Управление высоковольтными выключателями. Рассмотрим принципы работы и примеры выполнения схем управления и сигнализации высоковольтных выключателей различных типов.

Существует два вида управления выключателями: местное и дистанционное. Под местным управлением понимается управление выключателем с помощью командных аппаратов, расположенных на его приводе или в непосредственной близости от него.

Дистанционное управление высоковольтными выключателями осуществляется со щита управления путем подачи на схему управления команд «Включить» или «Отключить» при помощи ключа (кнопки) управления. Щит управления может быть удален от управляемых выключателей на значительное расстояние.

Контроль за положением включателя осуществляется при помощи контрольных ламп или светодиодов. Включенному положению выключателя соответствует свечение красной сигнальной лампы, отключенному – зеленой.

Дистанционное управление выключателями может осуществляться на значительном расстоянии с рабочего места диспетчера по каналам связи через аппаратуру телемеханики или посредством локальной сети микропроцессорных устройств РЗА.

Схема управления высоковольтного выключателя включает в себя командный аппарат (ключ управления или кнопки), реле и вспомогательное оборудование, встроенное в привод формирования управляющих воздействий для него и для контроля его состояния (электромагниты включения и отключения, блок-контакты), провода и контрольные кабели.

Принципы построения схем управления и сигнализации выключателей определяется типом применяемых выключателей и их приводов, родом оперативного тока (постоянный или переменный).

Схемы управления высоковольтными выключателями должны отвечать следующим общим требованиям:

· После завершения операции включения или отключения выполняется автоматический съем управляющего импульса, поскольку электромагниты и контакторы не рассчитаны на длительное прохождение токов.

· Обеспечивается блокировка от многократных включений и отключений выключателя (блокировка от «прыгания») при включении на КЗ.

· Для предотвращения неполного завершения или срыва операции предусматривается подхват командных импульсов.

· Цепи управления и сигнализации имеют защиту от КЗ предохранителями или автоматическими выключателями. Предусматривается контроль исправности цепей управления и сигнализации.

· Предусматривается непрерывный автоматический контроль исправности цепей включения и отключения выключателя, поскольку обрыв цепи может привести к отказу в срабатывании устройств релейной защиты и автоматики.

· Обеспечивается возможность не только дистанционного управления или по каналам телемеханики (ключами или кнопками), но и автоматического управления (релейной защитой, АПВ, АВР и др.).

· Выполняется сигнализация положения выключателя, поскольку с места управления не видно положения выключателя.

Принципы выполнения схем управления высоковольтными выключателями, а так же назначение основных ее элементов, показаны на примере схем выполненных на постоянном оперативном токе. На рис. 5.2 - 5.6 приведены элементы схем управления и сигнализации как с новыми, так и со старыми (в скобках) позиционными обозначениями.

Включение выключателя (рис.5.2) осуществляется подачей команды «Включить» при помощи ключа управления SA (КУ) на исполнительный орган – электромагнит (соленоид) включения YAC (ЭВ). Параллельно ключу управления подключены так же контакты AKS реле автоматического повторного включения (АПВ). Цепи электромагнитов управления привода выключателя должны автоматически размыкаться после завершения операции включения или отключения.

Время, необходимое для включения выключателя составляет доли секунды и поэтому соленоид включения рассчитан на кратковременную работу. Для ограничения длительности протекания тока по катушке электромагнита включения в ее цепь включаются блок-контакты выключателя QF (В ), замкнутые в отключенном положении выключателя и разрывающие цепь после завершения операции включения. Во избежание пригорания контактов ключа управления или контактов реле, блок-контакты регулируются таким образом, чтобы они размыкались первыми.

AKS (АПВ)

Рис.5.2 Цепи включения выключателя.

Для сигнализации отключенного положения выключателя и контроля исправности цепи включения выключателя может быть использована сигнальная лампа HL (ЛЗ) зеленого цвета, включенная параллельно контактам ключа управления. Для защиты от ложного включения выключателя при КЗ в самой лампе (например, при ее перегорании) последовательно с ней устанавливается добавочное сопротивление.

В общем случае для сигнализации отключенного положения выключателя и контроля исправности цепи включения выключателя используется реле положения «Отключено» KQT 1(РПО)

Пример цепи отключения выключателя приведен на рис.5.3. Команда на отключение выключателя от ключа управления SA (КУ) подается на электромагнит отключения YAT (ЭО). Параллельно контактам ключа управления подключены замыкающиеся контакты (РЗ) выходных реле релейной защиты, действующей на отключение выключателя.

