Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Переключения в электроустановках 0,4-10 кВ распределительных сетей

Устройства автоматики - Переключения в электроустановках 0,4-10 кВ распределительных сетей

Оглавление
Переключения в электроустановках 0,4-10 кВ распределительных сетей
Коммутационные аппараты в электроустановках до 1 кВ
Коммутационные аппараты в электроустановках 6-10 кВ
Приводы масляных и вакуумных выключателей
Выполнение операций с выключателями
Выключатели нагрузки
Высоковольтные контакторы
Отделители и разъединители
Схемы распределительных сетей
Устройства релейной защиты
Защита и сигнализация при замыкании фазы на землю
Устройства автоматики
Организация и порядок переключений в электроустановках
Выполнение переключений в электроустановках
Оперативное обслуживание КРУ производства Германии

Основными видами автоматики в распределительных сетях 6—10 кВ являются устройства автоматического повторного включения АПВ линий и автоматического включения резервного питания АВР. К числу автоматических устройств, обеспечивающих успешность действия АВР и надежность послеаварийного режима, относятся также устройства для секционирования линий и выделения поврежденного участка — устройства делительной автоматики, работающие по принципу минимального напряжения  —  ДМЗ и по току КЗ  —  ДАТ.
Рис. 31. Схема электрического АПВ однократного действия для выключателей с пружинным приводом (в схеме ключа SA точкой отмечены положения рукоятки ключа, при которых замкнуты контакты 2 4 или 13)

Устройства АПВ предназначаются для быстрого восстановления питания потребителей путем автоматического повторного включения выключателя, отключившегося действием релейной защиты, а также в случае самопроизвольного отключения выключателя (не от ключа или кнопки управления).
Устройствами АПВ оборудуются все воздушные и смешанные кабельно-воздушные линии напряжением выше 1 к В. В кабельных сетях применение АПВ считается целесообразным, если линия питает несколько подстанций, не имеющих автоматического включения резервного питания.
Применяются АПВ однократного и двукратного действия, причем выдержка времени на включение отключившегося выключателя для АПВ первого цикла не менее 2 с, а для АПВ второго цикла 15—20 с. Большая выдержка времени АПВ второго цикла объясняется необходимостью подготовки выключателя к отключению возможного третьего КЗ в случае устойчивого повреждения на линии, а у выключателей с пружинным приводом еще и необходимостью завода пружин для повторного включения выключателя.
На рис. 31 приведена схема электрического АПВ однократного действия, предназначенного для выключателей с пружинным приводом (например, приводом ПП-67, встроенным приводом выключателя ВМПП и др.). Положение контактов на схеме соответствует включенному положению выключателя. В положении готовности привода (пружины заведены) контакт готовности SQY замкнут. Замыкается в процессе включения выключателя также вспомогательный контакт привода SQA, который размыкается только при подаче команды на отключение выключателя ключом 5/1 или контактом телеуправления. Таким образом, в цепи включения выключателя 7—8—9 разомкнуты два контакта: КТЛ реле времени КТ и вспомогательный контакт выключателя SQC. При отключении выключателя действием релейной защиты замыкаются вспомогательные контакты выключателя SQC и SQK.
При этом возникает несоответствие положений выключателя и его привода, что служит поводом для пуска АПВ. В образовавшейся цепи 7—8—10 находится реле времени КТ, которое начинает работать и через заданное время замыкает контакт КТ. 1 в цепи электромагнита включения YAC. И так как к этому моменту времени все вспомогательные контакты в цепи 7—8—9 оказываются замкнутыми  —  электромагнит включения YAC срабатывает и выключатель включается за счет потенциальной энергии натянутых пружин привода. Одновременно в цепи 7—8—9 срабатывает счетчик PC, фиксируя факт срабатывания АПВ. Замыкается также контакт SQM конечного выключателя в цепи 11—12, при этом запускается автоматический электродвигательный редуктор АВМ, предназначенный для натяжения пружин привода. После завершения этого процесса контакт SQM размыкается и электродвигатель редуктора останавливается. В цепи 7-8-9 замыкается контакт SQY, подготовляя устройство АПВ к новому действию.
Ручное отключение выключателя осуществляется замыканием контактов 2-4 ключа SA.
Рассмотренная схема АПВ обеспечивает также натяжение пружин и автоматический возврат привода в состояние готовности и при неуспешном АПВ.
Двукратное АПВ. Практикой установлено, что в сетях 6-10 кВ при первом цикле АПВ до 50% случаев автоматических включений приходится на успешные, т.е. такие, когда линии остаются в работе. Устройства АПВ двукратного действия позволяют повысить число успешных включений еще на 10—15%. Кроме того, в сетях с автоматическим секционированием во вторую (бестоковую) паузу АГ1В возможно автоматическое выделение с помощью выключателей, выключателей нагрузки и отделителей поврежденного участка с дальнейшей подачей напряжения на неповрежденный участок сети действием АПВ второго цикла.
Внедряется в эксплуатацию устройство двукратного АПВ типа АПВ-2П. Оно используется для выключателей 6—10 кВ с пружинными и электромагнитными приводами.
Устройство изготовлено на электронной элементной базе в виде одного блока. Помимо прочих элементов оно содержит два элемента времени: первого цикла со шкалой 5,5 с и второго с уставками до 40 с.
При автоматическом (или самопроизвольном) отключении выключателя вспомогательными контактами запускаются оба элемента времени. По истечении выдержки времени первого цикла АПВ срабатывает первый элемент времени; его выходной сигнал проходит через ряд элементов схемы, усиливается и поступает на электромагнит включения выключателя  —  выключатель включается, этим завершается первый цикл АПВ.
Если АПВ первого цикла окажется неуспешным (выключатель отключится действием защиты), привод подготовляется к новой операции включения (натягиваются пружины привода) и по истечении времени уставки второго цикла АПВ происходит повторное включение выключателя.
Если включение будет неуспешным (выключатель вновь отключился), то нового запуска элементов времени не происходит, поскольку времени, пока выключатель находился во включенном состоянии, было недостаточно для подготовки устройства к следующему пуску. Схема обеспечивает однократность первого и второго циклов АПВ. Далее будет возможным только оперативное включение выключателя, при котором схема устройства возвратится в исходное состояние по истечении соответствующего времени подготовки.

