3.2. Устройства противоаварийной автоматики.

Категория: Д.Т. Комаров "Автоматизация электрических сетей 0,38-35 кВ в сельских районах"

В распределительных сетях основными видами сетевой авто­матики являются автоматическое повторное включение и автоматическое включение резерва. При использова­нии двукратного АПВ с оптимальными выдержками вре­мени бестоковых пауз первого и второго циклов число аварийных отключений линий 6—10 кВ сокращается на 50—70 %. Автоматическое включение резерва позволяет многократно повысить надежность электроснабжения потребителей, питающихся от секционированных линий, поэтому его применение является типовым в схемах электроснабжения сельскохозяйственных потребителей.

Учитывая, что в настоящее время проектируемые ли­нии 10 кВ по пропускной способности не имеют возмож­ности обеспечивать резервным питанием всех потреби­телей, подключенных к резервируемой линии, на кото­рой по тем или иным причинам исчезло напряжение, в схемах автоматики обязательно предусматривается уст­ройство делительной автоматики (делительной защиты), которое при исчезновении напряжения с определенной выдержкой времени отключает или пункт секционирова­ния обесточнвщейся линии, или ее головной выключа­тель при исчезновении напряжения на подстанции. Ина­че говоря, устройство делительной защиты делит сеть на границе зоны резервирования па резервируемую и нерезервируемые части при срабатывании АВР.
Устройство двукратного автоматического повторного включения типа АПВ-2П предназначено для двукратного автоматического повторного включения выключателей 6—35 кВ, работающих с приводами прямого и косвенно­го действия. Выполнено в виде одного блока и может размещаться на релейной панели шкафов комплектных распределительных устройств наружной и внутренней установки на подстанциях 35—110 кВ. Электрическая принципиальная схема приведена па рис. 10.
Реле АПВ-2П включает два элемента времени, диод­ный логический элемент МЛН, пороговый элемент, тран­зисторный усилитель и исполнительное реле. Входные и выходные цепи реле подключаются к вспомогательным контактам выключателя.
При отключении выключателем линии электропере­дачи, например при срабатывании релейной защиты, за­мыкается его вспомогательный контакт; при этом за­пускаются два элемента времени реле АПВ-2П. По исте­чении установленного времени первого цикла АПВ срабатывает первый элемент времени. Выходной сигнал через логический элемент ИЛИ, пороговый элемент и усилитель подается на выходное реле, при срабатывании которого сигнал поступает на электромагнит включения выключателя.
В случае повторного отключения линии электропере­дачи (неуспешного первого цикла АПВ) после подго­товки привода к операции «Включение» запускается второй элемент времени, и начинается отсчет времени дей­ствия второго цикла АПВ. Причем первый элемент времени не запускается, так как в течение времени дей­ствия релейной защиты он не успевает подготовиться к повторному запуску. По истечении установленного вре­мени второго цикла АПВ срабатывает выходное реле, которое снова действует на электромагнит включения выключателя.

Рис. 10. Электрическая принципиальная схема устройства автомати­ческого повторного включения типа АПВ-2П

При неуспешном втором цикле АПВ выключатель отключается, но запуск элементов времени реле АПВ-2П не происходит (они не успевают подготовиться к работе).
В отличие от аналогичных это устройство имеет: воз­можность выполнения двукратного АПВ с регулируемой выдержкой времени бестоковой паузы каждого цикла; малую энергоемкость накопительных конденсаторов, ста­бильность выдержек времени бестоковых пауз АПВ, универсальность; возможность применения с приводами и выключателями любых типов, возможность выполне­ния сигнализации на питающую подстанцию об отключе­нии сетевых секционирующих выключателей, оборудо­ванных устройством АПВ, на основе информации, которую несут броски тока короткого замыкания и длительности бестоковых пауз АПВ при повреждениях за секционирующими выключателями.

