Как работают устройства автоматики повторного включения (АПВ)?

В виду большой протяженности электрических сетей их обслуживание и ремонт, в случае повреждения, усложняются необходимостью доставления бригады к месту выполнения работ. Из-за чего большинство внештатных ситуаций, которые приводят к отсутствию напряжения, решает автоматическое повторное включение (АПВ) без необходимости вмешательства работников.

Назначение АПВ

Рис. 1: Назначение АПВ

Автоматическое повторное включение предназначено для включения выключателей после того, как аварийное отключение обесточило линию. При этом АПВ позволяет уменьшить перерывы в электроснабжении на количество кратковременных аварий. Посмотрите на рисунок 1, в случае замыкания в точке К1 с последующим отключением высоковольтного выключателя Q1 происходит срабатывание АПВ1. Допустим, что замыкание самоустранилось и снабжение линии от подстанции ПС1 до ПС2 восстановилось.

В то же время, при замыкании в точках К2 и К3 выключатель Q2 отсекает линию до подстанции ПС3. Допустим, что это устоявшиеся замыкания, при срабатывании АПВ2 напряжение снова будет подано в сеть, но так как в точках К2 и К3 происходит замыкание, Q2 снова отключит линию.

Поэтому все аварийные ситуации по их продолжительности можно условно поделить на:

• Кратковременные – те, которые обуславливаются относительно непродолжительным фактором (перемещением животных, падением веток и прочих элементов), которые создали протекание токов короткого замыкания на доли или несколько секунд, после чего и причина, и замыкание самоустранились.
• Устоявшиеся – обусловленные постоянным фактором, который не может самоустраниться без вмешательства персонала (обрыв провода, разрушение изоляции и прочие). В таких ситуациях возникают устойчивые кз, которые устраняются только отключением выключателей и последующим ремонтом.

На практике автоматическое повторное включение срабатывает во всех ситуациях, но успешное включение происходит только в случае, когда причина устранилась, то есть при кратковременных повреждениях. Если же после первой повторной подачи автоматическое восстановление не произошло, в зависимости от типа, могут применяться следующие ступени повторного включения. В соответствии с местными условиями системы АПВ могут иметь различные особенности работы.

Так как 50% всех отключений удается повторно запитать от однократного АПВ, то первая ступень считается наиболее эффективной. Вторая отстраивается с временным промежутком в несколько секунд или десятков секунд, и, как показывает статистика, позволяет запитать потребителя еще в 15% случаев.

Классификация

В зависимости от количества фаз, задействованных для повторного включения все АПВ подразделяют на:

• Однофазные – предназначены для автоматического ввода только одной фазы, на которой произошло замыкание, как правило, применяются для линий 500кВ и выше;
• Трехфазные – характеризуются воздействием на привод выключателя, который сразу повторно включает все три фазы;
• Комбинированные — осуществляют автоматическое включение электрических аппаратов посредством логического выбора одной или всех трех, в зависимости от типа замыкания.

В свою очередь, трехфазные АПВ подразделяются на такие классы:

• С односторонним питанием – когда линия запитывается только от одного источника, соответственно, оперативный ток запускает цепь повторного включения только для одного высоковольтного выключателя.
• С двухсторонним питанием – когда участок сети получает электроснабжение сразу от двух источников и система АПВ вынуждена повторно включать сразу два коммутационных аппарата.

Также двухстороннее АПВ подразделяется на:

• Несинхронное повторное включение, когда система выполняет одновременный ввод выключателей с двух сторон. При этом синхронность включения и процессов в линии не соблюдается.
• С ожиданием синхронизма – подает питание сначала с одной стороны, а затем с другой.
• С улавливанием синхронизма – подбирает время включения в соответствии с удаленностью точки замыкания для предотвращения возникновения несимметричных режимов, ударов тока и прочих эффектов.
• Быстродействующие АПВ – позволяют осуществить повторное включение в максимально короткий промежуток времени.

Помимо вышеизложенных способов классификации, АПВ могут различаться по способу включения – от механического воздействия или посредством электрического сигнала. Также существует разделение по количеству ступеней включения – одна или несколько, в зависимости от того, сколько раз АПВ пытается повторно включить питание. Принцип действия повторного включения может отстраиваться как от наличия напряжения в линии, так и от его отсутствия.

Принцип работы

Рассмотрите принцип работы автоматического повторного включения на примере такой схемы.

Рис. 2: Принципиальная схема АПВ

Как видите на рисунке 2, напряжение подается на шину управления ШУ, на схеме показан пример питания от источника постоянного тока + ШУ и – ШУ. В данном примере устройство АПВ управляется механизмами:

• контроля синхронизации;
• положения контактов выключателя;
• запрета АПВ;
• разрешения подготовки.

Релейная защита реализуется посредством реле времени РВ и промежуточного РП. Последнее имеет две обмотки: по току РП I и по напряжению РП U. В нормальном режиме к ШУ приложено напряжение, которое заряжает конденсатор С при наличии соответствующего сигнала от цепей разрешения подготовки. Но повторное включение блокируется сигналом цепи запрета АПВ, который отстраивается на основе резисторов R1 и R2, находящихся в последовательном соединении с управленческими цепями.

В случае отключения трансформатора, линии или других участков, сигнал контроля синхронизации замыкает цепь для РВ. Которое при отсчете установленного промежутка времени выполняет замыкание собственных контактов, они, в свою очередь, шунтируют резистор R. После чего происходит разряд конденсатора на обмотку напряжения РП. При этом возбуждается и токовая катушка, которая притягивает контакты реле и замыкает цепь на включение выключателя.

Если трехфазное кз прекратилось и электроснабжение возобновится, то контроль синхронизации подает сигнал на размыкание обмотки РВ. После чего в цепь снова вводится сопротивление R и происходит возврат реле в обесточенное состояние. После возврата устройства в режим ожидания сразу происходит заряд конденсатора С для готовности к последующему повторному включению.

Узел Н позволяет вывести повторное включение на время проведения каких-либо плановых манипуляций оперативным персоналом.

Предъявляемые требования

Для обеспечения заявленных режимов и безопасных условий работы оборудования, к устройствам автоматического повторного включения предъявляется ряд требований:

• Быстродействие – должна обеспечивать скорость перехода, определяемая типом питаемых устройств и категорией потребителя. Но, при этом, скорость не должна выполнять повторное включение до полного рассеивания электрической дуги. Так как в противном случае, даже при кратковременных повреждениях возможна повторная ионизация изолирующего промежутка.
• Устойчивость к аварийному режиму – устройства ТАПВ и резервных защит не должны снижать качество и скорость реагирования из-за перепадов электрических величин.
• Селективность АПВ – система должна отстраивать свою работу в соответствии с другими устройствами аварийной автоматики, не прерывая действия защит. Рисунок 3: Согласование АПВ с другими защитами
• В случае оперативных отключений с целью проведения плановых работ, АПВ должно выводиться из цепи, чтобы ошибочно не подать напряжение на шины подстанции и не подвергнуть угрозе персонал.
• После срабатывания повторного включения коммутационное устройство должно возвращаться во включенное положение. При неуспешном АПВ должен происходить автоматический возврат в отключенное положение.
• Для некоторых видов защит (газовой, дифференциальной и прочих, реагирующих на повреждение трансформатора) должен устанавливаться запрет на повторное включение. Также отключенное положение должно сохранятся при возникновении аварийного режима в силовых электрических машинах.
• При повторных включениях должны блокироваться неконтролируемые многократные АПВ во избежание разрушающих воздействий устойчивых токов кз на устройства. Рисунок 4: Увеличение тока при кз

Особенности эксплуатации АПВ

Следует отметить, что работа повторного включения должна контролироваться исключительно теми работниками, на балансе которых находятся соответствующие распределительные сети. При этом допуск постороннего персонала может производиться только под надзором ответственного работника.

