3-6. ОСОБЕННОСТИ В СХЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ, ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ТИПОМ ПРИВОДА ИЛИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ
Масляные выключатели с индивидуальными электромагнитными приводами для каждой фазы. Особенности схем с такими выключателями определяются техническими условиями работы выключателя в первичной цепи.
Для одновременного включения и отключения всех трех фаз выключателя как дистанционно от ключа управления, так и от АПВ и защит, т. е. при трехфазном управлении, обмотки контакторов включения 1 КП—3КП и электромагнитов отключения 1ЭО—3ЭО всех трех приводов соединяются в схеме управления параллельно.
Рис. 3-16. Схема управления выключателем с пофазным приводом.
Блок-контакты каждого полюса выключателя в цепях включения и отключения соединяются параллельно. На рис. 3-16 показана такая схема управления с общим релейным контролем цепей. Общий контроль позволяет значительно упростить схему, отказавшись от контроля цепей каждой фазы. Такое решение обосновано тем, что нарушение исправности цепей контакторов и электромагнитов отключения, соединенных параллельно, мало вероятно вследствие отсутствия в них блок- контактов. Трехкратное увеличение тока в цепях включения и отключения по сравнению с трехфазным приводом не вызывает опасений, в отношении коммутационной способности контактов ключа, реле АПВ и защиты, так как эти контакты работают на замыкание цепи.
Блок-контакты каждого полюса выключателя в цепях включения и отключения соединяются параллельно. На рис. 3-16 показана такая схема управления с общим релейным контролем цепей. Общий контроль позволяет значительно упростить схему, отказавшись от контроля цепей каждой фазы. Такое решение обосновано тем, что нарушение исправности цепей контакторов и электромагнитов отключения, соединенных параллельно, мало вероятно вследствие отсутствия в них блок- контактов. Трехкратное увеличение тока в цепях включения и отключения по сравнению с трехфазным приводом не вызывает опасений, в отношении коммутационной способности контактов ключа, реле АПВ и защиты, так как эти контакты работают на замыкание цепи.
Однако повышенное потребление требует увеличения сечения кабелей в этих цепях. В части цепей сигнализации схема на рис. 3-16 аналогична приведенной выше схеме со звуковым контролем.
Для линий, на которых производится пофазное АПВ и длительный неполнофазный режим не допускается, к схеме управления выключателей предъявляются дополнительные требования:
а ) возможность пофазного отключения от защит;
б ) возможность пофазного автоматического включения;
в ) дистанционное отключение всех трех фаз;
г ) дистанционное включение всех трех фаз.
Поскольку схемой должно предусматриваться пофазное отключение от защит и пофазное включение от АПВ, оперативные цепи выполняются раздельно для каждой фазы выключателя. Предусматрива ется индивидуальный контроль каждой цепи. На рис. 3-17 показана такая схема с релейным контролем цепей.
Рис. 3-17. Схема управления выключателем с пофазным отключателей от защиты, пофазным АПВ и трехфазным управлением.
Оперативные импульсы подаются от ключа управления КУ посредством промежуточных реле РКВ и РКО, контакты которых замыкают цепи включения или отключения всех трех фаз.
Оперативное трехфазное управление непосредственно контактами ключа не выполняется вследствие недостаточного количества их.
Сигнализация положения осуществляется двумя лампами: ЛЗ и ЛК, общими для всех трех фаз выключателя, так как длительное отключение одной фазы не допускается. При несоответствии на любой фазе лампа мигает, для чего контакты реле положения всех трех фаз вводятся в цепи ламп параллельно; при соответствии, т. е. при одинаковом положении всех трех фаз, лампы горят ровным светом.
Фаза, на которой произошло отключение, определяется по сигнальным реле защиты. В цепь звукового сигнала аварийного отключения вводятся параллельно контакты реле РПО всех трех фаз.
Цепи управления каждой фазы включены через отдельные предохранители для удобства эксплуатации.
При обрыве цепи какой-либо фазы несколько затруднено нахождение этой цепи, так как сигнал обрыва является общим (табло СТ), а обе лампы положения при обрыве цепи не гаснут, как в схемах с трехфазным приводом.