Устройства АВР.

При наличии двух источников питания линии распределительных сетей 6-10 кВ имеют, как правило, раздельное (одностороннее) питание, причем один из источников принято считать рабочим, другой  —  резервным. Надежность питания потребителей в этом случае обеспечивается применением АВР, которое при отключении рабочего источника и потере напряжения восстанавливает питание потребителей включением резервного источника питания.
Устройства АВР должны отвечать следующим требованиям. При отключении по любой причине выключателя со стороны рабочего источника должен немедленно включаться выключатель со стороны резервного источника питания.
В случае внезапного исчезновения напряжения со стороны рабочего источника (выключатель не отключался) в схеме АВР должен срабатывать пусковой орган минимального напряжения, который при наличии напряжения на резервном источнике должен действовать с выдержкой времени на отключение выключателя рабочего источника с приемной стороны. Пусковой орган минимального напряжения не должен предусматриваться, если рабочий и резервный источники получают питание от одной (общей) секции шин, так как при исчезновении напряжения на этой секции шин действие АВР с приемной стороны будет бесполезным.
Действие АВР должно быть однократным, чтобы избежать излишних включений резервного источника на неустраненное КЗ.
Должно запрещаться действие АВР на восстановление питания потребителей, отключенных устройствами автоматической частотной разгрузки АЧР.
Местное резервирование осуществляется по схемам, представленным на рис. 32. Включение резервного питания выполняется выключателями с пружинными и электромагнитными приводами, а также выключателями нагрузки, у которых приводы приспособлены для автоматического проведения операций.
Питание схем АВР осуществляется от измерительных трансформаторов напряжения, подключенных к вводам линий, а также от трансформаторов собственных нужд.
Схемы местного резервирования на подстанциях
Рис. 32. Схемы местного резервирования на подстанциях закрытого типа
Устройства АВР выполняются для одностороннего и двустороннего действия. При одностороннем действии АВР переключает питание на резервный источник только при исчезновении напряжения со стороны рабочего источника. Двусторонний АВР приходит в действие при исчезновении напряжения как со стороны рабочего, так и со стороны резервного источника.
Рассмотрим последовательность переключения питания нагрузки с помощью местного АВР одностороннего действия (рис. 32, а). При КЗ в точке К1 на линии W1 релейной защитой отключается выключатель Q1 и на шинах ЗТП исчезает напряжение; срабатывает пусковой орган минимального напряжения и при наличии напряжения на резервном вводе (контролируется ТУЗ) с выдержкой времени отключается выключатель Q2. После чего (при готовности пружинного привода) действием АВР включается выключатель Q4 и питание нагрузки ЗТП восстанавливается от резервного источника питания по линии W3.
В случае неуспешного АВР (например, при устойчивом КЗ в точке К2) выключатель Q4 отключается действием максимальной токовой защиты АК4. Повторного включения этого выключателя действием АВР не происходит, так как у выключателя, находящегося в отключенном положении, пружины привода автоматически не заводятся.
Схема ЗТП с секционированной системой шин и АВР двустороннего действия на секционном выключателе QB (рис. 32, б) обеспечивает более высокую степень надежности электроснабжения потребителей. При КЗ, например, на шинах секции В1 в точке КЗ максимальной защитой АК5 отключится выключатель Q5  —  на секции В1 исчезнет напряжение. В бестоковую нагрузку на ЗТП действием органа минимального напряжения отключается выключатель нагрузки QW6 и далее действием АВР включается секционный выключатель QB.
