Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

8 сем (станции+реле) / Экзамен / Автоматика расписанные билеты

.pdf
Скачиваний:
10
Добавлен:
08.02.2024
Размер:
6.89 Mб
Скачать

Итак, из двух вышеописанных условий выбирается большее.(если уставкой выбрано первое время, а второе становится больше, АПВ в изученных схемах блокируется)

Также в литературе можно встретить информацию, 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.,

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:

АПВ2 защ макс + откл + зап,

Где защ макс – максимальное время действия РЗ,

отклвремя отключения выключателя,

зап время запаса.

Время АПВ2 обеспечивает однократность действия АПВ. 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. Для того, чтобы при повторном включении на устойчивое КЗ 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 ( защ макс).

Данная формула справедлива только для защит с независимой временной характеристикой от величины тока. 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. В терминалах РЗ существует выбор характеристики независящей от тока либо выбор зависимой характеристики в соответствии с одной из заданных типовых.

Если независимая от тока характеристика срабатывания, то просто выбираем то время, которое задано для защиты.

В случае зависимой характеристики выбираем ту выдержку времени, которая соответствует току срабатывания и в реальных условиях время может быть весьма немаленьким.

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

АПВ2 АПВ1 + вкл + защ + откл + зап.

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 АПВ1 (время от пуска до формирования команды на включение выключателя),

– подождать время, необходимое на включение выключателя вкл (то есть на перемещение его контактов),

–подождать время срабатывания защиты защ,

–дождаться отключения выключателя откл (если АПВ действительно неуспешно)

–чтобы учесть разброс во всех этих временах добавить время запаса зап.

И только после этого можно осуществлять возврат схемы в исходное состояние. Т.о. мы рассмотрели те схемы, в которых возврат производится за счёт выдержки времени, отсчёт которой начинается с отключением выключателя.

Время срабатывания устройства АПВ двухкратного действия

АПВ1 д + зап,

АПВ2 г.п. + зап,

где д время деионизации среды от момента отключения линии до момента повторного включения и подачи напряжения,

г.п. время с учётом подготовки выключателя к отключению третьего КЗ в случае включения на устойчивое повреждение.

Второй цикл АПВ происходит через 10–20 секунд после вторичного отключения выключателя. Такая большая выдержка времени во втором цикле диктуется необходимостью подготовки выключателя к отключению тока короткого замыкания в третий раз (в случае включения на устойчивое повреждение). За это время из дугогасительной камеры удаляются разложившиеся и обуглившиеся частицы, отключающая способность выключателя восстанавливается, и он готов к отключению тока короткого замыкания в случае неуспешного АПВ.

с.з.1

8.2. Линии с двусторонним питанием. + 8.3. Параллельные линии.

Время срабатывания устройства однократного АПВ

 

АПВ1

д + зап

(1)

АПВ2

г.п. + зап

(2)

Для линий с двухсторонним питанием кроме этих двух условий появляются ещё дополнительные. Эти дополнительные условия связаны с наличием напряжения на обоих концах линий, поэтому время срабатывания определяется с учётом времени отключения короткого замыкания устройствами РЗ с противоположной стороны линии.

Рисунок 1 – Линия с двухсторонним питанием

Для того, чтобы рассмотреть наихудший случай, при расчёте выдержки времени АПВ потребуется время срабатывания не основной защиты, а время срабатывания резервных защит (в случае отказа быстродействующей защиты). В качестве расчётного случая принимаем, что с той стороны, где установлено устройство АПВ срабатывает первая ступень токовой защиты или первая зона дистанционной защиты, т.е. время срабатывания будет составлять около 0,1 с. А с противоположной стороны пусть выключатель отключается с выдержкой времени второй или даже третьей ступени. Поэтому слева мы учитываем время срабатывания первой ступени токовой защиты, а справа учитываем выдержку времени второй или даже третьей ступени. Если коэффициент чувствительности второй зоны дистанционной защиты не меньше 1,2 , а второй зоны токовой защиты 1,5, то в расчёте используются времена срабатывания вторых ступеней. Если же у защит меньшие коэффициенты чувствительности, то учитывают выдержку времени третьих ступеней резервных защит линий.

Проследим логику, как образуется выражение:

АПВ1 = с.з.2 с.з.1 + откл.2 откл.1 + д вкл.1 + зап

(3)

Кроме условий 1 и 2, необходимо, находясь со стороны левой ПС, убедиться, что с противоположной ПС выключатель точно отключился (иначе условие, связанное с временем деионизации, окажется бесполезным).

Чтобы точно знать время деионизации, нужно знать, что выключатель справа точно отключился. Для этого нужно найти разницу выдержек времени с.з.2 (мы определились слева защита срабатывает быстрее, чем справа – худший случай). Эта

разность нужна, чтобы знать, в какой момент начнётся восстановление изоляционных свойств воздуха.

Далее есть времена отключения выключателей – пусть эти выключатели разных типов, и времена отключений разные – пусть с противоположной стороны выключатель отключится позже ( откл.2 откл.1наихудший случай). И только после этого начинается отсчёт времени деионизации д.

Линия оказывается под напряжением только после того, как контакты выключателя оказываются замкнутыми. Поэтому можем вычесть время включения выключателя со стороны установки АПВ, потому что пока контакты будут замыкаться, линия будет без напряжения [и чтобы уменьшить время срабатывания АПВ1, время вкл.1 вычитается из общей суммы]. И для учёта разброса всех времён мы добавляем время запаса зап (помогает учесть разброс времён отключения выключателей, т. к. они отклоняются со временем эксплуатации, и времени деионизации).