В случае выполнения схемы со световым контролем цепей управления требуется установка шести ламп положения, по две на фазу, для осуществления контроля цепей каждой фазы в отдельности.
Если допускается длительная работа линии в неполнофазном режиме, схема управления выключателя должна обеспечивать независимое управление каждой фазой в отдельности. Независимо от выполнения схемы (со звуковым или световым контролем цепей управления) сигнализация должна выполняться отдельно для каждой фазы.
Для возможности пофазного управления в каждой фазе может быть установлен отдельный ключ управления. Однако должна предусматриваться также возможность одновременного дистанционного включения и отключения всех трех фаз, и поэтому для этой цели требуется установка четвертого общего ключа управления.
При отключении всех трех фаз общим ключом создадутся цепи несоответствия положения трех индивидуальных ключей и соответствующих фаз выключателя. Будет подан ложный сигнал аварийного отключения. Устранение этого ложного сигнала привело бы к усложнению схемы, установке дополнительных реле и т. л.
Более просто требование о возможности одновременной подачи команды на приводы всех трех фаз может быть выполнено путем установки четырех ключей, из которых три служат для выбора фазы, а четвертый — для подачи команды на включение и отключение. Для сокращения числа пакетов на общем ключе подача команды на включение происходит через реле команды. Операции включения и отключения происходят в два приема; индивидуальный ключ выбора фазы устанавливается в положение, соответствующее предстоящей операции, подготавливая оперативную цепь, а затем подается команда общим ключом.
Индивидуальные ключи имеют два фиксированных положения («включено», «отключено»), а общий ключ — одно нейтральное фиксированное положение и два положения («включить», «отключить») с возвратом. Пример схемы с такими ключами рассматривается при описании схем управления воздушными выключателями (рис. 3-19).
Сигнализация положения каждой фазы осуществляется с помощью двух ламп, либо лампой во фланце ключа. При соответствии положения фазы выключателя и индивидуального ключа лампа горит ровным светом, при несоответствии — мигает.
Воздушные выключатели. Особенности схем управления воздушными выключателями определяются тем, что выключатели приводятся в действие сжатым воздухом. Исполнительными органами при дистанционном управлении выключателями служат электромагниты, управляющие пневматическими клапанами.
Выключатели выполняются с общим приводом для всех трех фаз или с отдельными приводами для каждой фазы. Первый тип выключателей представляет собой трехполюсный аппарат с единой механической и пневматической системами управления. Электромагниты включения и отключения делаются общими для всех трех фаз выключателя.
Включение и отключение тока производятся главными контактами такого выключателя; на них же производится гашение дуги сжатым воздухом.
Второй тип выключателей представляет собой комплект из трех однополюсных выключателей, не имеющих механической связи. Электромагнитные пневматические клапаны для включения и отключения выполняются отдельно для каждой фазы выключателя. Отключение тока такими выключателями производится путем размыкания дугогасительных контактов. Последовательно с ними включены контакты отделителя, которые размыкаются вслед за дугогасительными контактами и создают необходимый изоляционный промежуток в отключенном выключателе. После гашения дуги сжатым воздухом и отключения ножа отделителя дугогасительные контакты снова замыкаются. Включение тока производится замыканием контактов отделителя.
Конструкции всех воздушных выключателей требуют такого выполнения схем управления, которое обеспечивало бы при подаче команды полное завершение операции. В масляных выключателях с электрическими приводами неполное завершение операции отключения исключено, поскольку отключение выключателя (расхождение его контактов) происходит под действием механизма свободного расцепления и функция привода сводится только к освобождению защелки. При достаточно длительном импульсе защелка освобождает удерживающий механизм и масляный выключатель полностью отключается. В противном случае отключения не произойдет. При включении недостаточная длительность включающего импульса приводит к тому, что удерживающий механизм не захватывается защелкой и включившийся выключатель отключится. Если при этом возникнет дуга, она будет погашена, как при любом нормальном отключения.
В воздушном выключателе неполное завершение операций включения и отключения возможно при низком давлении воздуха перед операцией или при снижении давления в процессе ее, а также при недостаточно длительном импульсе на включение или отключение выключателя. Последнее возможно при разрегулировании или подгаре контактов ключа управления, нарушении регулировки сигнально-блокировочных контактов и приводит к снятию командного импульса до завершения коммутационной операции.
