7.1.2 Подача напряжения потребителям после отключения шин и автоматическое восстановление схемы подстанции. Схемы.

Кроме этого, когда мы говорили в самом начале об опробовании, мы говорили, что есть более сложный случай – это подача напряжения потребителям и восстановление схемы подстанции. Так вот подача напряжения потребителям, автоматическое восстановление схемы может быть выполнено следующим образом (фрагмент показан на Рисунке 2).

Рис.2 – Подача напряжения потребителям после отключения шин и автоматическое восстановление схемы подстанции

Понятно, что отключение шин при КЗ может вызвать прекращение подачи электроэнергии потребителям. Первоначально вам кажется, что отключение шин всегда вызывает прекращение подачи электроэнергии потребителям. На первый взгляд вроде и так, но мы потом с вами увидим, что возможно с помощью устройств АВР несколько улучшить ситуацию - при исчезновении напряжения будет выполняться АВР. Поэтому так и говорят, что если отключение шин вызывает прекращение подачи электроэнергии потребителям, то успешное АПВ должно восстановить напряжение у этих потребителей. Для этих целей, для того чтобы успешное АПВ шин восстановило напряжение у потребителей, допускается при КЗ на шинах отключать только питающие присоединения, а присоединения, по которым будет происходить питание потребителей, не отключаются. Т.е. разница с предыдущим случаем, когда мы говорили об опробовании исправности изоляции шин, там мы говорили, что отключаются все выключатели. Здесь, если мы хотим, чтобы АПВ шин восстанавливало напряжение потребителей, тогда мы отключаем только питающие присоединения. При этом, при опробовании мы также должны вводить чувствительную защиту, но эта защита должна быть отстроена от токов нагрузки тех присоединений, которые остаются в работе. Почему? Мы с вами будем выполнять АПВ шин, при этом у нас потребители остаются включенными, значит при включении выключателя питающего присоединения у нас на шинах протекает ток нагрузки. Так вот, эта защита, которая вводится в режиме опробования, должна быть отстроена от этого тока нагрузки. Для чего? Для того, чтобы она этот ток нагрузки не восприняла, как ток КЗ. Казалось бы тут всё просто, но есть одна особенность - раз у нас срабатывала защита шин, и мы хотим АПВ шин, несмотря на то, что мы не отключали выключатели присоединений потребителей, но после АПВ шин у нас возникнет самозапуск, ток самозапуска. Поэтому необходимо, чтобы эта защита, которую мы хотим с вами отстроить от токов нагрузки, ток самозапуска не воспринимала, как ток КЗ.

Кроме того, есть ещё условие, связанное с временем действия устройств АПВ. Здесь время действия устройства АПВ на том выключателе, на котором производится опробование, должно быть достаточным для того, чтобы синхронная нагрузка была отключена, либо эти синхронные двигатели были переведены в асинхронный режим. Если помните мы с вами говорили уже об этом условии, так вот оно возникает и здесь. Если мы с вами отключаем не все выключатели, то надо позаботиться о том, чтобы когда мы выбираем время действия устройства АПВ, чтобы оно было достаточным для того, чтобы за это время синхронная нагрузка отключилась, либо с этих синхронных двигателей было снято возбуждение. Здесь несколько сложнее, несколько иная очередность работы устройств. Кроме того, восстановление нормальной схемы может происходить или выполняться устройствами АПВ, которые установлены на выключателях линий либо, например, АПВ трансформаторов. Ну и, соответственно, если мы говорим с вами, что используем несколько линий, то первым будет включаться то присоединение, на котором время действия АПВ меньше. При этом, обратите внимание, что если мы говорим, что используем несколько присоединений, то тогда, если у нас то присоединение, которое включается с меньшим временем АПВ успешно, то тогда значит потом включаются остальные присоединения. Если АПВ оказалось неуспешным, то снова сработала, например, дифзащита шин, то затем формируется запрет АПВ всех остальных присоединений, ну и отключается тот выключатель, который мы до этого с вами включили. Точно так же в этом случае, в этом режиме, когда мы подаём напряжение потребителям после отключения шин, здесь есть требование к чувствительности этой защиты, т.е. она должна быть чувствительна, чтобы было её надёжное срабатывание, если мы выполнили с вами АПВ на неустранившееся КЗ от первого присоединения.

