Лабораторно-практическая работа № 3
Автоматическое включение резервного питания и оборудования
Назначение АВР
Высокую степень надежности электроснабжения потребителей обеспечивают схемы питания одновременно от двух и более источников питания (линий, трансформаторов), поскольку аварийное отключение одного из них не приводит к нарушению питания потребителей. Несмотря на эти очевидные преимущества многостороннего питания потребителей, большое количество п/ст, имеющих два и более источников питания, работают по схеме одностороннего питания. Одностороннее питание имеют также секции шин собственных нужд (СН). Применение такой менее надежной, но более простой схемы электроснабжения во многих случаях оказывается целесообразным для снижения токов КЗ, уменьшения потерь электроэнергии в питающих трансформаторах, упрощения РЗ, создания необходимого режима по напряжению, перетокам мощности и т. п. При развитии электрической сети одностороннее питание часто является единственно возможным решением, так как ранее установленное оборудование и РЗ не позволяют осуществить параллельную работу источников питания. Используются две основные схемы одностороннего питания потребителей при наличии двух или более источников.
Недостатком одностороннего питания является то, что аварийное отключение рабочего источника приводит к прекращению питания потребителей, т.е. к аварии. Этот недостаток может быть устранен быстрым автоматическим включением резервного источника или включением выключателя, на котором осуществлено деление сети. Для выполнения этой операции широко используются специальные автоматические устройства, получившие наименование автоматов включения резерва (АВР). При наличии АВР время перерыва питания потребителей в большинстве случаев определяется лишь временем включения выключателей резервного источника и составляет 0,3-0,8 с. Рассмотрим принцип использования АВР на примере схем, приведенных на рис. 1.
а)
Питание п/ст А осуществляется по рабочей линии от п/ст Б. Вторая линия w2, приходящая от п/ст В, является резервной и находится под напряжением (выключатель Q3 нормально отключен). При отключении линии w1 автоматически от АВР включается выключатель Q3 линии w2, чем вновь подается питание потребителем п/ст А. Схемы АВР могут иметь одностороннее или двустороннее действие. При одностороннем АВР линия w1 всегда должна быть рабочей, а линия w2 - всегда резервной. При двустороннем АВР любая из этих линий может быть рабочей и резервной.
б) Питание электродвигателей и других потребителей СН каждого агрегата э/ст осуществляется обычно от отдельных рабочих трансформаторов (Т1 и Т2). При отключении рабочего трансформатора автоматически от АВР включается выключатель Q5 и один из выключателей Q6 (при отключении Т1) или Q7 (при отключении Т2) - резервного трансформатора Т3.
Рис 1.
в) Трансформаторы Т1 и Т2 являются рабочими, но параллельно работать не могут и поэтому со стороны низшего напряжения включены на разные системы шин. Шиносоединительный выключатель Q5 нормально отключен. При аварийном отключении любого из рабочих трансформаторов автоматически от АВР включается выключатель Q5, подключая нагрузку шин, потерявших питание, к оставшемуся в работе трансформатору. Каждый трансформатор в рассматриваемом случае должен иметь мощность, достаточную для питания всей нагрузки п/ст. В случае, если мощность одного трансформатора недостаточна для питания всей нагрузки п/ст, при действии АВР должны приниматься меры для отключения части наименее ответственной нагрузки.
г) П/ст В и Г нормально питаются радиально от п/ст А и Б соответственно. Линия w3 находится под напряжением со стороны п/ст В, а выключатель Q5 нормально отключен. При аварийном отключении линии w2 устройство АВР, установленное на п/ст Г, включает выключатель Q5, чем питание п/ст Г переводится на п/ст В по линии w3. При отключении линии w1 п/ст В и вместе с ней линия w3 остаются без напряжения. Исчезновение напряжения на трансформаторе напряжения ТУ также приводит в действие устройство АВР на п/ст Г, которое включением выключателя Q5 подает напряжение на п/ст В от п/ст Г.
Опыт эксплуатации показывает, что АВР является весьма эффективным средством повышения надежности электроснабжения. Успешность действия АВР составляет 90-95%. Простота схем и высокая эффективность обусловили широкое применение АВР на э/ст и в электрических сетях.
Основные требования к схемам АВР
В эксплуатации находится большое количество АВР разных типов, которые имеют свои специфические особенности. Однако все устройства АВР должны удовлетворять следующим основным требованиям:
1. Схема АВР должна приходить в действие в случае исчезновения напряжения на шинах потребителей по любой причине, в том числе при аварийном, ошибочном или самопроизвольном отключении выключателей рабочего источника питания, а также при исчезновении напряжения на шинах, от которых осуществляется питание рабочего источника. Включение резервного источника питания допускается также при КЗ на шинах потребителя.
2. Для того чтобы уменьшить длительность перерыва питания потребителей, включение резервного источника питания должно производиться, возможно, быстрее, сразу же после отключения рабочего источника.
3. Действие АВР должно быть однократным, чтобы не допускать нескольких включений резервного источника на не устранившееся КЗ.
