Павлов В. И. Схемы управления и сигнализации воздушных и масляных выключателей, Москва, «Энергия».
В брошюре рассматриваются принципы построения схем управления и сигнализации выключателей на постоянном оперативном токе. Приводятся и подробно разбираются современные схемы управления и сигнализации воздушных и масляных выключателей с электромагнитным приводом. Даются рекомендации по их наладке и эксплуатации, а также по усовершенствованию защиты электромагнитов управления.
Брошюра рассчитана на квалифицированных электромонтеров и мастеров, занимающихся монтажом, наладкой и эксплуатацией цепей вторичной коммутации.
1. Общие сведения
Для включения и отключения цепей высокого напряжения под нагрузкой и при коротких замыканиях наибольшее распространение в электроэнергетике получили масляные и воздушные выключатели.
В масляных выключателях в качестве дугогасящей и изолирующей среды применено специальное электроизоляционное масло.
Операция включения, удержание во включенном положении и отключение масляного выключателя обеспечиваются посредством привода.
В зависимости от способа выполнения операции включения различают несколько разновидностей приводов: ручные, грузовые, пружинные, электромагнитные, электродвигательные и др.
Для отключения выключателя в качестве отключающего элемента используются электромагниты отключения, которые только освобождают в приводе удерживающее приспособление, а отключение механизма выключателя происходит под действием специальных отключающих пружин.
Команда на включение масляных выключателей во всех типах приводов прямая, за исключением электромагнитного привода, у которого команда на электромагнит включения подается косвенно, через промежуточный контактор. Такое «усиление» включающего импульса необходимо вследствие большой мощности, требуемой для производства операции включения.
У воздушного выключателя для гашения электрической дуги и управления подвижными элементами выключателя используется сжатый воздух, приготовленный в специальной компрессорной установке. Исполнительными органами для включения и отключения выключателя служат электромагниты, управляющие пневматическими клапанами.
Существуют два вида управления выключателями — дистанционное и местное. Под местным понимается управление выключателем с помощью командных аппаратов, расположенных в непосредственной близости от него. Местное управление допускается использовать только для масляных выключателей.
В связи с тем, что включение воздушного выключателя с места, когда последний включается на короткое замыкание и не справляется с отключением тока, представляет для оператора серьезную опасность, местные командные аппараты должны располагаться от выключателя на безопасном расстоянии. Для воздушных выключателей из условий безопасности местное управление применять, как правило, нельзя.
Дистанционное управление осуществляется с поста (щита) управления воздействием вручную на командный аппарат, от которого передается импульс на привод, изменяющий состояние выключателя. Расстояние между постом управления и местом установки выключателя обычно не превышает нескольких десятков или сотен метров.
Схема электрических соединений между постом управления, откуда подается команда, и приводом называется схемой управления.
Принципы построения схем управления и сигнализации выключателями определяются типами выключателей и их приводов, конструктивными особенностями и специальными требованиями, обеспечивающими надежную работу выключателей в условиях, отличных от нормальных.
Так, конструкции всех воздушных выключателей требуют такого выполнения схем управления, которое при подаче команды обеспечивало бы полное завершение операции.
Неполное завершение операций включения и отключения возможно при низком давлении воздуха перед операцией или при снижении давления в процессе операции, а также при недостаточно длительном импульсе на включение или отключение выключателя.
Все это вызывает снижение скоростей движущихся частей воздушного выключателя, образование дуги и повреждение выключателя. Поэтому схемы управления воздушными выключателями имеют некоторые специальные блокировки, например, по давлению воздуха, предотвращающие возможность неполного завершения операции.
В масляных выключателях с электрическими приводами неполное завершение операции отключения исключено, поскольку отключение выключателя (расхождение его контактов) происходит под действием механизма свободного расцепления, и функция привода сводится только к освобождению защелки. При поступлении отключающего импульса необходимой длительности защелка освобождает удерживающий механизм и масляный выключатель полностью отключается. В противном случае отключения не произойдет.
При включении недостаточная длительность включающего импульса приводит к тому, что удерживающий механизм не захватывается защелкой и включившийся выключатель отключается. Если при этом возникнет дуга, она будет погашена, как при любом нормальном отключении.
В настоящей брошюре рассматриваются схемы управления и сигнализации воздушных выключателей и масляных выключателей с электромагнитным приводом. Рассматриваемые схемы отвечают следующим общим техническим требованиям.
- После завершения операции включения или отключения выполняется автоматический съем импульса, поскольку катушки электромагнитов и контакторов не рассчитаны на длительное прохождение токов.
- Обеспечивается блокировка от многократных включений и отключений выключателя (блокировка от «прыгания») при включении на короткое замыкание.
- Для предотвращения неполного завершения или срыва операции предусматривается подхват командных импульсов.
- Цепи управления и сигнализации имеют защиту от коротких замыканий предохранителями или автоматическими выключателями. При этом предусматривается контроль за состоянием цепей управления и сигнализации.
- Предусматривается непрерывный автоматический контроль исправности цепей управления, поскольку обрыв цепи может привести к отказу в срабатывании устройств релейной защиты и автоматики.
- Обеспечивается возможность не только дистанционного управления (ключами и кнопками), по и управления автоматического (релейной защитой. АПВ АВР и другими автоматическими устройствами).
- Выполняется сигнализация положения выключателя, поскольку с места управления не видно положение выключателя.
- Сигнализация положения при управлении оператором отличается от сигнализации положения при автоматическом выполнении операции.
Выполнение выключателей с общим приводом для всех трех фаз и выключателей с индивидуальными приводами для каждой фазы также отражается на выполнении схем управления и сигнализации.
Рис. 1. Элементы схем управления и сигнализации выключателя.
а — цепи дистанционного и автоматического управления; б - двухламповая схема сигнализации положения; в — сигнализация положения с использованием двухпозиционного реле.
Структуру, принципы выполнения схем управления и сигнализации, а также назначение их основных элементов можно пояснить с помощью схем, изображенных на рис. 1. В качестве командного аппарата применяются ключи управления КУ, а исполнительными органами привода выключателя являются электромагнит включения ЭВ и электромагнит отключения ЭО.
Для автоматического ограничения длительности командного импульса в цепи управления вводятся блок-контакты выключателя В: замыкающий блок-контакт в цепь ЭО, размыкающий — в цепь ЭВ. Возможность автоматического управления обеспечивается присоединением параллельно контактам ключа управления контактов автоматики включения АВ — в цепи включения и контактов автоматики отключения /10 в цени отключения.
Блокировка от «прыгания» может быть осуществлена либо механически (для некоторых типов приводов), либо электрически с использованием блок-контактов ЭО, как показано па рис. 1 ,а, или посредством специальных реле блокировки. Действие блокировки рассматривается в § 3.
Сигнализация положения выключателя выполняется при помощи сигнальных ламп, включаемых в цепь через блок-контакты, связанные с валом или приводом выключателя. Лампа ЛО сигнализирует отключенное положение выключателя, лампа ЛB — включенное. Стекла арматуры ламп имеют отличительную окраску, обычно красную и зеленую.
Сигнализация автоматических переключений достигается путем построения схемы на принципе несоответствия, для чего в цепи сигнальных ламп, кроме блок-контактов выключателей, вводятся сигнальные контакты ключа управления КУ: в цепь лампы ЛО, сигнализирующей отключенное положение выключателя, вводятся контакты ключа 5—6, замкнутые при положении ключа «включено», а в цепь лампы ЛВ — контакты ключа 7—8, замкнутые при положении ключа «отключено». Благодаря такому построению схемы сигнал автоматического переключения появляется только при несоответствии между положением ключа и положением выключателя, т. е. когда ключ управления находится в положении «включено», а выключатель отключен или наоборот. Если операция дистанционного управления произведена вручную, положение выключателя соответствует положению ключа и сигнала автоматического переключения не будет.
Для сигнализации положения выключателя при ручном управлении схема выполняется по принципу соответствия, т. е. в цепи ламп ЛO и ЛВ вводятся контакты ключа, положение которых соответствует положению выключателя.
При наличии в схеме двух ламп ЛО и ЛB признаком, позволяющим отличать положение соответствия от положения несоответствия, служит обычно характер свечения ламп: в положении соответствия лампа горит ровным светом, а в положении несоответствия она мигает. Из схемы, приведенной на рис. 1,6, видно, что в положении соответствия цепи ламп замкнуты на шинки + ШС, — ШС, на которые постоянно подано напряжение источника оперативного тока. В положении несоответствия лампы получают питание от шинок ( + ) ЯШ и —Я/С. «Плюс» на шинку ( + ) ЯШ поступает импульсами от специальной схемы мигающей установки.
Широко распространены ключи управления, например типа КСВФ, по положению рукоятки которых можно судить о положении выключателя. При использовании таких ключей сигнализацию осуществляют одной лампой, встроенной в рукоятку ключа. Если рукоятка стоит в положении «включено» и лампа горит ровным светом, это означает, что выключатель включен. Если же при этом положении ключа лампа мигает, значит выключатель автоматически отключился. В положении «отключено» сигнализация действует аналогично.
Помимо световой сигнализации, автоматическое переключение сопровождается звуковыми сигналами, цепи которых выполняются на принципе несоответствия.
В схемах с ключами, не имеющими фиксированных положений «отключено» и «включено» (рукоятка после подачи команды возвращается в среднее положение), несоответствие создается при помощи двухпозиционного реле типа РП-352 (рис. 1,в), контакты которого используются аналогично контактам ключа управления.
При включении выключателя ключом КУ его блок- контакт В1 обеспечивает переключение реле РП. При автоматическом отключении выключателя реле РП не переключается. Образуется две цепи несоответствия: по одной лампа ЛО будет гореть мигающим светом, по другой цепи сработает звуковая сигнализация.
Исправность цепей управления контролируется сигнальными лампами.
