Коммутационные аппараты электрических станций и подстанций в зависимости от мощности, величины напряжения, сложности и ответственности установки, категории снабжаемых электроэнергией потребителей имеют местное, дистанционное управление или телеуправление.
Электростанции и крупные подстанции с дежурным персоналом имеют, как правило, дистанционное управление. Телеуправление применяют для централизованного управления территориально удаленными объектами с центрального диспетчерского пункта.
В ряде случаев для управления применяют средства автоматизации, как, например, устройства АВР, АПВ и др.
Небольшие малоответственные установки обычно имеют местное управление оперативными аппаратами при ручных приводах.
Рис. 229. Щит управления: 1 — мнемоническая схема; 2 — указатели ПСИ; 3 — ключ управления; 4 — амперметры; 5 — шипки сигнализации
Основными видами сигнализации являются:
- сигнализация положения коммутационных аппаратов, указывающая, в каком оперативном положении находятся выключатели, разъединители и некоторые другие аппараты. Эта сигнализация дает возможность персоналу видеть на щите управления положение всей схемы установки в любой момент времени;
- аварийная сигнализация, которая оповещает персонал об автоматическом (от действия релейной защиты) отключении выключателей;
- предупреждающая сигнализация, оповещающая персонал о возникновении и характере опасных режимов работы в той или иной части установки, с тем чтобы своевременно принять меры для предотвращения аварий.
Сигнализация положения и аварийная сигнализация электрически связаны с управлением аппаратами, в частности, с широко применяемым дистанционным управлением выключателями и некоторыми другими аппаратами. Дистанционное управление коммутационными аппаратами выполняют при помощи специальных приводов (электромагнитных, пневматических и др.); при этом электрическое управление-приводом осуществляют посредством ключей управления, устанавливаемых на щите управления. Для питания цепей управления и связанной с ними сигнализации используют постоянный или переменный ток.
Щиты управления (рис. 229), на которых сосредоточена аппаратура управления и сигнализации, а также измерительные приборы, представляют собой ряд панелей.На лицевой стороне панелей выполняют мнемонические схемы (условное изображение однолинейных схем первичных цепей всей установки или ее части). Линии мнемонической схемы обычно делают накладными из полосок металла или пластмассы. Статические аппараты, машины и трансформаторы изображают в мнемонической схеме так же, как и на чертежах, а коммутационные аппараты (выключатели и разъединители) заменяют ключами управления, сигнальными лампами и специальными сигнальными приборами-указателями.
В зависимости от напряжения системы мнемоническую схему окрашивают в различные цвета.
Мнемоническая схема, являясь наглядным руководством, помогает обслуживающему персоналу правильно ориентироваться при оперативных переключениях.
В системе щита управления выделяют одну или несколько панелей для центральной аварийной и предупреждающей сигнализации, на лицевой стороне которых размещают сигнальные лампы, световые табло с надписями, указательные реле, кнопки, при помощи которых опробуют действие сигнализации, и другие приборы.
На задней стороне панелей управления и сигнализации размещают провода и зажимы.
Для питания аппаратуры управления и сигнализации постоянным током, для передачи различных импульсов сигнализации от одних элементов к другим (эти элементы находятся в разных частях щита) служат так называемые шинки сигнализации, которые расположены над щитом управления и проходят вдоль всех его панелей (см. рис. 229).
§ 74. Основное оборудование устройств сигнализации и дистанционного управления
Для привлечения внимания персонала к действию какого-либо сигнального устройства применяют звуковые, световые или мимические сигнализаторы.
Звуковые сигнализаторы (электрические сирены и звонки) используют в аварийной и предупреждающей сигнализации, в которой они играют роль общего (центрального) сигнала всей установки.
Сигнал сирены извещает дежурного об аварийном отключении какого-либо выключателя установки, сигнал звонка — о том, что на одном из участков установки возник опасный режим работы.
Световые сигнализаторы (сигнальные лампы и световые табло) используют в качестве индивидуальных (местных) сигналов.
Сигнальные лампы с цветными светофильтрами применяют в схемах дистанционного управления для сигнализации о положении выключателей. Их устанавливают у ключа управления на щите. Лампа с красным фильтром указывает на положение «включено», а лампа с зеленым фильтром — на положение «отключено». Сигнальные лампы с желтым фильтром используют в схемах аварийной сигнализации для указания отключившегося аппарата.
