Защита элементов системы электроснабжения, осуществляемая релейными устройствами, автоматическими выключателями и плавкими предохранителями, отключает защищаемые элементы в случаях устойчивых и неустойчивых повреждений, а также неселективного и ложного срабатывания защиты. В последних трех случаях защищаемый элемент может сразу после срабатывания защиты снова включиться и оставаться в работе. Автоматическое включение элемента после срабатывания защиты называется автоматическим повторным включением (АПВ) и применяется в случаях, когда вероятность возникновения неустойчивых (преходящих) повреждений и неселективного срабатывания защиты достаточно высока.
Наиболее частым проходящим повреждением в системах электроснабжения является КЗ в воздушных линиях, воздушных шинопроводах, на выводах электрических аппаратов, трансформаторов и кабельных разделок, на сборных шинах и т. п. Такое КЗ может быть вызвано пробоем воздушных защитных промежутков при грозовых перенапряжениях, разрядом вдоль изоляторов, попаданием случайных, сгораемых под воздействием дуги предметов на проводники (из-за занесения ветром, неправильного действия людей и т.п.), закорачиванием воздушных изоляционных или разрядных промежутков птицами и животными.
После отключения таких КЗ, канал дугового разряда быстро (при трехфазном отключении в зависимости от напряжения за 0,1—0,4 с) деионизируется и отключенный элемент готов к новому включению.
Проходящим следует считать также КЗ, осуществляемое короткозамыкателем и отключаемое при помощи отделителя. После отделения места КЗ линия готова к новому включению.
Если КЗ в течение без токовой паузы между отключением и автоматическим включением не исчезает, то срабатывание устройства АПВ оказывается неуспешным. Причиной неуспешного АПВ может быть устойчивость КЗ, а также недостаточная длительность бестоковой паузы для ликвидации КЗ. Второй случай имеет место достаточно часто на воздушных линиях 110 кВ и выше, иногда с этим необходимо считаться также в воздушных сетях 10, 20 и 35 кВ. Поэтому вместо однократного АПВ могут применяться двух- и трехкратное АПВ с большей выдержкой времени второго и третьего циклов.
|
|
Число отключений воздушных линий ВН релейной защитой или плавкими предохранителями в зависимости от напряжения, типа опор, климатических условий находится в пределах (0,5—5) ·10-2 1/(км·год). Первое АПВ обычно восстанавливает работу линий в 60—90 % всех случаев отключения, причем большие цифры относятся к линиям более высокого напряжения. При неуспешном первом АПВ второе АПВ характеризуется вероятностью восстановления работы дополнительно на 10—15 %, а третье АПВ (при неуспешном втором) — дополнительно на 3—5 % дальнейшее увеличение числа циклов АПВ является нецелесообразным.
В кабельных сетях число отключений защитой составляет (2—4)·10-2 1/(км-год), вероятность восстановления работы путем применения АПВ 20—30 % (в основном за счет дуговых КЗ в ошиновке распределительных пунктов, РУ и т. п.).
Устройства АПВ оправдают себя при определенной частоте успешных срабаваний, которая может определяться технико-экономичесим расчетом и обычно не водится ниже 0,1 1/год.
В России средняя частота успешного срабатывания АПВ составляет 0.5 1/год. Из этого следует, что эффективную работу АПВ можно ждать на воздушных и кабельных линиях длиной 10—100 км.
|
|
Во внутренних сетях промышленных предприятий длина одной линии редко превышает 10 км, поэтому применение АПВ отдельных линий может оказаться нецелесообразным. Однако вместо АПВ отдельной линии может применяться АПВ всей сети или сетевого участка.
8.6.4. АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЗЕРВА. Надежность электроснабжения ответственных приемников, относящихся к 1-й и 2-й категориям по бесперебойности питания,обеспечивается применением двух (или большего числа) независимых источников питания. При этом возможны три варианта:
1) источники находятся постоянно в параллельной работе и имеют такой запас
мощности, что отключение одного из них не приводит к недопустимым перегрузкам оставшихся в работе;
2) источники не работают параллельно, но имеют между собой резервные связи и запас мощности; при отключении одного из источников его нагрузка переключается по этим связям на другие;
3) один или несколько источников находятся в резерве и включаются при отключении основного источника.
Переключения, предпринимаемые в двух последних случаях, могут быть автоматическими и называются тогда автоматическим включением резерва (АВР).
Если предприятие питается от энергосистемы двумя независимыми линиями, то на всех ступенях системы электроснабжения предприятия (на ГПП, в распределительной сети ВН, на цеховых подстанциях, в цеховых сетях) при отключении основного питания, может быть предусмотрено автоматическое переключение на соседние работающие независимые источники (на другой трансформатор двухтрансформаторной подстанции, на соседние подстанции и т. п.). То же самое относится к случаю, когда предприятие питается одновременно от энергосистемы и собственной электростанции или только от собственной многоагрегатной электростанции. Необходимый для такого переключения запас мощности или пропускной способности отдельных элементов системы электроснабжения называется иногда неявным или скрытым резервом.
|
|
Стоимость неявного резерва, как правило, ниже, чем стоимость явного резерва (специальных резервных трансформаторов, генераторных или аккумуляторных установок и т. п.), и поэтому при АВР имеется в виду применение, как правило, неявного резерва.
На рис.18 показан принцип применения устройств АВР, действующих на секционные выключатели двухтрансформаторных подстанций. Принцип может быть распространен также на независимые однотрансформаторные подстанции, связанные между собой резервной линией. Автоматическое включение резерва происходит после срабатывания защиты минимального напряжения и отключения этой защитой основного питания. Во избежание одновременного срабатывания устройств АВР различных ступеней системы электроснабжения выдержка времени защиты минимального напряжения низших ступеней отстраивается от времени срабатывания аналогичной защиты высших ступеней, т. е.
,
где tC,i — время срабатывания защиты минимального напряжения, используемой в качестве пускового органа АВР на i-й ступени системы электроснабжения; tC(i+1) - время срабатывания аналогичной защиты на следующей (по удалению от источника питания) ступени системы электроснабжения;
t0 - время отстройки, принимаемое в пределах 0,5—0,7 с.
Во избежание лишних переключений, как правило, требуют, чтобы АВР происходило только в тех случаях, когда первый цикл применяемого в питающей сети АПВ оказался неуспешным.
Кроме неявного резерва, в системах электроснабжения могут предусматриваться специальные (явные) резервные источники. Необходимость в таких источниках возникает в основном в трех случаях:
1) при отсутствии двух постоянно работающих независимых источников питания, требуемых для приемников 1-й и 2-й категорий (например, при нецелесообразности двух вводов от энергосистемы из-за малой доли ответственных приемников в общей мощности предприятия);
2) при наличии приемников, относящихся к особой группе 1-й категории и требующих наличия трех независимых источников питания;
3) при жестких требованиях к максимально допускаемой длительности перерыва в питании, которые могут быть удовлетворены только путем применения быстроподключаемых резервных источников.
Основным требованием, предъявляемым к устройствам АВР, является однократность действия, т.е. исключение повторного срабатывания при неуспешном АВР. Выполнение этого требования может обеспечиваться теми же средствами, какие применяются в устройствах АПВ.
АВР применяется только в тех случаях, когда параллельная работа независимых источников питания невозможна или экономически нецелесообразна. При возможности параллельной работы и использования замкнутых сетей надёжность электроснабжения может обеспечиваться и без применения АВР.