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

С какой стороны надо выключатель включать первым? С той стороны, где у нас генерация меньшей мощности.

Если у них одинаковая мощность и энергосистема у них тоже одинаковая, то очерёдность АПВ меняется: сперва АПВ со стороны 14, а в следующий раз, когда потребуется – со стороны 4 и т.д. Следовательно, с обеих сторон будут контролироваться как отсутствие, так и наличие напряжения.

При включении первого выключателя вводится ускорение, так как мы знаем, что там повреждение.

При несинхронном АПВ нужно проверить:

-максимальный электромагнитный момент синхронных генераторов и компенсаторов, возникающий при несинхронном включении, меньше электромагнитного момента, возникающего при трёхфазном к.з. на выводах машины

-максимальный ток через трансформатор при угле включения 180° меньше тока к.з. на его выводах при питании от шин бесконечной мощности

-после АПВ обеспечивается довольно быстрая ресинхронизация (возврат к синхронной работе при выводе в асинхронный режим)

Надо также численно проверить:

•Синхронный генератор

-ток несинхронного включения:

∆нс = " + с

г

- ∆ = 2" 2 = 2 2 – геометрическая разность между ЭДС несинхронно включаемого генератора и напряжение сети. Максимальное значение при δ = 180 .

" – сверхпереходное сопротивление генератора

г

с – сопротивление системы

Ток несинхронного включения будет максимальным, когда мы включим ЭДС системы и генератора в противофазу (180 градусов).

•Синхронный генератор при системе бесконечной мощности (Хс=0)

-ток несинхронного включения:

м.нс = 2"

к = "

г

Получается, несинхронное включение опасно термическим воздействием, так как ток в 2 раза больше тока КЗ + опасны усилия, которые воздействуют на вал и обмотки статора.

Несинхронное включение, которое удовлетворяет условиям только по току, может вызвать длительный асинхронный режим. Поэтому нужны устройства ресинхронизации. Ресинхронизация зависит от скольжения, а скольжение это разности частот (чем больше разность частот, тем меньше вероятность ресинхронзации).

Если, например, рассмотреть одиночную линию при изолировании этой системы для ресинхронизации надо будет разгрузить агрегаты. Ресинхронизация не входит в АПВ. Мы должны все условия рассмотреть перед АПВ.

Несинхронное АПВ допустимо, когда разность частот мала + проверка этих условий.

3.3. Быстродействующее АПВ.

В НАПВ и БАПВ нет органов контроля синхронизма. Задача выполнить АПВ как можно быстрей, чтобы угол между векторами ЭДС не успел достигнуть предельного значения, при котором нарушается синхронная работа.

Предельный угол 60-70°, угол номинальный 20°. Тогда приращение угла во время БАПВ 40-50°. Задача – включить быстрее, чем достигнется предельный угол нарушения синхронной работы.

Время в БАПВ сокращается за счёт использования быстродействующих выключателей.

Дельта предельное – задаёт предельное время во время которого ещё сохраняется предельная работа агрегатов.

Будем считать, что мощности генераторов нам заданы. С помощью верхних формул можем получить ориентировочное время t. От этого времени надо вычесть время на деионизацию, а также время коммутации выключателя.

Если представить, что Pнагр=Pном и угол δ12 = 50°, тогда

T=0,23 секунды.

Честно, сам без понятия, что здесь ещё написать, потому что мы на лекции тоже бегло это прошли.

3.4. АПВ с улавливанием синхронизма.

Если нельзя применить НАПВ и БАПВ, то применяем АПВ с улавливанием синхронизма.

Случаи, где можно применить:

-Одиночные транзитные линии

-Транзитные линии с шунтирующими связями недостаточной пропускной способности:

Красная линия – пример, линии 7-11 и 11-4 недостаточно для перераспределения мощности, при отключении красной линии.

Если говорить об отключении линии и его повторном включении:

Мы выключили линию с обеих сторон. Также включаем его поочередно. Первый выключатель включается также с контролем отсутствия напряжения:

Изменения появляются только для выключателя, который включается вторым – для него нужно сделать улавливание синхронизма (улавливание момента благоприятного для коммутации – разность частот маленькая, например и угол между напряжениями малый).