Помимо того, что все случаи срабатывания АПВ для обратного включения тех же шин, линий или трансформаторов фиксируют приборы учета, они должны регистрироваться оперативными работниками в соответствующем журнале. После чего специалисты, обслуживающие устройства защиты шин, линий и силового оборудования подстанции должны провести анализ работы повторного включения с составлением соответствующих документов.

Периодически, для проверки работоспособности устройств АПВ, персонал обязан вывести его из работы. После чего производится комплекс испытательных мер, как совместно с остальными защитами, так и отдельно. По результатам проверки должен выдаваться протокол об исправности или неисправности АПВ. В последнем случае применяются меры для восстановления или отладки нормальной работы повторного включения, и производится внеочередная проверка.

Если для линии предусмотрено включение резерва, то повторное включение может не использоваться. Чтобы работа АПВ не нарушала переход системы на резервное питание.

Автоматическое повторное включение (АПВ)

Автоматическое повторное включение применяется на всех воздушных и воздушно-кабельных линиях напряжением выше 1кВ. АПВ представляет собой устройство, которое предназначено для повторного включения линии после исчезновения напряжения. Работа АПВ уменьшает перерывы питания и связанные с этими перерывами экономические потери из-за нарушения работы предприятий-потребителей электроэнергии.

АПВ разделяются по следующим признакам

В зависимости от вида повреждения устройства повторного включения бывают трехфазные и однофазные, а также комбинированные, которые работают как однофазные при замыкании одной фазы в следствии кз, а при трехфазных кз – как трехфазные.

Также АПВ делятся в зависимости от количества повторных включений на АПВ однократного и многократного действия.

По виду оборудования, на котором применяется АПВ, разделяют на АПВ шин, линий, трансформаторов и электродвигателей.

По виду контроля – простое, несинхронное, быстродействующее, с проверкой наличия напряжения, с проверкой отсутствия напряжения, с ожиданием синхронизма, с улавливанием синхронизма, с самосинхронизацией.

К схемам устройств АПВ предъявляются следующие требования

— схема должна срабатывать при аварийном отключении выключателя линии с соблюдением заданных условий (наличие синхронизма с сетью, отсутствие или наличие напряжения, восстановление значения частоты).

— схема не должна срабатывать при отключении выключателя обслуживающим персоналом или релейной защитой сразу при включении. Также бывает предусмотрена защита от включения АПВ при действии определенных защит.

— схема должна обеспечивать заданное количество повторных включений, обычно это 1, 2 или 3. При этом недопустимо многократное включение на короткое замыкание, так как это может привести к тяжелым последствиям.

— время повторной подачи напряжения должно быть минимально возможным для предотвращения простоя потребителей, за исключением особых случаев.

— схемы должны обеспечивать возврат в исходное положение готовности по включении выключателя, на который действовало АПВ.

Выдержки времени на срабатывание и возврат АПВ на линии

Вначале разберем линию с односторонним питанием. Существует две уставки, которые характеризуют устройства повторного включения. Первая, это выдержка времени на повторное включение. Она выбирается исходя из двух условий. Первое условие – это готовность привода выключателя, второе – исчезновение дуги и нормализация изоляционной среды. Каждое условие представляет собой сумму времени готовности выключателя (времени гашения дуги и нормализации среды) и времени запаса.

По большему значению из двух условий и принимается время срабатывания.

Вторая уставка в АПВ – это время возврата АПВ. Эта величина состоит из наибольшего времени действия защиты, времени отключения выключателя и величины времени запаса.

На линиях с двусторонним питанием, к вышеизложенным двум условиям по определению выдержки времени на повторное включение, добавляется третье. А добавляется оно из-за того, что питания у линии два и отключаться перед работой АПВ она должна с двух сторон.

Несинхронное АПВ

НАПВ является наиболее простым АПВ и применяется при разделении двух частей энергосистемы независимо от разности частот их напряжений.

Расчет несинхронного режима

Существуют экспериментально-расчетные исследования целесообразности применения НАПВ. Ниже приведены выражения для определения возможности этого режима для отдельных элементов энергосистемы.

I_НС – максимальный возможный ток несинхронного включения (апериодическая составляющая)

Суммарное сопротивление рассчитывается в режиме, когда по оборудованию протекает максимально возможный ток.

Для предотвращения повторного включения линии на устойчивое КЗ с одной из сторон линии используется контроль напряжения.

Если его не использовать, то устройство будет производить два включения двух выключателей на КЗ, что будет негативно сказываться на выключателях и работе энергосистемы. Поэтому сначала включается АПВ стороны, где не предусмотрен контроль напряжения и, если неисправность устранилась, то сработает АПВ с другой стороны, среагировав на наличие напряжения на линии.

НАПВ применяют на линиях, которые обладают высокой пропускной способностью и на которых, согласно расчетам, после асинхронного режима частота выравнивается и происходит синхронизация частей энергосистемы.

Если НАПВ используется на линии с двухсторонним питанием, то повторное включение будет сопровождаться толчками тока и активной мощности. Это вызвано тем, что напряжение по обоим концам может иметь различные значения величины и частоты.

Это может отразиться на поведении релейной защиты, неправильном её срабатывании. Поэтому на транзитных участках, где соединяются разные части энергосистемы необходимо следить за правильностью срабатывания релейной защиты и анализировать ее поведение.

2020 Помегерим! — электрика и электроэнергетика

1. Автоматическое повторное включение

Значительная часть коротких замыканий (КЗ) на воздушных ЛЭП, вызванных перекрытием изоляции, схлестыванием проводов и др. причинами, при достаточно быстром отключении повреждения релейной защитой самоустраняется. Такие самоустраняющиеся повреждения принято называть неустойчивыми.

Доля неустойчивых повреждений согласно статистическим исследованиям составляет 50-90%.

Обычно, при ликвидации аварии оперативный персонал производит опробование линии путём обратного включения под напряжение. Эта операция называется повторным включением.

Линия, на которой произошло неустойчивое повреждение, при повторном включении остаётся в работе. Поэтому повторные включения при неустойчивых повреждениях называют успешными.

При повторном включении линии, на которой произошло устойчивое повреждение, вновь возникает КЗ, и она вновь отключается защитой. Поэтому повторные включения линий на устойчивые повреждения называют неуспешными.

Для ускорения повторного включения линий и уменьшения времени перерыва электроснабжения потребителей используются специальные устройства автоматического повторного включения (АПВ).

Согласно Правилам устройств электроустановок (ПУЭ) обязательно применение АПВ на всех воздушных и смешанных ЛЭП напряжением выше 1 кВ. Успешность действия АПВ составляет 50-90%. АПВ восстанавливает нормальную схему и при ложном действии релейной защиты (РЗ).

Рекомендуемые файлы

Неустойчивые КЗ часто бывают и на шинах подстанций (п/ст). Поэтому на п/ст оборудованных быстродействующей защитой, также применяется АПВ.

Устройствами АПВ (УАПВ) оснащаются также все одиночно работающие трансформаторы мощностью 1000 кВА и более и трансформаторы меньшей мощности, питающие ответственную нагрузку. АПВ трансформаторов должно действовать только, если трансформатор был отключен максимальной токовой защитой. Повторное включение при повреждении самого трансформатора, когда он отключен защитами от внутренних повреждений, не производится. Успешность действия АПВ шин и трансформаторов составляет 70-90%.

