10 кВ основного питания.
Измененный выключатель ВНэ-16, работающий автоматически на включение (2), устанавливается на линии резервного питания. Первый ВНэ-16 имеет катушку отключения ЭО, встраиваемую в привод выключателя, второй выключатель снабжен катушкой включения ЭВ.
Работа АВР производится по фактору исчезновения напряжения на линии основного питания. При этом контроль наличия напряжения на шинах ТП осуществляется с помощью реле времени В типа ЭВ-225, которое присоединяется через трансформатор напряжения TH типа НОС-380/100 к силовому трансформатору ТМ. В качестве источника оперативного тока предусмотрен однофазный трансформатор напряжения типа НОМ, присоединенный к линии резервного питания.
При повреждении линии 6—10 кВ основного питания и ее отключении со стороны РП, на шинах ТП пропадает напряжение. В результате этого реле минимального напряжения В замкнет свой контакт с установленной выдержкой времени и соберет цепь оперативного напряжения на отключающую катушку ЭО выключателя нагрузки 1. Последний отключится.
После отключения выключателя 1 произойдет замыкание его вспомогательных контактов КСА-1, которые подадут оперативное напряжение на включающую катушку ЭВ выключателя нагрузки 2. В результате включения выключателя 2 питание рассматриваемой ТП будет автоматически переведено на резервную линию 6—10 кВ.
В схеме АВР предусмотрено сигнальное реле У типа РУ-21, контроль наличия напряжения в цепи оперативного тока, рубильник для вывода АВР из работы и т. д. Возможны иные схемы АВР, с применением других типов реле и т. п.
Рассматриваемое устройство АВР не обладает свойством самовосстановления, т. е. при появлении напряжения на линии основного питания устройство не приходит в исходное положение. Обслуживающий персонал производит соответствующие переключения выключателей нагрузки.
Схема устройства АВР не учитывает возможности повреждения сборных шин 6—10 кВ в ТП. Последнее допускается действующими правилами, так как такие случаи в городских сетях практически не имеют места. Отметим, что при возникновении повреждения сборных шин 6—10 кВ выключатель нагрузки 2 произведет автоматическое включение резервной линии 6— 10 кВ на место повреждения, что приведет к отключению резервной линии. Для устранения этого могут быть приняты соответствующие меры, исключающие работу АВР в таких режимах за счет устройства дополнительной токовой блокировки. Возможна установка предохранителей ПК на линии резервного питания. Эти меры усложняют устройство АВР и признаны нецелесообразными.
Рассматриваемое устройство АВР может применяться только при наличии разомкнутых сетей 0,38 кВ. При параллельной работе силовых трансформаторов через сеть 0,38 кВ, т. е. при наличии полузамкнутой сети (см. рис. 1-6), критерий пропажи напряжения для работы устройства не может быть использован вследствие наличия остаточных напряжений в сети 0,38 кВ.
Применение трансформатора напряжения типа НОМ, присоединяемого к линии резервного питания, связано с усложнением и удорожанием РУ 6—10 кВ ТП. В связи с этим предложено осуществлять устройства АВР на выпрямленном напряжении. Схема такого устройства представлена на рис. 3-10. Контроль наличия напряжения на шинах ТП предусматривается с помощью реле времени В типа ЭВ-235, которое присоединяется к выводам силового трансформатора ТМ.
Рис. 3-10. Схема АВР с использованием конденсаторной батареи
Источником выпрямленного напряжения служит батарея конденсаторов С1 и С2 общей емкостью 60 мкФ. Заряд батареи происходит от сети 380/220 В с помощью четырех диодов Д типа Д-211.
При исчезновении напряжения с шин 6—10 кВ ТП вследствие повреждения линии основного питания реле ЭВ-235 с установленной выдержкой времени замыкает свои контакты, чем создается цепь оперативного тока на отключающую катушку 30 выключателя нагрузки линии основного питания. Отключение выключателя производится за счет разряда батареи конденсаторов С1.
После отключения выключателя его вспомогательные контакты ВДВ создают цепь на включение выключателя резервной линии. Включение производится с помощью катушки ЗВ за счет разряда батареи конденсаторов С2. Указанное устройство должно найти широкое применение в городских сетях.
Для осуществления устройства АВР при напряжении 0,38 кВ (см. рис. 1-7, б) используются, как отмечалось, станции управления, основным коммутационным аппаратом которых являются контакторы КТ-4035 и КТ-35 на 600 А.
Контактор отличается от автоматических воздушных выключателей (автоматов), так как он предназначается для работы в цепях с переменным режимом включения.
