Схема 3-х фазного АПВ однократного действия.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5

Принципиальная схема АПВ для линии с масляным выключателем приведена на рис. 8.1. В комплектное устройство РПВ-58 входят: реле времени КТ типа ЭВ-133 с добавочным резистором R1 для обеспечения термической стойкости реле; промежуточное реле KLI с двумя обмотками—параллельной и последовательной; конденсатор С (20 мкФ), обеспечивающий однократность действия АПВ; зарядный резистор R2 (1, 1 МОм) и разрядный резистор R3 (510 Ом).

Рис 8 1 Схема электрического АПВ однократного действия для линии с масляным выключателем.

В рассматриваемой схеме дистанционное управление выключателем производится ключом управления SA, у которого предусмотрена фиксация положения последней операции. Поэтому после операции включения ключ управления остается в положении “Включено” (Да), а после операции отключения—в положении “Отключено” (От). Когда выключатель включен и ключ управления находится в положении “Включено”, к конденсатору С подводится плюс оперативного тока через контакты ключа, а минус—через зарядный резистор R2. При этом конденсатор заряжен и схема АПВ находится в состоянии готовности к действию.

При включенном выключателе реле положения “Отключено” KQT, осуществляющее контроль исправности цепей включения, током не обтекается и контакт его в цепи пуска схемы АПВ разомкнут. Пуск схемы АПВ происходит при отключении выключателя релейной защитой в результате возникновения несоответствия между положением ключа управления, которое не изменилось, и положением выключателя, который теперь отключен. Несоответствие положений ключа и выключателя характеризуется тем, что через контакты ключа.1—3 на схему АПВ по-прежнему подается плюс оперативного тока, а ранее разомкнутый вспомогательный контакт выключателя SQ.1 переключился и замкнул цепь обмотки реле KQT, которое, сработав, подало контактом KQT.1 минус на обмотку реле времени КТ.

При срабатывании реле времени размыкается его мгновенный размыкающий контакт КТ.1 и вводится в цепь обмотки реле дополнительное сопротивление (резистор R1). Это приводит к уменьшению тока в обмотке реле, благодаря чему обеспечивается его термическая стойкость при длительном прохождении тока.

По истечении установленной выдержки времени реле КТ подключает замыкающим контактом КТ.2 параллельную обмотку реле KL1 к конденсатору С. Реле KL1 при этом срабатывает от тока разряда конденсатора и, самоудерживаясь через свою вторую обмотку, включенную последовательно с обмоткой контактора КМ, подает команду на включение выключателя. Благодаря использованию у реле KL1 последовательной обмотки обеспечивается необходимая длительность импульса для надежного включения выключателя, поскольку параллельная обмотка этого реле обтекается током кратковременно при разряде конденсатора. Выключатель включается, размыкается его вспомогательный контакт SQ.1 и возвращаются в исходное положение реле KQT, KL1 и КТ.

Если повреждение на линии было неустойчивым, она останется в работе. После размыкания контакта реле времени КТ.2 конденсатор С начнет заряжаться через зарядный резистор R2, сопротивление которого выбирается таким, чтобы время заряда конденсатора С составляло 20—25 с. Таким образом, спустя указанное время схема АПВ будет подготовлена к новому действию.

Если повреждение было устойчивым, то включившийся под действием схемы АПВ выключатель вновь отключится релейной защитой и вновь сработают реле KQT, и КТ. Реле KL1, однако, при этом второй раз работать не будет, так как конденсатор С, разряженный при первом АПВ, еще не успел зарядиться. Таким образом, рассмотренная схема обеспечивает однократное действие при устойчивом КЗ на линии.

При оперативном отключении выключателя ключом управления SA несоответствия не возникает и схема АПВ не действует, так как одновременно с подачей команды на отключение выключателя контактами ключа 6—8 размыкаются его контакты 1—3, чем снимается плюс оперативного тока со схемы АПВ. Поэтому сработает только реле KQT, а реле КТ и KL1 не сработают. Одновременно со снятием оперативного тока контактами 1-—3 SA замыкаются контакты 2—4 и конденсатор С разряжается через резистор R3. При оперативном включении выключателя ключом управления готовность схемы АПВ к действию наступает после заряда конденсатора через 20—25 с. В случае отключения линии защитой РЗ, когда Действия АПВ не требуется, через резистор R3 производится разряд конденсатора.