АПВ используется и на кабельных линиях напряжением 6-10 кВ. Несмотря на то, что повреждения кабелей бывают, как правило, устойчивыми, успешность действия АПВ составляет 40-60%. Это объясняется тем, что АПВ восстанавливает питание потребителей при неустойчивых повреждениях на шинах, при отключении линий вследствие перегрузки, при ложных и неселективных действиях защиты.

Применение АПВ позволяет упростить схемы РЗ и ускорить отключение КЗ в сетях, что является положительным качеством этого вида автоматики.

1.2. Классификация АПВ. Основные требования к схемам АПВ

ТАПВ — трехфазные АПВ, осуществляют включение трех фаз выключателя, после

их отключения РЗ;

ОАПВ — однофазные АПВ, осуществляют включение одной фазы выключателя,

отключенной РЗ при однофазном КЗ;

КАПВ — комбинированные АПВ, осуществляют включение трех фаз (при

междуфазных повреждениях) или одной фазы (при однофазных КЗ);

БАПВ — быстродействующие АПВ;

АПВНН — АПВ с проверкой наличия напряжения;

АПВОС — АПВ с ожиданием синхронизма;

АПВУС — АПВ с улавливанием синхронизма.

По виду оборудования, на которое действием АПВ повторно подается напряжение, различают:

Электрические АПВ — АПВ, осуществляемые с помощью специальных релейных

Механические АПВ — АПВ, встроенные в грузовые или пружинные приводы.

Основные требования к схемам АПВ:

1. Схемы АПВ должны приходить в действие при аварийном отключении выключателя находившегося в работе. В некоторых случаях схемы АПВ должны отвечать дополнительным требованиям, при выполнении которых разрешается пуск АПВ (наличие или отсутствие напряжения, наличие синхронизма, восстановление частоты и др.);

2. Схемы АПВ не должны приходить в действие при оперативном отключении выключателя персоналом, а также когда выключатель отключается РЗ сразу после его включения персоналом (включение выключателя на КЗ). Схемы АПВ должны предусматривать возможность запрета действия АПВ при срабатывании отдельных защит (дифференциальная или газовая защита трансформаторов);

3. Схемы АПВ должны обеспечивать определённое количество повторных включений, т.е. действовать с заданной кратностью. (В России наибольшее распространение получили схемы однократного действия, применяются 2-х и 3-х кратного действия).

4. Время действия АПВ должно быть минимально возможным, для быстрого восстановления нормального режима работы. (На линиях с односторонним питанием 0,3–0,5 с.) Вместе с тем для самоустранения таких повреждений как касание проводов передвижными механизмами, АПВ должна иметь выдержки времени порядка нескольких секунд;

5. Схемы АПВ должны обеспечивать автоматический возврат в исходное положение готовности к новому действию после включения в работу выключателя, на который действует АПВ.

1.3. Электрическое АПВ однократного действия

Электрические АПВ однократного действия с автоматическим возвратом получили наиболее широкое распространение. Наиболее часто такие АПВ выполняются с помощью комплектного устройства РПВ-58.

Принципиальная схема АПВ для линии с масляным выключателем приведена на рис. 8. В комплектное устройство РПВ-58 входят: реле времени КТ типа ЭВ-133 с добавочным резистором R1 для обеспечения термической стойкости реле; промежуточное реле KL1 с двумя обмотками – параллельной и последовательной; конденсатор С (20 мкФ), обеспечивающий однократность действия АПВ; зарядный резистор R2 (1,1 МОм) и разрядный резистор R3 (510 Ом).

В рассматриваемой схеме дистанционное управление выключателем производится ключом управления SA, у которого предусмотрена фиксация положения последней операции. Поэтому после операции включения ключ управления остается в положении Включено (В₂), а после операции отключения – в положении Отключено (О₂). Когда выключатель включен и ключ управления находится в положении Включено, к конденсатору С плюс оперативного тока подводится через контакты ключа, а минус – через зарядный резистор R2. При этом конденсатор заряжен, и схема АПВ находится в состоянии готовности.

При включенном выключателе реле положения Отключено (KQT), осуществляющее контроль исправности цепей включения, током не обтекается и контакт его в цепи пуска схемы АПВ разомкнут. Пуск схемы АПВ происходит при отключении выключателя релейной защитой в результате возникновения несоответствия между положением ключа управления, которое не изменилось, и положением выключателя, который теперь отключен. Несоответствие положений ключа и выключателя характеризуется тем, что через контакты ключа 1/3 на схему АПВ по-прежнему подается плюс оперативного тока, а ранее разомкнутый вспомогательный контакт выключателя SQ.1 переключился и замкнул цепь обмотки реле KQT, которое, сработав, подало контактом KQT.1 минус на обмотку реле времени КТ.

При срабатывании реле времени размыкается его мгновенный размыкающий контакт КТ.1 и вводится в цепь обмотки реле дополнительное сопротивление (резистор R1). Это приводит к уменьшению тока в обмотке реле, благодаря чему обеспечивается его термическая стойкость при длительном прохождении тока.

По истечении установленной выдержки времени реле КТ подключает замыкающим контактом КТ.2 параллельную обмотку реле KL1 к конденсатору С. Реле KL1 при этом срабатывает от тока разряда конденсатора и, самоудерживаясь через свою вторую обмотку, включенную последовательно с обмоткой контактора КМ, подает команду на включение выключателя. Благодаря использованию у реле KL1 последовательной обмотки обеспечивается необходимая длительность импульса для надежного включения выключателя, поскольку параллельная обмотка этого реле обтекается током кратковременно при разряде конденсатора. Выключатель включается, размыкается его вспомогательный контакт SQ.1 и возвращаются в исходное положение реле KQT, KL1 и КТ.

Если повреждение на ЛЭП было неустойчивым, она останется в работе. После размыкания контакта реле времени КТ.2 конденсатор С начнёт заряжаться через зарядный резистор R2, сопротивление которого выбирается таким, чтобы время заряда конденсатора С составляло 20-25 с. Таким образом, спустя указанное время схема АПВ будет подготовлена к новому действию.

В случае устойчивого повреждения на ЛЭП, включившийся под действием схемы АПВ выключатель, вновь отключится РЗ и вновь сработают реле KQT и КТ. Реле KL1, однако, при этом второй раз работать не будет, так как конденсатор С, разряженный при первом действии АПВ, ещё не успеет зарядится. Таким образом, рассмотренная схема обеспечивает однократное действие при устойчивом КЗ на ЛЭП.

При оперативном отключении выключателя ключом управления SA несоответствия не возникает и схема АПВ не действует, так как одновременно с подачей команды на отключение выключателя контактами ключа 6–8 размыкаются его контакты 1–3, чем снимается плюс оперативного тока со схемы АПВ. Поэтому сработает только реле KQT, а реле КТ и KL1 не сработают. Одновременно со снятием оперативного тока контактами 1–3 SA замыкаются контакты 2–4 и конденсатор С разряжается через резистор R3. При оперативном включении выключателя ключом управления готовность схемы АПВ к действию наступает после заряда конденсатора через 20–25 с. В случае отключения ЛЭП РЗ, когда действия АПВ не требуется, через резистор R3 производится разряд конденсатора.

