8.4. Шины распределительного устройства.
Ещё более сложный случай – определение параметров срабатываний устройств АПВ шин. АПВ шин может осуществляться устройствами АПВ соответствующих линий, отходящих от распределительного устройства. Поэтому мы говорим, что необходимо учесть ряд следующих особенностей:
— время
срабатывания устройства АПВ того
выключателя, который включается вторым
(пусть это будет В-II, а В-I включается
первым) должно быть больше времени
срабатывания устройства АПВ выключателя,
включаемого первым. Для того, чтобы
оценить эту величину количественно,
нужно учесть, что после того, как
устройство АПВ-I закончило отсчёт своей
выдержки времени (
,
это устройство подействовало на включение
выключателя В-I (
).
И
включает разброс выдержек времени
устройств АПВ.
учитывает отклонение всех заданных
времён.
Кроме того, в устройстве АПВ шин может быть применена блокировка при повторном действии защиты. Тогда необходимо согласовывать время срабатывания на включение первого и последующих выключателей присоединений по условию, приведённому ниже:
где
9. Автоматическое включение резервного питания и оборудования. Назначение и область применения авр. Виды устройств авр.
На рисунке представлена схема, поясняющая назначение и область применения устройств АВР. Говорить мы будем об автоматическом включении резервного питания и оборудования. Одним из основных требований, которое предъявляют потребители к электроснабжению, является требование надёжности. Очевидно, подключение одного потребителя к одному источнику питания через одиночную линию не обеспечивает высокой надёжности электроснабжения – понятно, что при выходе из строя как самого источника, так и линии, электроснабжение будет прекращено. Вместе с тем, если мы говорим о надёжности как о некотором показателе, то надёжность питания может быть повышена как за счёт повышения надёжности самих элементов (генераторов, ЛЭП, выключателей), так и за счёт резервирования.
Основные варианты выполнения резервирования можно видеть на схеме. В верхней части – схема резервирования линий, трансформаторов, а также фрагмента кольцевой сети. В нижней части рисунка проиллюстрирован АВР в схеме собственных нужд.
Для схемы 1 питание потребителей в нормальном режиме осуществляется от источника по линии 1. Эта линия является рабочей. Линия 2 является резервной, но при этом находится под напряжением (‘на холостом ходу’ или ‘в резерве’). При выходе из строя рабочей линии питание потребителей будет переводиться на резервную линию, повреждённая линия будет отключена, а выключатель В4 резервной линии включится. Перерыв питания, который будем наблюдать в этом случае, будет практически допустимым для всех потребителей. В этой схеме резервный элемент (линия Л2) представлена в явном виде (т.е. в нормальном режиме она находится под напряжением, но без нагрузки), поэтому говорят, что это схема явного резервирования.
Есть вариант схемы 2. Здесь помимо выключателей линий имеется секционный выключатель В5. Здесь резервирование выполнено в неявном виде, обе линии являются рабочими; в нормальном режиме В5 отключен и каждая линия обеспечивает питание своих потребителей, подключенных к соответствующей секции. При КЗ на одной из линий (например, на Л1) она будет отключена. После этого включится В5. В результате потребители левой секции будут получать питание по линии Л2 и для того, чтобы оставшаяся в работе Л2 могла дополнительно обеспечивать питание и левой секции, она должна быть рассчитана на суммарную нагрузку потребителей обеих секций. В то же время в нормальном режиме линия Л2 будет оставаться недогруженной и будет содержать в себе скрытый (неявный) резерв, который может быть использован в аварийном режиме. Поэтому такую схему называют схемой неявного резерва.
Аналогично можно встретить неявный резерв с двумя трансформаторами так, как это показано на схеме 3, и явный резерв, как это показано на схеме 4.