Для ограничения длительности протекания тока по катушке электромагнита отключения, в ее цепь включаются блок-контакты выключателя QF (В), замкнутые во включенном положении выключателя, и разрывающие ее цепь после завершения операции отключения.

Для сигнализации включенного положения выключателя и контроля исправности цепи отключения выключателя, аналогично рассмотренной выше цепи включения, могут быть использованы сигнальная лампа HL (ЛК) красного цвета, или реле положения «Включено» KQC 1 (РПВ), включенные параллельно контактам ключа управления.

Импульс на включение выключателя может длительное время сохраняться из-за приваривания выходных контактов AKS реле АПВ из-за задержки подаваемой команды на включение оператором и по другим причинам. В таком случае при отсутствии специальной блокировки включение выключателя на устойчивое КЗ приводит к его «прыганию»: выключатель будет отключаться действием релейной защиты и вновь включаться на КЗ до тех пор, пока не будет снята команда на включение. Это может привести к повреждению выключателя и к развитию аварии.

Рис.5.3. Схема блокировки от «прыгания» с применением специального реле блокировки от многократных включений.

Блокировка от прыгания выполняется с использованием специального двухобмоточного реле. Схема блокировки от «прыгания» выключателя со специальным двухобмоточным промежуточным реле KBS 1 (РБМ), приведенная на рис.5.3. Для пружинных приводов в цепь электромагнита включения введен дополнительный блок-контакт SQ (КГП), который замыкается при заведенных пружинах и готовности привода к включению.

Для предотвращения многократных включений выключателя на устойчивое КЗ используется специальное промежуточное реле РБМ, например, типа РП-232 имеющее две обмотки: последовательную (токовую) рабочую и удерживающую параллельную (обмотку напряжения). При отключении выключателя, реле KBS 1(РБМ) срабатывает при прохождении тока по катушке электромагнита отключения выключателя, самоудерживается через контакт KBS 1.3 до отключения выключателя. И если к моменту отключения выключателя команда на включение еще сохранилась, реле KBS 1(РБМ) удерживается в сработанном положении через контакт KBS 1. 1 (РБМ) до снятия команды на включение выключателя. При этом, размыкающий контакт KBS 1.2 (РБМ ) разрывает цепь электромагнита включения, блокируя включение выключателя.

Включающие электромагниты высоковольтных выключателей с электромагнитным приводом потребляют значительный ток, достигающий сотен ампер. Так как контакты ключа управления и промежуточных реле рассчитаны на замыкание цепей с током не превышающим 10-15А,и цепи электромагнита включения отделены от остальных цепей управления и команда включения подается через промежуточный контактор, коммутирующий цепь электромагнита (соленоида) включения. Пример схемы силовых цепей соленоида включения приведен на рис. 5.6.

Силовые шинки питания электромагнитов включения (+EY, -EY) обычно выполняются по схеме разомкнутого кольца, позволяющей выполнять их секционирование, выделять и резервировать поврежденный участок.

Рис. 5.6. Схема силовых цепей электромагнита включения выключателя.

Электромагнит включения выключателя подключается к шинкам питания через автоматический выключатель или предохранители, служащие для защиты силовых цепей от КЗ и для защиты электромагнитов от длительного протекания тока при неисправности привода.

Коммутация цепей электромагнита осуществляется контактами контактора KM 1 (КП), оснащенными дугогасящими камерами. Катушка контактора включается в схему управления выключателя (рис.5.6) вместо электромагнита включения YAC (ЭВ).

Управление и сигнализация вакуумных выключателей.Наибольшее распространение в сетях получили вакуумные выключатели: серии ВВ/TEL-10, производства фирмы «Таврида Электрик»; серий ВР и ВБЗП-35 (ВБЗЕ-35), производства ОАО РЗВА; серии ВВВ-10 (РЗВА) и их дальнейшей модификации ВВЕЛ-10, а также других серий.

Для включения выключателя BB/TEL на параллельно соединенные катушки электромагнитных приводов фаз выключателя подается импульс тока от предварительно заряженных конденсаторов. При этом замыкается силовая цепь в вакуумных камерах и сжимаются отключающие пружины.

Удержание деталей выключателя во включенном положении осуществляется за счет «магнитной защелки» - остаточного магнетизма стальных подвижных и неподвижных полюсов электромагнитов. Отключение выключателя BB/TEL производится путем подачи на полюсные электромагниты размагничивающего импульса обратной полярности.

Для формирования управляющих импульсов вакуумного выключателя BB/TEL служат специальные электронные блоки, использующие энергию предварительно заряженных конденсаторов.