Для предотвращения многократного включения выключателя на устойчивое КЗ, что могло бы иметь место в случае застревания контактов реле KL1 в замкнутом состоянии, в схеме управления устанавливается специальное промежуточное реле KBS, имеющее две обмотки – рабочую последовательную и параллельную удерживающую. Реле KBS срабатывает при прохождении тока по катушке отключения выключателя и удерживается в сработавшем положении до снятия команды на включение. Цепь обмотки КМ при этом размыкается контактом KBS.1, благодаря чему предотвращается включение выключателя.

1.4. Особенности выполнения АПВ на телемеханизированных п/ст

Рассмотренная выше схема АПВ применяется в случаях, когда в нормальном режиме положение ключа управления выключателем соответствует положению выключателя: выключатель выключен – ключ находится в положении Включено; выключатель отключен – ключ в положении Отключено. Это, однако, имеет место не всегда. Так, например, на телемеханизированных п/ст без дежурного персонала имеется как местное дистанционное управление, осуществляемое с помощью ключа, установленного на щите управления данного объекта, так и телеуправление, осуществляемое с диспетчерского пункта. При телеуправлении ключ управления, находящийся на самом объекте, остается неизменно в том положении, в которое он был поставлен при последней операции с ним.

Очевидно, что в этом случае схема АПВ, приведенная на рис. 8., неприменима, так как она будет производить повторное включение выключателя при его оперативном отключении через устройство телеуправления. Поэтому на телемеханизированных п/ст для управления выключателем используются ключи управления без фиксации положения типа ПМОВ или МКФ, а для запоминания предыдущей команды управления предусматривается специальные реле фиксации команды.

1.5. Особенности выполнения АПВ на воздушных выключателях

Нормальная работа воздушного выключателя обеспечивается при условии, что сжатый воздух в его резервуарах находится под определенным давлением. При снижении давления сжатого воздуха ниже минимально допустимого выключатель работать не может. Эта особенность требует осуществления контроля над давлением сжатого воздуха и блокировки цепей управления при снижении давления до недопустимого значения.

При отключении и включении выключателя расходуется часть воздуха, запасенного в его резервуарах, что сопровождается снижением давления. Особенно большой расход воздуха и соответственно снижение давления наблюдается при отключении выключателя.

Наиболее тяжёлые условия работы создаются у воздушного выключателя, оборудованного АПВ. В этом случае запас и давление воздуха должны обеспечить нормальную работу выключателя в цикле неуспешного АПВ, т.е. в цикле отключение — включение — отключение. Этот цикл требует наибольшего расхода воздуха и сопровождается соответственно наибольшим снижением давления.

Контроль за давлением сжатого воздуха и блокировка цепей управления выключателем производятся с помощью электроконтактных манометров, настроенных на соответствующие уставки. Схему АПВ для воздушных выключателей называют, поэтому схемой АПВ с ожиданием восстановления давления.

1.6. Выбор уставок однократных АПВ для линий с односторонним питанием

Выдержка времени АПВ на повторное включение выключателя определяется по двум условиям

1) Повторное включение отключившегося выключателя становится возможным после того, как привод установится в положение готовности для включения.

(1)

где: t_Г.П. – время готовности привода, которое может изменяться в пределах 0,2–1 с. для

приводов разных типов;

t_зап. – время запаса, учитывающие непостоянство t_Г.П. и погрешность реле времени

АПВ, принимается равным 0,3–0,5 с.

2) Для того, чтобы повторное включение было успешным, необходимо, чтобы за время от момента отключения линии до момента повторного включения и подачи напряжения не только погасла электрическая дуга в месте КЗ, но и восстановились изоляционные свойства воздуха.

(2)

где: t_Д. – время деионизации, составляющее 0,1-0,3 с.

При выборе уставок АПВ принимается большее значение t_АПВ,1 из полученных по выражениям (1) и (2).

В некоторых случаях выдержки времени принимаются больше определённых по выражениям (1) и (2), около 2–3 с., что бывает целесообразно для повышения успешности действия АПВ на линиях, где наиболее часты повреждения вследствие набросов, падений деревьев и касаний проводов передвижными механизмами.

Время автоматического возврата АПВ в исходное состояние выбирается из условия обеспечения однократности действия.

(3)

где: t_защ. – наибольшая выдержка времени защиты;

t_отк. – время отключения выключателя.

Обычно время заряда конденсатора устройства РПВ-58 составляет 20–25 с. и, как правило, удовлетворяет выражению (3).

В схемах АПВ, возврат которых в исходное положение производит реле времени, запускаемое в момент отключения выключателя, выдержка времени автоматического возврата определяется выражением:

(4)

где: t_вкл. – наибольшее время включения выключателя.

1.7. Ускорение действия релейной защиты при АПВ

Ускорение защиты после АПВ

Повторное включение на устойчивое повреждение линии, не имеющей быстродействующей защиты, вредно отражается на работе потребителей, приводит к увеличению размеров повреждения в месте КЗ и усугубляет опасность нарушения устойчивости параллельной работы электростанций. Поэтому перед повторным включением выключателя линии производится ускорение действия ее защиты, т.е. автоматическое снижение или исключение полностью выдержки времени.

Ускорение защиты после АПВ предусматривается директивными материалами не только для линий, не имеющих быстродействующую защиту, но также для линий, имеющих сложные быстродействующие защиты, как мера повышения надежности защиты линии в целом.

На кабельных линиях ускорение защиты после АПВ необходимо применять для предотвращения повреждения кабелей из-за перегрева при длительном прохождении тока.

На рис. 9. показана схема выполнения ускорения максимальной токовой защиты после АПВ. Ускоренное действие защиты осуществляется через мгновенный контакт КТ.1 реле времени КТ. Цепь ускоренного действия нормально разомкнута контактом промежуточного реле ускорения KL2.1., которое срабатывает перед повторным включением выключателя и, имея замедление на возврат, держит свой контакт замкнутым в течение 0,7–1 с. Поэтому если повторное включение происходит на устойчивое КЗ, то защита второй раз подействует без выдержки времени по цепи ускорения через контакт реле KL2, в качестве которого обычно используется реле типа РП-252.

Для запуска промежуточного реле ускорения наряду со схемой, показанной на рис. 8., применяется схема, приведенная на рис. 10. При отключении выключателя срабатывает реле KQT и кроме рассмотренных ранее действий замыкает контакт в цепи обмотки реле KL2, которое, сработав, в свою очередь замыкает цепь ускорения. При подаче команды на включение выключателя реле KQT возвращается и снимает плюс с обмотки реле KL2. Однако последнее возвращается не сразу, а с замедлением 0,7–1 с., что является достаточным для срабатывания защиты по цепи ускорения при включении выключателя на устойчивое КЗ.

Для ускорения защиты могут использоваться непосредственно контакты реле KQT. При этом специальное реле KL2 не устанавливается, а в качестве KQT используется замедленное на возврат реле типа РП-252.

Схема, приведенная на рис. 10., обеспечивает ускорение защиты при любом включении выключателя, как от АПВ, так и от ключа управления SA, что является её достоинством.

Ускорение защиты до АПВ

Ускорение защиты до АПВ позволяет ускорить отключение КЗ и обеспечить селективную ликвидацию повреждений. В сети, показанной на рис. 11., максимальная токовая защита МТЗ1, установленная на линии w1, по условию селективности должна иметь выдержку времени больше, чем МТЗ2 и МТЗ3 линий w2 и w3.

Одним из способов, обеспечивающих быстрое отключение повреждений на линии w1 без применения сложных защит, является ускорение МТЗ этой линии до АПВ. С этой целью защита МТЗ1 выполняется так, что при возникновении КЗ она первый раз действует без выдержки времени независимо от того, на какой из линий произошло КЗ, а после АПВ действует с нормальной выдержкой времени.