Если к моменту включения секционного выключателя КЗ самоустранится — действие АВР будет успешным. При устойчивом КЗ секционный выключатель отключится действием максимальной токовой защиты с минимальной выдержкой времени.
Сетевое резервирование осуществляется комплексом автоматических устройств, расположенных в различных точках сети и взаимодействующих между собой.
В аварийной ситуации эти устройства выполняют следующие функции:
устройство сетевого АВР переключает питание сети на резервный источник при отключении рабочего;
устройство делительной автоматики (ДМЗ) перед срабатыванием сетевого АВР делит резервируемую сеть на пункте секционирования, предотвращая подачу напряжения на поврежденный элемент (линию, шины, трансформатор) от резервного источника;
устройство УПЗС на пункте секционирования автоматически переключает комплекты максимальных токовых защит, выполненных с разными уставками по току и времени, таким образом, чтобы они соответствовали новому режиму работы сети;
устройство АПВ осуществляет повторное включение линии.

Работа сетевого АВР.

На рис. 33 приведена схема сетевого АВР двустороннего действия, предназначенного для выключателей с пружинным приводом. Положение контактов на схеме соответствует отключенному положению выключателя- Q3 на пункте секционирования СП. При исчезновении напряжения, например, со стороны ЦП А сработают реле напряжения К VI и KV2, подключенные к трансформатору напряжения TV1, и замкнут свои контакты КVI. 1 и KV2.1 в цепи реле времени КТ1. Реле времени КТ1 запустится и через заданное время (при наличии напряжения на вводе линии со стороны ЦП Б) замкнет контакт КТ1.1 в цепи электромагнита включения YAC3 выключателя Q3. И так как в цени 5-6—9-10—12 все вспомогательные контакты замкнуты — выключатель Q3 включится и подаст напряжение в сторону ЦП А.
При успешном АВР через замкнувшиеся контакты SQC3 и SQM в цепи АВМ происходит автоматический завод пружин привода выключателя Q3. При неуспешном АВР (выключатель Q3 отключился Действием защиты А КЗ) вспомогательный контакт останется разомкнутым и пружины привода не заведутся. В этом случае подготовка привода к включению выключателя проводится оперативным персоналом вручную переключением отключающего устройства SX2 в положение 2—3. После натяжения пружин переключатель SX2 устанавливается в рабочее положение 1-2.
Схема сетевого АВР
Рис. 33. Схема сетевого АВР двустороннего действия для выключателей с пружинным приводом:
а  —  схема участия сети 10 кВ; б  —  схема питания пускового органа АВР; в — схема АВР
Исчезновение напряжения со стороны ЦП Б также приведет к срабатыванию АВР, но с выдержкой времени, установленной на реле КТ2 Заметим, что шинки управления ЕС1 и ЕС2 получают питание от одного из трансформаторов напряжения Т1 или Т2. Переключение питания с одного трансформатора напряжения на другой происходит автоматически с помощью специального устройства (на рис. 33 не показано) Устройство делительной автоматики ДМЗ применяется на пунктах секционирования и подстанциях распределительных сетей, оснащен ных АВР. Устройство состоит из двух трансформаторов напряжения, двух органов минимального напряжения и реле времени. Приходит в действие при исчезновении напряжения на электроустановке или значительном его снижении (до 0,25—0,4 UH0M). Воздействует на отключение выключателя или выключателя нагрузки линии в бестоковую паузу.
Уставка срабатывания реле времени ДМЗ выбирается меньше времени срабатывания сетевого АВР и больше времени уставки АПВ первого цикла на выключателе, с помощью которого на линию подается напряжение, т.е. tАВР> tДМЗ >tАПв.
Устройство делительной автоматики ДМЗ должно действовать в условиях полного отсутствия напряжения на электроустановке, поэтому источником оперативного тока для нее на пунктах секционирования обычно служат предварительно заряженные конденсаторы (серии БК).