Также мы можем говорить и о резервировании в кольцевой сети (см. схему 5). Здесь показано питание потребителей на подстанциях B, C, D и E. В нормальном режиме питание осуществляется по разомкнутой схеме: выключатель В5 отключен, потребители на подстанций B и C получают питание по линиям Л1 и Л2, потребители подстанций D и E получают питание по линиям Л4 и Л5. Линия Л3 между подстанциями C и D находится под напряжением, но без нагрузки (тоже называется явным резервом). При КЗ в точке К1 на линии Л1 релейная защита отключит В1 и В2, сборные шины подстанций B и C останутся без напряжения, и для восстановления питания необходимо будет включить В5 на линии Л3. Такое включение возможно, если линии Л3, Л4 и Л5 имеют достаточную пропускную способность, т.е. для них имеется неявный резерв в плане дополнительной нагрузки самой линии.
Когда мы говорим о явном резерве, например о линии Л3 схемы 5 или трансформатора для схемы 4, возникает разумный вопрос: почему этот резерв не используется в нормальном режиме (ведь если бы эти элементы были бы в работе, то было бы всё намного проще; ведь сооружая этот резерв мы произвели некоторые затраты и поэтому желательно этот элемент эксплуатировать в нормальном режиме). Если мы говорим о линиях, то в нормальном режиме у нас уменьшаются потери энергии и падение напряжение в линии, а при выходе из строя рабочей резервная будет воспринимать на себя всю нагрузку без перерыва – эти преимущества очевидны. Но вместе с тем, если мы говорим о кольцевой сети, то параллельная работа приводит к увеличению токов КЗ и, соответственно, все коммутационные аппараты должны быть сразу выбраны на совсем другую величину тока КЗ. Есть и более сложный аргумент: в кольцевой сети значительно сложнее добиться селективной работы устройств релейной защиты.
На напряжении 6, 10 кВ практически всегда применяются разомкнутые схемы, а повышение надёжности достигается за счёт введения резерва и применения устройств АВР. Замкнутые схемы применяются только в случае питания особо ответственных потребителей большой мощности.
Понятно, что чем меньше перерыв питания с момента отключения рабочего ввода до включения резервного, тем выше эффективность введения резерва, но быстрое включение возможно только с помощью устройств автоматики.
На схеме 6 представлен фрагмент схемы собственных нужд 6 кВ. Имеется секционированная магистраль резервного питания (МРП) и выключатели резервного ввода питания на секции собственных нужд [на рисунке все они обозначены чёрным – отключены]. Аналогичным образом в таких схемах применяются устройства АВР. При исчезновении напряжения на этих секциях происходит отключение выключателей рабочего ввода и включение выключателей резервного ввода. Таким образом восстанавливается электроснабжение потребителей собственных нужд. Принцип, как видно, аналогичный, но есть некоторые свои особенности, о которых также поговорим, когда будем говорить о разных отдельных схемах устройств АВР.
На рисунках 7–10 показаны разные схемы организации схем АВР, в основном трансформаторов. Если мы говорим о работе линий, то мы можем говорить о работе линий на холостом ходу. Работа же трансформаторов на холостом ходу, как правило, не используется (исключение составляют, пожалуй, только схемы собственных нужд); на подстанциях, как правило, трансформаторы отключены с двух сторон, как это показано на схеме 9.
По терминологии: один источник, который включен и через который осуществляется электроснабжение потребителей, называется рабочим, а второй называется резервным. Также можно встретить наименования ‘рабочий ввод’ и ‘резервный ввод’, сформулированные по аналогии. Рассмотрим принципы АВР на схемах 7-10.
Схема 7. Для подстанции А работа осуществляется по линии W1; вторая линия W2 – резервная, находится под напряжением. При отключении от устройства автоматики сначала выключаем выключатель Q1 рабочего ввода, а затем действуем на включение выключателя резервного ввода Q3. Вместе с тем, когда показаны стрелочки (ведущие к АВР и от АВР, пунктирные и обычные), подразумевается, что схемы АВР могут быть как одностороннего, так и двустороннего действия. При одностороннем действии линия W1 всегда рабочая, W2 – всегда резервная – тогда если схема АВР одностороннего действия, то устройство АВР будет действовать на отключение рабочего ввода Q1 и включение резервного ввода Q3. Возможно применение АВР двустороннего действия: при ней любая из линий W1 и W2 может быть рабочей, а другая может быть резервной – такая схема более гибкая. В зависимости от особенностей технологического процесса и от особенностей потребителей применяется схема АВР либо одностороннего, либо двустороннего действия.