В случае КЗ на линии w1 срабатывает защита МТЗ1 по цепи ускорения и отключает эту линию без выдержки времени. После АПВ, если повреждение устранилось, линия остается в работе; если же повреждение оказалось устойчивым, линия вновь отключится, но уже с выдержкой времени.

При КЗ на линии w2 происходит неселективное отключение линии w1 защитой МТЗ1 по цепи ускорения без выдержки времени. Затем линия w1 действием АПВ включается обратно. Если повреждение на линии w2 оказалось устойчивым, то эта линия отключается своей защитой МТЗ2, а линия w1 остается в работе, так как после АПВ защита МТЗ1 действует с нормальной селективной с МТЗ2 выдержкой времени.

Ускорение защиты до АПВ выполняется аналогично ускорению после АПВ. Пуск реле KL2 при осуществлении защиты до АПВ осуществляется при срабатывании выходного реле АПВ (см. рис. 12.). У реле KL2 при этом используется размыкающий контакт. В схеме на рис. 12. цепь ускорения будет замкнута до АПВ и разомкнута при действии АПВ на включение выключателя. Реле KL2 при этом будет удерживаться в сработавшем положении до тех пор, пока не отключится КЗ и не разомкнуться контакты реле защиты.

1.8. Выполнение АПВ на переменном оперативном токе

Рассмотренная ранее схема электрического АПВ работала на постоянном оперативном токе; при этом энергия, необходимая для включения и отключения выключателей и работы реле, входящих в схему АПВ, поступает от аккумуляторной батареи.

В схемах на переменном оперативном токе в качестве источников энергии используются измерительные трансформаторы тока и напряжения, а также трансформаторы собственных нужд.

Устройства АПВ в схемах на переменном оперативном токе выполняются на выключателях, оборудованных грузовыми или пружинными приводами. В этих приводах энергия, необходимая для операции включения, запасается в предварительно натянутых пружинах или поднятом грузе. Подъем груза или натяжение пружин производится вручную или с помощью специального автоматического электродвигательного редуктора (АДР), который состоит из электродвигателя типа МУН мощностью 80–100 Вт и редуктора. Наибольшее распространение получили: грузовые приводы ПГМ-10, пружинные приводы ППМ-10, ПП-61, ПП-61-К, ВМП-10П и пружинно-грузовые приводы УПГП.

1.9. Двукратное АПВ

Применение двукратного АПВ позволяет повысить эффективность этого вида автоматики. Как показывает опыт эксплуатации, успешность действия при втором включении составляет 10–20%, что повышает общий процент успешных действий АПВ до 75–95%. Двукратное АПВ применяют, как правило, на линиях с односторонним питанием и на головных участках кольцевых сетей, где возможна работа в режиме одностороннего питания.

В схемах АПВ двукратного действия применяется комплектное устройство типа РПВ-258. В отличие от устройства РПВ-58, рассмотренного выше, РПВ-258 (см. рис. 13.) содержит два конденсатора С1 и С2 и реле времени КТ с тремя контактами: КТ.1 размыкающимся без выдержки времени, и двумя контактами, замыкающимися с выдержками времени (временно замыкающий – проскальзывающий КТ.2 и упорныйКТ.3).

Пуск схемы двукратного АПВ осуществляется так же, как и схемы однократного АПВ, контактами реле KQT, которое срабатывает при отключении выключателя и подает минус на обмотку реле времени АПВ. Спустя установленную выдержку времени замкнется проскальзывающий контакт реле времени КТ.2 и создаст цепь для разряда конденсатора С1 на обмотку промежуточного реле KL1, которое, сработав, включит выключатель.

В случае успешного АПВ работа схемы прекратится. Если же АПВ было неуспешным, и выключатель отключился вновь, опять сработает KQT и запустит реле KT. В этом случае при замыкании контакта КТ.2 промежуточное реле не сработает, так как конденсатор С1 к этому времени не успеет зарядиться. Реле времени продолжая работать, замкнет контакт КТ.3; при этом под действием разряда конденсатора С2 вновь сработает реле KL1 и произойдет второй цикл АПВ.

Для предотвращения срабатывания АПВ в случае отключения выключателя после включения его ключом управления на КЗ в схеме осуществляется разряд конденсаторов С1 и С2 через резисторы R5 и R3. Аналогично осуществляется запрет АПВ контактами реле защит.

Выдержка времени первого цикла АПВ определяется по выражениям (1) и (2) так же, как и для АПВ однократного действия. Второй цикл согласно ПУЭ должен происходит спустя 10–20 с. после вторичного отключения выключателя. Такая большая выдержка времени АПВ во втором цикле диктуется необходимостью подготовки выключателя к отключению третьего КЗ в случае включения на устойчивое повреждение. За это время из гасительной камеры удаляются разложившиеся и обугленные частицы, камера вновь заполняется маслом, и отключающая способность выключателя восстанавливается. В комплекте РПВ-258 время готовности к последующим действиям после второго цикла составляет 60–100 с.

1.10. Трехфазное АПВ на линиях с двусторонним питанием

АПВ линий с двусторонним питанием имеет некоторые особенности, что определяется наличием напряжения по обоим концам линии. Первая особенность состоит в том, что АПВ линии должно производиться лишь после того, как она будет отключена с обеих сторон, что необходимо для деионизации воздушного промежутка в месте повреждения.

Вторая особенность определяется тем, что успешное включение линии (замыкание в транзит) может сопровождаться большими толчками тока и активной мощности, поскольку по обоим концам отключившейся линии имеется напряжение.

В тех случаях, когда две электростанции или две части энергосистемы связаны несколькими линиями (рис. 14. а)), отключение одной из них не приводит к нарушению синхронизма и значительному расхождению по углу и значению напряжений по концам отключившейся линии. АПВ в этом случае не будет сопровождаться большим толчком уравнительного тока. Вследствие этого на линиях с двусторонним питанием допускается применение простых АПВ, аналогичных рассмотренным выше, если две электростанции или две части энергосистемы имеют три или более связей близкой пропускной способности.

Рекомендовано простое АПВ, установленное с одного конца, дополнять устройством контроля наличия напряжения на линии. Благодаря этому включение от АПВ на устойчивое КЗ производится только один раз с той стороны, где отсутствует устройство контроля напряжения на линии. С той же стороны, где контролируется напряжение, включение выключателя будет происходить лишь в том случае, если повреждение устранилось и линия, включенная с противоположного конца, держит напряжение.

При включении действием АПВ линии с двусторонним питанием, когда синхронизм между двумя частями энергосистемы не был нарушен, могут возникать синхронные качания, вызванные толчком активной мощности в момент включения.

· Синхронными качаниями называются периодические колебания угла между ЭДС, не превышающие 180°. Обычно синхронные качания не сопровождаются большими колебаниями угла и быстро затухают. При синхронных качаниях ни одна РЗ не должна действовать, чтобы ложно не отключить линию, усугубив ситуацию в энергосистеме.

Если две электростанции или две части энергосистемы связаны единственной линией электропередачи, как показано на рис. 14. б), по которой передается активная мощность, каждое отключение этой линии будет приводить к несинхронной работе разделившихся частей энергосистемы. При этом в одной из частей энергосистемы возникнет дефицит активной мощности, вследствие чего частота в ней будет уменьшаться, а в другой будет избыток активной мощности, что вызовет повышение частоты. Поскольку напряжения в разделившихся частях энергосистемы будут иметь разную частоту, при включении отключившийся линии угол между напряжениями по её концам может иметь большое значение, вследствие чего АПВ вызовет большой уравнительный ток. Кроме того, замыкание двух частей энергосистемы в этом случае будет сопровождаться более или менее длительным асинхронным режимом.

