Автоматическое включение резервного питания

В сельских сетах напряжением 6...35кВ предусматривают, как правило, схемы одностороннего питания потребителей, в которых имеющиеся источники электроснабжения (питающие линии, си­ловые трансформаторы на подстанциях, подстанции) работают раздельно. При этом можно существенно снизить значения токов к.з. в сети и применять более дешевые аппараты первичных цепей, упростить выполнение релейной защиты, уменьшить потери мощности и т.п. Для обеспечения нормальных показателей надёжности электроснабжения при отключениях основного (рабочего) источника питания к независимому резервному источнику питания подключают потребителей с помощью специальных устройств автоматического включения резерва (АВР).

В системах сельского электроснабжения устройства АВР применяют в основном на двухтрансформаторных подстанциях на­пряжением 110...35/10 кВ и на линиях напряжением 10 кВ, рабо­тающих в условно-замкнутом режиме. Однако устройства АВР используют и в сетях напряжением до 1 кВ: на TП напряжением 10/0,4 кВ, линиях напряжением 0,38 кВ, при подключении резерв­ных дизельных станций.

Характерный признак выполнения АВР трансформаторов на подстанциях, называемых местными АВР, - расположение всей аппаратуры на однойподстанции. Устройство АВР линий, подключённых к разным подстанциям и резервируемых друг друга, называют сетевым АВР. По существу, это комплекс устройств, в который входят собственно само устройство АВР, устройства автоматики деления и другие устройства, расположенные в различных точках сети.

По направлению действия различают устройства АВР одностороннего и двухстороннего действия. АВР одностороннего действия применяют в случаях, когда один из вводов питания служит постоянно рабочим; а второй – только резервным. Если оба ввода являются одновременно и рабочими и резервными по отношению друг к другу, то используют АВР двухстороннего действия.

Устройства АВР должны удовлетворять следующим основным требованиям.

1. АВР должно обеспечиваться при исчезновении напряжения у потребителя из-за аварийного, самопроизвольного или ошибочно­го отключения выключателя рабочего ввода питания или при ис­чезновении напряжения со стороны рабочего (основного) источ­ника питания.

2. Устройство АВР не должно приходить в действие до отключе­ния выключателя рабочего ввода во избежание включения резерв­ного источника на устойчивое к.з. в основном источнике питания.

3. В случае исчезновения напряжения со стороны основного ис­точника выключатель рабочего ввода до АВР должен отключаться специальным пусковым органом минимального напряжения.

4. АВР должно происходить с возможно минимальной выдержкой времени.

5. Действие АВР должно быть однократным, чтобы не допустить многократных включений резервного источника на устойчивое к.з.

6. Для ускорения отключения резервного источника при его включении на устойчивое к.з. должно предусматриваться ускорение защиты после АВР.

7. В схеме АВР должен существовать контроль исправности цепи включения выключателя резервного ввода питания.

На рисунке 16.1. приведена наиболее распространённая схема местного АВР двухстороннего действия на переменном оперативном токе, применяемая на сельских двухтрансформаторных подстанциях напряжением 110...35/10 кВ, где все выключатели оборудованы пружинными приводами. Секционный выключатель Q3 нормально отключен и включается устройством АВР при отключении выключателей ввода напряжением 10 кВ Q1 или Q2 или исчез­новении напряжения на шинах 6 (10) кВ секций I или П в результате отключения питающей линии электропередачи W1 или W2. Особенность схемы АВР – при восстановлении напряжения на питающей линии автоматически восстанавливается нормальная схема подстанции.

Пусковой орган схемы АВР состоит из двух реле времени КТ1 и КТ2 типов ЭВ-215...ЭВ-245 (РВ215...РВ245), выполняющих одновременно роль органов минимального напряжения и выдержки времени. При снижении или исчезновении напряжения реле при возврате якоря обеспечивают заданную выдержку времени. Обмотки реле подключаются к разным трансформаторам: КТ1 – к трансформатору собственных нужд (ТСН1), а КТ2 – к измерительному трансформатору (ТН1). При этом исключается возможность ложной работы пускового органа при неисправностях в цепях напряжения.

На рисунке 16.1. контакты выключателей и реле показаны: для рабочего положения: выключатели Q1 и Q2 включены, в результате чего имеется напряжение на шинах 6 (10) кВ подстанции; приводы всех выключателей подготовлены для операции включения; реле положения выключателей «Включено» KQCнаходятся под напряжением и их контакты замкнуты. Напряжение на шинки обеспеченного питания (ШОП) подается ТСН1 и ТСН2.

При повреждении, например, трансформатора Т1 под действием релейной защиты отключается выключатель Q1, замыкается его вспомогательный контакт SQ1 : 3 в цепи включения секционного выключателяQ3 ипоследний включается, т. е. происходят АВР без выдержки времени и восстановление напряжения на секции I. Однократность действия АВР обеспечивается тем, что при отключении выключателя Q1 реле КQС теряет питание и размыкает свой контакт KQC: 2 в цепи автоматической подготовки привода вык­лючателя Q3. Схема АВР перестает действовать при отключении контактной перемычки (накладки) ХВ2.