4. Схема АРВ не должна приходить в действие до отключения выключателя рабочего источника, чтобы избежать включения резервного источника на КЗ в не отключившемся рабочем источнике. Выполнение этого требования исключает также в отдельных случаях несинхронное включение двух источников питания.
5. Для того чтобы схема АВР действовала при исчезновении напряжения на шинах, питающих рабочий источник, когда его выключатель остается включенным, схема АВР должна дополняться специальным пусковым органом минимального напряжения.
6. Для ускорения отключения резервного источника при его включении на не устранившееся КЗ должно предусматриваться ускорение защиты резервного источника после АРВ. Это особенно важно в тех случаях, когда потребители, потерявшие питание, подключаются к другому источнику, несущему нагрузку.
| + |
| + |
Ускоренная защита обычно действует по цепи ускорения без выдержки времени. В установках же СН, а также на п/ст, питающих большое число электродвигателей, ускорение осуществляется до 0,5 с. Такое замедление ускоренной защиты необходимо для предотвращения её неправильного срабатывания в случае кратковременного замыкания контактов токовых реле в момент включения выключателя под действием толчка тока, обусловленного сдвигом по фазе между напряжением энергосистемы и затухающей ЭДС тормозящихся электродвигателей.
Принцип действия АВР
Рис. 2
Принцип действия АВР на примере двухтрансформаторной п/ст, схема которой приведена на рис. 1. а). Питание потребителей нормально осуществляется от рабочего трансформатора Т1. Резервный трансформатор Т2 отключен и находится в автоматическом резерве.
При отключении по любой причине выключателя Q1 трансформатора Т1 его вспомогательный контакт SQ1.2 (см. рис. 2.) разрывает цепь обмотки промежуточного реле КЬ1. В результате якорь реле КЬ1, подтянутый при включенном выключателе, при снятии напряжения отпадает с некоторой выдержкой времени и размыкает контакты.
Второй вспомогательный контакт SQ1.3 выключателя Q1, замкнувшись при отключении Q1, подает плюс через ещё замкнутый контакт КЬ1.1 на обмотку промежуточного реле КЬ2, которое своими контактами производит включение выключателей Q3 и Q4 резервного трансформатора, воздействуя на контакторы включения УЛС3 и УЛС4. По истечении установленной выдержки времени реле КЬ1 размыкает контакты и разрывает цепь обмотки КЬ2. Если резервный трансформатор будет включен действием АРВ на не устранившееся КЗ и отключится РЗ, то его повторного включения не произойдет. Таким образом, реле КЬ1 обеспечивает однократность действия АРВ и поэтому называется реле однократности включения. Реле КЬ1 вновь замкнет свои контакты и подготовит схему АВР к новому действию лишь после того, как будет восстановлена нормальная схема питания п/ст и включен выключатель Q1. Выдержка времени на размыкание контактов реле К11 должна быть больше времени включения выключателей Q3 и Q4 для того, чтобы они успели надежно включиться.
Выше было рассмотрено действие АВР при отключении выключателя Q1 рабочего трансформатора. Наряду с этим следует иметь в виду возможность отключения выключателя Q2 со стороны высшего напряжения рабочего трансформатора. В этом случае потребители п/ст С также потеряют питание. Для того чтобы обеспечить действие АВР и в этом случае, при отключении Q2 от его вспомогательного контакта SQ2.2 подаётся импульс на катушку отключения УЛТ1 выключателя Q1. После отключения Q1 АВР запускается и действует, как рассмотрено выше.
Рис. 3
Кроме рассмотренных случаев отключения выключателей Q1 или Q2 рабочего трансформатора, потребители также потеряют питание, если по какой-либо причине останутся без напряжения шины ВН п/ст В. Схема АВР при этом не подействует, так как оба выключателя рабочего трансформатора останутся включенными. Для того чтобы обеспечить действие АВР и в этом случае, предусмотрен специальный пусковой орган минимального напряжения, в который входят реле КУ1, КУ2, КУ3 и КЬ3. При исчезновении напряжения на шинах п/ст В, а следовательно, и на шинах п/ст С в реле минимального напряжения, подключенные к трансформатору напряжения ТУ1, замкнут свои контакты и подадут плюс оперативного тока на обмотку реле времени КТ1 через контакт реле КУ3. Реле КТ1 при этом запустится и по истечении установленной выдержки времени подаст плюс на обмотку выходного промежуточного реле КЬ3, которое отключит выключатели Q1 и Q2 рабочего трансформатора. После отключения Q1 АВР подействует, как рассмотрено выше.
Реле напряжения КУ3 предусмотрено для того, чтобы предотвратить отключение Т1 от пускового органа минимального напряжения в случае отсутствия напряжения на шинах ВН А резервного трансформатора Т2, когда действие АВР будет заведомо бесполезным. Реле напряжения КУ3, подключенное к трансформатору напряжения ТУ2 шин А, при отсутствии напряжения размыкает свой контакт и разрывает цепь от контактов реле КУ1 и КУ2 к обмотке реле времени КТ1.