АПВ-2П

Устройство делительной защиты сетей 10 кВ с сете­вым резервированием типа ДМЗ предназначено для при­менения в распределительных сетях 10 кВ сельскохозяй­ственного назначения, оборудованных устройствами ав­томатического включения резерва.
Делительная защита сетей 10 кВ с сетевым резерви­рованием (ДМЗ) предназначена для отключения резервируемой линии 10 кВ или ее участка от источника основного питания перед включением выключателя, ко­торый осуществляет автоматическое включение сетевого резерва, а также для выполнения функций устройства АВР.
Устройство реагирует на одновременное снижение напряжения во всех трех фазах сети при подведении к нему трехфазной системы напряжения или снижение напряжения в одной фазе при подведении одного из междуфазных напряжений. Схема устройства показана на рис. 11.
Устройство состоит из двух блоков: релейного (БР) и блока трансформаторов (БТ). Релейный блок содер­жит два трансформатора напряжения, два измеритель­ных органа минимального напряжения, реле времени, а блок трансформаторов — два трансформатора напряже­ния, обеспечивающих возможность контроля напряжения трехфазной сети 100, 220, 380 В, и промежуточное реле.

Рис. 11. Устройство ДМЗ:
а —входные цепи и минимальное реле напряжения; б — реле времени

Устройство ДМЗ может использоваться в качестве:

• делительной защиты на отходящих линиях 10 кВ подстанций 110—35 кВ с контролем напряжения по двум входам;
• делительной защиты на пункте секционирования ли­ний 10 кВ;
• устройства двухстороннего сетевого АВР на пункте автоматического включения резерва;
• устройства местного АВР на трансформаторной под­станции 10/0,4 кВ без контроля напряжения со стороны рабочего и резервного вводов (с контролем напряжения на шинах 0,38 кВ);
• устройства местного и одностороннего сетевого АВР на трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ с контролем напряжения со стороны резервного ввода;
• устройства местного АВР на трансформаторной под­станции 10/0,4 кВ с контролем напряжения со стороны рабочего и резервного вводов или только рабочего ввода;
• устройства местного АВР на трансформаторной под­станции 10/0,4 кВ с автоматическим восстановлением схемы и одностороннего сетевого АВР с контролем на­пряжения со стороны рабочего и резервного вводов.

По условиям эксплуатации устройство может уста­навливаться в ячейках КРУ и КРУН отходящих линий I 10 кВ подстанций НО—35/10 кВ, а также на распределительных пунктах, пунктах секционирования и АВР I в сетях 10 кВ.
Комплект автоматики для системы плавки гололеда типа АПГ-6/10 предназначен для автоматизации процес­са плавки гололеда на линиях 6—10 кВ токами корот­кого замыкания на номинальном напряжении и обеспе­чивает дистанционное управление закорачивающим вы­ключателем, подключенным к линии в расчетной точке с питающей подстанции, а также при необходимости может обеспечивать автоматический вывод защит линии на время плавки.
Комплект автоматики, выполненный с использовани­ем электромагнитных реле и блока конденсаторов типа БК-402, работает на принципе расшифровки фиксирован­ной по длительности бестоковой паузы на линии. Состо­ит из двух полукомплектов: подстанционного АП-П и пункта закорачивания АП-ПЗ. Схема комплекта приве­дена на рис. 12.
Подстанционный полукомплект АП-П — переносной, навесного типа. Подключается он к цепям управления выключателя через штыревой разъем. Черная кнопка на полукомплекте — «Начало плавки», красная — «Оконча­ние плавки».

