Лекция 6

8. Определение параметров срабатывания устройств апв

Основным параметром устройства АПВ, который обеспечивает его правильную работу, является выдержка времени на повторное включение выключателя.

• время срабатывания устройства АПВ (t_АПВ) – выдержка времени на повторное включение выключателя/ Есть ещё второй параметр:

• время деблокировки устройства АПВ – время автоматического возврата схемы АПВ в исходное положение

Как вы понимаете, по условиям бесперебойности питания потребителей и исходя надёжности работы энергосистемы, время срабатывания устройств АПВ стремятся сделать минимальным.

t_АПВ → min

Вместе с тем, минимально возможное время восстановления схемы действия АПВ ограничивается рядом факторов:

• время полного отключения места повреждения от всех источников питания. Здесь речь идёт о линиях с двусторонним питаниям и о линиях кольцевой сети, где это актуально. - номинальное напряжение сети. От этого зависит время, в течение которого восстанавливаются изоляционные свойства воздуха.

• конструкция привода выключателя. – Или же время готовности привода к последующей операции не только включения, но, и готовности к отключению, если АПВ окажется неуспешным и произойдёт включение на короткое замыкание.

Сейчас мы по очереди посмотрим, как осуществить выбор параметров срабатывания для:

• одиночных линий;

• линий с двухсторонним питанием

• параллельных линий;

• шин распределительного устройства.

8.1. Одиночные линии с односторонним питанием Время срабатывания устройства однократного апв:

Здесь существует всего 2 условия:

t_АПВ1 ≥ t_д + t_зап (1)

• время деионизации среды от момента отключения линии до момента повторного включения и подачи напряжения (t_д – время деионизации, t_зап – время запаса) Мы уже говорили, что есть результаты испытаний, результаты статистической обработки; известно, что в сетях до 220 кВ время деионизации составляет 0,2 с при токе к.з. до 15 кА и до 0,4 с при токе к.з. больше 15 кА; на линиях 330-500 кВ время деионизации может составлять до 0,4 с. Поэтому, в зависимости напряжения, например для сетей выше 35 кВ время деионизации обычно принимается 0,3-0,4 с, для сетей 6-35 кВ принимается 0,2 с.

Время запаса t_зап принимается до 0,5 с и его цель – учесть разброс времени деионизации, например, при разных атмосферных условиях (а также погрешность в реле времени).

tАПВ1 ≥ tг.п.+ tзап (2)

• условие готовности привода выключателя к повторному включению после отключения.

В случае, если речь идёт о новом оборудовании, здесь время готовности привода t_г.п будет в точности соответствовать указанному в заводской документации. Но в условиях эксплуатации подразумевается, что устройства АПВ устанавливаются надолго, поэтому время готовности привода может увеличиваться – это может быть вызвано многолетним периодом работы, износом отдельных деталей привода (ослабевают пружины, меняется вязкость смазки и т.д.).

Кроме самой механической конструкции на готовность привода будет влиять и качество сборки, качество регулировки и ряд других причин, которые сложно оценить количественно на данный момент. Поэтому, если у нас нет какой-то точной информации по этому вопросу, то чтобы удостовериться, что привод точно будет готов, нам нужно добавить время запаса t_зап.

Время готовности привода выключателя можно найти в паспортных данных; время запаса здесь принимается, как правило, равным 0,3 с.

Очевидно, из этих двух величин (1) и (2) выбирается большее значение. Также в литературе можно встретить информацию о том, что для линий с односторонним питанием иногда для однократного АПВ время принимают около 3-5 с. Увеличение времени повышает успешность АПВ, особенно если повреждение было вызвано падением деревьев, касанием проводов каких-то движущихся механизмов, схлёстывания ветром и т.д., но есть и обратная ситуация. То есть если мы встретим время АПВ 3-5 с, то вроде как хорошо: у нас повысится успешность АПВ, и для бытовой нагрузки увеличение выдержки времени на срабатывание никак не повлияет на работу этих потребителей.

Тут можно сказать, что ряд электродвигателей (как правило, если говорить о бытовой нагрузке) всегда оснащается магнитными пускателями с удерживающими обмотками, и напряжение возврата пускателей достаточно высокое, поэтому если к.з. происходит на питающей линии, то эти электродвигатели отключатся из-за понижения напряжения ещё до того, как сработает релейная защита. Остальные электродвигатели отключатся в цикле АПВ уже при любом времени ТАПВ, поскольку время впадания (чего блять?) электромагнита не будет превышать 0,1 с. Для повторного включения этих двигателей могут выполняться устройства АПВ двигателей, либо эти двигатели могут быть включены персоналом вручную, а увеличение времени АПВ до 3-5 с практически не повлияет на их работу.