Для выявления этого времени надо сравнить напряжение или частоту со стороны линии и со стороны шин:

- контроль напряжения со стороны шин и со стороны линии (это выключатель, который включается второй).

Кроме улавливания наиболее благоприятного времени, нам надо сформировать импульс на повторное включение выключателя при:

1)Разности частот в определённой зоне (примерно до 2 гц, но всё индивидуально для энергосистем)

2)Включение при малых углах между напряжениями

АПВ с улавливанием синхронизма не сопровождается асинхронным режимом.

В схеме АПВ с улавливанием синхронизма присутствует реле контролирующее отсутствие напряжения на линии (KV2, KV1 для шин), синхронность напряжения на шин и линии (KV3). Если у нас все реле работают нормально, то все цепи запрета АПВ разомкнуты.

3) Необходимо осуществлять контроль отсутствия или наличия напряжения на включаемой линии, либо на питающих шинах, либо на вводах для проверки синхронности напряжения.

В случае устойчивого повреждения на одной из линии (Л2) и непредпринятии всех этих мер, при установке устройств АПВ с обеих сторон и невыполнении контроля отсутствия или наличия напряжения, мы можем обеспечить включение выключателя на устойчивое повреждение дважды, при этом второе включение будет излишним – т.к. потребители будут сохранять питание по неповреждённой линии (Л1), а повторное включение на КЗ будут вызывать возмущения в сети и потребуют частую ревизию самих выключателей.

Чтобы не выполнять повторное включение на КЗ, можно применить контроль наличия напряжения перед АПВ с той стороны, где линии включаются на нагрузку. При контроле отсутствия напряжения перед включением выключателя, который включается вторым, производим включение на устойчивое КЗ. Если оно оказалось устойчивым коротким, то включение мы будем проводить один раз с той стороны, где мы будем выполнять контроль. Где контроль наличие напряжения, мы будем выполнять включение выключателя только тогда, когда повреждение устранилось и линия, которую мы включили с противоположной стороны, будет оставаться под напряжением.

На линиях с двухсторонним питанием успешное включение линии под нагрузку может сопровождаться большими толчками тока, активной мощности, что связано с тем, что напряжение по обоим концам может отличаться как по значению, так и по частоте.

Если есть несколько линий (Рис. 2а), то повторное включение одной из отключившихся, не будет приводить к появлению большого уравнительного тока, т.к. связи будут сохраняться по другим остальным линиям. Поэтому, если между двумя электростанциями есть 3 и более связей, в которых есть достаточная пропускная способность, то

требованиями нормативных документов разрешается применение более простых устройств АПВ, так как сохраняется параллельная работа по оставшимся другим в работе линиям, и мы используем более простые схемы АПВ.

Две ЭС связаны одной линией (Рисунок 2б):

В этом случае каждое отключении линии будет приводить к несинхронной работе частей энергосистемы, при этом в одной из частей будет дефицит активной мощности и частота будет уменьшаться, в другой – избыток активной мощности и частота будет повышаться. Поскольку напряжения в разделившихся частях будут иметь разную частоту, то, включая линию, возникнет уравнительный ток. Вместе с тем, замыкание этих частей энергосистемы на параллельную работу, будет сопровождаться качаниями и асинхронным режимом, при котором угол между ЭДС будет увеличиваться и проходить значение 180°, 360°, тогда ток будет изменяться от минимального значения (близкое к 0) до максимального (может оказаться выше ТКЗ). Вместе с тем, ток асинхронного режима при несинхронном включении может значительно превосходить ток КЗ (в 20 раз), при этом опасна здесь не только величина этого тока, но и механические моменты, которые могут

приводить к повреждениям оборудования. Кроме того, вместе с асинхронным режимом могут уменьшаться напряжения (вплоть до 0 на каких-то промежуточных подстанциях). Такие циклические колебания тока и значительные понижения напряжения будут представлять опасность для оборудования. Поэтому расчётным способом необходимо рассчитать допустимость применения несинхронного АПВ, либо быстродействующего АПВ.

4.1. НАПВ (несинхронное АПВ).

Несинхронное АПВ на линии (НАПВ) можно устанавливать, если для одиночных линий с двухсторонним питанием или параллельных линий получим, что при замыкании асинхронный режим завершится выравниванием частот.