Рис. 12. Схема блока авто­матики плавки гололеда пункта закорачивания (АП-ПЗ)

На время плавки полукомплект АП-П устанавливается в ре­лейном отсеке выклю­чателя, через который питается линия, а полукомплект АП-ПЗ размещается стацио­нарно в релейном отсе­ке закорачивающего выключателя на пунк­те закорачивания.
Использование ком­плекта автоматики по­зволяет повысить опе­ративность проведения процесса плавки голо­леда, снизить матери­альные и трудовые за­траты, повысить безо­пасность и культуру эксплуатации воздушных сетей напряжением 6—10 кВ.
Комплектное устройство автоматического включения резерва АВР-10 предназначено для автоматического включения резерва источника питания при отключении основного (рабочего) источника. Установка АВР-10 предполагается в ячейках пунктов АВР секционирован­ной сети 10 кВ для выполнения сетевого АВР, а также в ячейках секционного выключателя 10 кВ на подстанции для выполнения местного АВР при условии наличия контроля напряжения с двух сторон.
Устройство АВР-10 может применяться во всех отра­слях, располагающих протяженными распределительны­ми линиями электропередачи 6—10 кВ.
В состав функциональной схемы комплектного уст­ройства АВР-10 входит пять основных блоков: блок сравнения и формирования управляющих импульсов 1, реле времени 2, блок запуска 5, исполнительное устрой­ство 4, блок питания 5 (рис. 13).
В блоке сравнения и формирования управляющих импульсов происходит сравнение по значению напряже­ний, снимаемых со встречно включенных вторичных об­моток пофазно сгруппированных трансформаторов на­пряжения' 10/0,1—0,22 кВ типа НОМ, НТМИ или ОМ.
При отсутствие напряже­ния на двух-трех фазах одной из линии 10 кВ на выходе блока появляют­ся прямоугольные им­пульсы тока с частотой следования 50 Гц, кото­рые управляют работой последующего блока — реле времени. Реле вре­мени создает регулируе­мую выдержку времени для отстройки от дейст­вия защиты от АПВ.
Блок запуска управ­ляется импульсом, сни­маемым с выхода реле времени, и формирует два гальванически развязанных сигнала постоянной ве­личины, управляющих работой исполнительного уст­ройства.

Рис. 13. Функциональная схема устройства АВР-10:
Q — силовой выключатель; TV1, ТV2— трансформаторы напряжения типа НОМ или ОМ

Исполнительное устройство предназначено для бес­контактного подключения к источнику питания катушки включения привода высоковольтного выключателя и указательного реле РУ-1 комплектного устройства АВР-10. При помощи указательного реле осуществляется не только визуальный контроль срабатывания исполни­тельного устройства, но и однократность работы АВР. При срабатывании реле РУ-1 разрывается цепь питания выпрямителя, п блоки сравнения и формирования уп­равляющих импульсов и реле времени обесточиваются.
Блок питания обеспечивает необходимым стабили­зированным постоянным напряжением блок сравнения и формирования управляющих импульсов, реле времени и блок запуска.
Комплектное устройство автоматического включения резерва АВР-10 отличается простотой конструкции и со­держит минимальное количество комплектующих из­делий. На входе устройства АВР-10 применены перспективные электронно-оптические приборы — оптроны, поз­воляющие гальванически развязать входные цепи от остальных блоков устройства, что повышает надежность и безопасность его обслуживания, а также позволяет отказаться от разъединительных трансформаторов и минимальных реле напряжения.
Реле времени выполнено на цифровых элементах. Применение в схеме цифровых элементов позволяет использовать АВР-10 в автоматизированных системах управления.
Повышение надежности работы изделия за счет его комплектности и, следовательно, исключения ошибок и дефектов в схемах при монтаже, а также отсутствия регулирования механической части реле достигает значе­ния 1,28 по сравнению с некомплектным АВР.
Мощность потребления электроэнергии в 4 раза, масса в 3,33 раза, объем в 6,1 раза ниже показателей АВР с электромеханическим реле времени.
Комплектное устройство автоматического включения резерва АВР-2 предназначено для автоматического пере­ключения питания потребителей на резервный источ­ник при отключении основного (рабочего) источника пи­тания.
Устройство АВР-2 предполагается использовать в комплектных двухтрансформаторных подстанциях 10/0,4, 35/10, 110/35/10 кВ для выполнения местного ав­томатического включения резерва двухстороннего дейст­вия на секционном выключателе.
Устройство АВР-2 обеспечивает контроль наличия напряжения на двух источниках питания, отключение с первой выдержкой времени выключателя трансформато­ра при исчезновении на нем напряжения и однократное включение по истечении второй выдержки времени сек­ционного выключателя резервного источника питания.
Устройство АВР-2 представляет собой прибор, объеди­няющий в себе функции реле напряжения, реле време­ни, исполнительного устройства и органа оперативного опробования, выполненного на полупроводниковых эле­ментах, интегральных микросхемах и оптронах, смонти­рованных на печатных платах. Конструкция устройства АВР-2 — блочная, внешние связи выполняются провода­ми с помощью набора зажимов. Применение устройства АВР-2 позволяет отказаться от установки устройств АВР, собранных на электромеханических реле.