Вот фрагмент схемы представлен здесь (Рисунок 2), когда мы формируем избирательный запрет присоединений в случае повторных срабатываний дифзащиты шин. Работает этот фрагмент схемы следующим образом. Вы видите, он очень прост. При первом срабатывании дифзащиты шин срабатывает реле KL1. Раз срабатывает KL1, замыкаются контакты KL1.1, KL1.2. Контакт KL 1.1 подготавливает цепь на включение KL2. Эта цепь, как вы понимаете, разомкнута контактом KT2.1. Время возврата контакта KT2.1 около 0,5 секунд, а контакт KL 1.2, замыкаясь, будет включать реле KT 1. Последнее срабатывает и своим мгновенным контактом KT 1.2 будет размыкать цепь KT 2. Цепь KT 2 будет разомкнута вот здесь (KT 1.2) при срабатывании KT 1. Т.е. у нас от дифзащиты поступил сигнал, сработало реле KL1, замкнулся контакт KL1.1 и KL1.2. Замкнулся контакт KL1.2, сработало реле KT 1. Замкнулся контакт KT 1.2. Обмотка KT 2 перестала обтекаться током, значит KT2.1 замкнулся, и сформировалась вот эта цепочка (показывает на линию, где KL1.1, KT2.1 KL2). А реле KL2, его контакт KL2.1 формирует сигнал запрета. Контакты KL1.2, как мы уже с вами сказали, замыкаясь, включают реле KT1. KT1 срабатывает, контакт KT1.2, замыкаясь, включает KT2. А контакт KT1.1 самоудерживается во включенном положении, вот по этой цепи самоудерживается (зелёная полоса). И самоудерживается до того момента, как замкнётся KT1.3. Замыкание KT1.3 приводит к тому, что обмотка KT1 перестаёт обтекаться током, и это возвращает схему в исходное состояние. После срабатывания дифзащиты шин шины обесточиваются. Если шины обесточиваются, значит исчезает условие для срабатывания дифзащиты шин, значит исчезает вот этот сигнал (показывает на подпись «от дифзащиты шин»), и реле KL1 возвращается в исходное положение до того момента, пока не замкнётся контакт KT2. Реле KL2 осуществляет запрет АПВ на формирования этого сигнала (показывает на подпись «Цепь запрета АПВ»). Обратите внимание, что этот сигнал может присутствовать не во всех схемах отходящих присоединений, соответственно там, где этот сигнал будет отсутствовать, тот выключатель и включится первым из тех, у которых время меньшее(?). Если

КЗ на шинах самоустранилось, то начнут поочерёдно действовать устройства АПВ и на других присоединениях. Последовательно восстановится первоначальная схема подстанции.

В другом же случае, если КЗ на шинах не устранилось, повторно сработает дифзащита шин, точно так же замкнётся контакт KL1.1. К этому времени будет замкнут контакт KT2.1. Почему? Потому что это реле было обесточено после первого срабатывания. Поскольку КЗ на шинах не устранилось, снова сработала дифзащита, снова сработало реле KL1, снова замкнулся контакт KL1.1, вот это контакт KT 2.1 он всё ещё замкнут. Почему? Потому что у нас при первом срабатывании мы вот эту цепь

(показывает на KT1.2 и KT1.1) вот здесь разомкнули, значит эта обмотка (KT2) не обтекается током и контакт KT2.1 замкнут. Так вот, при повторном срабатывании защиты шин срабатывает KL1, замыкается контакт KL1.1. Поскольку к этому моменту контакт KT2.1 остаётся замкнут, срабатывает реле KL2, и контакты этого реле KL2 включают цепь запрета АПВ всех присоединений, раз АПВ оказалось неуспешным. Возврат устройства в исходное положение будет происходить после того, как замкнётся контакт KT 1.3. Исходя из условных обозначений, мы видим, что этот контакт замыкается с выдержкой времени. Так вот, время действия этого контакта должно быть больше времени включения от устройства АПВ первого присоединения, или, другими словами, равно сумме времени действия устройства АПВ, времени включения выключателя того присоединения, на котором мы выполняем постановку шин под напряжение, плюс время действия дифзащиты шин и, снова, времени отключения выключателя и время запаса. И только после этого мы можем замкнуть контакт KT1.3, который вернёт всю схему в исходное состояние. Почему? Потому что контакт KT1.3 до того, как он замкнётся, мы должны выполнить, сначала, включение и потом дождаться, что защита не сработала, значит убедиться в том, что АПВ оказалось успешным, и только после этого можно возвращать схему в исходное состояние. Если мы не учтём, что нам нужно сложить все эти времена, и контакт KT1.3 замкнётся раньше, то схема вернётся в исходное состояние раньше, и значит мы будем выполнять АПВ этих шин до бесконечности, и всё время будем включаться на КЗ, всё время будут отключаться шины защитами шин, и снова будет формироваться сигнал на повторное включение. Этого быть не должно, мы должны обеспечить заданную кратность, поэтому контакт KT1.3 должен замкнуться только после того, как вся наша программа будет выполнена, т.е. с учётом времени, которое требуется на отключение в случае неуспешного АПВ.

