Основные требования к схемам АВР

Лекция 17

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВВОД РЕЗЕРВА

Назначение АВР

17.2. Основные требования к схемам АВР

17. 3. Принцип действия АВР

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.

В первой схеме один источник включен и питает потребителей, а второй отключен и находится в резерве. Соответственно этому первый источник называется рабочим, а второй резервным (рис. 6.1, а). Во второй схеме все источники включены, но работают раздельно на выделенных потребителей. Деление осуществляется на одном из выключателей (рис. 6.1, в).

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.

Рис. 6.1.

Рассмотрим принцип использования АВР на примере схем, приведенных на рис. 6.1.

а) Питание п/ст А осуществляется по рабочей линии w1 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.

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 TV 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. 7.1.

Рассмотрим принцип действия АВР на примере двухтрансформаторной п/ст, схема которой приведена на рис. 7.1. 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. 7.2.) разрывает цепь обмотки промежуточного реле KL1. В результате якорь реле KL1, подтянутый при включенном выключателе, при снятии напряжения отпадает с некоторой выдержкой времени и размыкает контакты.

Рис. 7.2.

Второй вспомогательный контакт SQ1.3 выключателя Q1, замкнувшись при отключении Q1, подает плюс через ещё замкнутый контакт KL1.1 на обмотку промежуточного реле KL2, которое своими контактами производит включение выключателей Q3 и Q4 резервного трансформатора, воздействуя на контакторы включения YAC3 и YAC4. По истечении установленной выдержки времени реле KL1 размыкает контакты и разрывает цепь обмотки KL2. Если резервный трансформатор будет включен действием АРВ на не устранившееся КЗ и отключится РЗ, то его повторного включения не произойдет. Таким образом, реле KL1 обеспечивает однократность действия АРВ и поэтому называется реле однократности включения. Реле KL1 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 Kl1 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 YAT1 выключателя Q1. После отключения Q1 АВР запускается и действует, как рассмотрено выше.

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 KV1, KV2, KV3 и KL3. При исчезновении напряжения на шинах п/ст В, а следовательно, и на шинах п/ст С в реле минимального напряжения, подключенные к трансформатору напряжения TV1, замкнут свои контакты и подадут плюс оперативного тока на обмотку реле времени KT1 через контакт реле KV3. Реле KТ1 при этом запустится и по истечении установленной выдержки времени подаст плюс на обмотку выходного промежуточного реле KL3, которое отключит выключатели Q1 и Q2 рабочего трансформатора. После отключения Q1 АВР подействует, как рассмотрено выше.

Реле напряжения KV3 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 KV3, подключенное к трансформатору напряжения TV2 шин А, при отсутствии напряжения размыкает свой контакт и разрывает цепь от контактов реле KV1 и KV2 к обмотке реле времени KT1.