Все это вызывает снижение скоростей движущихся частей выключателя, образование дуги и повреждение выключателя. Поэтому схема управления воздушным выключателем имеет некоторые дополнительные блокировки, например по давлению воздуха, предотвращающие возможность неполного завершения операции.
На рис. 3-18,а показана схема управления выключателем ВВН-35, имеющим общие электромагниты управления для всех трех фаз. Контроль давления воздуха производится электроконтактных манометром 1КМ. Реле 1ΡΠ осуществляет блокировку оперативных цепей, размыкая свои контакты при снижении давления воздуха ниже допустимой величины.
Для облегчения работы контакта 1КМ электроконтактной; манометра параллельно обмотке реле 1ΡΠ включен искрогасительный контур. Для обеспечения независимости работы схемы от возможного понижения давления воздуха в процессе выполнения операции включения или отключения параллельно контактам реле 1РП включаются замыкающие контакты электромагнитов ЭВ и ЭО. Это обеспечивает самоудерживание электромагнитов до конца операции. Для завершения начатой операции при недостаточной длительности командных импульсов г. цепи включения использован замыкающий блок-контакт электромагнита включения ЭВ, а в цепи отключения — замыкающий контакт реле блокировки от многократных включений РБМ.
Сопротивление ЗС устанавливают для того, чтобы реле РПО и РПВ не отпадали при падении давления и размыкании контактов реле 1РП. Это предотвращает ложный сигнал обрыва цепей при их целости. Сигнал падения давления подается замыкающим контактом реле ΙΡΠ на табло 1СТ. Остальные цепи сигнализации аналогичны схемам для масляных выключателей.
При включении от АПВ давление сжатого воздуха должно быть несколько выше, чем при обычном включении. Это требование обусловлено тем, что при отключении выключателя давление снижается, и поскольку при действии АПВ возможно включение на неустраненное короткое замыкание, необходимо обеспечить некоторый запас по давлению для гарантии нормального отключения при неуспешном АПВ. Поэтому пуск АПВ в схеме при отключении выключателя от релейной защиты возможен только при условии срабатывания реле 2РП. Реле 2РП срабатывает через блок-контакт ЭО при соответствующем давлении воздуха, контролируемом электроконтактным манометром 2КМ, и самоудерживается до завершения цикла АПВ выключателя. После включения выключателя оно деблокируется размыкающим контактом ЭВ.
На рис. 3-18,б показана схема управления выключателями 110 кВ и выше, имеющими индивидуальные электромагниты управления для каждой фазы. Схема выполнена для трехфазного управления выключателем, и поэтому электромагниты соединены параллельно. Каждый электромагнит имеет токовую форсировку, для чего одна из его секций закорочена размыкающим контактом электромагнита (в схеме не показано). При раскорачивании этой секции электромагнита после его срабатывания ток снижается примерно в 3 раза. Этим достигается надежное срабатывание электромагнита и снижается потребление его.
В цепи включения принято последовательное соединение блок-контактов выключателя, а в цепи отключения — параллельное.
При параллельном соединении блок-контактов в обеих цепях отказ механизма блок-контактов цепи включения одной из фаз при включении на короткое замыкание может привести к незавершенной операции отключения. Вместо полного отключения с размыканием цепей отделителя произойдет только размыкание дугогасительных контактов, которые по истечении времени бестоковой паузы снова замкнутся. Контакты отделителя в этом случае не успеют отключиться, так как из-за неисправности блок-контактов будет отсутствовать интервал по времени порядка 0,08—0,1 сек между моментами снятия включающего импульса и подачи отключающего импульса. Такой интервал по времени необходим для проведения нормальных последовательных операций и обусловлен технологическими особенностями приводов.
Обрыв цепи отключения может привести к аварии. Поэтому в этой цели принято параллельное соединение блок-контактов. Такое соединение в данном случае более надежно.