Дополнительно в схеме могут содержаться ещё контакты, которые на время режима опробования будут включать дополнительно какие-то чувствительные ступени защит или отдельную чувствительную защиту, которая будет обеспечивать отключение в случае неустранившегося КЗ, если чувствительности основной защиты будет недостаточно. Тогда, если нам нужно будет включать дополнительную чувствительную защиту либо чувствительную ступень, мы должны будем ещё в этой схеме, в режиме опробования, действовать на включение этой защиты.

Возможен и другой случай (Рисунок 3). Он в некоторой степени более наглядный. Но если там (Рисунок 2) до этого можно сказать, что запрет АПВ формируется централизованно, то в этой схеме (Рисунок 3) запрет АПВ формируется децентрализованно, т.е. для каждого выключателя отдельно, как это показано вот здесь (показывает на верхнюю часть рисунка). Обратите внимание,

Рисунок 3

что выключатель Q3 – это выключатель питающего присоединения, а Q1 и Q2 – это выключатели присоединений, подходящих к нагрузке. Здесь шины оперативного постоянного тока помечены следующим образом +/- 1, +/-2, +/- 3, и вот отдельно здесь общие цепи вынесены (показывает на нижнюю часть рисунка). Это говорит о том, что у этих выключателей (зелёным обвёл) разный оперативный постоянный ток. Для каждого выключателя его цепи отключение и включение, вот здесь вы видите соответствующие электромагниты (названия которых с Y начинаются), так вот для каждого из этих выключателей выполняются отдельные шинки оперативного постоянного тока. По этой схеме мы можем выполнить децентрализованный запрет.

Почему? До этого здесь (Рисунок 2) мы говорили с вами о том, что у нас реле KL2 формирует один общий сигнал запрета АПВ (показывает на цепь запрета АПВ). Дальше, раз этот сигнал общий, мы его можем использовать либо в разных терминалах, разных шкафах, ну а дальше, на этапе, когда мы занимаемся проектированием, мы выбираем в каких же шкафах будет использоваться этот централизованный сигнал запрета, т.е. выбираем, на каких присоединениях АПВ будет запрещаться, а каким выключателем мы будем проводить опробование. Здесь же (Рисунок 3) сигнал децентрализованный формируется отдельно для каждого выключателя. Выполняется это следующим образом. Точно так же есть цепи с сигналом от

дифзащиты шин. При срабатывании дифзащиты шин происходит срабатывание реле KL1 и реле KL2. Реле KL2 отключает питающее присоединение вот здесь (показывает на KL2.3) по вот этой цепи отключения (показывает на линию с KL 2.3). В нашей случае на этой схеме (показывает на верхнюю часть рисунка) питающее присоединение – это присоединение, в цепи которого установлен выключатель Q3. Раз мы с вами говорим, что отключаем питающее присоединение, то контакт реле KL2 (KL2.3) замыкает вот эту цепь отключения (показывает на линию с KL 2.3). Действуем мы на электромагнит отключения (YAT q3) выключателя Q3. Точно так же, как мы с вами уже говорили, YAT – это электромагнит отключения, YAC – это электромагнит включения. В этих цепях также для каждого выключателя показаны вспомогательные контакты выключателя (ВК) или, другими словами, блок-контакты. Эти блок-контакты однозначно повторяют положение контактов выключателя в силовой цепи. Когда выключатель включен, вспомогательный контакт этот (BK1 q3) замкнут, а этот (BK2 q3) разомкнут. Когда выключатель отключен вот этот (BK1 q3) разомкнут, а этот (BK2 q3) замкнут. Таким образом осуществляется подготовка цепи включения. Так вот, когда срабатывает дифзщита шин, срабатывают реле KL1 и KL2 и контакт KL2 (KL2.3) формирует команду на отключение выключателя Q3. Реле KL1 подаёт запрет действию АПВ. В данном случае мы запрещаем АПВ Q1 и запрещаем АПВ Q2. Вот это цепи запрета