· Асинхронным режимом называется режим, при котором угол между ЭДС увеличивается, проходя через значения 180° и 360°. Ток при этом изменяется от минимального значения, близкого к нулю, до максимального, которое может превышать токи КЗ. Вместе с тем асинхронный режим сопровождается резким снижением напряжения в пределе до нуля на промежуточных п/ст, расположенных на электропередаче, связывающей две части энергосистемы, работающие несинхронно.

Большие толчки тока и резкие понижения напряжения при длительном асинхронном режиме представляют опасность для электрооборудования и могут привести к серьёзному расстройству работы энергосистемы.

В большинстве случаев асинхронный режим завершается ресинхронизацией, т.е. выравниванием частот несинхронно работающих частей и восстановлением синхронизма. В тех случаях, когда асинхронный режим затягивается, осуществляется деление несинхронно работающих частей оперативным персоналом или автоматически с помощью специальных делительных устройств.

В России для линий с двусторонним питанием разработано и эксплуатируется большое количество ТАПВ разных типов, которые можно объединить в три группы:

1) устройства, допускающие несинхронное включение разделившихся частей энергосистемы, – несинхронное АПВ (НАПВ);

2) устройства, допускающие АПВ, когда напряжения по концам отключившейся линии синхронны или когда разность частот этих напряжений невелика, т.е. условия близки к синхронным, – быстродействующие АПВ (БАПВ), АПВ с улавливанием синхронизма (АПВУС) и др.;

3) устройства, осуществляющие АПВ после отключения источников несинхронного напряжения (генераторов иди синхронных компенсаторов), — АПВ линий с выделенной нагрузкой или после снятия с генераторов и синхронных компенсаторов возбуждения – АПВ с самосинхронизацией (АПВС).

НАПВ является наиболее простым устройством, допускающим включение разделившихся частей энергосистемы независимо от разности их напряжений. Схема АПВ при этом выполняется, как описано выше, без каких-либо дополнительных блокировок. Для предотвращения включения с обоих сторон концов линии на устойчивое КЗ, а также для обеспечения при НАПВ правильной работы РЗ АПВ с одного конца линии выполняется с контролем наличия напряжения на линии. Включение линии при успешном НАПВ сопровождается сравнительно большими толчками тока и активной мощности, а также более или менее длительными качаниями. На основании теоретических и экспериментальных исследований предложены определенные нормы, определяющие допустимость применения НАПВ. (Определяется кратность периодической составляющей тока КЗ в предполагаемом месте установки НАПВ и сравнивается с нормативной).

Преимуществами схем НАПВ, обусловившими на определенном этапе их широкое распространение в энергосистемах России, являются их простота и возможность применения на выключателях всех типов. Обычно после НАПВ происходит успешная ресинхронизация двух частей энергосистемы или электростанции с энергосистемой. Вместе с тем следует иметь в виду, что поскольку НАПВ сопровождается большими толчками тока и снижением напряжения, асинхронным ходом и синхронными качаниями, создаются условия для неправильной работы релейной защиты. Поэтому необходимо тщательно анализировать поведение защит, установленных на транзите, соединяющем включаемые на параллельную работу части энергосистемы.

Применение НАПВ на линиях, несинхронное замыкание которых приводит к длительному асинхронному ходу, нецелесообразно, так как может вызвать расстройство работы потребителей.

После отключения единственной линии, соединяющей две части энергосистемы, угол между напряжениями по концам отключившейся линии увеличивается. Процесс этот, однако, происходит не мгновенно, а в течение некоторого времени, тем большего, чем больше механическая инерция машин в разделившихся частях энергосистемы и чем меньше была мощность, передававшаяся по линии до её отключения.

Для определения изменения угла между напряжениями по концам отключившейся линии за определенный промежуток времени пользуются следующим выражением:

(5)

где: Р_W — мощность, передававшаяся по линии до её отключения, МВт;

Р_Г,1 и Р_Г,2 — суммарные мощности генераторов в разделившихся частях энергосистемы,

T_J — постоянная инерции энергосистемы, с. Обычно для расчетов принимается

t — время, прошедшее от момента отключения линии, с.

Принцип БАПВ заключается в том, чтобы после отключения выключателей включить их с обеих сторон повторно возможно быстрее, так, чтобы за время бестоковой паузы угол между напряжениями не успел значительно увеличиться. Включение линии при этом будет происходить без больших толчков тока и длительных качаний.

В России БАПВ применяется только на линиях, оборудованных воздушными выключателями, которые обеспечивают необходимое быстродействие. Для того чтобы БАПВ было успешным, должны быть соблюдено условие (2). Поскольку время отключения воздушных выключателей составляет 0,2–0,3 с, деионизация среды будет обеспечена при выполнении БАПВ без выдержки времени или с небольшой выдержкой времени (0,1–0,2 с).

БАПВ применяется только в тех случаях, когда линия оснащена быстродействующей защитой, обеспечивающей отключение повреждения без выдержки времени с обоих её концов.

Достоинствами БАПВ являются простота схемы и высокая эффективность действия, что обеспечивает восстановление параллельной работы без длительных качаний и с меньшими толчками тока, чем при НАПВ.

Наиболее целесообразно применять БАПВ на одиночных линиях, связывающих две энергосистемы, когда изменение угла Dd невелико, что будет иметь место при малых отношениях мощности P_W, передаваемой по линии, к суммарной мощности генераторов энергосистемы, т.е. на слабонагруженных линиях. Применение БАПВ целесообразно также на межсистемных транзитах 220–750 кВ, когда параллельно им включены более слабые связи 110–220 кВ. В этом случае после отключения основной связи может возникнуть перегрузка слабых связей, что приведет к нарушению устойчивости параллельной работы. при успешном БАПВ основной линии электропередачи нарушение устойчивости будет предотвращено благодаря быстрому включению отключившейся линии и восстановлению нормальной схемы.

АПВ с ожиданием синхронизма

Принцип действия АПВОС заключается в том, что включение разделившихся частей энергосистемы разрешается, когда напряжения по концам отключившейся линии синхронны или близки к синхронным, а угол между напряжениями не превышает определённого значения. Когда напряжения по концам отключившейся линии синхронны, АПВОС контролирует угол между ними и осуществляет включение линии, если угол невелик и включение не будет сопровождаться большим толчком тока. Когда напряжения несинхронны, АПВОС осуществляет замыкание линии в транзит, если разность частот невелика, и включение не будет сопровождаться большим толчком тока и длительными качаниями.

Если напряжения по концам линии будут несинхронными и разность недопустимо велика, схема АПВОС будет ожидать, пока не восстановится синхронизм между разделившимися частями энергосистемы или когда разность частот будет столь незначительна, что замыкание в транзит не повлечет за собой асинхронного хода и не будет сопровождаться большим толчком тока.

Схема АПВОС приведена на рис. 15.