При нормальной работе размыкание оперативной цепи производится блок-контактами. Возможный отказ в действии блок-контактов выключателя в цепи отключения и подхват отключающего импульса путем самоудерживания электромагнитов отключения могут привести к повреждению их обмоток, не рассчитанных на длительное обтекание током. Если в ходе отключения какой-либо блок-контакт выключателя в цепи отключения не размыкается, то размыкание цепи самоудерживания производится контактами реле ЗРП, Нормально реле ЗРП подтянуто и своими контактами подготавливает цепь самоудерживания электромагнитов отключения. При подаче отключающего импульса блок-контактом ЭО снимается питание с реле ЗРП. Контакты реле ЗРП при обесточении его обмотки размыкаются с выдержкой времени, перекрывающей время отключения выключателя, и разрывают цепь самоудерживания электромагнитов отключения. Контакты реле ЗРП в цепи самоудерживания соединены последовательно для облегчения коммутации тока при размыкании.
Для упрощения схемы реле контроля цепей управления РПО и РПВ приняты общими для всех трех электромагнитов управления.
Для подхвата командных импульсов всех трех фаз используются блок-контакты электромагнитов ЭВa и ЭОb. Параллельно контактам реле давления 1РП в общей цепи включены блок-контакты ЭВc и ЭОc. Для пуска реле ЗРП и 2РП также используются блок-контакты электромагнитов отдельных фаз, выполняющих действия, относящиеся ко всем трем фазам. Использование блок-контактов электромагнитов отдельных фаз в трехфазной схеме можно считать вполне оправданным, так как отказ одного из трех включенных параллельно электромагнитов практически исключается, а разброс по времени при их срабатывании чрезвычайно мал.
Сигнализация неполнофазного режима выполнена при помощи светового табло 2СТ, цепь которого замыкается соответственно соединенными блок-контактами всех трех фаз выключателя. Этот сигнал выполняется только световым, так как при полнофазных переключениях также возможно кратковременное замыкание этой цепи, что при выполнении сигнала звуковым может привести к подаче ложного сигнала или при наличии сигнализации с центральной выдержкой времени — к снятию другого сигнала. Кроме того, несоответствие положений фаз выключателя, как правило, возникает после действия защиты, которое обычно сопровождается звуковым сигналом аварийного отключения. В остальном схема аналогична схеме для выключателя 31 кВ, о которой говорилось выше.
Для выключателей с индивидуальными для каждой фазы электромагнитами управления иногда (например, для линий напряжением 110 кВ и выше) оказывается необходимым обеспечить возможность управления каждой фазой выключателя в отдельности. На рис. 3-19 показана схема, позволяющая управлять одновременно одной, двумя или всеми фазами. Индивидуальными для каждой фазы ключами КУa(b,c) подготавливается цепь включения или отключения. Импульс на выполнение операции подается общим для трех фаз ключом 1КУ: на включение — при помощи промежуточного реле РКВ, на отключение — непосредственно контактами 1КУ. Реле РКВ позволяет осуществлять пофазное и трехфазное АПВ.
Питание оперативных цепей каждой фазы производится через отдельные предохранители. В каждой фазе имеются свои реле контроля цепей управления. Независимость работы электромагнитов управления при возможном понижении давления в процессе операции обеспечивается за счет самоудерживания реле 1ΡΠ его последовательными обмотками.
Цепи самоудерживания электромагнитов включения и отключения размыкаются контактами реле ЗРП. Это реле отпадает с выдержкой времени, большей времени включения и отключения выключателя, после закорачивания его обмотки замыкающими блок-контактами электромагнитов.
Рис. 3-19. Схема управления воздушным выключателем с пофазным отключением от защиты, пофазным АПВ и пофазным управлением.
В схеме пуска АПВ участвуют замыкающие контакты реле 2РП, которое срабатывает при работе реле блокировки от многократных включений РБМa (РБМb, РБМс) и достаточном давлении воздуха. Деблокируется реле при включении выключателя размыкающим контактом РКВ. Контакт ключа КУ в цепи реле 2РП исключает пуск АПВ: при включении выключателя на короткое замыкание и последующем, отключении его от защиты.
Сопротивление 1СД, включенное параллельно реле РКВ, обеспечивает четкую работу последовательных реле АПВ, а сопротивления, СДa(b,c) в цепи самоудерживания электромагнитов управления облегчают работу контактов реле 3РП. Схема сигнализации выполняется аналогично разобранной ранее схеме пофазной управления масляных выключателей.