(показывает на цепи запрета АПВ Q1 и Q2), и вот контакт KL1 (KL1.1), и вот контакт KL1 (KL1.2). Эти контакты замыкаются, и формируется запрет АПВ для выключателя Q1 и Q2 (показывает на цепи запрета АПВ Q1 и Q2). Цепь запрета для Q3 может отсутствовать, если выключатель Q3 – питающее присоединение. В принципе, в общем случае, цепь запрета для Q3, если, например, мы говорим, что у нас не 3 здесь ячейки на РУ (показывает верхнюю часть рисунка), как показан здесь фрагмент, а, допустим, 5 их или 7, и у нас несколько питающих присоединений, то мы говорим, что мы можем одним осуществлять опробование, можем нескольким. Так вот, если мы будем осуществлять одним, то тогда для других выключателей питающих присоединений здесь должна быть точно такая же цепь запрета АПВ, аналогичные контакты должны быть собраны, например, в цепи выключателя Q3, если мы будем производить опробование, например, выключателем Q5. В нашем случае запрет АПВ на выключателе Q3 бесполезен, поскольку он будет включаться от устройства АПВ первым, ну и, соответственно, время действия АПВ этого выключателя [в данном случае, мы говорим, что это может быть, например, АПВ линии. Вот это может быть устройство (показывает на надпись АПВ около Q3 на верхней схеме) АПВ линии. Но выполнять на нём, на этом устройстве, АПВ линии (показывает на линию к Q3 на верхней схеме) мы будем ни что иное, как АПВ вот этих вот шин (показывает на шину на верхней схеме)], так вот время АПВ Q3 должно быть меньше, чем АПВ Q1 и Q2, а раз в это время шины обесточены, значит контакт KL1 и KL2 разомкнуты. Т.е. цепи запрета АПВ вот эти (показывает на цепи запрета АПВ Q1 и Q2), сигналы здесь формируются тогда, когда есть сигнал от дифзащиты, а он у нас есть, когда сами шины находятся под напряжением.

Двигаемся дальше. Мы сошлись на том, что включение выключателя Q3 происходит в первую очередь. Запрет на выключатели Q1 и Q2, которые нам потребуются для того, чтобы выполнить сборку схемы, могут включиться, имеется в виду цепи запрета, только после неуспешного опробования при повторном срабатывании дифзащиты. Почему? Потому что опять же эти контакты (показывает на KL1.2) будут замкнуты только тогда, когда реле KL1 сработает. А реле KL1 сработает только, когда у нас снова появится сигнал о срабатывании дифзащиты шин. Если АПВ оказалось неуспешным, то выключателем Q3 будут замкнуты цепи запреты АПВ Q1 и Q2, поскольку времена АПВ на этих выключателях больше, чем время АПВ на выключателе Q3.

Если при сборке схемы подстанции возможно несинхронное включение линий или трансформаторов, устройства АПВ на этих выключателях должны быть выполнены по схеме, например, с улавливанием синхронизма либо по схеме с ожиданием синхронизма. А на том выключателе, который будет включаться первым для опробования исправности, мы должны обязательно выполнять АПВ с контролем отсутствия напряжения. Т.е. здесь комбинированное такое же решение, как в случае линии. Только, если мы для линии говорили, что для того выключателя, который именно линии, включается первым, мы контролируем отсутствие напряжения, а для того, который включается вторым, мы контролируем синхронизм. Эти оба выключателя принадлежали одной и той же линии. Т.е. здесь используется подход точно такой же. Первый выключатель, в нашем случае Q3, включается с контролем отсутствия напряжения (При этом, если до этого мы с вами говорили, что используется контроль отсутствия напряжения, и контролируется напряжение на линии, и говорили, что это ТН, установленный за выключателем, то здесь мы будем говорить о контроле отсутствия напряжения на шинах. И это будет ТН шинный). Например, для выключателя Q3, который включается первым, мы будем контролировать отсутствие напряжения на шинах и использовать для этого шинный ТН. Для того выключателя, который будет включаться вторым (ну допустим был бы у нас тут ещё выключатель Q5 такого же питающего присоединения), мы будем использовать устройство АПВ с контролем синхронизма, и это устройство сравнивало бы напряжение и угол между векторами напряжения на шинах и на линии. Т.е. первый выключатель включается с контролем отсутствия напряжения, второй выключатель включается с контролем наличия напряжения. Это то, что связано с подачей напряжения потребителям в случае, если мы с вами говорим о восстановлении схемы подстанции, и говорили, что это наиболее актуально, если это подстанция без дежурного персонала.

