Назначение и принцип работы устройства автоматического повторного включения.

Автоматическое повторное включение (АПВ) служит для быстрого восстановления электроснабжения потребителей, отключенных устройствами защиты при возникновении электрических самоликвидирующихся повреждений и ненормальных режимов в высоковольтных сетях и электроустановках. Устройства автоматического повторного включения (УАПВ) восстанавливают нормальную схему питания также в тех случаях, когда отключение выключателей отдельных участков сети или источников питания происходит вследствие либо ошибочных действий оперативного персонала, либо ложных срабатываний релейных защит. Опыт эксплуатации показывает, что многие повреждения в системах электроснабжения являются неустойчивыми и самоустраняются (самоликвидируются) после кратковременного снятия напряжения. К наиболее частым причинам, вызывающим неустойчивые повреждения элементов системы электроснабжения, относятся: пе- рекрытие изоляции линий при атмосферных перенапряжениях; схлестывание проводов при сильном ветре; замыкание линий раз- личными предметами; отключение линий или трансформаторов вследствие кратковременных перегрузок или неизбирательного срабатывания релейной защиты; ошибочных действий дежурного персонала и т. д.

Применение устройств АПВ различных элементов систем электроснабжения повышает надежность электроснабжения даже при одном источнике питания. Сущность АПВ состоит в том, что элемент системы электроснабжения, отключившийся под действием релейной защиты (РЗ), вновь включается под напряжение (если нет запрета на его повторное включение). Если при этом причина, вызвавшая отключение элемента, исчезла, то этот элемент остается в работе. Благодаря АПВ потребители получают питание практически без перерыва. Таким образом, устройства АПВ предназначены для автоматического подключения отключившегося элемента энергосистемы для восстановления работы потребителей или схемы их электропитания. Большая часть аварийных отключений электроустановок не связана с разрушением изоляции, а является следствием неустойчивых замыканий и самоликвидируется после кратковременного снятия напряжения. Если поврежденную сеть, отключенную защитой (по истечении некоторого времени, необходимого для деионизации среды, ионизированной дугой в месте короткого замыкания), снова включить, то такое включение часто оказывается успешным и восстанавливает исходную схему электроснабжения. Например, если короткое замыкание за время бестоковой паузы самоустранилось, то линия, на которой произошло неустойчивое повреждение, при повторном включении остается в работе. Поэтому повторные включения при неустойчивых повреждениях называют успешными, а самоустраняющиеся повреждения называют не- устойчивыми. Операция по автоматическому восстановлению напряжения в сетях после его отключения соответствующими защитами называется автоматическим повторным включением (АПВ). Если первое АПВ оказалось неуспешным, то иногда его повторяют. На воздушных линиях (ВЛ) успешность повторного включения зависит от номинального напряжения линий. На линиях напряжением 110 кВ и более успешность повторного включения значительно выше, чем на ВЛ напряжением 6...35 кВ. Значительный процент успешных повторных включений в сетях высокого и сверхвысокого напряжений объясняется быстродействием РЗ (как правило, не более 0, 10...0, 15 с), большим сечением проводов и расстояний между ними, высокой механической прочностью опор.

Устройства АПВ в системах электроснабжения обеспечивают повышение надежности электроснабжения, уменьшение перерывов электрической энергии, сокращение простоев электрооборудования, повышение производительности труда и в ряде случаев способствуют снижению капитальных затрат на устройство систем электроснабжения. Данные о повреждаемости воздушных линий электропередачи за многолетний период эксплуатации показывают, что доля неустойчивых повреждений весьма высока и составляет 50…90 %. При ликвидации аварии обычно оперативный персонал произ- водит опробование линии путем включения ее под напряжение, так как отыскание места повреждения на линии электропередачи путем ее обхода требует длительного времени, а многие повреждения носят неустойчивый характер. Эту операцию называют повторным включением. Реже на воздушных линиях возникают такие повреждения, как обрывы проводов, тросов или гирлянд изоляторов, падение или поломка опор. В кабельных сетях повреждения обусловливаются как особенностями конструкции кабелей, так и причинами их повреждений – механическим разрушением кабелей при земляных и строительных работах. Такие повреждения не могут самоустраниться, поэтому их называют устойчивыми. При устойчивом повреждении повторно включенная линия будет вновь отключена защитой. Поэтому повторные включения линий при устойчивых повреждениях называют неуспешными.

На подстанциях с постоянным оперативным персоналом или на телеуправляемых объектах повторное включение линий занимает несколько минут, а на нетелемеханизированных подстанциях и без постоянного оперативного персонала 0, 5…1 ч и более. Поэтому для ускорения повторного включения линий и уменьшения времени перерыва электроснабжения потребителей широко используются спе- циальные УАПВ. Время действия АПВ обычно не превышает нескольких секунд, поэтому устройства АПВ при успешном включении быстро подают напряжение потребителям. Экономическое значение внедрения АПВ весьма существенно, поскольку стоимость устройств АПВ несоизмеримо мала по сравнению с тем экономическим эффектом, который они дают.