Следующей особенностью воздушных выключателей, вытекающей из их конструкции, является возможность выполнения быстродействующего АПВ. Если при отключении выключателя заблокировать размыкание контактов ножа отделителя, то процесс отключения произойдет следующим образом: дугогасительные контакты разомкнутся и после гашения дуги немедленно замкнутся. Для осуществления такой блокировки требуется одновременная подача импульса на оба электромагнита (ЭО и ЭВ). У выключателей с воздухонаполненными отделителями возможно осуществление АПВ с минимальной бестоковой паузой, которое обеспечивается чередованием операции, т. е. после отключения должен сразу подаваться импульс на включение.
Рис. 3-20. Схема управления воздушным выключателем с упрощенным приводом.
Следует выделить особенности схемы управления воздушными выключателями 110 кВ Полтавского турбо-механического завода. Эти выключатели изготовляются с упрощенным приводом. В обычном приводе выключателя было почти вдвое сокращено количество клапанов, изъят привод блок-контактов и сами блок-контакты. Такие значительные изменения были выполнены на основании испытаний треста ОРГРЭС и дозволили существенно упростить пневматическую схему выключателя, повысив тем самым надежность его работы, так как в приводе устранены те узлы, которые обычно вызывают наиболее частые неполадки в эксплуатации.
Главной особенностью схемы управления выключателем с упрощенным приводом является отсутствие блок-контактов, которыми могло бы производиться размыкание цепей управления.
В схеме управления, разработанной Теплоэлектропроектом и показанной на рис. 3-20, размыкание цепи включения и отключения производится контактами промежуточных реле. Для облегчения работы этих контактов параллельно им включаются конденсаторы 1Е и 2Е.
Нужную длительность командных импульсов создают реле времени 1РВ и 2РВ, имеющие определенные уставки по времени для операций включения и отключения. Реле времени должны обеспечивать максимально возможную стабильность уставок в течение всего периода эксплуатации.
При подаче оперативной команды на электромагниты включения одновременно пускается реле времени 1РВ, которое своим контактом замыкает с выдержкой времени цепь промежуточного реле ЗРП. Происходит разрыв цепи управления, реле времени 1РВ отпадает.
В случае длительного замыкания контакта ключа, подающего импульс на включение, реле времени 1РВ остается подтянутым, его контакт в цепи реле 3РП замкнут и цепь электромагнитов включения размыкается контактами реле 3РП. Таким образом, исключается возможность повреждения электромагнитов от длительного прохождения тока.
Цепи отключения выполняются аналогично.
Блокировка от многократных включений на короткое замыкание осуществляется реле 1РВ и 3РП. Если при включении выключателя на короткое замыкание происходит отключение его от защиты и импульс на включение продолжает поступать, то повторного включения выключателя не произойдет, так как реле 1PB и 3РП остаются подтянутыми и контакты 3РП размыкают цель включения.
Учитывая отсутствие блок-контактов выключателя, в схему введено двухпозиционное реле PC. Переключение контактов этого реле производится замыкающими контактами электромагнитов управления. Таким образом, реле PC фиксирует включение или отключение выключателя, так как электромагнит является последним элементом электрической схемы управления, непосредственно воздействующим на пневматическую схему. Контакт реле PC используется в цепи сигнализации аварийного отключения выключателя для создания цепи несоответствия. В остальном схема аналогична приведенной выше схеме на рис. 3-18,б.
Блокировка выключателей.
В отдельных случаях к схемам управления предъявляются дополнительные требования, обусловленные главным образом запретом производства операции включения, например запретом включения выключателей, связывающих несинхронно работающие участки схемы без предварительной синхронизации, и запретом включения секционных или шиносоединительных выключателей, если это не допускается по условиям работы схемы. В этих случаях в схемы вводятся соответствующие цепи блокировки, обеспечивающие выполнение заданных условий. Так, например, для предотвращения несинхронного включения выключателя цепь включения блокируется контактами переключателя синхронизации; в установках, где не допускается параллельная работа секций, цепи включения выключателей питающих цепей и секционного выключателя взаимно блокируются путем введения в цепь включения размыкающих блок-контактов сопряженных выключателей и т. п.