Рис. 3-11. Общий вид станции управления типа ПЭВ-8701
Во включенном положении контактор удерживается с помощью втягивающей катушки. Отключение контактора производится пружинами и под действием собственного веса магнитной системы. Время работы контактора около 0,1 с.
Станция управления комплектуется из двух контакторов, один из которых включается в цепь основного питания потребителей, а второй находится в цепи резервного питания.
Первоначально в устройствах АВР использовались простейшие станции управления СУ-1950, эксплуатация которых выявила ряд серьезных недостатков. В частности, постоянное включение втягивающей катушки основного контактора обусловливало большие потери энергии, так как катушка потребляет из сети значительную мощность. Выявилась также недостаточная термическая устойчивость катушек. Поэтому станции управления дополнялись специальной механической защелкой, которая удерживала основной контактор во включенном положении при отключении втягивающей катушки.
Указанные недостатки были устранены в последующих моделях станций. В настоящее время используются станции управления типа ПЭВ-8701, общий вид которой представлен на рис. 3-11, а принципиальная схема и схема включения — на рис. 3-12.
Контакторная станция (рис. 3-11) включает контактор КТВ-4035Б основного питания 1 и контактор КТВ-35 резервного питания 3, между которыми имеется механическая блокировка 2, исключающая возможность одновременного включения контакторов 1 и 3. Для возможности вывода станции в ремонт предусмотрены накладки 4. С целью полного отключения одной из станций достаточно отключить ее трансформатор и снять накладки 4 на второй станции. Отметим, что на станциях старых моделей вместо накладок 4 устанавливались предохранители типа ПР-1 на 1000 А. Опыт эксплуатации показал, что к. 3. на сборных шинах РУ 0,38 кВ и на контакторах — чрезвычайно редкое явление, что позволяет отказаться от предохранителей для защиты сети 0,38 кВ от указанных повреждений.
Контактор основного питания 1 снабжен электромагнитной защелкой 5, которая удерживает его во включенном положении при обесточенной втягивающей катушке. Координация работы защелки и контакторов осуществляется с помощью промежуточного реле 6 типа ЭП-41/33-Б.
Как следует из рис. 3-12, а и б, каждая контакторная станция коммутируется в ТП следующим образом. Трансформатор присоединяется к выводам Л1, Л2 и Л3, распределительный щит — к выводам Л11, Л12 и Л13. К нижним контактам резервного контактора второй станции присоединяются выводы Л31, Л32, и Л33, к верхним контактам накладок указанной станции — выводы Л21, Л22 и Л23.
Рис. 3-12. Принципиальная схема станции управления: а — схема станции; б — схема включения
В схеме контакторной станции (рис. 3-12, а) имеются два автомата 1А и 2А типа АП-50-2М, которые включены в цепи втягивающих катушек контакторов основного 1Л и резервного 2Л питания соответственно. Указанные автоматы устанавливаются отдельно от станций и используются для защиты сети 0,38 кВ на случай повреждения катушек контакторов, а также при необходимости вывода из работы контакторных станций.
Станция управления работает следующим образом (рис. 3-12, а). В нормальном режиме контактор основного питания 1Л включен и удерживается во включенном положения электромагнитной защелкой 1ЛЗ, а контактор резервного питания 2Л отключен. При исчезновении напряжения на трансформаторе промежуточное реле РП обесточивается и его нижние контакты РПн размыкаются, а верхние РПв замыкаются и подают напряжение от резервного источника на удерживающую катушку контактора 1Л и катушку защелки 1ЛЗ.
Контактор 1Л на время включается, создавая этим возможность произвести расцепление контактора 1Л с защелкой. При этом размыкается вспомогательный контакт ГЛЗ и втягивающая катушка 1Л обесточивается. Контактор 1Л отключается, в результате чего размыкается его вспомогательный контакт 1Л, снимая напряжение с катушки защелки 1Л3, одновременно включается вспомогательный контакт 1"Л, подавая питание на втягивающую катушку контактора 2Л. Последний включается и восстанавливает питание потребителей за счет автоматического переключения на второй трансформатор.
Важнейшим преимуществом рассматриваемого устройства АВР является свойство самовосстановления, т. е. возвращение всего устройства в исходное положение при восстановлении напряжения на трансформаторе основного питания. В таком случае под напряжением оказывается реле РП, которое создает цепь на включение втягивающей катушки контактора 1Л, последний включается и т. д. Свойство самовосстановления освобождает обслуживающий персонал от посещения ТП для производства операций по приведению схемы питания и устройства АВР в исходное положение при восстановлении нормальной схемы сети.
Наряду с приведенными автоматическими устройствами, в городских распределительных сетях применяются другие модификации АВР.