Наиболее эффективно применение АПВ на линиях с односторонним питанием, так как в этих случаях каждое успешное действие АПВ восстанавливает питание потребителей и предотвращает аварию. В кольцевых сетях отключение одной из линий не приводит к перерыву питания потребителей. Однако и в этом случае применение АПВ целесообразно, так как это ускоряет ликвидацию ненормального режима и восстановление схемы сети, при которой обеспечивается наиболее надежная и экономичная работа. Согласно ПУЭ применение АПВ обязательно на всех воздушных и смешанных (кабельно-воздушных) линиях напряжением выше 1 кВ. Короткие замыкания часто бывают неустойчивыми не только на воздушных линиях, но и на сборных шинах подстанций. При этом АПВ шин с номинальным напряжением 35 кВ и выше обычно бывает успешным, что связано с малым временем работы релейной защиты шин, большими расстояниями между проводами и повы- шенной механической прочностью конструкций шин. Автоматическое повторное включение шин имеет высокую эффективность, поскольку каждый случай успешного действия предотвращает аварийное отключение целой подстанции или ее части. В трансформаторах большинство повреждений (коротких замыканий) носит устойчивый характер. Однако, устройствами АПВ оснащаются все одиночно работающие трансформаторы мощностью 1000 кВА и более, а также трансформаторы меньшей мощности, питающие ответственную нагрузку. Так как процент неустойчивых повреждений трансформаторов ничтожно мал, то устройства АПВ на трансформаторах выполняются так, чтобы их действие происходило только при отключении трансформатора резервной защитой. Резервные защиты трансфор- маторов действуют на их отключение в большинстве своем при от- казах устройств защиты или выключателей, питающихся от этих трансформаторов линий. При этом успешность действия АПВ трансформаторов так же высока, как и АПВ воздушных линий, и составляет 70…90 %. При действии защит от внутренних повреждений АПВ трансформатора, как правило, не производится. Например, при применении АПВ трансформаторов предусматривают запрет АПВ при внутренних повреждениях трансформатора, т. е. при отключении трансформаторов под действием газовой или дифференциальной защиты. Автоматическое повторное включение весьма эффективно при ложных и неселективных действиях релейной защиты, при ошибоч- ных действиях персонала, при нарушениях изоляции оперативных цепей, вызывающих «самопроизвольное» (без воздействия персонала, защиты и автоматики) отключение выключателей. Применение АПВ позволяет в ряде случаев применить упрощенные схемы релейной защиты и ускорить отключение КЗ. С увеличением кратности действия АПВ его эффективность уменьшается. Так, эффективность применения однократного АПВ для воздушных линий в энергосистемах России составляет 60…75 %, двукратного – 30...35 %, трехкратного – всего лишь 1…5 %. В распределительных сетях широкое внедрение АПВ, наряду с другими устройствами электроавтоматики, является одним из основных средств, позволяющих отказаться от постоянного дежурного персонала на большинстве подстанций и перевести их на обслуживание оперативно-выездными бригадами (ОВБ). Применение АПВ в распределительных сетях позволило также широко использовать подстанции 35…110 кВ без выключателей на стороне высшего напряжения. В этих случаях выключатели и АПВ устанавливаются только на питающих линиях со стороны головного участка сети.

Требования, предъявляемые к устройствам АПВ.

Факторы, определяющие условия эксплуатации устройств АПВ в энергосистемах, обусловливают технические требования, предъявляемые к ним при разработке схем, выборе рабочих уставок и при наладке АПВ. С точки зрения сохранения устойчивой работы электрической системы желательно иметь максимальное быстродействие АПВ. Однако быстродействие ограничивается опасностью повторного зажигания дуги после подачи напряжения. Перерыв в подаче напряжения должен быть больше времени деионизации среды, при котором гасится дуга. Поэтому приходится учитывать более тяжелые условия работы выключателей совместно с АПВ. Особенно это относится к масляным выключателям, в которых масло, окружающее место разрыва контактов, при отключении КЗ разлагается и обугливается под действием дуги, теряя изоляционные свойства. Возможность работы в цикле АПВ воздушных выключателей определяется практически только количеством и давлением сжатого воздуха в резервуарах выключателя. На быстродействие АПВ влияют время готовности привода выключателя к работе на включение, а также время возврата в исходное положение реле защиты, действовавшей при коротком замыкании. При выполнении устройств АПВ соблюдают еще ряд обязательных условий кроме тех, которые указаны выше. Повреждения, появившиеся на присоединениях, отключенных по режиму, в ремонт и т. п., практически всегда носят устойчивый характер. Автоматическое повторное включение в указанных ситуациях приводило бы к развитию повреждения оборудования, необходимости более частых ревизий выключателей. Поэтому при автоматическом выключении выключателя, по- следовавшем сразу же после его оперативного включения дежурным персоналом, пуск АПВ производиться не должен. Многократные включения выключателя на КЗ могут привести к тяжелым повреждениям выключателя. Недопустимы многократные повторные включения на КЗ и по условиям устойчивости работы энергосистемы. Поэтому схемы АПВ не должны допускать возможности многократных включений на короткое замыкание. Несмотря на большое разнообразие существующих в настоящее время схем АПВ, определяемое конкретными условиями их установки и эксплуатации, все они должны удовлетворять следующим основным требованиям.

