Как отмечалось, на территории города имеются потребители с электроприемниками первой категории, которые требуют автоматического ввода резервного питания. При наличии техникоэкономических обоснований автоматический ввод может оказаться целесообразным для промышленных и коммунально-бытовых потребителей с приемниками второй категории.
В действующих сетях, выполненных по петлевой схеме, встречаются дополнительные резервные связи между распределительными линиями 6—10 кВ. Учитывая сравнительно небольшую стоимость размещения устройства АВР в ТП, рационально использовать эти связи в качестве автоматизированного резерва. Наличие связей 6—10 кВ создает условия, при которых возможна так называемая выборочная автоматизация питания потребителей путем устройства АВР в отдельных ТП. Питание всех остальных ТП по-прежнему осуществляется по петлевой схеме, В новых сетях резервные связи 6—10 кВ могут предусматриваться специально для ответственных потребителей.
Отметим две схемы выборочной автоматизации, имеющие наиболее широкое применение. Они различаются местом установки устройства АВР.
На рис. 1-7, а представлен участок петлевой сети, содержащий ТП2 с устройством АВР при напряжении 6—10 кВ. Линии 6—10 кВ Л1 и Л2— петлевые, в нормальном режиме питаются соответственно от ЦП1 и ЦП2. Между ТП2 и ТП4 имеется дополнительная резервная связь 6—10 кВ.
Устройство АВР в ТП2 осуществляется с помощью двух выключателей нагрузки (ВН) типа ВН-16. При этом в нормальном режиме ВН1 находится во включенном положении, ВН2 — отключен. Следовательно, питание ТП2 производится от линии Л1, резервная связь ТП2—ТП4 находится в «горячем» резерве, т. е. под напряжением со стороны ТП4 (ЦП2).
Для осуществления устройства АВР выключатель нагрузки ВП2, установленный на резервной линии, должен быть переделан таким образом, чтобы он мог автоматически включаться. Последнее достигается за счет перестановки отключающей пружины на траверсе выключателя. Напомним, что выключатель заводской конструкции (ВН1) автоматически отключается. Схема АВР требует также установки трансформатора напряжения TH (типа НОМ) на линии резервного питания.
Рис. 1-7. Схемы выборочной автоматизации распределительной сети с устройством АВР: а — при напряжении 6— 10 кВ; б — при напряжении 0,38 кВ
Использование выключателей нагрузки в устройствах АВР возможно при определенных условиях. На примере сети рис. 1-7, а рассмотрим, каким образом выполняются эти условия. При повреждении в любой точке (К1 или К2) линии Л1 она отключается со стороны ЦП с заданной выдержкой времени t1. При пропаже напряжения на шинах ТП2 происходит автоматическое отключение ВН1 с выдержкой времени t2. После этого включается ВН2. При включении ВН2 питание ТП2 автоматически переводится на резервную связь ТП2—ТП4, т. е. на линию Л2. Восстановление питания ТП1 и ТП3 осуществляется обычным порядком — действиями дежурного персонала.
Чтобы исключить возможность отключения токов короткого замыкания ВН1, конструкция которого рассчитана только на отключение нагрузочных токов, устройство АВР имеет выдержку времени t2 на интервал селективности больше, чем выдержка времени t1 релейной защиты распределительной линии 6—10 кВ, т. е. принимается где ∆t=0,5-0,7 с.
В результате автоматическое отключение ВН1 производится без разрыва каких-либо токов, так как в цепи отсутствует напряжение.
При выходе из работы линии Л1 автоматическое восстановление питания производится только для потребителей ТП2, где размещено устройство АВР. Питание потребителей ТП1 и ТП3 нарушается на время, необходимое для локализации поврежденного участка и включения резервных элементов дежурным персоналом.
Рассматриваемое устройство можно применять только при автоматизации питания приемников второй категории, так как с его помощью не может быть восстановлено питание при повреждении сборных шин ТП и силового трансформатора.
Для питания электроприемников первой категории используется схема, которая предусматривает устройство АВР в ТП со стороны напряжения 0,38 кВ. В этом случае схема сети 6—10 кВ может быть аналогичной рис. 1-7, а, т. е. кроме линии основного питания Л/ необходима резервная линия Л2 от ТП4. При этом в автоматизируемой ТП2 устанавливаются два трансформатора Т1 и Т2, питание которых в нормальном режиме осуществляется от разных линий: от линии Л1 и резервной линии Л2 (рис, 1-7, б). Устройство АВР устанавливается на стороне вторичного напряжения трансформаторов и осуществляется с помощью специальных станций управления. Каждая станция имеет два контактора: контактор основного питания (КО) и контактор резервного питания (КР).
В нормальном режиме КО включен, а КР отключен. Питание щита I производится от Т1, щита II — от Т2. Каждый электроприемник первой категории, в свою очередь, может иметь самостоятельные вводы 0,38 кВ от щитов I и II. В результате такого построения сети система питания приемников первой категории может быть продублирована от шин разных источников до электроприемника.