Для предотвращения многократного включения выключателя на устойчивое КЗ, что могло бы иметь место в случае застревания контактов реле KL1 в замкнутом состоянии, в схеме управления устанавливается специальное промежуточное реле KBS типа РП-232, имеющее две обмотки — рабочую последовательную и параллельную удерживающую. Реле KBS срабатывает при прохождении тока по катушке отключения выключателя и удерживается в сработавшем положении до снятия команды на включение. Цепь обмотки КМ при этом размыкается контактом KBS.1, благодаря чему предотвращается включение выключателя.

24. Назначение и принцип работы АЧР.

В любой объединенной энергосистеме должен быть резерв активной мощности, при этом в системе поддерживается номинальное напряжение и номинальная частота.

Дефицит активной мощности, вызванный отключением части генераторов или включением новых потребителей, повлечет за собой снижение частоты в энергосистеме.

Небольшое снижение частоты (на несколько десятых герца) не представляет опасности для нормальной работы энергосистемы.

Снижение же частоты более, чем на 1-2 Гц представляет серьезную опасность и может привести к полному расстройству работы энергосистемы. Это в первую очередь объясняется тем, что при понижении частоты сети снижается частота вращения электродвигателей, а значит и производительность механизмов, которые они вращают.

Представим себе тепловую электростанцию. Снижение частоты на 3-5 Гц приводит к уменьшению на 20-40% подачи воды в конденсатор циркуляционными насосами. При таком снижении частоты питательные насосы почти полностью прекращают подачу воды в котел. Мощность станции резко падает. Создается в системе еще больший дефицит активной мощности. Таким образом, происходит лавинообразный процесс, получивший название «лавина частоты».

Название говорит само за себя. Процесс происходит очень быстро.

Дежурный персонал не смог бы остановить эту лавину, поэтому ликвидация аварийного режима возлагается на устройства автоматики.

Для предотвращения развития аварии должны быть немедленно мобилизованы все имеющиеся резервы активной мощности, имеющиеся на электростанции. Все вращающиеся агрегаты загружаются до предела с учетом допустимых кратковременных перегрузок.

Кроме полной загрузки генераторов можно еще перевести синхронные компенсаторы в режим генераторов.

При отсутствии вращающегося резерва активной мощности единственно возможным способом восстановления частоты в сети является отключение части наименее ответственных потребителей.

Это осуществляется с помощью специальных устройств – автоматов частотной разгрузки (АЧР), срабатывающих при опасном снижении частоты.

Надо отметить, что действие АЧР всегда связано с определенным экономическим ущербом, поскольку отключение линий, питающих предприятие влечет за собой недовыработку продукции или появление брака. Однако существование АЧР оправданно возможно большими потерями при системной аварии.

Глубина снижения частоты зависит не только от значения дефицита активной мощности в первый момент аварии, но и от характера нагрузки.

Нагрузка делится на две группы. К первой группе относится чисто активная нагрузка (типа осветительных приборов), на которую снижение частоты никак не влияет и эта группа продолжает потреблять ту же мощность, что и до возникновения аварии.

Ко второй группе относится двигательная нагрузка, для которой снижение частоты приводит к уменьшению потребляемой мощности (мы об этом говорили раннее на примере ТЭС). Таким образом, несколько уменьшается дефицит активной мощности в сети.

Этот процесс получил название регулирующего эффекта нагрузки.

Чем больше доля второй группы потребителей в общей массе нагрузки в системе, тем устойчивей она получается, тем сильней проявится регулирующий эффект нагрузки.

Устройства АЧР должны устанавливаться там, где возможно возникновение значительного дефицита активной мощности во всей энергосистеме или в отдельных ее районах, а мощность потребителей, отключаемых при срабатывании АЧР, должна быть достаточной для предотвращения лавины частоты.