На рис. 230, а приведен широко применяемый в данное время тип сигнальной арматуры с встроенным добавочным сопротивлением для включения в цепь сигнализации малогабаритных ламп.
Световое табло применяют в схемах предупреждающей сигнализации для указания характера и места возникшего опасного режима, а также в некоторых других случаях. Световое табло
(рис. 230,б) представляет собой светонепроницаемую коробку с одной или двумя лампами внутри. Один из торцов коробки после установки ламп закрывают крышкой с матовым стеклом, на котором делают указывающую надпись. Такие табло устанавливают на панели сигнализации, соединяя их с соответствующими датчиками импульсов предупреждающей сигнализации. В некоторых случаях световые табло размещают на панелях управления.
Рис. 230. Приборы световой сигнализации:
а — сигнальная арматура; б — световое табло; 1—корпус; 2 — светофильтр-линза; 3 — добавочное сопротивление
Импульс отдатчика поступает одновременно и на общий звуковой сигнал и на индивидуальное табло, в котором загорается лампочка и освещает указывающую надпись.
Мимическим сигнализатором является электромагнитный прибор-указатель ПСИ (прибор сигнальный индикаторный), имитирующий положение разъединителей в мнемонической схеме щита управления.
Принцип устройства и работа прибора ПСИ (рис. 231, а) основаны на взаимодействии стального подвижного якорька 3 с двумя встроенными в корпус прибора электромагнитами 1 и 2. При отсутствии напряжения в обоих электромагнитах якорек 3 занимает нейтральное положение, в котором его удерживает противодействующая пружина 4.
При подаче тока в электромагнит 1 якорек притягивается в его сторону и занимает вертикальное положение, при подаче тока в электромагнит 2 якорек занимает горизонтальное положение. С якорьком связан указатель, за которым можно наблюдать в окошко на торцовой части прибора (рис. 231, б). По положению указателя судят о положении разъединителя.
Ток в тот или иной электромагнит прибора ПСИ поступает через сигнально-блокировочные контакты КСА-2, которые устанавливают к приводу разъединителя и связывают с ним посредством поводка.
в)
Рис. 231. Прибор ПСИ:
а — устройство; б — общий вид; в — схема включения; 1 и 2 — электромагниты; 3 — якорек; 4 — пружина
На рис. 231, в показана схема включения приборов ПСИ для указания положения шинных разъединителей двойной системы главных шин.
К сигнализаторам относят также сигнальные (указательные) реле РУ с выпадающим при срабатывании указательным флажком, которые наравне с табло широко применяют в устройствах предупреждающей сигнализации как индивидуальные указатели.
Контакты сигнальных реле используют для замыкания и размыкания цепей звуковых и световых сигналов в системах аварийной и предупреждающей сигнализаций. Для этих целей в ряде случаев применяют также контакты промежуточных реле.
В цепях управления, сигнализации положения, различных электрических блокировок и схем других вторичных цепей широко используют сигнально-блокировочные контакты типа КСА (контакты сигнальные аппаратные), типа КСУ (с ускорением).
Контакты КСА и КСУ являются универсальными переключателями на две, четыре, шесть и более цепей.
Контакты КСА (рис. 232, а) состоят из двух неподвижных контактов 2 с зажимами 3 для присоединения проводов соответствующих цепей. Между неподвижными контактами на стальном валике 5 помещен подвижный контакт 4, представляющий собой медное кольцо с выступами, запрессованное в карболитовую шайбу 6.
Рис. 232. Сигнально-блокировочные контакты: а —КСА (разрез по одной цепи контакта); б — КСУ; 1 — пружины контактов; 2 — неподвижные контакты; 3 —зажимы; 4 — подвижный контакт; 5 — валик; 6 — карболитовая шайба; 7 — стальной корпус; 8 — карболитовая колодка; 9 — лапа крепления; 10 — стяжные шпильки; 11 — рычажок-ускоритель
При повороте валика 5 на определенный угол подвижный контакт замыкает (или размыкает) неподвижные контакты и тем самым — присоединенную к ним цепь. Неподвижные контакты закреплены в карболитовых колодках 8, собранных в пакет, который стянут шпильками 10 и установлен в стальном корпусе 7. Один конец валика 5 выступает за пределы корпуса и имеет рычажок, который поводком связан с механизмом привода выключателя или разъединителя. К приводам разъединителей наружной установки устанавливают особые сигнально-блокировочные контакты (см. рис. 77 и 78).