При повреждении линии 6—10 кВ или трансформатора напряжение на шинах 0,38 кВ исчезает, КО отключается, после чего включается КР. Например, при повреждении линии 6—10 кВ Л1 (рис. 1-7, б) или Т1 напряжение на щите I пропадает, отключается КО1 и включается ΚΡΙ. В результате питание щита I автоматически переводится на трансформатор Т2. При повреждении линии 6—10 кВ Л2 или Т2 питание щита II переключается на Т1 аналогичным образом.
Рассматриваемая схема требует установки в ТП двух силовых трансформаторов, которые резервируют друг друга. Это приводит к увеличению числа трансформаторов в сети и ее удорожанию. Поэтому схемы с устройством АВР при напряжении 0,38 кВ оправдываются только для питания приемников первой категории.
Установка устройств АВР со стороны напряжения 6—10 кВ или 0,38 кВ может быть предусмотрена в каждой ТП, с соответствующим построением сети 6—10 кВ, В результате распределительная сеть и питание потребителей становятся полностью автоматизированными. Применение в распределительных сетях таких схем требует соответствующих технико-экономических обоснований,
Отметим особенности двух- и многолучевых полностью автоматизированных схем, которые различаются принципом построения сети 6—10 кВ и видом используемого устройства АВР.
Рис. 1-8. Двухлучевые схемы построения распределительной сети с устройством АВР; а — при напряжении 6—10 кВ; б — при напряжении 0,38 кВ
На рис. 1-8, а представлена схема двухлучевой полностью автоматизированной сети, с установкой во всех ТП устройства АВР со стороны напряжения 6—10 кВ. В каждую ТП заходят две линии 6—10 кВ, одна из которых является питающей, вторая — резервной. Для снижения потерь энергии присоединения ТП к линиям чередуются. Например, к линии Л1 присоединяется ТП2, линия Л2— резервная; к линии Л2 присоединяется ТП2, линия Л1 — резервная и т. д. Устройство АВР осуществляется аналогичным образом с помощью двух выключателей нагрузки типа ВН-16.
Построение сети 0,38 кВ выполняется в зависимости от ответственности электроприемников: по радиальным линиям — для приемников третьей категории, по петлевым линиям—для приемников второй категории. Наряду с этим предусматриваются петлевые линии 0,38 кВ между разными ТП. Такие линии используются не только для двустороннего питания потребителей, но могут применяться в качестве ремонтных связей, а также для частичного резервирования на случай повреждения трансформаторов, которые работают раздельно.
На рис. 1-8, а представлена схема с двумя резервирующими друг друга линиями 6—10 кВ. Практически сеть выполняется по многолучевому варианту с большим числом взаимно резервирующих линий 6—10 кВ. Отметим, что рассматриваемая схема является характерной для распределительных сетей Ленинграда.
На рис. 1-8, б представлена двухлучевая схема построения сетей с устройствами АВР со стороны напряжения 0,38 кВ. Аналогично рис. 1-7, б устройство АВР осуществляется с помощью станций управления. Построение сети 0,38 кВ выполняется в зависимости от категории электроприемников. Схема применяется в распределительных сетях Москвы.
Для улучшения технико-экономических показателей сети, выполненной по рассматриваемой схеме, допускается перегрузка трансформаторов в аварийном режиме до 180%, с целью увеличения нагрузки трансформаторов в нормальном режиме до 90%. Стоимость сооружения распределительной сети уменьшается и появляется возможность использовать сеть для электроприемников второй категории.
Отметим, что в отличие от петлевых схем, для которых характерно использование достаточно развитых сетей 0,38 кВ (см. рис. 1-6), для многолучевых схем эти сети выполняются менее развитыми. Несмотря на то, что в ТП с устройством АВР при напряжении 0,38 кВ устанавливаются два трансформатора, их параллельная работа не допускается. Не допускается параллельная работа и через петлевые линии 0,38 кВ между отдельными ТП (рис. 1-8, а).
При использовании контакторных станций создаются условия для автоматического управления распределительной сетью, так как станции управления автоматически возвращаются в исходное положение при подаче напряжения со стороны источника питания.
На основе применения выключателей нагрузки ВН-16 и контакторных станций имеются разнообразные схемы построения распределительных сетей, их выборочной и сплошной автоматизации.
Специфическими особенностями обладают замкнутые сети, широко применяющиеся в зарубежных городах. В послевоенное время по таким схемам осуществлены участки сетей в Ленинграде, Риге, Выборге.
Замкнутая схема построения распределительных сетей базируется на использовании радиальной сети 6—10 кВ, в сочетании с сильно развитой, работающей в замкнутом режиме сетью напряжением 0,38 кВ. Резервирование питания потребителей при повреждении линий 6—10 кВ и трансформаторов ТП производится с помощью замкнутой сети 0,38 кВ, При повреждении линий 0,38 кВ восстановление питания производится дежурным персоналом.