Рис. 14. Функциональная схема устройства ЛВР-2

Поясняющая схема подключения и работы устройства АВР-2 при­ведена на рис. 14.
Устройство АВР-2 подключается к изме­рительным трансфор­маторам напряжения TV1 и TV2, а также к трансформаторам соб­ственных нужд Т1 и Т2, подключенным к соответствующим ли­ниям W1 и W2. Такое подключение необхо­димо для исключения случаев ложной рабо­ты АВР-2 при перего­рании предохраните­лей одного из трансформаторов секции.
При нормальном состоянии сети, когда через вы­ключатели Q1 и Q2 осуществляется питание соответст­вующих секций шин от линий W1 и W2, секционирую­щий выключатель Q находится в отключенном состоянии.
Поступающие сигналы с измерительных трансформаторов напряжения TV1 и TV2 системы трехфазных на­пряжений преобразуются в блоках 1 и 2 в удобный для сравнения вид контролируемых сигналов в блоке 3 и сравниваются. При наличии напряжения в обеих линиях на выходе блока 3 сигнал отсутствует и дальнейшие элементы схемы не функционируют. При исчезновении напряжения на одной из линий; блок сравнения напряжений: фиксирует наступление дисбаланса, определяет линию с исчезнувшим напряжением и передает команду на включение в работу ключей управления выключателей Q1 (4) или Q2 (5). Одновре­менно приходят в действие блок питания 6 и формиро­ватель импульсов счета 7.
Блоки б и 7 запускают орган выдержки времени 8, работающий по логическому принципу И. После отра­ботки первой выдержки времени на отключение выключателей Q1 и Q2 сигнал подается через инвертор 9 на ключ разрешения отключения выключателей 10, после чего срабатывают блоки 4 или 5 и через блоки отклю­чения 11 или 12 происходит отключение соответствую­щего выключателя Q/ или Q2 питающих линий W1 или W2.
По истечении второй выдержки времени с органа выдержки времени подается запирающий импульс на ключ управления 13, а затем на блок включения сек­ционирующего выключателя 14.
После включения секционирующего выключателя Q напряжение на 1-й пли 2-й секции шин восстанавлива­ется. Блок 14 включает Q и одновременно подает сигнал на блок 15, обеспечивающий однократный режим работы АВР. После отработки цикла АВР блок 15 отключа­ет блок питания 6.
Устройство АВР-2 отличается простотой конструкции и содержит минимальное количество комплектующих изделий. На входе устройства применены весьма пер­спективные электронно-оптические приборы — оптроны, позволяющие гальванически развязать входные цепи от остальных блоков устройства, что повышает надежность и безопасность его обслуживания. Реле времени выпол­нено на цифровых элементах. Применение в схеме циф­ровых элементов позволяет использовать АВР-2 в авто­матизированных системах управления.
Устройство АВР-2 потребляет из сети электроэнергию только в режиме выполнения функции, поэтому при его использовании достигается существенная экономия в потреблении энергии.
Устройство автоматического повторного включения линий 0.38 кВ (АПВ-0,38) предназначено для установки на трансформаторных подстанциях 10/0,38 кВ с автома­тическими выключателями А-3700, имеющими электро­магнитный привод. Оно выполнено в виде приставки к автоматическому выключателю и позволяет получить однократное автоматическое повторное включение ава­рийно отключающихся выключателей линий электропе­редачи напряжением 0,38 кВ, отходящих от комплектных трансформаторных подстанций КТП 10/0,38 кВ.
Устройство АПВ-0,38 может применяться во всех отраслях, располагающих протяженными распредели­тельными линиями электропередачи 0,38 кВ. Устройство АПВ-0,38 является одним из резервов повышения надежности электроснабжения сельскохозяйственных и других потребителей и снижения ущерба из-за недоотпуска электроэнергии. Анализ аварийных отключений в воздушных сетях 0,38 кВ показывает, что 50—60 % случаев аварийных отключений происходит из-за неус­тойчивых повреждений и при повторном оперативном включении автоматического выключателя или замене предохранителя на трансформаторной подстанции 10/0,38 кВ восстанавливается нормальное электроснаб­жение потребителей. Таким образом, большинство ава­рийных повреждений, при которых происходит отключе­ние линий 0,38 кВ, является проходящими, что указыва­ет на целесообразность применения в сетях 0,38 кВ устройств автоматического повторного включения.
Устройство АПВ-0,38 выполнено на полупроводнико­вых элементах с применением одного электромеханиче­ского реле. Пуск устройства происходит при всех видах аварийного отключения автоматического выключателя.
Устройство АПВ-0,38 (рис. 15) содержит пусковое; устройство, элемент выдержки времени и исполнительный орган, имеющий самоудерживание.