Схема приведенная на рис. 15 отличается от схем АПВ, рассмотренных выше, наличием двух дополнительных реле – контроля напряжения на ЛЭП KSV и реле контроля синхронизма KSS (обмотки реле на рис. не показаны). Устройство АПВ, выполненное по схеме на рис. 15., устанавливается по обоим концам ЛЭП, при этом с одной стороны ЛЭП АПВ разрешается при отсутствии на ЛЭП напряжения (через верхний размыкающий контакт KSV.1, когда включена накладка SX2), а м другой – при наличии на ЛЭП напряжения и при синхронности встречных напряжений (замкнуты нижний замыкающий контакт KSV.2, и контакт KSS.1). Цикл АПВ происходит в следующей последовательности. После отключения ЛЭП сначала подействует устройство АПВ с одной стороны, где контролируется отсутствие напряжения, и включит выключатель. При наличии на ЛЭП устойчивого повреждения выключатель отключится вновь. Устройство АПВ на другой стороне ЛЭП при этом действовать не будет. Если же повреждение будет устранено, ЛЭП останется под напряжением и вступит в действие схема АПВ, установленная на другой стороне ЛЭП. Реле KSV, контролирующие наличие напряжения на ЛЭП, сработает и замкнет контакт KSV.2. Если угол между напряжениями по концам ЛЭП будет невелик, реле контроля синхронизма KSS также замкнет контакт KSS.1, разрешая после истечения заданной выдержки времени включение выключателя, в результате чего ЛЭП будет замкнута с обеих сторон.

В схеме АПВ, показанной на рис. 15., с помощью накладки SX2 изменяются функции АПВ. С той стороны ЛЭП, где осуществляется контроль отсутствия напряжения, накладка SX2 включена. Следует отметить, что с той стороны ЛЭП, где контролируется отсутствие напряжения, последовательно включенные контакты KSV.2 и KSS.1 из работы не выводятся. Благодаря этому предотвращается отказ АПВ при одностороннем отключении ЛЭП.

Реле контроля синхронизма

Для контроля синхронизма обычно используется реле напряжения типа РН-55, принципиальная схема включения которого показана на рис. 16.

Реле контроля синхронизма имеет две обмотки, к каждой из которых подключается одно из синхронизируемых напряжений. Под действием каждого из напряжений в обмотках реле проходят токи I₁ и I₂, создающие в магнитопроводе магнитные потоки Ф₁ и Ф₂. Поскольку, как показано на рис. 17. а), эти потоки направлены встречно, реле реагирует на разность напряжений, подведенных к его обмоткам. Полярность обмоток реле указана точками на рис. 17. б), а полярность напряжений, подведенных к его обмоткам, стрелками на рис. 17. а).

При равных по абсолютным значениям напряжениях разность напряжений в зависимости от угла между ними определяется следующим выражением (рис. 18.):

. (6)

Из этого выражения следует, что реле напряжения, замыкающее контакт при снижении разности напряжений до заданной уставки, будет реагировать на угол d между напряжениями.

Реле РН-55 выпускается на разные номинальные напряжения, для чего последовательно с обмотками реле включены разные добавочные резисторы. При номинальных напряжениях на обмотках реле может быть отрегулирован угол срабатывания 20–40° при коэффициенте возврата не меньше 0,8.

Угол срабатывания реле контроля синхронизма d_С.Р., т.е. угол, при котором реле KSS замыкает контакт, разрешая действие АПВ, выбирается с учетом следующих соображений:

а) При наличии обходной связи между частями энергосистемы угол срабатывания, при котором якорь реле подтягивается и реле размыкает контакт, не разрешая включение выключателя, должен быть больше действительного угла d_Д между двумя напряжениями по концам отключившейся линии:

где: k_H — коэффициент надежности, равный 1,2–1,3.

б) При отсутствии обходной связи, когда после отключения линии разделившиеся части энергосистемы работают несинхронно, устройство АПВ не должно допускать замыкания линии в транзит при большом угле между напряжениями, что будет сопровождаться большим толчком тока и может привести к возникновению асинхронного хода.

На рис. 19. показано, как будет изменяться угол между напряжениями в зависимости от времени при наличии некоторой разности частот.

При этом контакт реле контроля синхронизма будет замкнут от момента 1, соответствующего возврату реле KSS, d_В, до момента 2, когда реле вновь сработает, d_С.Р.

Очевидно, что если время, в течение которого контакт KSS будет замкнут, превысит выдержку времени АПВОС, то будет подан импульс на включение выключателя. При этом угол, соответствующий моменту времени, когда произойдет замыкание контактов выключателя, не должен превышать некоторого максимального допустимого значения d_max.

На основании рис. 19. можно записать следующую пропорцию:

Для того чтобы замыкание транзита происходило при угле меньше d_max, d_С.Р. выбирается по следующему условию:

(7)

где: d_max — максимально допустимый угол между напряжениями по концам линии,

принимаемый обычно равным 70–75°;

k_В — коэффициент возврата реле контроля синхронизма, равный 0,8;

t_АПВ — выдержка времени АПВ;

t_ВКЛ — максимальное время включения данного выключателя;

k_Н — коэффициент надежности, равный 1,1.

При асинхронном ходе двух разделившихся частей энергосистемы АПВОС разрешается, когда разность частот сравнительно невелика. Допустимая разность частот, при которой разрешается включение, определяется выдержкой времени t_АПВ и уставкой срабатывания реле контроля синхронизма на том конце, где линия замыкается в транзит. Чем больше выдержка времени t_АПВ и чем меньше уставка срабатывания реле контроля синхронизма d_С.Р., тем меньше частота, при которой схема АПВОС допускает включение:

(8)

где: f_S — максимальная разность частот, Гц, при которой разрешается АПВ.

Напряжение срабатывания реле контроля напряжения принимается равным:

Обычно АПВОС применяется на линиях с двусторонним питанием, когда имеется вторая параллельная связь между двумя частями энергосистемы. В этом случае при отключении одной из связей синхронизм между частями энергосистемы не нарушается и отключившаяся линия может быть включена в работу, если повреждение устранится, и угол между напряжениями по концам линии не превысит уставки, заданной на реле контроля синхронизма.

В случае отключения обеих линий связи замыкание транзита может затянуться, пока не будут уравнены частоты в разделившихся частях энергосистемы.

На одиночных линиях с двусторонним питанием АПВОС находят применение в тех случаях, когда вследствие недопустимо больших толчков тока не могут быть использованы более простые устройства НАПВ и БАПВ.

К достоинствам АПВОС по сравнению с НАПВ и БАПВ следует отнести тот факт, что замыкание транзита при этом виде ТАПВ происходит при небольшой разности частот и малых углах. Благодаря этому действие АПВОС не сопровождается асинхронным ходом, вследствие чего, как правило, не приходится принимать дополнительных мер для предотвращения ложных действий РЗ.

В случае нарушения цепей напряжения, подведенного к одной из обмоток реле контроля синхронизма, реле может работать неправильно. Для предотвращения этого в цепь пуска АПВ вводится дополнительный контакт реле напряжения, контролирующего наличие напряжения на шинах подстанции, как показано на рис. 20. При исчезновении напряжения, подаваемого к реле контроля синхронизма от трансформатора напряжения, установленного на шинах подстанции, реле KSV2 разомкнет свой контакт, предотвращая пуск АПВ.

Ускоренным ТАПВ (УТАПВ) называется вид АПВ, пуск которого осуществляется при срабатывании быстродействующих РЗ по схеме, аналогичной для пуска БАПВ. При этом выдержка времени УТАПВ составляет 0,1–0,3 с. В схеме УТАПВ сохраняются цепи контроля напряжения на ЛЭП и синхронизма. Включение ЛЭП происходит с одного конца с контролем отсутствия напряжения, а с другого – с контролем синхронизма, аналогично тому, как действует рассмотренное выше АПВОС.