На рис. 232, б приведен общий вид контакта КСУ, имеющего особый рычажок-ускоритель, который обеспечивает переключение своих контактов в конце операций включения и отключения аппарата. Контакты КСУ устанавливают к электромагнитным приводам выключателей (включают в цепь управления).
В зависимости от количества сигнально-блокировочные контакты имеют обозначения: KСA-2; КСАЛ; КСА-6 и т. д.
Ключи управления предназначены для замыкания и размыкания цепей управления и сигнализации при осуществлении дистанционного управления выключателями и разъединителями.
Рис. 233. Ключи управления: а — КВФ, б —КСВФ
Современные ключи управления состоят из пакетной многоконтактной системы, действующей по определенной программе, механизма управления контактами, сигнальных указателей, деталей крепления и т. п.
Наиболее широко применяют пакетные ключи управления УП (универсальный переключатель), КВФ (ключ с возвратом и фиксацией положения — рис. 233, а) и КСВФ (ключ с сигнальной лампой, встроенной в рукоятку, с возвратом и фиксацией положения — рис. 233, б).
В последнее время получают распространение малогабаритные ключи управления МК и среди них ключи МКВФ и МКСВФ, аналогичные по принципу устройства и выполняемым функциям ключам КВФ и КСВФ.
Контакты ключа управления в зависимости от выполняемых функций подразделяют на оперативные, сигнальные и аварийные.
Оперативные контакты служат для подачи команды на включение или отключение выключателя. Эти контакты замыкаются только на время подачи команды и автоматически размыкаются после команды (пружинный возврат).
Сигнальные контакты применяют в цепях сигнализации положения выключателя; они переключаются при переводе ключа управления из одного фиксированного положения в другое.
Аварийные контакты используют в цепях аварийной звуковой сигнализации; они замыкаются только после команды на включение выключателя в фиксированном включенном положении ключа управления.
В рукоятку ключа управления КСВФ (рис. 233, б) встроена сигнальная лампа, освещающая прямоугольную полоску прозрачной призмы.
Горизонтальное положение рукоятки и светящаяся призма соответствуют отключенному положению ключа и выключателя, а вертикальное положение рукоятки с постоянным свечением призмы — включенному положению ключа и выключателя. Мигающий свет
в рукоятке при ее вертикальном положении указывает на несоответствие положения ключа положению выключателя (например, ключ остался в положении «включено», а выключатель автоматически отключился).
На рис. 234 приведена элементарная схема дистанционного управления выключателем и сигнализации его положения со световым контролем цепей управления.
Схема показывает отключенное положение ключа управления и привода, а следовательно, и выключателя.
Ключ КВФ имеет три положения для включения и три положения для отключения.
Положения ключа управления КУ изображены на схеме пунктирными вертикальными линиями и обозначены: Ο1 — «предварительно отключено»; О2 — «отключить»; О — «отключено»; В1 — «предварительно включено»; В2 — «включить»; В — «включено».
Положения О и В фиксированные, при этих положениях рукоятка ключа и его контакты остаются неподвижными. Положения Ο1, О2 — Β1, В2 кратковременные, в них рукоятка ключа и его контакты удерживаются оператором при отключении и включении выключателя.
Цепи контактов изображены горизонтальными сплошными линиями.
Замыкание контактов в различных положениях ключа отмечено жирными точками под горизонтальными линиями образующихся цепей. Например, контакты цепи 1 замыкаются только в положении В2; контакты цепи 2 будут замкнуты во всех трех положениях, т. е. в положениях Ο1, О2 и О; контакты цепи 3 замыкаются в положении Β1 и остаются замкнутыми в положении В и т. д.
В данной схеме лампа ЛО (зеленая) сигнализирует отключенное положение выключателя, а ЛВ (красная) — включенное положение. Одновременно эти лампы контролируют исправность цепей управления, для чего лампа ЛО включена последовательно с катушкой промежуточного контактора КП, контакт которого при замыкании включает ток в электромагнит включения ЭВ, а лампа ЛВ — последовательно с катушкой электромагнита отключения ЭО.
Последовательно с лампами ЛО и ЛВ включены также добавочные сопротивления, которые необходимы для того, чтобы избежать ложного срабатывания привода при коротких замыканиях в патронах этих ламп.
Схема сигнализации с двумя лампами построена таким образом, что если положение ключа соответствует положению выключателя, определенная лампа горит ровным светом, а при несоответствии этих положений лампа мигает.