Но если речь идёт о линии с односторонним питанием каких-то промышленных предприятий, то по соображениям надёжности и непрерывности технологического процесса увеличение времени АПВ здесь не является целесообразным. Но здесь есть особенность: если мы говорим об одиночных линиях с односторонним питанием, то вероятно, что потребители, получающие электроснабжение по рассматриваемой линии, не предъявляют высоких требований к надёжности электроснабжения (потребители могут быть неответственными), поэтому можно встретить в документации на реальных объектов такое вот увеличение выдержки однократного АПВ. [тут имеется в виду, что вряд ли ответственные потребители будут получать питание по одиночной линии с односторонним питанием].

Кроме времени срабатывания ещё нужно определить время возврата – то время, по истечении которого схема вернётся в исходное положение и будет готова для дальнейшей работы – время деблокировки устройства АПВ.

Время автоматического возврата АПВ в исходное положение после срабатывания: tАПВ2 ≥ tзащ макс + tоткл + tзап (3.1)

• это время обеспечивает однократность действия АПВ (што?). Для того, чтобы обеспечить нужную кратность (а раз мы говорим об однократном, то подразумеваем, что в случае неуспешного АПВ не должно происходить срабатывание АПВ), это время должно быть больше, чем время срабатывания защиты [см. (3.1)].

Для того, чтобы при повторном включении на устойчивое к.з. не происходило последующего срабатывания АПВ, возврат АПВ в исходное положение должен происходить только после того, как выключатель, повторно включенный от АПВ, вновь отключится релейной защитой, имеющей наибольшую выдержку времени (t_{защ макс}). t_откл – время отключения выключателя; t_зап – время запаса.

Но эта формула будет справедлива в том случае, если время срабатывания защиты определяется независимо от величины тока (зависима с независимой от тока характеристикой выдержки времени).

Если же речь идёт об устройстве защиты, в которой применяются зависимые характеристики выдержки времени, то в этой формуле необходимо учитывать выдержку времени при токе срабатывания. И выдержка времени при токе срабатывания в реальных условиях может достигать 20 и более секунд. Встречаются защиты с инверсной характеристикой. В терминалах РЗ существует выбор характеристики независящей от тока либо выбор зависимой характеристики в соответствии с одной из заданных типовых. В то и другом случаях будет два варианта при использовании выражения (3.1):

• в одном случае мы будем просто выбирать то время, которое задано для защиты (если независимая от тока характеристика срабатывания);

• в другом случае будем выбирать ту выдержку времени, которая соответствует току срабатывания и в реальных условиях время может быть весьма немаленьким (если зависимая характеристика выдержки времени).

Вместе с тем, есть схемы, в которых используется отдельный орган (реле времени), осуществляющий возврат схемы в исходное положение. Этот случай иллюстрирует выражение:

tАПВ2 ≥ tАПВ1 + tвкл + tзащ + tоткл + tзап (3.2)

Мы встречали ситуацию, когда одновременно с отключением выключателя начинается отсчёт выдержки времени и по истечении этой выдержки времени осуществляется возврат схемы в исходное состояние. Отсчёт начинается в самом начале, когда отключается выключатель, поэтому нужно сначала подождать время действия АПВ t_АПВ1 (- время от пуска до формирования команды на включение выключателя), подождать время, необходимое на включение выключателя t_вкл (то есть на перемещение его контактов), затем подождать время срабатывания защиты t_защ, затем дождаться отключения выключателя t_откл (если АПВ действительно неуспешно) и чтобы учесть разброс во всех этих временах добавить время запаса t_зап. И только после этого можно осуществлять возврат схемы в исходное состояние. Т.о. мы рассмотрели те схемы, в которых возврат производится засчёт выдержки времени, отсчёт которой начинается с отключением выключателя.

Всё это было справедливо для АПВ однократного действия.

8.2. Время срабатывания устройства АПВ двухкратного действия

tАПВ1 ≥ tд + tзап (1)

tАПВ1 ≥ tг.п.+ tзап (2)

t_г.п – с учётом подготовки выключателя к отключению третьего к.з. в случае включения на устойчивое повреждение.

Когда-то мы уже говорили, что второй цикл АПВ происходит через 10-20 секунд после вторичного отключения выключателя и говорили, что такая большая выдержка времени во втором цикле с одной стороны диктуется необходимостью подготовки выключателя к отключению тока короткого замыкания в третий раз (в случае включения на устойчивое повреждение). За это время (10-20 с) из дугогасительной камеры удаляются разложившиеся и обуглившиеся частицы, отключающая способность выключателя восстанавливается, и он готов к отключению тока короткого замыкания в случае неуспешного АПВ.

Рассмотренные здесь формулы справедливы не только для одиночных линий с односторонним питанием, но справедливы ещё и для линий, входящих в сеть более сложной конфигурации.