В соответствии с ПТЭ устройства АЧР должны исключать возможность даже кратковременного снижения частоты ниже 45 Гц.

Время работы с частотой ниже 47 Гц не должно превышать 20 с., а с частотой ниже 48, 5 Гц – 60 с.

При выполнении АЧР необходимо учитывать все реально возможные случаи аварийных отключений генерирующей мощности и разделения энергосистемы на части, в которых может возникнуть дефицит активной мощности, а также то обстоятельство, что нагрузка, а следовательно, и возможный дефицит активной мощности меняются в зависимости от сезона, времени суток, дней недели. Для того, чтобы суммарная мощность нагрузки потребителей, отключаемых действием АЧР, хотя бы примерно соответствовала дефициту активной мощности, возникшему при данной аварии, АЧР, как правило, выполняется многоступенчатой, в несколько очередей, отличающихся уставками по частоте срабатывания.

На рисунке приведены кривые, характеризующие процесс изменения частоты в энергосистеме при внезапном возникновении дефицита активной мощности. Если в энергосистеме отсутствует АЧР, то снижение частоты, вызванное дефицитом активной мощности, будет продолжаться до такого установившегося значения, при котором за счет регулирующего эффекта нагрузки и действия регуляторов частоты вращения турбин вновь установится баланс генерируемой и потребляемой мощности при новом сниженном значении частоты (кривая I).

Для восстановления в энергосистеме нормальной частоты в этом случае необходимо вручную отключить часть нагрузки потребителей, суммарное потребление мощности которыми при частоте 50Гц равно дефициту мощности, вызвавшему аварийное снижение частоты.

Иначе будет протекать процесс изменения частоты при наличии АЧР (кривая II).

Пусть, например, АЧР состоит из трех очередей с уставками срабатывания 48, 47, 5 и 47 Гц. Когда частота снизится до 48 Гц (точка 1), сработают АЧР первой очереди и отключат часть потребителей, дефицит активной мощности уменьшится, благодаря чему и уменьшится и скорость снижения частоты. При частоте 47, 5 Гц (точка 2 ) сработают АЧР второй очереди и, отключив дополнительно часть потребителей, еще больше уменьшат дефицит активной мощности и скорость снижения частоты.

При частоте 47 Гц (точка 3) сработают АЧР третьей очереди и отключат потребителей, мощность которых достаточна не только для прекращения снижения частоты, но и для ее восстановления.

Устройства АЧР, используемые для ликвидации аварийного дефицита активной мощности, подразделяются на три основные категории.

1 категория АЧР – быстродействующая (t= 0, 1-0, 3 с) с уставками срабатывания от 49Гц (даже от 49, 3 Гц) до 46, 5 Гц.

Назначение этой категории АЧР – не допустить глубокого снижения частоты в первое время развития аварии.

Уставки срабатывания отдельных очередей отличаются друг от друга на 0, 1 Гц.

F1 оч=49 Гц

F2 оч=48, 9 Гц

F3 оч=48, 8 Гц

И так далее.

2 категория АЧР – предназначена для восстановления частоты до нормального значения, если она длительно «зависает» на уровне 48Гц. АЧР-2 работает после того, как отработала часть очередей АЧР-1.

Уставки АЧР-2 выбираются уже не по Герцам (как у АЧР-1), а по времени. При этом, по Герцам уставки всех очередей одинаковы и чуть больше уставки 1 очереди АЧР-1, обычно Fачр-2=49, 2 Гц. А вот выдержки времени разных ступеней АЧР-2 отличаются друг от друга на 3 с и могут быть от 5 до 90 с. Величина выдержки времени зависит от того, на какой агрегат мы рассчитываем (если это турбина, ей требуется больше времени на раскрутку).

3 категория – совмещенные АЧР-1 и АЧР-2. Логика при этом сохраняется.

При такой схеме выполнения АЧР гарантируется недопущение снижения частоты ниже 46 Гц и восстановление ее до нормального уровня за 1-1, 5 минуты. Допускается неселективная работа смежных очередей АЧР-1 (при уставках, отличающихся друг от друга на 0, 1Гц).