Схема работает в другом аварийном режиме – при отключении, например, питающей линии W1 – с помощью пускового органа минимального напряжения. При исчезновении напряжения со стороны линии W1 реле КТ1 и КТ2 возвращаются в исходное со­стояние, с выдержкой времени замыкаются их контакты КТ1: 2 и КТ2: 2 в цепях отключения выключателя Q1. Выключатель Q1 отключается, и далее схема АВР действует на включение выключателя Q3 так же, как описано ранее. Напряжение на шинах секций I восстанавливается, якорь реле КТ2 втягивается, и его контакт КТ2:1 замыкается, а контакт КТ2: 2 размыкается. Реле КТ1 по-прежнему находится в исходном состоянии, и его контакт КТ1:1 разомкнут. В данном случае реле КТ1 используют для контроля за появлением напряжению со стороны питающей линии. Пусковым органом восстановления нормальной предварительной схемы подстанции служит реле времени КТ3 типа ЭВ-248, срабатывающее при подаче напряжения.

Если напряжение со стороны линии W1 появилось, то срабатывает реле КТ1 и замыкает свой контакт КТ1:1. При этом начинает работать реле КТ3, которое своим проскальзывающимконтактом КТ3:2 (замыкается на 1…1,5 с) создаёт цепь на включение выключателя Q1, а конечным контактом КТ3:3 - цепь на отключение секционного выключателя Q3. Таким образом, восстанавливается нормальная схема подстанции с отключенным выключателем Q3, который автоматически подготавливается к будущему действию устройства АВР.

При расчёте и выборе установок АВР трансформаторов определяют следующее.

1. Напряжение срабатывания пускового органа минимального напряжения

U_ср= (0,25…0,4) U_н. (16.1.)

Для реле, подключаемых к ТСН, U_ср = 55…88 В, к ТН – U_ср = 25…40 В. В общем случае для реализации пускового органа можно использовать два реле напряжения РН-53 / 60Д совместно с одним реле времени ЭВ-238, или одно реле времени типов ЭВ-215к…ЭВ-245к, подключаемое к ТН или ТСН через трёхфазный выпрямитель, или два реле времени типов ЭВ-215…ЭВ-245 (были рассмотрены ранее). В этом случае необходимо подбирать экземпляры реле этой серии, у которых напряжение срабатывания соответствует условию (16.1.).

2. Время срабатывания пускового органа:

а) по условию отстройки от времени срабатывания тех защит, в зоне действия которых повреждения могут вызвать снижение напряжения ниже принятого U_ср,

t_ср.АВР ≥ t_{с.з max + Δ}t,(16.2.)

где t_{с.з max}- наибольшее время срабатывания защит, установленных на подстанции
(для упрощенных подстанций – с учётом времени срабатывания защиты питающей линии); _Δt - ступень селективности, с (_Δt = 0,6 с при использовании реле времени со шкалой до 9 с и _Δt = 1,5…2 с – со шкалой до 20 с);

б) по условию согласования с другими устройствами автомати­ки, например, с АПВ питающей ЛЭП от основного источника

t_{ср АВР} ≥ t_{с.з. ЛЭП} + t_{АПВ ЛЭП} + t_зап,(16.3.)

где t_зап= 2…3,5 с.

3. Уставки по времени устройства автоматического восстановления нормальной схемы подстанции принимают равными: 15 с - на включение рабочего ввода; 20 с - на отключение секционного выключателя.

Сетевые АВР применяют на линиях с двухсторонним питанием, нормально работающих в разомкнутом режиме (рис. 16.2.).

Линии W1 и W 2 питаются от разных подстанций (источников) Т1 и Т2, присоединены к ним соответственно через выключатели Q1…Q3 и Q7…Q5 и разомкнуты на специальном пункте АВР, где установлен выключатель Q4, оборудованный устройством сетевого АВР двухстороннего действия. При повреждении, например, в точке К₁ линия W1 отключается выключателем Q2 от основного источника питания G1. Устройство АВР на выключателе Q4 фиксирует отсутствие напряжения со стороны источника G1 и при наличии напряжения со стороны источника G2 даёт команду на включение выключателя Q4. При устойчивом к.з. в точке К₁ отключается выключатель Q3 и повреждённый участок отделяется от всей сети. Потребители, подключённые к линии W1 на участке между выключателями Q3 и Q4, получают питание от источника G2.

При к.з. в точке К₂ линия W1 отключается от основного источника выключателем Q1. В этом случае перед срабатыванием АВР необходимо отключить головной выключатель линии Q2, иначе все потребители линий, отходящих от шин этой подстанции, окажутся подключенными к линии W2, что недопустимо. Это отключение происходит в бестоковую паузу перед АВР устройством автоматики деления (АД).