Рис. 15. Принципиальная электрическая схема устройства АПВ-0,38

Пусковым устройством служат вспомогательные кон такты SF автоматического выключателя А3700Ф. При оперативном дистанционном включении автоматического выключателя переключаются вспомогательные контак ты привода: SQ1.1 размыкается, a SQ1.2 замыкается, и переключаются вспомогательные контакты выключателя; SF1.1 и SF1.2 размыкаются, a SF1.3 замыкается, и по цепочке диод VD1, резисторы Rl, R4 происходит заряд конденсатора С1 до амплитудного значения напряжения питания. В результате заряда конденсатора устройство АПВ-0,38 подготовлено к работе.
При автоматическом отключении выключателя релей ной защитой его вспомогательные контакты переключа ются: SF1.1 н SF1.2 замыкаются, a SF1.3 размыкается. Так как привод выключателя находится в положении "Включено") и его вспомогательный контакт SQ1.2 замк­нут, то через вспомогательные контакты SF1.1 и SF1.2 на электромагнит привода подается питание, и привод автоматически возвращается в положение ("Отключено") при этом вспомогательные контакты привода переклю­чаются: SF1.1 замыкается, a SQ1.2 размыкается.
Замыкание вспомогательного контакта SFJ.2 выключателя вызывает разряд накопительного конденсатора С1 по цепи C1, R4, R3 (R5, R6), С2. Элемент выдержки времени состоит из времязадающей цепочки R3 (R5,R6), С2, VD2 в зависимости от положения перемычки, опре­деляющей уставку выдержки времени срабатывания.
Напряжение на конденсаторе С2 постепенно повышается и, когда достигнет напряжения пробоя динистора VD2, последний открывается. В этот момент конденсаторы С1 и С2 одновременно начинают разряжаться на исполнительный орган устройства — реле К1.
Реле КA срабатывает и своими контактами 31—34, 41—44 замыкает цепь электромагнита привода, что вы зывает включение выключателя. Период времени, в течение которого происходит заряд конденсатора С2 до значения напряжения отпирания динистора VD2, определяет паузу АПВ. Это время выбирается из условия подготовки привода к включению и обеспечению деионизации дуги в месте повреждения.
При оперативном отключении выключателя кнопкой «Отключено» SB1.2 на кнопочном пульте конденсатор С1 шунтируется, что вызывает быстрый разряд конденсатора С1 и запрет АПВ.