Действие устройств АЧР должно сочетаться с другими видами автоматики. Так, например, для того, чтобы действие АЧР было эффективным, нагрузка потребителей, отключенных при аварийном снижении частоты, не должна подхватываться устройствами АПВ и АВР.

25. Виды перенапряжений и причины их возникновения. Защита подстанций от перенапряжений.

Перенапряжением называют всякое превышение напряжением амплитуды наибольшего рабочего напряжения. Длительность перенапряжения может составлять от единиц микросекунд до нескольких часов. Воздействие перенапряжения на изоляцию может привести к ее пробою.

К основным характеристикам перенапряжения (которые, как правило, являются случайными величинами) относят следующие:

· максимальное значение;

· кратность перенапряжения, равная отношению максимального значения перенапряжения к амплитуде наибольшего допустимого рабочего напряжения;

· время нарастания перенапряжения;

· длительность перенапряжения;

· число импульсов в перенапряжении;

· широта охвата сети;

· повторяемость перенапряжения.

Наибольшее рабочее напряжение (линейное) определяется соотношением, где значение коэффициента k_p принимают равным следующим значениям.


Класс напряжения U_ном, кВ	3-20	35-220		500-1150
k_p	1.2	1.15	1.10	1.05

ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» дает дополнительные определения для перенапряжения:

· импульс напряжения - резкое изменение напряжения в точке электрической сети, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня за промежуток времени до нескольких миллисекунд;

· временное перенапряжение - повышение напряжения в точке электрической сети выше 1, 1Uном продолжительностью более 10 мс, возникающее в системах электроснабжения при коммутациях или коротких замыканиях;

· коэффициент временного перенапряжения - величина, равная отношению максимального значения огибающей амплитудных значений напряжения за время существования временного перенапряжения к амплитуде номинального напряжения сети.

Для отклонения напряжения ГОСТ 13109-97 определяет нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения на выводах приемников электрической энергии соответственно 5 и 10% от номинального напряжения электрической сети.

По месту приложения напряжения различают:

· фазные перенапряжения;

· междуфазные перенапряжения;

· внутрифазные перенапряжения например, между витками катушки трансформатора, между нейтралью и землей);

· между контактами коммутационных аппаратов.

По причинам возникновения перенапряжения подразделяются на следующие:

· внешние - от разрядов молнии (атмосферные перенапряжения) и от воздействия внешних источников;

· внутренние - возникающие при резонансных явлениях, при авариях и при коммутациях элементов электрической цепи.

В высоковольтных цепях главным источником внешних перенапряжений являются разряды молнии. Наиболее опасны прямые удары молнии в оборудование (ПУМ), при которых даже на заземленных сооружениях возникают большие потенциалы. Индуктированные перенапряжения возникают вследствие индуктивной и емкостной связи канала молнии с токоведущими и заземленными частями электрической сети. Величина индуктированных перенапряжений меньше, чем при прямых ударах молнии, и они опасны только для сетей до 35 кВ при ударе молнии вблизи линии.

Импульсы перенапряжений распространяются на значительные расстояния от места возникновения. Набегающие волны могут представлять опасность для электрооборудования подстанций, электрическая прочность которого ниже, чем у линейной изоляции.

Внутренние перенапряжения по длительности и по причине возникновения делятся на квазистационарные и коммутационные.

Квазистационарные перенапряжения продолжаются от единиц секунд до десятков минут и в свою очередь подразделяются на режимные, резонансные, феррорезонансные и параметрические. Режимные перенапряжения возникают при несимметричных коротких замыканиях на землю, а также при разгоне генератора в случае резкого сброса нагрузки. Резонансные перенапряжения имеют место при возникновении резонансных эффектов в линиях (при одностороннем питании линии), в электрических цепях при наличии реакторов. Феррорезонансные перенапряжения возникают в цепях с катушками с насыщенным магнитопроводом, что может быть как на частоте 50 Гц, так и на высших гармониках и на субгармониках. Особенностью феррорезонанса является скачкообразный вход в режим резонанса (триггерный эффект).