Вследствие практически полного отсутствия в приводе BB/TEL -10 механики, выключатели очень надежны и долговечны, и практически, не нуждаются в обслуживании на протяжении всего срока эксплуатации. Коммутационный ресурс выключателя при максимальном токе отключения составляет 1 млн. циклов включить-отключить.

Для управления (включения и отключения) вакуумными выключателями BB/TEL- 10, а также для сопряжения с устройствами релейной защиты и автоматики используются специальные привода - электронные блоки управления BU/TEL, подающие на электромагниты привода управляющие импульсы от предварительно заряженных батарей конденсаторов. Блоки управления имеют малое энергопотребление от цепей оперативного тока и могут работать в широком диапазоне питающего напряжения. В качестве блок-контактов выключателя BB/TEL -10 используются герметические магнитоуправляемые контакты – герконы.

Выключатели BB/TEL -10 отличаются малым весом и габаритами, позволяющими легко и просто монтировать его в ячейки КРУ и КСО любых типов.

Включить выключатель BB/TEL -10 вручную при отсутствии напряжения оперативного тока невозможно. Для включения его, в таком случае, предусмотрен вспомогательный вход по питанию для подключения аккумуляторной батареи напряжением 12 В.

Предусматривается только ручное отключение выключателя при помощи кнопки аварийного отключения, которая воздействует на якоря электромагнитов и механически разрывает магнитную систему.

При применении BB/TEL -10 на переменном оперативном токе, предусматривается его отключение от цепей трансформаторов тока присоединения.

Для управления выключателями BB/TEL -10 применяются блоки BU/TEL -05A, BU/TEL -10 и BU/TEL -12. Выбор типа блока управления зависит от рода оперативного напряжения (постоянное, переменное, выпрямленное), его источников, типа и объема устройств РЗА и др. параметров. Блок BU/TEL -12 выполнен на микропроцессорной базе.

В настоящее время для комплектации BB/TEL -10 наиболее широкое распространение получили блоки управления типа BU/TEL -05A, используемые только в комплекте с блоком питания BP/TEL- 02A. Так как блок питания BP/TEL -02A имеет гальваническую связь входных и выходных цепей, применение блоков BU/TEL -05A и BP/TEL -02A на постоянном и выпрямленном оперативном токе не рекомендуется. Для гальванической развязки цепей при использовании этих блоков на переменном оперативном токе используется разделительный трансформатор 220/220В, входящий в комплект поставки.

На рис.5.12 приведен пример выполнения схемы управления, автоматики и защиты вакуумного выключателя BB/TEL -10 на переменном оперативном токе с использованием блока управления BU/TEL -05A и блока питания BP/TEL -02A. Защита и автоматика выключателя выполнена на базе микропроцессорного устройства УЗА-10А.2.

Питание схемы управления вакуумного выключателя BB/TEL -10 и устройства УЗА-10А.2 осуществляется от шинок переменного оперативного тока EC 1(1ШУ) и EC 2 (2ШУ) через автоматический выключатель SF 1. Кроме того, цепи защиты УЗА-10 и отключения BB/TEL -10 могут питаться только от цепей трансформаторов тока защищаемого присоединения (рис.5.12).

Блок питания BP/TEL -02A содержит импульсный преобразователь, от которого заряжается до напряжения 230 В встроенная в блок конденсаторная батарея емкостью 5000 мкф. Энергия предварительно заряженных конденсаторов используется для включения и отключения выключателя. Необходимо учитывать, что при разряженных конденсаторах, через блок BP/TEL -02A в момент включения напряжения питания кратковременно протекает ток до 2А.

Для управления выключателем при отсутствии напряжения оперативного тока, предусматривается возможность питания блока BP/TEL -02A от постороннего источника – аккумулятора напряжением 12 В.

Напряжение от заряженных конденсаторов блока питания BP/TEL-02A подается на электронный блок управления BU/TEL- 220-05A, служащий для формирования управляющих импульсов полюсных электромагнитов выключателя (L 1, L 2, L 3). Управление выключателем осуществляется контактами ключа (кнопок) управления (SB 1- «Включить», SB 2 - «Отключить»), или контактами устройства УЗА-10 (RL 1- «Включить», RL 2- «Отключить»).

Рис.5.12 Схема цепей управления и автоматики и защиты вакуумного выключателя BB/TEL -10 на переменном оперативном токе с блоками BU/TEL -220-05A и BP/TEL -220-02A и микропроцессорным устройством УЗА-10А.2.

Для включения выключателя необходимо замкнуть выводы 7 («ВО») и 8 («Вкл.») блока BU/TEL-220-05A. Для отключения выключателя необходимо замкнуть выводы 7 («ВО») и 9 («Откл.») блока BU/TEL -05A. Входы управления блока BU/TEL -220-05A имеют входное сопротивление около 15 кОм. Поэтому, во избежание наводок, цепи управления должны быть возможно короче, не более 15м.