1.2.1. Устройства АПВ должны находиться в состоянии постоянной готовности к действию и срабатывать при всех случаях аварийного отключения выключателя (кроме случаев отключения выключателя релейной защитой после включения его дежурным персоналом). Они не должны приходить в действие при оперативных от- ключениях выключателя дежурным персоналом (что обеспечивается пуском устройств от несоответствия положений выключателя и его ключа управления).

Устройства АПВ не должны действовать при отключении выключателя персоналом дистанционно или с по- мощью телеуправления, при автоматическом отключении выключателя защитой непосредственно после включения его персоналом, при отключении выключателя защитой от внутренних повреждений трансформаторов и вращающихся машин устройствами противоаварийной автоматики, а также в других случаях отключений выключателя, когда действие АПВ недопустимо.

1.2.2. Устройства АПВ должны иметь минимальное возможное время срабатывания для того, чтобы сократить продолжительность перерыва питания потребителей. На практике оно ограничивается рядом условий (готовностью привода выключателя к работе, временем деионизации среды в точке повреждения, временем готовности выключателя).

АПВ должно происходить со специально установленной выдержкой времени, выбранной из такого расчета, чтобы обеспечить максимально быстрое восстановление нормального режима работы линии или электроустановки.

1.2.3. Устройства АПВ должны автоматически с заданной выдержкой времени возвращаться в состояние готовности к новому действию после включения в работу выключателя: схема должна автоматически (с некоторой выдержкой) возвратиться в состояние готовности к новому действию.

1.2.4. Устройства АПВ не должны производить многократные включения выключателя на неустранившееся короткое замыкание.

1.2.5. Схемы АПВ должны предусматривать возможность запрета действия АПВ при срабатывании некоторых устройств релейной защиты (например, газовой или дифференциальной защит трансформаторов, действующих при внутренних повреждениях), а также при действии ряда устройств противоаварийной автоматики (частотная разгрузка, автоматика отделения местных электростанций).

Кроме выполнения указанных выше основных требований в устройствах АПВ должны быть предусмотрены цепи ускорения действия релейной защиты, а также переключающие устройства, обеспечивающие ввод устройств в работу и вывод их из работы оперативным персоналом.

1.2.6. При применении АПВ необходимо предусматривать ускорение действия защиты на случай неуспешного АПВ. Ускорение действия защиты после включения выключателя устройствами АПВ выполняют с помощью устройства ускорения, которое используют и при включении выключателя другими способами (ключом управления, с помощью телеуправления или устройства автоматического включения резерва).

1.2.7. Устройства трехфазного АПВ (ТАПВ) необходимо выполнять с пуском, происходящим в результате несоответствия меж- ду ранее поданной оперативной командой и отключенным положением выключателя (допускается также пуск устройства АПВ от защиты).

Устройства АПВ предусматривают на выключателях всех воздушных и кабельно-воздушных линий электропередачи, сборных шин подстанций, если эти шины не являются элементом комплектного или закрытого распределительного устройства (КРУ или ЗРУ), понижающих трансформаторов однотрансформаторных главных понизительных подстанций (ГПП).

Эффективно сочетание АПВ линий электропередачи с неселективными быстродействующими защитами линий и устройствами автоматической частотной разгрузки (АЧР). Автоматическое повторное включение выключателя должно осуществляться после неоперативного отключения выключателя (за исключением случаев отключения в результате срабатывания РЗ присоединения, на котором установлено устройство АПВ), непосредственно после включения выключателя оперативным персона- лом или средствами телеуправления, после действия защит от внутренних повреждений трансформаторов или устройств противоаварийной системной автоматики.

Время действия устройства АПВ t должно быть не меньше времени, необходимого для полной деионизации среды в месте КЗ и подготовки привода выключателя к повторному включению. Оно должно быть согласовано с временем работы других устройств автоматики и защиты, учитывать возможности источников оперативного тока для питания электромагнитов включения выключателей, одновременно включаемых от устройства АПВ. Характеристики выходного импульса устройства АПВ должны обеспечивать надежное одно- или двукратное (в зависимости от требований) включение выключателя. Устройства АПВ должны допускать блокирование их действия во всех необходимых случаях.

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться: