5. УСТРОЙСТВА АВТОМАТИКИ

Категория: М.А. Шабад "Защита сетей агрокомплексов"

В электрических сетях 10 кВ в сельской местности основными видами автоматики являются: автоматическое повторное включение (АПВ) линий; автоматическое вклю­чение резервного питания или оборудования (АВР). Наряду с ними применяются автоматические устройства для выделения поврежденного участка секционирован. ной линии и для ограничения радиуса действия АВР ( например, ДМЗ) и автоматически» устройства для изменения настройки релейной защиты при изменении режима питания сети 10 кВ (например УПЗС, см. выше).

Автоматическое повторное включение линий. Устройствами АПВ должны оборудоваться все воздушные и смешанные (кабельно-воздушные) линии всех типов напряжением выше 1000 В для быстрого восстановления питания потребителей путем автоматического включения выключателей, отключенных устройствами релейной защита [2]. АПВ особенно важно на подстанциях без постоянно. го дежурства оперативного персонала, на пунктах секцио­нирования и т. п. Отказ от применения АПВ должен быть в каждом отдельном случае обоснован.

Для линий 10 кВ применяются устройства АПВ одно-i кратного и двукратного действия, последние рекомендует­ся устанавливать на линиях, не имеющих резервировании сети (рис. 1,2). Опыт применения двукратных АПВ не­велик, но в некоторых энергосистемах подсчитано, что при втором цикле АПВ происходит 10-15% успешных вклю­чений, т. е. таких, когда линия остается в работе. Вместе с многолетними показателями успешных действий АПВ первого цикла для линий 6 и 10 кВ (40-50%) процент успешных действий устройств двукратных АПВ оказыва­ется весьма внушительным: 50-60%, т. е. число аварийных отключений с помощью АПВ сокращается не менее чем в два раза. Для повышения эффективности АПВ выдержка времени на включение отключившегося выключа­теля должна быть не менее 2 с для первого цикла и не ме­нее 15-20 с для второго цикла.

Устройство АПВ однократного действия на подстанциях с переменным оперативным током. Схема АПВ однократного действия (рис. 23) наиболее часто применяется в сельских сетях 110 кВ, где большинство выключателей имеет пружинный привод (например, типа ПП-61. / ПП-67, встроенный привод выключателя ВМПП-10). Та­кие приводы перед операцией включения должны быть подготовлены устройством завода пружин привода (AMP)

Для удобства рассмотрения работы схемы (рис. 23) не ней показаны привод выключателя в положении готовно­сти (пружины заведены, контакт готовности приводи К.ГП1 замкнут), а выключатель во включенном положении

Рис. 23. Схема устройства АПВ однократного действия на подстанциях с переменным оперативным током (для выключателей 10 и 6 кВ с пружинным приводом)

замкнут специальный вспомогательный контакт при­вода ВКА (прежнее название БК.А). Контакт ВКА размы­кается только при оперативном отключении выключателя ключом или кнопкой управления или контактом телеуп­равления, но при отключении выключателя релейной за­щитой остается замкнутым.

При отключении выключателя релейной защитой создается несоответствие положения привода (вка замкнут) и выключателя (замкнулся вспомогательный контакт выключателя ВКВ2), при котором запускается реле времени РВ схемы устройства АПВ. Через заданное время 2-5 с замыкается импульсный контакт этого реле в цепи элект­ромагнита включения ЭВ. К этому времени все остальные контакты в цепи ЭВ уже замкнуты: ВКА, КГП1 и ВК.ВЗ, замкнувшийся одновременно с ВКВ2 при отключении вы­ключателя. При срабатывании ЭВ освобождает механизм зацепления, удерживающий пружины привода в заведен­ном состоянии, и выключатель включается за счет энер­гии, запасенной в предварительно натянутых пружинах. Одновременно в цепи ЭВ срабатывает счетчик Сч (или сигнальное реле), фиксируя факт действия схемы АПВ. Замыкается также контакт КГП2, который запускает уст­ройство AMP-автоматический моторный редуктор, со­стоящий из электродвигателя типа МУН и редуктора и предназначенный для натяжения пружин привода. Про­цесс натяжения пружин заканчивается через 10-20 с, по­сле чего контакт КГП2 размыкается и отключает AMP, a контакт К.ГП1 замыкается и подготавливает устройство к новому действию.

В рассмотренной схеме выполнены все требования предъявляемые к устройствам АПВ: запуск схемы происходит только при отключении выключателя релейной защитой; устройство не сработает при оперативном включении выключателя на короткое замыкание (ошибочно оставленную на линии закоротку), поскольку при отключен ном положении выключателя пружины не заведены.Их завод при включенном положении выключателя требуется значительное время; действие АПВ происходит с за. ранее выбранной выдержкой времени срабатывания peле( РВ; устройство имеет автоматический возврат, т. е. через заданное время после успешного АПВ схема автоматически подготавливается к действию; в схеме исключена во|зможность многократного включения выключателя на устойчивое к. з., так как при отключенном положении выключателя привод не заводится и контакт К.ГП1 не замыкается [2, 5].                                      

Очень полезным является счетчик срабатывания позволяющий точно учитывать все успешные АПВ, кото­рые на подстанциях без постоянного дежурства npi отсутствии счетчиков остаются незафиксированными. На­ряду с достоинством отмечаются и недостатки устройстве (рис. 23): осуществление только однократного АПВ, боль­шие трудозатраты при наладке и обслуживании, дефицит некоторых элементов схемы (реле, электродвигатель),-возможность ее использования с некоторыми новыми приводами [4].                                      

Устройства АПВ двукратного действия на подстан­циях с переменным оперативным током. Институтов «Сельэнергопроект» разработано и используется в типовых проектах устройство АПВ-2П, которое пригодно w выполнения двукратного АПВ на выключателях 10 кВ;< приводами любых типов. Полупроводниковое устройств АПВ-2П состоит из двух реле времени: первого цикла со шкалой от 1 до 5,5 с и второго цикла с уставками от 4 до 40 с. Время подготовки к АПВ составляет не ме­нее 20 с после включения выключателя. Устройство отве­чает всем требованиям, предъявляемым к устройствам АПВ (см. выше). Схема устройства АПВ-2П приведена в работе [4]. Отмечается, что устройство АПВ-2П весьма просто монтируется в шкафу К.РУ любого типа, для ввода его в работу необходимо минимальное число вспомо­гательных контактов выключателя. Известны и применя­ются также и другие устройства двукратного АПВ лини* 10 кВ [б]. Устройства АПВ на выключателях с электромагнитными приводами на подстанциях с постоянным или вы­деленным оперативным током. Нп линиях 10 кВ, отходяших от подстанций 110/10 кВ, где имеется постоянный (от аккумуляторной батареи) или выпрямленный (от выпрямительных блоков питания) оперативный ток, устройства АПВ выполняются с помощью специальных реле типа РПВ-58 (однократного действия) и РПВ-258 (дву­кратного действия) [6, 8].

В предварительной информации завода-изготовителя приведены схемы выполнения устройств АПВ с помощью полупроводниковых реле РПВ-01 и РПВ-02. Схема подклю­чения реле РПВ-01 с некоторыми сокращениями показана на рис. 24, где положение контактов реле схемы управле­ния выключателем (РПО, РПВ, РЛФ) соответствует включенному положению выключателя. При отключении выключателя релейной защитой замыкается замыкающий контакт реле РПО, но не размыкается размыкающий^ кон­такт реле РПФ1, который замкнулся при включении вы­ключателя оперативным персоналом. На зажим 5 реле. РПВ-01 подается «минус», запускается полупроводнико­вая схема отсчета времени, и через заданное время на за­жим 17 подается «плюс» оперативного тока, т. е. команда на включение выключателя.

При отключенном положении выключателя устройство АПВ не готово к действию для предотвращения АПВ при включении выключателя на короткое замыкание (см. вы­ше). Разрешение подготовки устройства к действию да­ется при включении выключателя и замыкании контакта реле РПВ, через который подается «минус» на зажим 7 реле РПВ-01. Время готовности может устанавливаться

Рис. 24 Схема включения полупроводникового устройства АПВ типа РПВ-01

равным 15 или 30 с при выдержке времени АПВ от 0,5 до 5 с или равным 30 или 60 с при выдержке времени АПВ от 1 до 10 с. Предусмотрена возможность запрета действии АПВ путем подачи управляющего сигнала («плюса») на зажим 11. Например, можно запрещать АПВ при отключе­нии выключателя оперативным персоналом (на рис. 24 для этой цели используется контакт реле фиксации ко­манд РПФ2, замыкающийся при отключении выключателя ключом управления). Запрет АПВ линии может произво­диться при действии защиты шин питающей подстанции для того, чтобы предотвратить подачу напряжения на по­врежденные шины от резервного источника питания сети 110 кВ в результате действия сетевого устройства АВР, а также при отключении выключателя линии от делитель­ной защиты минимального напряжения ДМЗ и защиты от однофазных замыканий на землю (§ 4).

В реле РПВ-02 цепи запрета выполнены раздельно для первого и второго циклов АПВ, поскольку иногда требу­ется запрещать только второе АПВ, например при ис­пользовании на последовательно включенных линиях АПВ с разной кратностью действия для исправления неселек­тивных действий защиты или при однофазном замыкании на землю после АПВ первого цикла [2, б]. В реле РПВ-02 выдержка времени АПВ первого цикла может ступенчат регулироваться в пределах от 0,5 до 5 с или от 1 до 10 второго цикла АПВ-от 5 до 50 с или от 10 до 100 Время готовности может устанавливаться 30 или 60 с, или 120 с.

Взаимодействие устройств АПВ и релейной защит Для сетей, состоящих из последовательно включении' участков с собственными выключателями и релейной за­щитой, «Правила» [2] предусматривают следующие виды взаимодействия АПВ и релейной защиты: ускорение за­щиты после АПВ; ускорение защиты до АПВ; использова­ние АПВ разной кратности. Эти мероприятия предназна­чены для ускорения отключения к. з. и повышения эффек­тивности АПВ, а также для обеспечения селективных отключений поврежденных участков в тех случаях, когда:

релейная защита на соседних участках не может иметь полноценных ступеней селективности.

Ускорение защиты после АПВ выполняется путем использования импульсного контакта реле времени в схем' максимальной токовой защиты или путем кратковременно­го ввода в работу дополнительного комплекта максималь­ной токовой защиты. Например, в сети 10 кВ, состоящей

Рис 25. Схемы сетей 10 кВ, для которых целесообразно выполнять ускорение защиты после АПВ (а) и до АПВ (б)

из трех участков (рис. 25,а), защиты ./, 2, 3 из-за близких по значению выдержек времени срабатывают одновремен­но при к. з. в точке К, причем для защит 1 и 2 эти дейст­вия являются неселективными. Первым имеет возможность сработать устройство АПВ на выключателе 1, поскольку со стороны шин 10 кВ подстанции А имеется напряжение. При включении выключателя от устройства АПВ на не- • большой период времени (около 1 с) ускоряется действие защиты 1 до 0,2 с (вместо 0,8 с). Если бы к. з. произошло « на участке 1-2, то выключатель / был бы быстро отклю­чен этой ускоренной защитой. Но при к. з. в точке К. за отключившимися выключателями 2 и 3 защита / не рабо­тает и через 1 с ее время срабатывания вновь становится равным 0,8 с. После успешного включения выключателя 1 появляется напряжение на схеме АПВ выключателя 2. Через несколько секунд устройство АПВ срабатывает, включается выключатель 2 и одновременно вводится ус­корение защиты 2 до 0,2 с. Но защита 2, так же как и за­щита /, не срабатывает вследствие того, что к. з. произо­шло в точке К.. Если бы к. з. было на участке 2-3, защи­та 2 по цепи ускорения сработала бы быстрее, чем защи­та 1, причем ступень селективности была бы достаточной:

0,6 с. После успешного включения выключателя 2 появ­ляется напряжение на схеме АПВ выключателя 3. Через несколько секунд устройство АПВ срабатывает, включается выключатель 3, одновременно вводится цепь ускорения защ,иты 3 до 0,2 с и выключатель 3 отключается, причем намного раньше, чем могла бы подействовать защита 2, у второй к этому времени уже выведена из действия уско­ренная ступень 0,2 с и введена постоянная уставка по вре­мени 0,7 с (рис. 25,а). Ускорение защиты на постоянном оперативном токе выполняется просто и предусматривается в типовых проектных схемах [б]. Для ускорения защи-55

ты на переменном оперативном токе при использована реле РТ-80, РТВ, РТМ требуется дополнительная аппаратура, поэтому такие схемы применяются редко.

Ускорение защиты до АПВ. Это мероприятие позволяет ускорять отключение к. з. в сети, состоящей из нескольких последовательно включенных участков или облегчать работу нескольких выключателей за счет одного, более мощного и надежного. На выключателе / (рис. 25,6) по­стоянно введена ускоренная защита с выдержкой времени 0,2 с. При к. з. в любой точке сети, например в точке ; [ эта защита отключает выключатель / до того, как сработают защиты 2 и 3. При срабатывании устройства АП) на включение выключателя / эта ускоренная защита bi . водится из действия на время, необходимое для селективного отключения ближайшего к месту к. з. выключатся 3. Схема на постоянном оперативном токе выполняет очень просто [61.

Использование АПВ разной кратности. При недостаточных ступенях селективности (рис. 25,а)' для исправления неселективных отключений могут быть применены устройства АПВ с разной кратностью действия. Например для схемы сети на рис. 25,а можно было бы выполнить на выключателе 3-однократное АПВ, на выключателе 2-двукратное, на выключателе /-трехкратное, хо устройства АПВ с кратностью более двух промышленностью не выпускаются. Исправление неселективных действий с помощью АПВ разной кратности используется Д1 вольно часто и на смежных участках и линиях, и на линиях с трансформаторами на ответвлениях. В последнем случае АПВ исправляет неселективное действие зашит линии '10 кВ при к. з. в трансформаторе, когда время плавления вставок предохранителей 10 кВ соизмеримо с временем срабатывания зашиты линии.                 '

Автоматическое включение резерва на подстанция 10 кВ (местное АВР). На подстанциях 10 (6) кВ aгропромышленных предприятий, как правило, осуществляется раздельное питание от двух источников (рис. 26 Раздельное питание позволяет снизить значения ток( к. з. и применить более дешевую аппаратуру «(выключат' ли, разъединители), упростить релейную защиту, снизить потери электроэнергии в сетях 10 (6)' кВ. При отключен» рабочего источника питания (например, А на рис. 26)' во становление электроснабжения потребителей-нагрузки производится автоматически от резервного источника питания Б с помощью устройства АБР.

 

Рис. 26. Схемы подстанций закрытого типа ЗТП 10/0,4 кВ с устройст­вами АВР одностороннего (а, б) и двустороннего действия (в).

Устройства АВР, расположенные на подстанциях, на­зывают подстанционными или местными, поскольку вся аппаратура, участвующая в процессе переключения на­грузки с рабочего источника питания на резервный, рас­положена в одном месте (в отличие от сетевых устройств АВР, которые рассматриваются далее). Местное устрой­ство АВР при исчезновении напряжения на шинах под­станции действует вначале на отключение выключателя рабочего ввода (В2, ВН2 на рис. 26,а, б), после чего сра­зу же включается выключатель резервного ввода (В4]. Местные устройства АВР выполняются одностороннего действия (рис. 2б,а, б) или двустороннего (рис. 26,8).

Схемы устройств АВР должны выполняться в соответ­ствии с указаниями «Правил» [2]:

при отключении выключателя рабочего ввода по лю­бой причине немедленно должен включиться выключатель Резервного ввода; при исчезновении напряжения со стороны рабочего источника должен срабатывать специальный пусковой орган напряжения, который при наличии напряжения на резервном источнике должен действовать с заданной выдержкой времени на отключение выключателя рабочего источника; например, при к. з. в точке К на линии рабо. чего питания (рис. 26,о, б) отключается релейной защитой РЗ выключатель В], на шинах подстанции 10 (6) кВ ис­чезает напряжение, работает пусковой орган напряжения включенный на шинный трансформатор напряжения ТНщ и с заданной выдержкой времени отключает выключатель рабочего ввода В2, после чего немедленно включается выключатель резервного ввода В4; при этом наличие на­пряжения на резервной линии от источника Б контроли­руется тем, что оперативное напряжение для отключения рабочего выключателя В2 получается от линейного транс форматора напряжения ТНл; пусковой орган напряжена не должен предусматриваться, если рабочий и резервный вводы имеют один источник питания;

минимальные реле напряжения пускового органа н должны срабатывать при понижениях напряжения при самозапуске электродвигателей нагрузки, поэтому их на страивают таким образом, что пуск АВР может произойти) только при глубоком снижении напряжения, ниже 0,4 номинального, при котором самозапуск невозможен; при наличии в составе нагрузки подстанции значительной доли синхронных электродвигателей рекомендуете; применять в дополнение к пусковому органу напряжена пусковые органы других типов (особенности выполнена АВР на подстанциях, питающих синхронные двигателя рассмотрены в работе [12]); действие устройства АВР должно быть однократным в существующих схемах однократность действия обеспечивается несколькими способами: при использовании пружинных приводов - специальным контактом готовности привода КГП, так же как в схемах устройств АПВ (рис.23) при установке специальных реле РПВ [8] - с по­мощью предварительно заряженного конденсатора, кото­рый, разрядившись при включении выключателя, не заряжается при отключенном его положении; используйте' также двухпозиционные реле, которые после действа устройства АВР срабатывают и размыкают цепь включения и остаются в таком положении до прибытия дежурного персонала [6];

при выполнении устройств АВР следует проверять возможность перегрузки резервного источника питания и при необходимости выполнять для его разгрузки специальную автоматику отключения части потребителей при действ АВР; при отключении рабочей линии (трансформатора) устройством автоматической частотной разгрузки АЧР вслед­ствие общесистемного аварийного снижения частоты дей­ствие устройства АВР должно запрещаться;

при действии устройства АВР, когда возможно включе­ние резервного выключателя на к. з. (на шинах резервируемой подстанции или на линии рабочего питания при отказе в отключении выключателя В2, ВН2 на рис. 26,а, q\ на резервном выключателе {В4) должна предусматри­ваться релейная защита, причем, если время действия этой защиты превышает 1 с, рекомендуется автоматиче­ски ускорять ее действие до 0,4-0,5 с;

после восстановления нормального напряжения на ра­бочей линии со стороны основного источника питания должно, как правило, обеспечиваться возможно более пол­ное автоматическое восстановление схемы доаварийного режима; к сожалению, типовые схемы подстанций 10 кВ до последнего времени не давали такой возможности; на­пример, в схеме рис. 26,а отсутствует трансформатор напряжения со стороны основного (рабочего) источника питания А, в схемах рис. 26,5, а на линиях рабочего питания установлены выключатели нагрузки ВН, которые автоматически только отключаются, а включаться могут лишь вручную выездным оперативным персоналом; при выпол­нении закрытых подстанций на оборудовании 10 кВ, по­ставляемом из ГДР, возможно осуществление автоматиче­ского восстановления схемы доаварийного режима (см. приложение 1).

Рассмотрим схемы устройств АВР одностороннего и двустороннего действия, разработанные в начале 80-х го­дов институтом «Сельэнергопроект» для трансформатор­ных подстанций 10/0,4 кВ закрытого типа (ЗТП), которые одновременно могут выполнять функции распределитель­ных пунктов, пунктов АВР и пунктов секционирования се­тей 10 кВ. При описании схем обращается внимание на выполнение требований «Правил» [2].

Схема местного устройства АВР одностороннего дей­ствия для ЗТП-10 кВ с выключателем с пружинным при­водом (рис. 27). Эта схема может быть использована для подстанции с первичной схемой (рис. 26,а, а также рис. 26,6), где вм.есто рабочего выключателя В2 установлен ВДключатель нагрузки ВН2. Положение контактов в схе-we АВР (рис. 27) соответствует включенному положению рабочего выключателя В2 (или выключателя нагрузки ~^), отключенному положению резервного выключателя В4 и наличию нормального напряжения на шинках управ­ления подстанций (со стороны рабочего источника пита­ния). Схема дана с сокращениями, показаны только цепи и аппаратура, относящиеся к работе устройства АВР.

Шинки управления

Делительная зашита

Контроль напряжения рабочего источника

Трансформатор напряжения резервного ввода 10000/100В

Реле частоты

Промежуточный трансформатор 100/220В

Переключение шинок управления на ТНл резервного питания

Отключение   выключателя В2

Включение резервного выключателя B4

Запрет АВР при понижении частоты в энергосистеме

Рис. 27. Схема местного устройства АВР одностороннего действия дл1 ЗТП-10 кВ с выключателем, оборудованным пружинным приводом (схема подстанции приведена на рис. 26,а)

При отключении выключателя В1 на питающей под­станции А (рис. 26,а, б) исчезает напряжение на закрытой подстанции ЗТП-10/0,4 кВ и в том числе на шинках уп­равления (рис. 27). При этом теряют питание: устройство делительной защиты минимального напря­жения, используемое здесь в качестве пускового органа напряжения; основными элементами ДМЗ являются реле минимального напряжения и реле времени, работающее при снижении или полном исчезновении контролируемого напряжения и замыкающее свой контакт в цепи отключе­ния рабочего выключателя В2 с заданной выдержкой вре­мени (в пределах от 10 до 90 с) [4]; реле промежуточное РП типа РП-256, которое с неко­торым замедлением переключает шинки управления на трансформатор напряжения ТНл резервного ввода; минимальное реле напряжения РН, размыкающие кон­такты которого участвуют в схеме запрета АВР при пони­женной частоте напряжения резервного источника питания; при исчезновении напряжения со стороны рабочего источника питания эти контакты замыкаются.

Если в течение заданного времени срабатывания АВР напряжение со стороны рабочего источника не восстано­вилось, контакт реле ДМЗ замыкается и при наличии на­пряжения на резервном источнике происходит отключение рабочего выключателя В2. При этом переключаются его вспомогательные контакты таким образом, что ВКВ2-1 замыкается и при условии готовности пружинного приво­да выключателя В4 (контакт К.ГП4 замкнут) происходит включение этого выключателя, после чего питание под­станции ЗТП-10 восстанавливается от резервного источ­ника питания Б.

При отключении В1 устройством АЧР при аварийном понижении частоты в энергосистеме работа АВР на ЗТП должна быть запрещена. Этот запрет осуществляется с помощью реле понижения частоты РЧ, контролирующего частоту на резервном источнике питания. Если частота ни­же уставки реле (например, 48,5 Гц), контакт раде РЧ замыкается, срабатывает реле-повторитель РПЧ и удер­живается в сработавшем состоянии до того момента, когда частота в энергосистеме поднимется до нормального уровня, а со стороны рабочего источника питания будет' восстановлено напряжение. Запрет АВР по частоте может не выполняться, если и рабочая, и резервная линии на' обеих питающих подстанциях отключаются при работе устройств АЧР.

Таким же образом работает схема АВР (рис. 27) при отключении рабочего выключателя В2 с помощью кнопки или ключа управления К.У-

Однократность действия АВР обеспечивается контак­том готовности привода К.ГП4, который после включения резервного выключателя В4 размыкается, а автоматиче­ская подготовка привода разрешается только при успеш­ном АВР и запрещается, если В4 отключится.

Г' Схема местного устройства АВР двустороннего дейст­вия для ЗТП-10 с выключателем с пружинным приводом | (рис. 28,6). Схема применяется на ЗТП-10, которые вы­полняют функции пункта АВР в сети 10 кВ (рис. 28,а). / Положение контактов в схеме АВР (рис. 28,6) соответ­ствует включенному положению выключателя рабочего ввода ВИЗ, отключенному положению резервирующего вы­ключателя В4 (находящегося в режиме двустороннего АВР), наличию напряжения на шинках управления ЗТП (со стороны рабочего источника питания А).

Рис. 28. Схема устройства АВР двустороннего действия для ЗТП-10 с выключателем», оборудованным пружинным приводом: а-схема се­ти 10 кВ; б-схема устройства АВР

При отключении выключателей В1 или В2 (рис. 28,а) на ЗТП исчезает напряжение. При этом, так же как в предыдущей схеме (рис. 27), начинает работать устрой­ство ДМЗ, а реле 2РП переключает шинки управления ЗТП на трансформатор напряжения ТНл, получающий пи­тание от резервного источника Б. При этом замыкается контакт этого реле 2РП5 в цепи пуска реле времени pd схемы АВР. В этой же цепи замкнуты контакты реле ЗРП и 4РП, подтверждающие наличие напряжения на ре­зервном источнике питания Б. По истечении заданного времени сначала срабатывает ДМЗ и отключает в бесто­ковую паузу выключатель нагрузки ВНЗ, а затем срабатывает реле времени РВ, давая команду на включение выключателя В4.

При исчезновении напряжения со стороны источника fy (рис. 28,а) теряют питание реле ЗРП, 4РП, замыкают свои контакты в цепи катушки реле 1РП, которое сраба­тывает при условии, что есть напряжение на шинках уп­равления ЗТП (со стороны источника А). При срабатыва­нии реле 1РП запускается реле времени РВ схемы АВР и до истечении заданного времени дает команду на вклю­чение выключателя В4. Подается напряжение на линию Ю кВ в сторону питающей подстанции Б. При этом на выключателях В5 или В6 должна быть установлена дели­тельная защита минимального напряжения, например ДМЗ, действующая с меньшим временем, чем реле РВ схемы АВР, с целью ограничения радиуса действия АВР. Таким образом, в сторону подстанции А рассматриваемая схема АВР (рис. 28) действует как местный АВР- с предварительным отключением ВНЗ, а в сторону под­станции Б - как сетевой АВР, имеющий некоторые важ­ные особенности выполнения.

Особенности выполнения сетевых устройств АВР. Как уже отмечалось, сетевое устройство АВР действует ' на включение выключателя, находящегося в отключенном положении в режиме АВР, а предварительное отключение рабочих выключателей осуществляется другими устройствами (ДМЗ), находящимися на других подстанциях рас­сматриваемой сети 10 кВ (рис. 28,а). Это и составляет главную особенность сетевого АВР, который представля­ет собой комплекс устройств автоматики, выполняющих следующие задачи: переключение питания сети на резервный источник при отключении рабочего-это выполняет само устройство АВР; предотвращение подачи напряжения от резервного источ­ника на поврежденный рабочий источник питания (на ра­бочую линию, шины, трансформатор)-эту задачу выпол­няют устройства делительной защиты минимального на­пряжения (ДМЗ), действующие перед срабатыванием сете­вого АВР;

выполнение при необходимости автоматической пере­стройки релейной защиты в связи с изменением режима ра­боты сети; это осуществляется, как правило, вводом в дей­ствие одного из двух комплектов защиты либо при исчезно­вении напряжения (рис. 16), либо при изменении направ­ления мощности (рис. 17), либо в зависимости от направления действия пускового органа напряжения дву­стороннего АВР (выполнено в ячейках К-102, предназна­ченных для пунктов АВР);

выполнение необходимых переключений с целью изме­нения первичной схемы сети и повышения качества элек­троснабжения [6J.

Один из примеров выполнения сетевого устройства АВР дан на рис. 28. Кроме самого устройства АВР (рис. 28,6), действующего как сетевой АВР в сторону подстанции Б, на схеме сети (рис. 28,а) условно обозначены делительное устройство ДМЗ на головном выключателе В6 и устройст­во для переключения защит УПЗС на секционирующем выключателе В5 (см. схему на рис. 16).

Для упрощения схемы защиты на В5 сюда может быть перенесена с В6 делительная защита ДМЗ, при условии выполнения мероприятий, обеспечивающих надежное элек­троснабжение потребительских подстанций 10 кВ, включен­ных на участке линии между выключателями В5 и В6 (рис. 7). Сетевые АВР, как правило, выполняются двусто­роннего действия.

При выполнении схем сетевых АВР необходимо учиты­вать требования «Правил» [2], перечисленные выше при рассмотрении схем местных АВР. При этом желательно иметь возможность выбора разных выдержек времени для действия АВР в одну и в другую сторону, поскольку усло­вия выбора уставок по времени могут быть разными (на­пример, со стороны одного источника на линии может быть АПВ однократного действия с выдержкой времени 2-5 с, а со стороны другого источника-АПВ двукратного дейст­вия с выдержкой времени второго цикла 15 с; выбор выдер­жек времени и других уставок схем АВР приведен в рабо­тах [5, 6]).

При действии сетевых АВР опасно выполнять ускорение защиты, поскольку это может привести к неселективному отключению включившегося выключателя и к неуспешному АВР. Например, при к. з. на участке между выключателя­ми Во и В6 (рис. 28,й) ускорение защиты РЗ при включе­нии выключателя В4 до 0,4 с может вызвать отключение этого выключателя В4 раньше, чем отключится В5, так как ступень селективности между защитами на В4 и В5 ока­жется недопустимо малой.

Принципиальная схема сетевого устройства АВР дву­стороннего действия приведена на рис. 29. Для питания шинок управления и пускового органа устройства АВР установлены по два однофазных трансформатора

Рис. 29, Схема сетевого устройства АВР двустороннего действия для выключателя с пружинным приводом: а-схема сети i0 кВ; б-цепи напряжения пускового органа АВР; в - схема устройства АВР и управления выключателя 3 (пункта АВР)

напряжения по обеим сторонам выключателя ВЗ пункта АВР (ТН1,ТН2).

На рис. 29.в показаны цепи устройства АВР, причем но­шение контактов соответствует отключенному положению выключателя ВЗ и наличию напряжения со стороны источ­ников А и Б. Поэтому размыкающие контакты минималь­ных реле напряжения 1РН-4РН показаны разомкнутыми (при исчезновении напряжения они замыкаются). Питание шинок управления 1ШУ и 2ШУ осуществляется либо от ТН1, либо от ТН2, причем переключение питания с одного трансформатора напряжения на другой осуществляется ав­томатически без выдержки времени.

При исчезновении напряжения, например со стороны :подстанции А, замыкаются размыкающие контакты реле 1РН, 2РН, катушки которых включены на ТН1. При наличии напряжения со стороны подстанции Б запускается ре-времени 1РВ типа ЭВ-248 или РВ-01 со шкалой до 20 с. Через заданное время, большее, чем время действия АПВ на выключателях В1 и В2, и большее, чем время срабатывания делительной защиты минимального напряжения ДМЗ на выключателе' В], замыкается контакт реле 7Рй g цепи включения выключателя ВЗ. При условии готовности пружинного привода (контакт КГП1 замкнут) выключа­тель ВЗ включается и подает напряжение на линию 10 кВ в сторону подстанции А. При успешном АВР через замк­нувшийся вспомогательный контакт ВК.ВЗ-3 производится автоматическая подготовка привода. При неуспешном АВР (отключении ВЗ релейной защитой после его включе­ния от схемы ЛВР) вспомогательный контакт ВКВЗ-3 оста­ется разомкнутым и автоматическая подготовка привода не производится, что и обеспечивает однократность АВР. Подготовку привода к включению выключателя производит оперативный персонал путем переключения устройства 20У в положение 2-3.

При исчезновении напряжения со стороны подстанции Б схема действует аналогично, но со своей выдержкой вре­мени, если установлено еще одно реле времени 2РВ, а пе­ремычка между вспомогательным контактом Ав2 и катуш­кой реле 1РВ не установлена.

При неисправностях во вторичных цепях ТН1 или ТН1 отключается соответствующий автоматический выключа­тель (автомат) и своим размыкающим вспомогательным контактом Ав выводит из работы устройство АВР для дей­ствия в сторону поврежденного трансформатора напряже­ния.

Схема сетевого АВР двустороннего и одностороннего действия может быть выполнена также с помощью полу-• проводниковых устройств типа ДМЗ и УПЗС [4]. При ис­пользовании устройства ДМЗ на пунктах сетевого АВР, где имеются трансформаторы напряжения по обе стороны выключателя (рис. 29,а), входы устройства ДМЗ присоеди­няются раздельно к вторичным обмоткам ТН1 и ТН2. Цепь питания реле времени, работающего при снижении или полном исчезновении контролируемого напряжения, вклю­чается через размыкающие вспомогательные контакты вы­ключателя. Реле времени может начать работать только после того, как выключатель длительное время находился в отключенном положении. Реле времени начинает отсчи­тывать время после исчезновения напряжения от ТН1 или ТН2, а также одновременно с двух сторон. Но в последнем случае не сработает выходное реле устройства ДМЗ и АВР не произойдет. При исчезновении напряжения только с оД-ной из сторон срабатывает с заданной выдержкой времени реле времени, а затем выходное реле, которое удержива­ется в сработавшем состоянии около 0,5 с и дает команду на включение выключателя пункта АВР. В устройстве ДМЗ однократность действия обеспечивается с помощью конденсаторов, которые не успевают зарядиться после не­успешного АВР. Устройство ДМЗ обеспечивает питание электромагнита включения выключателя от того ТН, на котором имеется напряжение.

Для выполнения устройства АВР может быть исполь­зовано и устройство УПЗС, основным назначением которо­го является автоматическое переключение комплектов за­щит на секционирующих выключателях в бестоковую паузу перед срабатыванием сетевого АВР (рис. 16). Поскольку УПЗС срабатывает при исчезновении напряжения, имеет орган выдержки времени и автономное питание от встроен­ных конденсаторов, оно может использоваться в качестве устройства АВР. Для выполнения двустороннего АВР уста­навливаются два устройства УПЗС, одно из которых под­ключается к ТН1, другое-к ТН2 (рис. 29,а). Для^тюдго-товки устройств УПЗС к работе в качестве АВР необходи­мо произвести несложные изменения в схеме устройства', а также установить дополнительное реле-повторитель выход­ного реле УПЗС (слабые контакты УПЗС не могут вклю»^ чаться непосредственно в цепь электромагнита включения л выключателя пункта АВР) [4]. Устройство УПЗС намного дешевле, чем ДМЗ.

