8 сем (станции+реле) / Лекции / Перепечатанные лекции с видосов прошлых лет
.pdfэтого, нужно потом последовательно их нагружать. Всё это несколько сложнее.
Это то, что касается АПВ шин, в первую очередь. Теперь давайте чуть так же подробнее поговорим об АПВ силовых трансформаторов. Оно, это устройство, наиболее эффективно, если у нас схема предусматривает одностороннее питание потребителей от этих трансформаторов. Поскольку резервная защита трансформаторов сработает при КЗ на шинах низкого напряжения (особенно если идёт речь о понижающих трансформаторах небольшой мощности, для этих трансформаторов дифзащита трансформаторов не устанавливается, и поэтому КЗ на шинах низкого напряжения будет сопровождаться отключением этого трансформатора), то АПВ восстановит электропитание всего района, т. е. всех остальных присоединений.
Кроме того, рассматривая АПВ трансформаторов и шин, как правило, подчёркивают отдельно значимость АПВ на трансформаторах распределительной сети. Например, это могут быть какие-то горнодобывающие предприятия, это могут быть буровые установки. Здесь есть некоторые особенности, связанные с режимами работы самой распределительной сети, с особенностями технологического процесса. И в этих схемах оказывается, что токовая защита оказывается не отстроенной от пусковых токов асинхронных двигателей, которые приводят в действие сами механизмы (если помните мы говорим о каких-то горнодобывающих предприятиях, поскольку там сами буровые механизмы могут располагаться на довольно широкой местности), и сама распределительная сеть, само электроснабжение этих потребителей, оно тоже будет такую характерную структуру иметь. Поэтому, если мы для каждой из этих отходящих линий будем предусматривать токовую защиту и будем выбирать её из требований чувствительности (по какому критерию? – обеспечивать действие при КЗ в конце линии), то в некоторых случаях может оказаться так, что эта защита будет неотстроена от пусковых токов асинхронных двигателей. Т.е. пусковые токи асинхронной нагрузки будут восприниматься этой защитой как КЗ. И мы говорим о защите, установленной на трансформаторе, поэтому здесь может следовать в таком случае отключение трансформатора. Например, это возможно, если случайно происходит одновременный пуск нескольких механизмов. Тогда мы обратно включаем этот трансформатор с помощью АПВ трансформатора, который до этого отключился, например, ещё либо при пуске асинхронных двигателей, либо отключился при перегрузке. Перегрузка исчезла, почему пусковые токи затухли, и мы можем восстановить технологический процесс по заранее намеченной очерёдности пуска. Вы, наверное, этих вопросов уже немножко касались в курсе, связанном с электрической частью станций, там где вы говорили о процессах
пуска и самозапуска, там вы немножко, наверное, говорили о существующей очерёдности пуска. Существующая – подразумевается, что на этапе проектирования, на этапе выполнения расчётов задаётся та очерёдность пуска, которая не будет приводить к перегрузкам, неправильному срабатыванию защит и т.д. Это то, что касается особенностей применения АПВ в трансформаторах.
Кроме того, есть особенности, связанные со срабатыванием защиты трансформаторов от внутренних повреждений. Кроме дифзащиты также защитой от внутренних повреждений является ещё и газовая защита. Так вот, есть ещё особенные требования, связанные с совместной работой АПВ трансформаторов и устройств газовой защиты. Поскольку устройство газовой защиты содержит в себе механические части, которые перемещаются при интенсивном газообразовании, либо при интенсивном движении масла в расширительный бачок, то необходимо, если помните, вы, наверное, уже встречали в описаниях, что у газовых и струйных реле есть выходные контакты, там их может быть несколько, которые используются во внешних цепях, вот в том числе эти контакты также ещё используются в схемах АПВ трансформаторов, чтобы, например, запрещать АПВ трансформаторов при, например, срабатывании газовой защиты. Это об особенностях совместной, скажем так, работы этих устройств.
Ну а сейчас переходим к реализации этих основных принципов, которые мы до этого с вами перечислили. И начнём с самого простого – с опробования исправности изоляции шин. Выполняется следующим образом
– при срабатывании дифзащиты шин одновременно с подачей отключающей команды на выключатели присоединений подаётся запрет действия на все устройства АПВ этих линий. Мы, например, с вами до этого говорили, что схема АПВ, к примеру, может пускаться от несоответствия либо с пуском от РЗ. Так вот, когда мы с вами говорим о срабатывании дифзащиты шин, у нас также появится несоответствие между положением ключа управления и положением выключателя, поскольку он будет отключен от защит. Таким образом, у нас сформируется ситуация, при которой будет выполнен пуск АПВ отходящих от шин, ну к примеру, линий. Это самое простое. Поэтому, мы же с вами говорим о шинах, а не о линиях, значит нам это АПВ нужно запретить. Или второй вариант, когда у нас речь идёт о срабатывании с пуском АПВ от РЗ. Здесь несколько проще, потому что у нас же нет обобщённого сигнала срабатывания РЗ, у нас есть сигналы срабатывания отдельно каждой функции, если мы говорим о сложном микропроцессорном терминале. А если эти защиты выполнены в разных терминалах, то тем более. Т.е. у нас есть сигнал о срабатывании отдельно каждой ступени. Так вот, здесь несколько проще, потому что мы можем в схеме логики выбирать, от каких защит будет пускаться АПВ, а от каких нет.
Так вот, для того, чтобы выполнить опробование исправности изоляции шин, нам необходимо запретить АПВ отходящих присоединений, но вместе с тем мы с вами на этапе проектирования должны выбрать то присоединение, в котором будет производиться опробование. Если помните, вначале мы с вами поговорили о том, что опробование должно выполняться питающим присоединением. Т.е. из всех присоединений мы отключили все выключатели, подействовали на запрет АПВ этих выключателей, и на этапе проектирования выбрали тот выключатель того присоединения, в котором мы будем с вами производить опробование. И выключателем этого питающего присоединения мы будем производить однократно обратное включение с временем, которое мы с вами выберем в устройстве АПВ.
Опять же, тут мы вспоминаем по каким критериям мы выбирали это время, по каким соображениям: вы помните, там были условия деионизации, связанные с уровнем напряжения, который зависит от номинального напряжения, готовность выключателей и т.д. Так вот, здесь точно так же, когда мы говорим об опробовании исправности изоляции шин, мы точно так же выбираем время действия АПВ. Поскольку, если мы говорим с вами об опробовании, поскольку мы на всех остальных выключателях АПВ запретили, то и шины мы включаем условно на холостой ход, т.е. у нас нет никакой нагрузки, то значит, если у нас нет никакой нагрузки, и все другие питающие присоединения у нас отключены, значит у нас нет опасности для синхронного включения. Т.е. мы можем выполнять АПВ шин здесь самым простым образом, потому что нам не нужно никакой синхронизм контролировать. Затем, если мы применяем с вами автоматическое опробование исправности изоляции шин, выполняем АПВ шин, и оказалось, что это АПВ успешно, то восстановление последующее нормальной схемы подстанции может производиться персоналом дистанционно или, например, при помощи устройств телемеханики. Вроде здесь всё очень просто - подействовали от защиты на отключение всех выключателей присоединений, отходящих от шин, выбрали выключатель того присоединения, на котором будем выполнять опробование, его включили. Если АПВ успешно, не нужно контролировать синхронизм, то всё чудесно, и, дальше, персонал восстанавливает нормальную схему, т.е. оперативными переключениями вводит в работу все остальные присоединения.
Но, дальше у нас следующий вопрос – а какой же выключатель выбрать? Т.е. выключателем какого присоединения мы будем выполнять опробование? Конечно, рассматриваем самый худший случай – если обратное включение будет выполнено на неустранившееся КЗ, то нам надо помнить о том, что это питающее присоединение тоже связано с какими-то другими потребителями, и это КЗ, особенно если мы говорим с вами о КЗ на шинах, то оно будет вероятнее всего металлическим, откуда там взяться
какому-то сопротивлению другому, то это, значит, КЗ может привести к снижению напряжения. А если же, например, наша линия, которая связывает рассматриваемые шины с каким-то объектом генерации, например, ближайшей станцией, если это линия короткая, значит сопротивление её небольшое, и получается, что при этом КЗ на шинах, вот мы в таком режиме опробования можем очень сильно повлиять на те элементы, которые остаются в энергосистеме в работе, т.е. на остальные. Поэтому, если, например, у нас есть несколько линий, или каждая из них является питающим присоединением, то из этих трёх или четырёх питающих присоединений нам нужно будет выбрать выключатель. Вот вопрос – какой из них выбрать? Так вот, мы будем выбирать тот, чтобы в случае включения на неустранившееся КЗ влияние снижения напряжения на те элементы, которые остаются в работе (это не потребители этой подстанции, а это остальная схема сети), было как можно меньше. Ну, например, если мы с вами говорим о каких-то количественных характеристиках, то нужно так, чтобы это КЗ было удалённым для остальных генерирующих объектов. Таким вот образом стараемся выбрать из нескольких отходящих присоединений то, выключателем которого мы будем опробовать наши шины.
Это была первая особенность. А ещё и вторая особенность. Раз мы с вами будем включать только один выключатель из всех, и точно также это может быть неустранившееся КЗ, то нам нужно проверить, что это КЗ может быть отключено от защит. А в чём будет разница? А разница будет в том, что ток этого КЗ будет меньше. А почему? А потому что мы до этого, когда считаем ток КЗ на шинах, мы говорим, что это суммарная величина. Потому что действительно есть питающие присоединения, есть несколько источников, и будут соответствующие составляющие тока КЗ от разных источников. Да, безусловно. Это в режиме, когда у нас все присоединения включены, а мы то с вами в режиме опробования говорим, что у нас только одна линия будет включена. Соответственно ток КЗ будет значительно меньше, в таком вот режиме опробования, чем тот ток, который вызвал первоначально срабатывание защиты шин. Раз этот ток будет значительно меньше, то нам нужно проверить, что те защиты, которые установлены на этом присоединении или на этом выключателе, которым мы будем осуществлять опробование, будут достаточно чувствительны для того, чтобы отключить этот выключатель в случае неустранившегося КЗ на шинах, поскольку этот ток КЗ в режиме опробования будет значительно меньше полного тока КЗ при КЗ на шинах, когда у нас все присоединения в нормальном режиме включены. Эти два критерия мы обязательно должны учесть, когда мы говорим опробовании изоляции шин.
Если питание подстанции производится, например, по двум, трём или пяти линиям, то опробование можно производить от двух линий. Понятно, что для этого устройство АПВ этих линий при работе дифзащиты шин не запрещается, т.е. команда или сигнал запрета не формируется. Но вместе с тем, чем больше выключателей будут осуществлять коммутации одновременно, тем большую нагрузку на аккумуляторную батарею это вызовет. Поэтому, есть ещё и такая особенность – для того чтобы облегчить условия работы аккумуляторной батареи для этих двух линий, по которым мы будем выполнять опробование, мы должны выставить разные времена действия устройств АПВ. Кроме того, здесь появляется ещё одно условие, раз это два питающих присоединения - мы должны сразу исключать несинхронное включение, которое мы можем дать допустимость либо проверить расчётным образом, либо мы можем использовать устройство АПВ с контролем синхронизма тех двух типов, которые мы с вами рассмотрели. Вот это особенность опробования исправности изоляции шин.
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