Можно представить себе точно такое же восстановление схемы и электростанции. В принципе вы можете встретить и такие решения, когда АПВ шин восстанавливают первичную схему доаварийного режима, который выполняется в том числе и на электростанциях. При этом дополнительно присутствует отдельный узел запрета АПВ шин. Этот запрет АПВ шин предотвращает действие АПВ шин в следующих случаях. В случае, если у нас сохраняется напряжение на шинах через, например, заданное время после их отключения. Второе: если на шинах сохраняется КЗ, например, из-за отказа выключателя одного из присоединений, и вероятнее всего, что это будет отказ не всех трёх фаз, а, как правило, это будет отказ одной из фаз. Также АПВ шин здесь запрещается в случае неуспешного действия АПВ первого присоединения. И ещё четвёртый случай, когда запрещается АПВ шин, это при действии устройства резервирования отказа выключателя. Например, если возник отказ выключателя, например, автотрансформатора, либо возникло повреждение выключателя автотрансформатора. Но, учитывая, что на станциях всегда присутствует оперативный персонал, и у нас довольно много случаев, когда нам необходимо выполнять запрет, нам же нужно это реализовать в схеме логики, выходные цепи соответствующие предусмотреть, поэтому схемы самих защит шин и устройств АПВ получаются довольно сложными, и поэтому, учитывая, что всегда есть дежурный, оперативный персонал, восстановление нормальной схемы электростанции после работы дифзащиты шин, как правило, в каждом конкретном случае решается индивидуально. Почему? Ну стараются излишне не усложнять защиту шин, поскольку у нас слишком высока цена ошибки. Неправильная или ложная работа устройств защиты шин приводит к отключению всех присоединений. Желательно избегать такой ситуации, поэтому ограничиваются только автоматической сборкой присоединений отходящих линий электропередач. Т.е. выполняют АПВ шин так, как это выполняется на подстанции. Т.е. собирают только схему отходящих линий, а вот включение генераторов и блоков на параллельную работу выполняет непосредственно оперативный персонал. Т.е. такое комбинированное решение используется, когда мы говорим об электростанции. Сама схема собирается так, как это выполняется на подстанции, подключаются сами линии отходящие, а включение самих блоков на параллельную работу, включение генераторов и блоков генератор-трансформатор выполняет уже оперативный персонал.

Здесь надо напомнить, что чаще всего, согласно инструкциям по оперативным переключениям, когда мы говорим о КЗ на шинах, если мы говорим о включении блоков, то у нас есть два выключателя: один – генераторный выключатель, второй – выключатель со стороны высокого напряжения трансформатора блока. Это может быть два выключателя, если схема 3/2, например, но, самое главное, что воздействовать нам нужно либо на стороне генераторного напряжения, либо на стороне блока со стороны высокого напряжения. Так вот, чаще всего персонал сначала включает выключатель на стороне высокого напряжения трансформатора блока, т.е. сначала подключается этот трансформатор к РУ, и если помните, то у нас всегда ТСН подключается отпайкой, и выключатель генераторный располагается ближе к генератору. Так вот, сначала выключатель генераторный отключен, и включают выключатель на стороне высокого напряжения трансформатора блока. Это позволяет осуществлять электроснабжение собственных нужд через трансформатор блока и через рабочие трансформаторы собственных нужд и только после этого выполнять синхронизацию генератора и включение его на параллельную работу. И сначала высоковольтную часть подключают, т.е. осуществляют электроснабжение нагрузки собственных нужд через блочный трансформатор и рабочий трансформатор собственных нужд, а потом выполняют синхронизацию на генераторном выключателе и включают генераторный выключатель. Это наиболее частая последовательность действий оперативного персонала, когда мы говорим о восстановлении схемы электростанции, которая уже выполняется комбинированно, сначала – устройствами автоматики, а потом уже персоналом. Это то, что касается АПВ шин.