Устройство делительной автоматики с контролем тока КЗ ДАТ применяется на пунктах секционирования — закрытых трансформаторных подстанциях (ЗТП), где в качестве секционирующих аппаратов используются выключатели нагрузки. Применение ДАТ позволяет в аварийной ситуации (при полном отсутствии напряжения на подстанции) выбрать один из двух выключателей нагрузки (со стороны основного или резервного источника питания в зависимости от места КЗ) и подать команду на его отключение.
Трансформаторы тока, к которым подключается реле максимального тока автоматики, устанавливаются на вводе линии, отходящей в сторону источника резервного питания, т.е. пункта АВР, где секционирующий выключатель в нормальных условиях находится в отключенном положении. При КЗ на линии, отходящей от ЗТП в сторону пункта АВР, реле тока ДАТ фиксирует прохождение тока КЗ через шины ЗТП и ДАТ подает команду на отключение выключателя нагрузки поврежденной линии.
При КЗ на питающей линии, отходящей от основного источника питания в сторону ЗТП, ток КЗ через шины ЗТП не проходит и токовое реле ДАТ не срабатывает. В этом случае команда на отключение выключателя нагрузки линии основного питания поступает от делительной автоматики минимального напряжения, выполненной с помощью реле времени. Отключение этого выключателя нагрузки происходит в период времени, когда линия основного питания не находится под напряжением.
Источником оперативного тока для работы схемы ДАТ служат предварительно заряженные конденсаторы.
Устройства автоматического включения резерва на низшем напряжении 0,4 кВ предусматриваются на трансформаторных подстанциях закрытого типа. К таким устройствам относится станции противоаварийного управления (СПУ). На рис. 34 представлена схема включения двух СПУ для взаимного резервирования двух источников питания. В нормальном режиме работы на обеих СПУ включены контакторы основного питания КМ1 и КМ2, через которые питаются РУ1 и РУ2 0.4 кВ соответственно. Контакторы резервного питания КМЗ и КМ4 отключены.
При исчезновении напряжения, например, со стороны источника питания А автоматически отключается контактор КМ1 и включается контактор КМЗ  —  питание нагрузки РУ1 переключается на трансформатор 72. Аналогично переключается питание РУ2 на источник питания А при исчезновении напряжения со стороны источника Б. Время переключения питания на резервный источник не более 0,2 с.
Схема включения станций противоаварийного управления
Рис. 34. Схема включения станций противоаварийного управления для взаимного резервирования двух источников питания:
КМ1, КМ2  —  контакторы основного питания; КМЗ, КМ4  —  то же резервного питания; 1  —  ремонтная перемычка связи РУ1 иРУ2
При выводе в ремонт одной из двух СПУ питание соответствующего РУ 0,4 кВ предварительно переводится на другое РУ по ремонтной перемычке 1 (см. пример 5.20).

Примеры взаимодействия автоматических устройств.