Делительные защиты (автоматика) минимального на» , пряжения. Эти автоматические устройства предназначены для действия перед срабатыванием сетевого устройства АВР с целью ограничения его радиуса действия, т. е. огра­ничения числа трансформаторных подстанций 10 кВ, под­ключаемых к оставшемуся в работе источнику питания (на»' рис. 4 и 28 они показаны стрелками). Наряду с этим пре­дотвращается опасность подачи напряжения от резервного источника питания по сети 10 кВ на элементы более вы­сокого напряжения (трансформаторы, шины, линии 35, 110 кВ), на которых осталось неустранившееся поврежде­ние в виде оборванного и лежащего на земле фазного про­вода, разбитой гирлянды изоляторов, упавшего на провода Дерева и т. п. Если будет подано напряжение от сети 10 кВ, в месте повреждения вновь возникнет короткое замыкание, но значение тока к. з. может оказаться недостаточным дл» действия защит на линиях 10 кВ и трансформаторах 35/10 или 110/10 кВ. Из-за длительного горения электри­ческой дуги в месте к. з. и прохождения токов к. з. могут произойти серьезные повреждения оборудования. Кро­ме того, при неустранившемся к. з. окажется неуспешным АПВ линии 35 или 110 кВ, что может привести к дополни­тельным отключениям потребителей. Из этих примеров видно, насколько важна и ответственна роль делительной автоматики минимального напряжения. При выполнении этой автоматики необходимо помнить, что она действует в условиях полного погашения подстанции или пункта сек­ционирования, когда отсутствуют и напряжение, и ток, и поэтому для работы самого устройства автоматики и для отключения выключателей необходимо иметь автономный источник оперативного тока (аккумуляторную батарею или предварительно заряженные конденсаторы). Минимальные реле напряжения прямого действия типа РНВ, встраивае­мые в приводы выключателей и воздействующие непосред­ственно на его отключение, для выполнения делительной защиты не применяются, так как у них не предусмотрена возможность регулировки напряжения .срабатывания и воз­врата, а выдержка времени на возврат не может быть от­регулирована более чем на 9 с, что, как правило, недоста­точно.

Схема делительной защиты (автоматики) минимально­го напряжения с электромеханическими реле и автоном­ными источниками оперативного тока (блоками конденса­торов типа БК-400) показана на рис. 30. Реле времени РВ (электромеханическое типа ЭВ-245 или полупроводниковое типа РВ-03) в нормальном режиме получает питание от шинок управления через замкнутые контакты минималь­ных реле напряжения 1РН и

2РН (типа РН-54). При ис­чезновении или значительном снижении напряжения (ниже 0,25-0,4 номинального) контакты реле 1РН, 2РН размы­каются, реле РВ теряет питание и с заданной выдержкой времени замыкает свои контакты в цепях отключения вы­ключателей линии 10 кВ. У реле ЭВ-245 могут использо­ваться два контакта, замыкающиеся с разными выдерж­ками времени. У реле РВ-03 имеется один выход с выдерж­кой времени, но может быть установлено промежуточное реле-повторитель с несколькими контактами, если отключе­ние выключателей всех линий 10 кВ должно производиться примерно через одно и то же время после погашения пита­ющей подстанции. Реле напряжения 1РН и 2РН для на­дежности включают на разные источники питания, одним из которых является шинный трансформатор напряжения ТНш, а другим трансформатором собственных нужд ТСН . (рис. 30,6). Одновременная неисправность этих источников считается маловероятной. Если же оба реле IPff и 2РН .^ питаются от одного источника, например от ТНш, то по-, следовательно с контактами РВ следует включить вспомо­гательные контакты автомата ТН, которые разомкнут, , эту цепь при отключении автомата, так же как на рис. 29,0. '

Для правильного взаимодействия делительной защиты минимального напряжения, действующей перед срабатыва­нием сетевого АВР, необходимо:

включить минимальные реле напряжения делительной защиты 1РН, 2РН (рис. 30) на те же междуфазные напря­жения, что и соответствующие пусковые органы сетевого АВР;

установить напряжение, при котором замыкаются кон­такты реле 1РН, 2РН (рис. 30), не менее чем на 10% вы­ше, чем у соответствующих реле сетевого АВР;

задать время срабатывания делительной защиты мини­мального напряжения меньшим, чем время срабатывания сетевого АВР, но большим времени действия тех устройств автоматики (АПВ, АВР) в питающей сети 35 или 110 кВ, которые предназначены для восстановления напряжения в этой сети. Выбор уставок этих устройств по напряжению и по времени рассмотрен в работах [5, б].

Делительная защита минимального напряжения может выполняться с помощью полупроводникового устройства ДМЗ [4]. Напряжение срабатывания его пускового ор­гана напряжения регулируется в пределах от 0,25 до 0,5 69

номинального. Выдержку времени можно установить от 10 до 90 с. Такая большая выдержка времени позволяет осуществлять отключение секционирующего выключателя (рис. 7) после двукратного неуспешного АПВ рабочей ли­нии, оборудованной выключателем с пружинным приво­дом, у которого время завода пружин перед вторым АПВ может быть около 50 с. После срабатывания ДМЗ отклю. чение выключателя происходит за счет энергии предвари­тельно заряженных конденсаторов (Б1\ на рис. 30,в).

Устройство ДМЗ может устанавливаться в ячейках КРУ и К.РУН отходящих линий 10 кВ на подстанциях 35/10 кВ и 110/10 кВ, а также на распределительных пунктах, пунктах секционирования и АВР.

Пусковой орган минимального напряжения ДМЗ реа­гирует на одновременное снижение напряжения либо во всех трех фазах сети при подведении к устройству трех­фазного напряжения, либо в одной фазе при подведении к нему одного из междуфазных напряжений. Первый способ включения ДМЗ используется на питающих подстан­циях 110/10 или 35/10 кВ, где к ДМЗ подводятся между­фазные напряжения от двух разных источников - транс­форматора напряжения (ТНш на рис. 30,6) и от транс­форматора собственных нужд (ТСН). Для этого в устрой­стве ДМЗ' предусмотрено два входа по напряжению, при­чем для срабатывания пускового органа необходимо, чтобы напряжение исчезло или снизилось ниже уставки одно­временно на двух входах. Второй способ включения ДМЗ применяется на пунктах секционирования и пунктах сетевого АВР, где контролируется одно линейное напря­жение и соответственно используется только один из вхо­дов по напряжению.