АПВ с улавливанием синхронизма

Для повышения эффективности применения АПОС на одиночных линиях с двусторонним питанием разработаны более сложные схемы, чем приведенная на рис. 15. обеспечивающие включение выключателя с разными углами опережения в зависимости от разности частот. (см. рис. 21.) Благодаря этому ускоряется включение линии.

Устройства отбора напряжения с линии для цепей АПВ

Реле KSS (см. рис. 16.) подключено к двум трансформаторам напряжения, один из которых установлен на шинах подстанции, а другой – на линии. Поскольку на линиях напряжением 220 кВ и ниже трансформаторы напряжения обычно не устанавливают, для измерения напряжения линии используют специальные схемы отбора напряжения, более простые и дешевые, чем электромагнитные трансформаторы напряжения.

В качестве емкостных делителей для устройств отбора напряжения от линии электропередачи используются конденсаторы связи, изоляторы вводов масляных выключателей, силовых трансформаторов и трансформаторов тока, колонки опорных и гирлянды подвесных изоляторов.

1.11. Однофазное АПВ

Опыт эксплуатации воздушных сетей высокого напряжения, работающих с заземленной нейтралью, показывает, что доля однофазных КЗ на ЛЭП весьма высока. Очевидно, что при однофазных КЗ достаточно отключить одну поврежденную фазу с обеих сторон линии и затем автоматически включить её повторно. При этом две другие неповрежденные фазы линии всё время остаются включенными. Этот принцип и положен в основу выполнения ОАПВ.

Основными преимуществами ОАПВ по сравнению с ТАПВ являются:

1. сохранение в цикле ОАПВ по двум фазам, оставшемся в работе, связи между двумя частями энергосистемы (включение при этом происходит без толчков);

2. возможность выполнения АПВ на однофазных выключателях любого типа, как быстродействующих, так и медленнодействующих.

К основным недостаткам ОАПВ можно отнести:

1. Усложнение схемы АПВ за счет введения специальных устройств, выбирающих поврежденную фазу линии, — избирателей и дополнительных блокировок;

2. усложнение, загрубление и замедление РЗ на данной линии, а также и в прилежащей сети, для того, чтобы предотвратить её ложное срабатывание от токов и напряжений нулевой и обратной последовательностей, которые появляются в цикле ОАПВ;

3. вредное влияние несимметрии при работе линии с двумя фазами на генераторы электростанций, а также на линии телефонной связи;

4. блокировка ОАПВ (по принципу действия) при междуфазных КЗ.

В некоторых случаях выполняются комбинированные устройства АПВ, которые при однофазных КЗ действуют как ОАПВ, а при междуфазных – как ТАПВ.

В России ОАПВ получило распространение главным образом на одноцепных или двухцепных ЛЭП напряжением 330–750 кВ. Успешность действия ОАПВ такая же, как и ТАПВ, и составляет от 50 до 80% для ЛЭП разного напряжения.

ОАПВ для ЛЭП с двусторонним питанием

На ЛЭП 330–500 кВ применяется устройство типа АПВ-503, которое совместимо с РЗ, установленными на ЛЭП, обеспечивающие:

1. при однофазных КЗ на ЛЭП, отключаемых быстродействующей РЗ, – отключение только поврежденной фазы и её однократное АПВ;

2. при включении отключившейся фазы на устойчивое однофазное КЗ – отключение трех фаз линии без их повторного включения;

3. при междуфазных КЗ на линии – отключение трех фаз линии и их повторное включение;

4. при отключении трех фаз неповрежденной линии вследствие ложного срабатывания РЗ или автоматики – однократное ТАПВ линии.

Таким образом, рассматриваемое устройство является комбинированным АПВ, обеспечивающим отключение и последующие включение одной или трех фаз в зависимости от вида КЗ.

В схеме ОАПВ можно выделить следующие функциональные блоки:

· избиратели поврежденных фаз;

· цепи действия на отключение поврежденных фаз;

· реле времени и цепи включения при действии ОАПВ;

· цепи перевода действия защит на отключение трех фаз;

· цепи защиты линии в неполнофазном режиме работы.

Избиратели определяют вид КЗ и поврежденные фазы. Наиболее просто возникновение КЗ на той или иной фазе можно определить с помощью токовых реле, срабатывающих при увеличении тока в поврежденной фазе. Однако на длинных сильно нагруженных линиях токи нагрузки могут быть соизмеримыми или большими токов КЗ при повреждении в конце линии, что не позволяет использовать токовые реле для определения поврежденной фазы.

В качестве избирателей поврежденной фазы в устройствах типа АПВ–503 используются реле сопротивления (РС), включенные на фазные напряжения и сумму фазных токов и токов нулевой последовательности. Уставки реле сопротивления выбираются таким образом, чтобы они срабатывали только в случае повреждения данной фазы. При однофазном КЗ сработает только один избиратель, который определит поврежденную фазу.

Для лучшей отстройки от нагрузки и обеспечения необходимой чувствительности при КЗ в конце защищаемой линии избирательный орган каждой фазы линии выполняется в виде двух РС, характеристики которых представляют собой две пересекающиеся окружности (рис. 22.).

1.12. АПВ шин

Выше уже говорилось о неустойчивости большинства повреждений на шинах, что позволяет успешно применять АПВ шин.

Для п/ст с односторонним питанием, отключение повреждений на шинах которых обеспечивается защитами, установленными на противоположных концах питающих линий или на трансформаторах, повторная подача напряжения на шины обеспечивается действием АПВ питающих элементов (линий или трансформаторов).

При наличии на п/ст специальной защиты шин повторное включение шин также может быть осуществлено с помощью АПВ выключателей питающих присоединений. Схема АПВ при этом выполняется с пуском от несоответствия положений выключателя и ключа управления (реле фиксации). В этом случае при срабатывании защиты шин не должно осуществляться блокирование действия АПВ линии.

При наличии на п/ст не одной, а нескольких питающих линий целесообразно осуществлять АПВ нескольких или всех линий, отключающихся при срабатывании защиты шин. С этой целью при срабатывании защиты шин запускаются АПВ всех питающих линий. В случае успешного АПВ первой линии поочередно включаются выключатели других линий. Если первая линия включится на устойчивое КЗ, снова сработает защита шин. При этом блокируется действие АПВ других линий, и их выключатели не включатся, благодаря чему обеспечивается однократность АПВ шин.

Частным случаем АПВ шин является АПВ трансформаторов. Наиболее целесообразно применение АПВ на одиночных трансформаторах, отключение которых может привести к аварии. АПВ трансформаторов применяется и на параллельно работающих трансформаторах, устанавливаемых на п/ст без обслуживающего персонала, для максимальной автоматизации восстановления нормального режима работы. Как правило, не допускается действие АПВ трансформатора при внутренних повреждениях в трансформаторе, когда срабатывает газовая или дифференциальная защита.

1.13. АПВ электродвигателей

АПВ электродвигателей применяется для обеспечения их самозапуска после восстановления питания.

АПВ электродвигателей применяется в установках 3–10 кВ в тех случаях, когда для обеспечения самозапуска наиболее ответственных электродвигателей приходится отключить кроме неответственных также часть ответственных электродвигателей. При этом целесообразно применить схему, осуществляющую АПВ отключившихся электродвигателей после восстановления напряжения.

Источник http://www.asutpp.ru/avtomaticheskoe-povtornoe-vklyuchenie.html

Источник http://pomegerim.ru/rza/avtomaticheskoe-povtornoe-vklyuchenie-apv.php

Источник http://studizba.com/lectures/129-inzhenerija/1956-osnovy-avtomatiki-jenergosistem/38243-2-avtomaticheskoe-povtornoe-vkljuchenie.html

Источник