При выполнении замкнутой сети основное внимание должно быть обращено на правильный выбор конфигурации сетей 6—10 кВ и напряжением 0,38 кВ и на защиту ее отдельных элементов.
Рис. 1-9. Принципиальная схема построения замкнутой сети 0,38 кВ и направление токов в зависимости от места повреждения
Кн— повреждение в сети 0,38 кВ; повреждение трансформатора или в сети 6—10 кВ
Конфигурация сетей определяет экономические показатели замкнутой схемы, а с помощью соответствующей защиты обеспечивается бесперебойность электроснабжения потребителей при повреждении линий 6—10 кВ и силовых трансформаторов.
На рис. 1-9 приведена схема простейшей замкнутой сети напряжением 0,38 кВ. Замкнутая сеть связывает на параллельную работу три ТП, питание которых осуществляется от трех распределительных линии 6—10 кВ. Сеть 0,38 кВ работает в замкнутом режиме, и для защиты ее линий в каждой ТП предусматривается установка предохранителей. При повреждении любой из линий 0,38 кВ (К) происходит перегорание предохранителей, установленных на ее концах. Линия отключается вместе с потребителями.
Восстановление электроснабжения потребителей и обратное включение линии в работу производится после ее ремонта. При наличии петлевых вводов к потребителям поврежденный участок магистральной линии 0,38 кВ отключается с двух сторон и питание восстанавливается путем переключений.
Ликвидация нарушений, возникающих при повреждении трансформаторов (Кт) или линий 6—10 кВ (Кв), в данном случае возлагается на элемент защиты А, устанавливаемый в каждой ТП на стороне вторичного напряжения трансформаторов. При наличии таких повреждений через указанный элемент защиты протекает ток обратного напряжения, из замкнутой сети 0,38 кВ к месту повреждения. При появлении обратного потока мощности элемент защиты А дает команду на отключение коммутационного аппарата трансформатора. Последний отключается от замкнутой сети 0,38 кВ.
Нарушения электроснабжения потребителей при таких повреждениях не наблюдается, так как их питание продолжает осуществляться от трансформаторов, оставшихся в работе. Параметры сетей 6—10 и 0,38 кВ, а также мощность трансформаторов рассчитываются на возможность работы сети в таких режимах.
Как правило, элемент А представляет собой сочетание воздушного автоматического выключателя (типа А-2000, АВ и т. и.) и специального реле обратной мощности. Зарубежные фирмы выпускают автоматический выключатель и реле в виде отдельного комплектного аппарата. В связи с этим рассматриваемое сочетание реле и выключателя называют автоматом обратной мощности или сетевым автоматом.
В послевоенное время в отечественной литературе широко рекомендовалось использовать для защиты замкнутых сетей так называемые селективные плавкие вставки, без применения сетевых автоматов. При этом на месте элемента А предусматривалась установка соответствующей вставки.
Опыт использования таких вставок в замкнутых сетях Ленинграда и Риги оказался неблагоприятным. В целом ряде режимов плавкие вставки перегорали неизбирательно. В результате обследования и испытаний сетей Бобруйска замкнутые сети 0,38 кВ, а также их разновидность напряжением 6—10 кВ, с защитой плавкими предохранителями были запрещены,
В связи с этим подчеркиваем, что рациональная защита замкнутых сетей 0,38 кВ должна базироваться па применении сетевых автоматов совместно с предохранителями, устанавливаемыми на всех отходящих от ТП магистральных линиях замкнутой сети. В этом случае обеспечивается избирательная защита замкнутой сети для всех расчетных режимов ее работы.
В практике отечественных сетей используются закрытые предохранители типа ПН-2. Выбор параметров этих предохранителей для защиты элементов замкнутых сетей имеет свои особенности, которые отмечаются в технической литературе.
Практически замкнутые сети выполняются более сложными, чем на рис. 1-9 (с узловыми точками), объединяя на параллельную работу 10—15 и более трансформаторов. Каждая линий 6—10 кВ может содержать 3—5 ТП. Расчет таких сетей выполняется с использованием моделирующих устройств.
Кроме обеспечения бесперебойного питания потребителей в случае возникновения повреждений в сети 6—10 кВ или трансформаторов, замкнутые сети имеют и другие преимущества. В таких сетях благодаря параллельной работе трансформаторов автоматически поддерживается наивыгоднейший режим работы, независимо от суточного колебания нагрузки потребителей. Потерн электрической энергии всегда минимальны.
В замкнутых сетях лучше качество напряжения. Отмечается высокая оперативная гибкость сети, что позволяет все работы в ТП производить с полным отключением высокого напряжения. Вместе с тем, эксплуатация сети предъявляет более высокие требования к квалификации обслуживающего персонала. Есть основания полагать, что такие сети получат необходимое распространение и в отечественных городах.