Рис. 234. Принципиальная схема дистанционного управления выключателем посредством ключа управления КВФ и электромагнитного привода ПС-10
Несоответствие положений ключа управления и выключателя возникнет тогда, когда включенный ключом управления выключатель отключится автоматически, т. е. от защиты, так как при этом ключ управления остается во включенном положении (мигает лампа ЛО), а также при автоматическом включении выключателя, когда ключ остается в отключенном положении, а выключатель включен (мигает лампа ЛВ). Такое кратковременное несоответствие положений наблюдается также в процессе отключения или включения выключателя, т. е. когда ключ управления находится соответственно в положении (мигает лампа ЛВ) или Вг (мигает лампа ЛО).
Питание оперативных цепей управления и цепей сигнализации осуществляется от шинок управления + ШУ и —ШУ, связанных с источником оперативного тока.
На шинку мигающего света ( + ) ШМ постоянно подается прерывистое напряжение от специальных прерывателей.
Шинка звуковой аварийной сигнализации ШЗА служит для передачи импульсов от сигнальных устройств схем дистанционного управления отдельными выключателями к центральному звуковому сигналу.
Рассмотрим работу схемы.
Выключатель отключен. При этом ключ управления КУ находится в положении О; замкнуты его контакты в цепи 2. Блок-контакты В1 и В3 привода выключателя замкнуты, а блок-контакт В3 разомкнут. Лампа ЛО светится ровно, получая питание по цепям (4-) ШУ — контакты КУ цепи 2 — В1 — катушка КП — (—)ШУ.
Включение выключателя. Включение выполняют в два приема. Сначала ключ переводят в положение В1 (предварительно включено), в результате чего лампа ЛО получит питание через контакты цепи 3 от шинки мигающего света +ШМ и начнет мигать. Затем ключ доводят до положения В2 (включить). При этом лампа ЛО погаснет (так как контакты ключа в цепи 3 разомкнутся), а катушка КП получит полное напряжение через контакты ключа в цепи 1. Контактор сработает и замкнет цепь электромагнита включения ЭВ привода выключателя, выключатель включится, блок-контакты В1 и В3 разомкнутся, блок-контакт В2 замкнется. Блок-контакт Β1 разомкнет цепь включения, а блок-контакт В2, замкнувшись, подготовит цепь отключения и включит лампу ЛВ со стороны — ШУ, в то время как +ШУ к ней подается через контакты ключа в цепи 5.
После завершения операции включения ключ КУ переводят в положение В (включено), в котором остаются замкнутыми его контакты в цепи 3 (чем подготавливается цепь сигнализации положения несоответствия) и контакты в цепи 5, питающей лампу ЛВ, контролирующую цепь электромагнита ЭО.
Дистанционное отключение выключателя. Отключение выполняют в два приема. Сначала ключ КУ переводят в положение О1 (предварительно отключено): лампа ЛВ через контакты в цепи 4 соединится с шинкой +ШМ и начнет мигать. Затем ключ доводят до положения О2 (отключить): лампа ЛВ погаснет (так как контакты в цепи 4 разомкнутся), а катушка электромагнита отключения ЭО получит полное напряжение через контакты ключа цепи 6. Последует отключение выключателя, которое будет сопровождаться размыканием блок-контакта В2 и замыканием блок-контактов и В3. Блок-контакт В2 разомкнет цепь отключения, а блок-контакт В1, замкнувшись, подготовит цепь включения и включит лампу ЛО со стороны—ШУ, в то время как +ШУ будет подан к лампе ЛО через контакты ключа в цепи 2.
После завершения операции отключения ключ КУ переводят в положение О (отключено).
Автоматическое отключение выключателя (действием защиты). При включенном выключателе в случае повреждения линии релейная защита должна сработать на отключение выключателя; при этом замкнется контакт выходного реле защиты РЗ и ток от + ШУ будет подан на блок-контакт и далее на электромагнит отключения ЭО в обход контактов ключа управления. Последний останется в положении «включено», в котором его контакты в цепях 7 и 8 замкнуты. Через эти контакты и блок-контакт В3 ток от — ШУ будет подан на шинку звуковой аварийной сигнализации ШЗА и приведет ее в действие.
Аварийная сигнализация состоит из двух элементов: местной световой сигнализации, осуществляемой в данном случае мигающей лампой ЛО, и центральной звуковой (сирены, установленной на панели сигнализации щита управления).
Являясь индивидуальной для данного выключателя, аварийная сигнализация служит для того, чтобы быстро определить, какой именно выключатель отключился.