Как работает НАПВ – смотри вопрос 3.2.

4.2. БАПВ (быстродействующее АПВ).

Можем включить быстродействующее АПВ (БАПВ) для того, чтобы сократить время бестоковой паузы или с учётом мер, учитывающих не очень благоприятные условия при несинхронном включении, при этом полное время цикла не превышает 0,3 – 0,4 сек. В этом случае, к моменту время замыкания транзита разность частот будет незначительна. Другими словами: при использовании БАПВ включение будет осуществляться несинхронно, так же, как и при НАПВ, но в более лёгких условиях, так как не будет ещё потеряна устойчивость.

Как работает БАПВ – смотри вопрос 3.3.

4.3. АПВ с контролем синхронизма: АПВ ОС и АПВ УС.

б)

Рисунок 2 — Линии с двухсторонним питанием

Когда применение БАПВ и НАПВ недопустимо (например, Рис. 2б), мы должны выполнить проверку по условиям синхронизма вторичных напряжений.

Проверка осуществляется с помощью специальных схем, контролирующих наличие напряжения на линии и выполняющих контроль синхронизма. Учитывая контроль синхронизма после аварийного отключения с обеих сторон, сначала производится АПВ выключателя на одной подстанции (напр., В2 (Рис. 2а)) по условию отсутствия напряжения, а для выключателя с другой стороны (В1) АПВ производится не только по условию наличия напряжения, но и по условию контроля синхронизма, что значит контролировать угол сдвига фаз векторов напряжения на линии и на шине.

Два вида АПВ с контролем синхронизма:

- АПВ с ожиданием синхронизма (АПВ ОС) – это устройства, которые осуществляют АПВ линии в том случае, когда имеется несколько достаточно мощных шунтирующих связей – пропускная способность тех ЛЭП, которые остаются в работе, достаточная для того, чтобы мощность вышедшей из строя линии перераспределилась по ним (Рис. 2а).

Таким образом, АПВ ОС обеспечивают АПВ отключившейся линии, когда шунтирующие связи остаются в работе (пример Рис. 2а: при отключении Л3 сохраняется синхронная работа двух источников). В составе устройства АПВ ОС имеются специальные органы контроля, которые запрещают АПВ при нарушении синхронизма, т.е. если Л2

выведена в ремонт и происходит одновременно КЗ на Л3, то автоматически в составе АПВ ОС те узлы, которые выявляют нарушение синхронной параллельной работы двух источников, блокируют устройства АПВ.

Кроме того, в устройствах АПВ ОС повторное включение разрешается при затухании качаний, поэтому они и называются АПВ с ожидание синхронизма. Качания могут быть вызваны КЗ, которое предшествовало работе защит и устройствам АПВ, и могут возникнуть из-за выведенной в ремонт линии. Узел ожидания синхронизма блокирует АПВ до затухания качаний, и снова АПВ ОС разрешит управляющее воздействие на включение выключателя.

- АПВ с улавливанием синхронизма (АПВ УС) – может быть выполнено в одной элементной базе с АПВ ОС, но будут отличаться параметрами срабатывания. Если устройство АПВ ОС ожидает затухание качаний, то АПВ УС не дожидается затухания качаний. Они устанавливаются на линии, при отключении которых происходит нарушение синхронной работы из-за отсутствия шунтирующих связей или малой пропускной способности этих связей.

В АПВ УС разрешается подача импульса на включение выключателя лишь в определённом диапазоне разности частот и с некоторым опережением момента совпадения фаз (то есть, формируется сигнал на включение выключателя с некоторым опережением, и пока сигнал проходит по цепям управления, угол подбирается так, чтобы коммутация происходила в самый благоприятный момент времени).

Например, Рис. 2б: не ожидается, когда качания затухнут, потому что эти две энергосистемы работают с разными частотами, а улавливается наиболее благоприятный момент для коммутации.

Контроль синхронизма напряжений возможен применением схемы на Рис. 3.

Рисунок 3 — Фрагмент вторичных цепей

(два ТН, один из которых подключается к шинам TV1 (шинный ТН), другой – к линии

TV2 (линейный ТН) и реле KSS – реле контроля синхронизма)