Рассмотренные выше устройства релейной защиты и автоматики в реальных распределительных сетях соответствующим образом настраиваются и взаимодействуют между собой, выполняя определенные функции в решении единой задачи обеспечения надежного электроснабжения потребителей. Применение тех или иных автоматических устройств, а также их комплексов, определяется схемой сетей, непрерывностью производственных процессов и ответственностью нагрузки потребителей. Ниже приводятся простейшие примеры комплексной автоматизации электрических распределительных сетей и подстанций.
Пример 3.1. На рис. 35, а представлена схема участка распределительной сети 10 кВ, где установлены устройства релейной защиты и автоматики: максимальные токовые защиты на выключателях: АПВ двукратного действия на питающих линиях; АВР двустороннего действия на секционирующем выключателе на СП; устройство делительной автоматики ДМЗ на ЗТП, воздействующее на отключение выключателя нагрузки питающей линии.

Схема участка распределительной сети 10 кВ и взаимодействие автоматических устройств при КЗ
Рис. 35. Схема участка распределительной сети 10 кВ и взаимодействие автоматических устройств при КЗ на линии основного питания:
а — исходная схема участка сети; б  —  очередность и время срабатывания автоматических устройств в процессе локализации места КЗ; в  —  конечная схема питания сети от резервного источника

Допустим, что на линии W1 в точке К1 возникло междуфазное КЗ. На ЦП А максимальной токовой защитой с выдержкой времени 11 (рис. 35, б) отключится выключатель Q1. При этом исчезнет напряжение на шинах ЗТП, что приведет к запуску устройства ДМЗ. Одновременно запустится устройство АВР на СП и АПВ линии W1 на ЦП А. По истечении времени t2 действием АПВ первого цикла включится выключатель Q1 за счет энергии, запасенной в натянутых пружинах его привода. Если КЗ в точке К1 не устранилось, то максимальной токовой защитой (действующей с ускорением после АПВ) выключатель Q1 вторично отключится. При этом запустится реле времени АПВ второго цикла и замкнется вспомогательный контакт в цени пуска электродвигателя редуктора, с помощью которого заводятся пружины привода. Пока реле времени АПВ набирается время выдержки второго цикла, истекает время I3  —  время уставки реле времени ДМЗ. Действием ДМЗ отключается выключатель нагрузки QW1. По истечении времени уставки второго цикла АПВ f4 и готовности привода к включению происходит второе повторное включение выключателя Q1. При устойчивом КЗ на линии W1 выключатель Q1 вновь отключится действием максимальной токовой защиты. Питание нагрузки ЗТП восстановится включением на СП секционирующего выключателя Q2 действием АВР по истечении достаточно большого времени его уставки ts.
Конечная схема питания участка сети при устойчивом КЗ на линии W1 показана на рис. 35, в.
Пример 3.2. На рис. 36, а показана схема участка сети 10 к В, где на пункте секционирования ЗТП использованы в качестве секционирующих аппаратов два выключателя нагрузки. В нормальном режиме работы оба выключателя нагрузки QW1 и QW2 включены. На ЗТП установлена делительная автоматика с контролем тока КЗ — ДАТ. Линия основного питания W1 со стороны ЦП А оснащена АПВ двукратного действия и максимальной токовой защитой АК1. На пункте резервирования СП секционирующий выключатель Q2 нормально отключен; имеются устройства сетевого АВР и максимальной токовой защиты АК2.
Рассмотрим действие автоматических устройств при КЗ на линиях. При возникновении КЗ в точке К1 на линии резервного питания W2 на ЦП А релейной защитой АК1 с временем Г, (рис. 36, б) отключится выключатель Q1 — на ЗТП исчезнет напряжение. На ЦП А от АПВ первого цикла включится и вновь отключится релейной защитой выключатель Q1. Эти два броска тока КЗ запомнятся устройством ДАТ, которое во вторую бестоковую паузу подаст команду на отключение выключателя нагрузки QW2. Выключатель нагрузки QW1 при этом отключаться не будет, так как уставка на реле времени в цепи электромагнита отключения этого выключателя нагрузки больше времени отключения QW2.