Коммутационные перенапряжения возникают при переходных процессах и быстрых изменениях режима работы сети (при работе коммутационных аппаратов, при коротких замыканиях и при прочих резких изменениях режима) за счет энергии, запасенной в емкостных и индуктивных элементах. Наиболее часто такие перенапряжения имеют место при коммутациях линий, индуктивных элементов, конденсаторных батарей.

Все мероприятия по защите от перенапряжений делятся на две группы:

· превентивные меры снижения перенапряжений;

· защита оборудования с помощью коммутационных защитных средств.

Превентивные меры - это предотвращение возникновения перенапряжений или ограничение их величины в месте их возникновения. К таким мерам относятся следующие меры:

· применение выключателей с шунтирующими резисторами;

· применение выключателей без повторных зажиганий дуги между контактами при их разведении;

· применение грозозащитных тросов и молниеотводов;

· заземление опор линий электропередачи;

· емкостная защита изоляции обмоток трансформаторов и реакторов;

· применение емкостных элементов для снижения перенапряжений.

Коммутационные средства защиты от перенапряжений срабатывают и соединяют защищаемую цепь с заземлением в случае, когда перенапряжение в точке их установки превышает некоторую критическую величину. К этим средствам относят разрядники, шунтирующие реакторы с искровым соединением и нелинейные ограничители перенапряжений.

Надежность защиты в значительной степени определяется состоянием заземления опор воздушных линий и металлических корпусов оборудования подстанций. Заземление и вне его роли защиты от перенапряжений является весьма ответственным элементом сетей высокого напряжения. Различают три основных типа заземлений:

· рабочее заземление, используемое для создания необходимого распределения напряжений и токов в нормальных и аварийных режимах работы сети;

· защитное заземление, служащее для защиты персонала от напряжения, возникающего на корпусах оборудования при повреждениях изоляции или вследствие влияний;

· грозозащитное заземление, предназначенное для защиты от внешних перенапряжений.

Заземление разрядников, молниеотводов и тросов способствует уменьшению вероятности перекрытия изоляции при грозовых разрядах. Функции рабочего, защитного и грозозащитного заземлений часто возлагают на одно устройство.

Основной характеристикой заземляющего устройства является его сопротивление, определяемое как отношение потенциала на зажиме заземлителя к току, стекающему через заземлитель. Потенциал определяется по отношению к удаленной точке земли. Сопротивление заземлителя зависит от конструкции и размеров, удельного сопротивления земли, а также от величины и формы стекающего с него тока. Различают сопротивления на частоте 50 Гц и на грозовых импульсах, эти сопротивления могут значительно различаться. Импульсное сопротивление заземлителя определяют при протекании импульсного тока, по форме совпадающего со стандартным грозовым импульсом.

Сопротивление заземлителя на частоте 50 Гц и импульсное сопротивление связывают друг с другом импульсным коэффициентом заземлителя: . При стекании с заземлителя больших токов вблизи металлических частей заземлителя плотность тока велика, также велика напряженность электрического поля, где - удельное сопротивление земли. В этой области происходит локальная ионизация грунта со снижением в месте ионизации, что приводит к снижению импульсного сопротивления и.

При большой протяженности заземлителя (десятки метров) при импульсных токах сказывается влияние его индуктивности и может быть. Этот эффект иллюстрируется схемой замещения заземлителя, рис. 1.

Рис. 1. Схема замещения протяженного заземлителя

Емкостные токи в грунте при импульсе с фронтом в несколько микросекунд при удельном сопротивлении земли менее 1000 Ом*м существенно меньше токов проводимости, поэтому на схеме рис. 12.1 емкостные элементы отсутствуют. Заземлитель становится протяженным, если при времени фронта импульса 3..5 мкс длина заземлителя превышает 10 м. В этом случае на фронте импульса включается только ближняя к вводу часть заземлителя, и лишь на спаде волны тока подключаются удаленные участки заземлителя.

⇐ Предыдущая 1 2 3 45