Также возможно питание электродвигателей и других потребителей от отдельных трансформаторов, как это показано на схеме 9. Т1 и Т2 являются рабочими трансформаторами; Т3 является резервным трансформатором. При отключении рабочего трансформатора включается выключатель Q5 и один из выключателей Q6/Q7.
Но может быть ситуация, когда трансформаторы Т1 и Т2 включены на разные системы шин (или разные секции), как это представлено на схеме 8. На каждую из этих систем шин подключена своя нагрузка. Шиносоединительный выключатель Q5 нормально отключен. При аварийном отключении любого из рабочих трансформаторов будет включаться выключатель Q5, подключая нагрузку шин, потерявших питание, к оставшемуся в работе трансформатору. Если мощности одного трансформатора недостаточно при питании всей нагрузки, при действии АВР должны одновременно предприниматься меры для отключения части наименее ответственных потребителей.
Схема 10. Подстанции В и Г в нормальном режиме питаются радиально (В питается от А, Г питается от Б). Линия W3 находится под напряжением, выключатель Q5 отключен. При аварийном отключении линии W2 по какой-либо причине устройство АВР, установленное на подстанции Г, будет включать выключатель Q5, в результате чего питание переводится на подстанцию В по линии W3. При отключении линии W1 подстанция В и линия W3 будут оставаться без напряжения одновременно. Исчезновение напряжения на трансформаторе TV приводит в действие АВР на подстанции Г, которое включением выключателя Q5 будет подавать напряжение от подстанции Г. Опыт эксплуатации показывает, что устройства АВР из-за своей простоты весьма эффективны, значительно повышают надёжность электроснабжения потребителей, и успешность таких переключений, которые мы рассмотрели, составляет около 90% всех случаев.
В зависимости от того, каково назначение устройство АВР, можно встретить:
- АВР линий;
- АВР трансформаторов;
- АВР электродвигателей;
- АВР шинок управления (оперативного тока).
В зависимости от того, каким образом предотвращается подача напряжения на повреждённый рабочий источник питания:
- местный АВР;
- сетевой АВР.
Местный АВР – АВР, пусковой орган которого действует на отключение рабочего ввода, после чего включается резервный ввод. Этим исключается подача напряжения от резервного источника на повреждённый рабочий, и характерным признаком выполнения местного АВР является расположение всех элементов аппаратуры на одной подстанции (в том числе и всех выключателей, на которые действует устройство АВР).
Одновременно с этим в распределительных сетях можно встретить устройства сетевых АВР. Пусковой орган сетевого АВР действует на включение сетевого выключателя, который находится в резерве, а возможность подачи напряжения от резервного источника на повреждённый рабочий исключается при помощи устройств автоматики деления. Эти устройства автоматики деления располагаются в заранее заданных точках. Сетевой АВР – как правило, комплекс устройств, в который входит само устройство АВР, устройство автоматики деления и может быть ряд других устройств, расположенных на нескольких подстанциях резервируемой сети.
В зависимости от направления действия устройств АВР их можно разделить на:
- АВР одностороннего действия;
- АВР двустороннего действия.
Отдельно стоит выделять устройства АВР на подстанциях с синхронными двигателями (или с синхронными генераторами местных электростанций) – тут применяются специальные схемы АВР с контролем и ожиданием снижения напряжения на шинах, либо с контролем отключенного положения выключателей. Такой контроль необходим для предотвращения опасного несинхронного включения при действии устройства АВР. Поэтому для устройств АВР на подстанциях с синхронной нагрузкой применяются отдельные специальные решения.