Предусматривается электрическая (контакты QS специального блокиратора, входящего в комплект поставки) и механическая блокировка включения выключателя BB/TEL -10 при операциях с выкатной тележкой (разъединителями). Цепь БК1 – БК2, разрешающая операцию включения, контролирует отключенное положение выключателя – контакт Q 13 выключателя и отключенную блокировку – контакт QS блокиратора.

Оперативное включение выключателя осуществляется при помощи кнопки SB1 «Включить». В цепь включения выключателя введены так же контакты выходного реле устройства УЗА-10А.2 - RL 2, которые служат для включения выключателя по АПВ, ЧАПВ, или по сети передачи информации. Устройство УЗА-10 имеет внутренний пуск АПВ по факту работы защиты. Накладка Н 1 «АПВ» служит для запрета включения по АПВ, ЧАПВ и по сети передачи информации.

Оперативное отключение выключателя осуществляется при помощи кнопки SB2 «Отключить». В цепь отключения выключателя введены так же контакты выходного реле устройства УЗА-10А.2 - RL 1, которые служат для отключения выключателя от защиты, по АЧР или по сети передачи информации.

Напряжение переменного оперативного тока подается на дискретные входы DL 1 и DL 2 устройства УЗА–10 через блок-контакты выключателя Q (замыкающиеся и размыкающиеся), служащие для контроля положения выключателя. Дискретный вход DL 1 используется для ускорения МТЗ после АПВ. Дискретный вход DL 2 используется для контроля отключенного положения выключателя. При наличии напряжения на этом входе светится светодиод 6 на корпусе УЗА-10.

Напряжение на дискретный вход DL 3, служащий для реализации функций АЧР и ЧАПВ, подается от шинок АЧР. Напряжение на дискретный вход DL 5, служащий для отключения выключателя от внешнего сигнала, подается через контакты защиты от дуговых замыканий в камере КРУ. Наличие сигнала на этом входе индицируется светодиодом на лицевой панели УЗА-10.

Два независимых контакта выходного реле RL 3, служащего для реализации логической защиты шин, используются для блокировки ТО ввода (шинки EBLZ 1 и EBLZ 2) и СВ(шинки EBLZ 5и EBLZ 6).

Второй независимый контакт выходного реле RL 1, подключенный к шинке аварийной звуковой сигнализации EHA (ШЗА) через указательное реле КН 1, используется для сигнализации аварийного отключения выключателя.

ТА1

ТА2

Рис.5.13. Схема токовых цепей защиты и управления BB/TEL -10.

Контакт выходного реле RL 5 устройства УЗА-10, и контакт блока питания BP/TEL -220-02A, используемые для сигнализации об их неисправности, через указательное реле КН 2 подключены к шинке предупредительной звуковой сигнализации EHP (ШЗА).

Схема токовых цепей защиты и управления выключателя приведена на рис.5.13. Трансформаторы тока ТА фаз А и С присоединения соединены в схему неполной звезды. На ток фаз А и С включены токовые входы устройства УЗА-10 и блока управления BU/TEL -220-02А. Токовые входы УЗА-10 служат для контроля тока защищаемого присоединения. Кроме того, от цепей трансформаторов тока осуществляется питание защиты при отсутствии напряжения переменного оперативного тока. Для отключения выключателя в этом случае, используются токовые входы блока управления, обеспечивающие его отключение при токе более 3А.

При «холодном» (после длительного отсутствия напряжения оперативного тока) включении на КЗ, УЗА-10А.2 действует на отключение выключателя с задержкой не более 0,2 с, необходимых для подготовки устройства к работе. Таким образом, обеспечивается надежная работа устройств защиты и автоматики выключателя во всех режимах.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение схем вторичных соединений?

2. Приведите условные обозначения основных элементов схем вторичных соединений.

3. Какие основные требования предъявляются к схемам вторичных соединений?

4. Назовите основные типы, достоинства и недостатки силовых высоковольтных выключателей.

5. Как осуществляется управление и сигнализация силовых высоковольтных выключателей?

6. Каковы основные требования, предъявляемые к схемам управления и сигнализация силовых высоковольтных выключателей?

7. Как осуществляется блокировка от прыгания силовых высоковольтных выключателей?

8. Назовите основные элементы схем управления и сигнализация масляных высоковольтных выключателей с пружинным приводом.

9. Назовите основные элементы схем управления и сигнализация вакуумных выключателей