На питающих подстанциях одно устройство ДМЗ мо­жет использоваться для отключения выключателей не­скольких отходящих линий (групповая защита минималь­ного напряжения). Для этого необходимо установить ре­ле-повторитель выходного реле ДМЗ.

Кроме своего основного назначения устройство ДМЗ может выполнять функции местного и сетевого устройств АВР, поскольку в нем имеется возможность контролиро­вать напряжение двух источников, а выдержка времени до 90 с позволяет выполнять АВР после двух неуспешны?! АПВ рабочей линии (рис. 7). Принципиальные схемы ис­пользования устройства ДМЗ для осуществления различ­ных видов АВР приведены в типовых проектах «Сельэнергопроекта»,

t

Для выполнения делительной защиты минимального напряжения может использоваться также устройство уПЗС. В связи с недостаточной мощностью контактов вы­годного реле УПЗС необходимо дополнительно установить реле-повторитель выходного реле и батарею конденсаторов (БК-401) для его срабатывания. При необходимости конт­роля напряжения двух источников (ТП и ТСН) устанав­ливаются два УПЗС и контакты их выходных реле вклю­чаются последовательно. В схеме УПЗС устанавливается дополнительный резистор 30-50 кОм для возврата схемы

в исходное состояние [4].

Делительная автоматика с контролем тока к.з. (ДАТ).

На закрытых трансформаторных подстанциях ЗТП-ЮкВ, совмещенных с пунктами автоматического секционирова-гпя линий 10 кВ (рис. 8), предлагается использовать

качестве секционирующих коммутационных аппаратов .включатели нагрузки, которые значительно дешевле, чем масляные и вакуумные выключатели, способные отключить токи к. з. При использовании выключателей нагрузки основная задача автоматики состоит в том, чтобы. обеспечивать их отключения только в бестоковую паузу. второй задачей автоматики является избирательный выбор одного из двух выключателей нагрузки, который необходимо отключить, в зависимости от места повреждения.

Схема автоматики отключения выключателей нагрузки ВН в бестоковую паузу с контролем тока к. з., разра­ботанная «Сельэнергопроектом» (1983 г.), приведена на рис. 31,6 и в, поясняющая схема - на рис. 8 и 31,о.

В нормальном режиме оба выключателя нагрузки ВН1 ;i BH2 включены. Разрыв сети 10 кВ между источниками питания Л и Б выполнен на пункте сетевого АВР: вы­ключатель ВА нормально отключен. При устойчивом к.з. на ВЛ2, например в точке К.1, отключается релейной за­щитой головной выключатель ВГ1 линии ВЛ1, затем про­исходит его АПВ первого цикла и второе отключение вы­ключателя ВГ1. Эти два броска тока к.з. фиксируются в схеме автоматики с помощью максимальных реле тока 1РТ-4РТ типа РТ-40 и двухпозициогных реле 1РП и 2РП, причем 2РП может сработать только после того, как сработает и переключит свои контакты реле 1РП. После срабатывания реле 2РП и при отсутствии тока к.з, (раз­мыкающие контакты реле тока 1РТ и 2РТ замкнуты) про­исходит отключение выключателя нагрузки BH2 во вто­рую бестоковую паузу. Выключатель нагрузки ВН1 не успевает отключиться, так как время замыкания контак-71

Рис. 31. Схема автоматики отключения выключателя нагрузки в сусло-ковую паузу с контролем тока к. з.: а-схема сети 10 кВ- б в—схе­мы автоматики                                       ' '

та реле времени 2РВ в цепи его отключения больше, чем время отключения ВН2. Происходит второе АПВ линии ВЛ1, и напряжение на ЗТП восстанавливается. После этого срабатывает сетевое устройство АВР и подает напря­жение на ВЛ2 со стороны источника Б. При устойчивом к. з. в точке /С/ выключатель ВА отключается своей релей-72

ной защитой, при неустойчивом повреждении - остается включенным. Сеть 10 кВ продолжает работать, но с раз­делом на выключателе нагрузки ВН2.

После восстановления напряжения на шинках управле­ния ЗТП схема автоматики с контролем тока к. з. возвра­щается в исходное положение с помощью контактов реле времени 1РВ, которые замыкаются с заданной выдержкой (при отключенном положении ВН2) и переключают реле ]рп и 2РП в положение готовности (рис. 31,6).

При к. з. на линии ВЛ1, например в точке К.2, в нор­мальном режиме работы сети, с разделом на ВА, ток к. з. не проходит через шины 10 кВ ЗТП и максимальные реле тока 1РТ-4РТ не срабатывают. При потере питания от источника А на ЗТП работает делительная автоматика ми­нимального напряжения, выполненная с помощью реле вре­мени 2РВ типа ЭВ-245 или РВ-03, которое с выдержкой времени, большей, чем врем.я второго АПВ линии ВЛ1, замыкает свой контакт в цепи отключения ВН1. Исправ­ность цепей напряжения контролируется вспомогательным контактом автомата, который размыкается только при от­ключении автомата. После отключения ВН1 срабатывает > сетевое устройство АВР, включается выключатель ВА и подается напряжение на ВЛ2 и ЗТП от питающей под­станции Б.

Источниками оперативного тока для работы схемы ав­томатики и для отключения выключателей нагрузки явля­ются предварительно заряженные конденсаторы типа БК-400.

Устройства для автоматического изменения настройки релейной защиты, входящие в комплекс устройств сетевых АВР, рассмотрены в § 3 (рис. 16, 17).