Схема участка распределительной сети 10 кВ и взаимодействие автоматических устройств
Рис. 36. Схема участка распределительной сети 10 кВ и взаимодействие автоматических устройств, включая делительную автоматику с контролем тока КЗ ДАТ. при КЗ на линиях со стороны источников резервного и основного питания:
а - исходная схема участка сети; б - очередность и время срабатывания автоматических устройств в процессе локализации места КЗ на линии W2 со стороны источника резервного питания; в  —  конечная схема питания сети от основного источника при КЗ на W2


Рис- 37. Схема участка распределительной сети 10 кВ и взаимодействие автоматических устройств при КЗ в РП1 на шинах секции:
а  —  исходная схема участка сети; б  —  конечная схема участка сети; в  —  очередность и время срабатывания автоматических устройств в процессе локализации и места КЗ
Далее, по истечении времени ts сработает устройство сетевого АВР на СП и включится выключатель Q2. Если повреждение на линии W2 окажется устойчивым, выключатель Q2 отключится действием релейной защиты. Конечная схема питания участка сети показана на рис. 36, в.
Если повреждение в точке К1 самоустранится, линия W2 останется под напряжением со стороны источника резервного питания {ЦП Б); деление сети на выключателе нагрузки QW2 на ЗТП сохранится.
При КЗ на линии W1, например в точке К2, и исчезновении напряжения на шинах ЗТП реле максимального тока делительной автоматики работать не будут, так как ток КЗ при этом повреждении через шины ЗТП не проходит. В этом случае придет в действие делительная автоматика минимального напряжения, реле времени которой входит в схему ДАТ. Уставка по времени на этом реле превышает уставку второго цикла АПВ линии W1. Срабатывание делительной автоматики минимального напряжения приведет к отключению выключателя нагрузки QW1. После отключения QW1 наберет время уставки и сработает устройство сетевого АВР на СП, которое подаст команду на включение выключателя Q2. Включением выключателя Q2 подается напряжение на линию W2 и шины ЗТП от ЦП Б.
Пример 3.3. На рис. 37, а приведена схема участка разветвленной распределительной сети 10 кВ, коммутационные аппараты которого снабжены соответствующими устройствами релейной защиты и автоматики. Линии распределительной сети, получающие питание от РП1, в нормальном режиме работы секционированы (деление на выключателе нагрузки QW8 на СП).
Рассмотрим взаимодействие в работе автоматических устройств при возникновении устойчивого КЗ в РП1 на шинах секции В1.
Короткое замыкание в точке К1 приведет к отключению действием релейной защиты с временем tx (рис. 37, в) выключателя Q1 на ЦП А, что лишит напряжения 3777/, ТП2 и СП. В этот момент придут в действие автоматические устройства:
на ЦПА  —  АН В на линии И7;
на 37777  —  ДМЗ с последующим действием на отключение выключателя Q4\
на РП1  —  АВР на QB.
На ТП4 при исчезновении напряжения на секции В1 сработает станция противоаварийного управления СПУ1, контакторы которой переключат питание нагрузки РУ1 0,4 кВ на трансформатор 72.
По истечении времени уставки r2 AIIB включит выключатель Q1 линии W1, который вновь отключится действием защиты АК1. Далее, в РП1 органом минимального напряжения отключится выключатель Q2 линии W1 и действием АВР включится секционный выключатель QB. Однако включение QB на КЗ не может быть успешным  —  он отключится действием максимальной токовой защиты с минимальной выдержкой времени. После этого на 37777 действием ДМЗ по истечении времени ее уставки Г4 отключится выключатель Q4 линии W3, а по истечении времени ts на СП сработает АВР одностороннего действия на включение выключателя нагрузки QW8.
При появлении напряжения на шинах секции В1 на ТП4 сработают контакторы СПУ1 и восстановится нормальная схема питания РУ1 0,4 кВ. Конечная схема участка сети приведена на рис. 37, б.
Примеры показывают, что при автоматической локализации мест коротких замыканий в распределительной сети необходимы высокая степень надежности, согласованность и четкость в работе всей системы релейной защиты и автоматики, а также коммутационных аппаратов и их приводов. Отказ в работе любого звена этой цепочки приводит к развитию аварий.



 
« Охлаждающие устройства масляных трансформаторов   Переносные устройства для наладки электроустановок »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.