В формуле 3, как правило, д = 3 с, а зап = 0,5 − 0,7 с.

Если с противоположных сторон установлены одинаковые выключатели, то откл.2 откл.1 = 0, а если, со стороны установки устройств АПВ защита действует без выдержки времени, то пропадёт слагаемое с.з.1, то:

АПВ1 = с.з.2 + д вкл.1 + зап

(4)

Из полученных величин из формул 1,2, 4 выбираем наибольшее значение.

Кроме того, необходимо вспомнить, что во многих случаях для линий с двусторонним питанием устройства АПВ оснащаются устройством контроля наличия напряжения на линии [вспомним поочерёдное АПВ: включение первого выключателя происходит с контролем отсутствия напряжения, а включение второго выключателя – с контролем наличия напряжения – значит, что выключатель от АПВ включился, защита не сработала и можно включать выключатель 2]. Так вот, если используется контроль наличия напряжения, то задача упрощается: нам не нужно учитывать время деионизации д и время

включения выключателя вкл, поскольку мы контролируем положение выключателя, контролируя напряжение на линии.

Уставки для АПВ с контролем наличия напряжения принимают следующий вид:

АПВ1 = с.з.2 с.з.1 + откл.2 откл.1 + зап

А если еще учесть, что у нас одинаковые выключатели и защита без выдержки времени, то:

АПВ1 = с.з.2 + зап

АПВ с контролем синхронизма

Если мы будем использовать контроль синхронизма, то нам также необходимо будет кроме времени срабатывания АПВ произвести расчёт уставки органа, контролирующего синхронность. Если присутствуют довольно сильные обходные связи, то при отключении линии нарушения синхронизма не происходит, но одновременно с этим будет увеличиваться угол между напряжениями по концам отключившейся линии.

д − действительный угол между напряжениями по концам ЛЭП.

В этом случае угол срабатывания органа контроля синхронизма будет определяться по формуле:

с.р. = н д,

где н = 1,2 … 1,3 — коэффициент надежности.

Более сложный случай – при отсутствии обходных связей – разделившиеся после отключения линии части энергосистемы могут работать несинхронно. В этих условиях при больших углах между напряжениями устройство АПВ блокируется для того, чтобы не произошло замыкание транзита с большим толчком тока или при возникновении асинхронного хода.

Для того, чтобы замыкание происходило при угле, меньшем максимально-допустимого по расчёту значения , полученного расчётным образом.

Как правило, расчётом угол устанавливается не более 60…70°. Для определения угла срабатывания используется формула:

АПВ1

с.р. = ∙ н ∙ (1 + в) ∙ вкл + АПВ1,

где АПВ1 — время срабатывания АПВ,

н = 1,1 — коэффициент надежности,

в = 0,8 — коэффициент возврата,

вкл — время включения выключателя.

Кроме того, есть ещё ряд трудностей. В реальных условиях значение с.р. может значительно отличаться от уставки по нескольким причинам. Ниже представлены векторные диаграммы реле контроля синхронизма.

Вектор напряжения на шинах построен вертикально. Диаграмма (а) иллюстрирует, как будет меняться угол с.р. (полученный расчётным образом). Угол равен 40° между напряжениями, каждое из которых равно номинальному. При этом мы рассматриваем ситуацию, что напряжение на шинах при отключении линии возросло, а напряжение в другой части энергосистемы снизилось – при этом меняется величина с.р.. между векторами напряжений. Вторая диаграмма (б) иллюстрирует случай, когда напряжение на шинах не меняется, а в оставшейся части энергосистеме понижается. Диаграмма (в) иллюстрирует случай, когда происходит понижение обоих напряжений (и на шинах, и на линии).

Эти векторные диаграммы хорошо иллюстрируют ситуацию, когда угол срабатывания будет зависеть не только от расчётной формулы, но и ещё от значений напряжения на шинах и на линии. Эти диаграммы построены при соблюдении условия, что напряжение срабатывания остаётся величиной неизменной. Например, для реле, которое настроено при номинальном напряжении на угол срабатывания 40° при снижении обоих напряжений до 0,8 Uном происходит увеличение угла срабатывания до 51° (диаграмма (в)). То есть мы будем включать выключатель при угле большем, чем мы рассчитали по формуле, что плохо.

Если рассмотреть ещё более неблагоприятную ситуацию, когда одновременно возникнет погрешность и отклонение от нормы, угол срабатывания может увеличиться до 60°. Вместе с тем, при отклонении от номинального одного из подводимых напряжений в

сторону повышения, а другого в сторону понижения, происходит уменьшение угла срабатывания и, как следствие, появляется ситуация с излишним запретом работы устройства АПВ (диаграмма (а)). Здесь ситуация обратная: угол становится меньше, чем расчётный – излишний запрет АПВ.

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 ( АПВ− ), это устройство подействовало на включение выключателя В-I ( в.в). АПВ− И АПВ− включает разброс выдержек времени устройств АПВ. зап = 0,5 с учитывает отклонение всех заданных времён.

АПВ− = АПВ− + в.в + ∆ АПВ− + ∆ АПВ− + зап

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:

АПВ− = АПВ− + в.в + з.ш. + зап,

где з.ш. — время срабатывания защиты шин.

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.