Лекция 11

Тема: «Схема АПВ фидера потребителей 6 и 10 кВ»

Схема (рисунок 1) состоит из цепей управления (1—2)—(7— б), защиты (9— 6)—(21—10), автоматики (23—12)—(39—26), сигнализации (41-28)-(45-34).

Оперативное включение выключателя осуществляется поворотом ключа управления SA и замыкания его контактами 9—10 цепи (3—2) или замыканием цепи (5—2) контактами реле включения по телеуправлению КСС при включенном ключе телеуправления SA1. При этом получает питание катушка контактора включения масляного выключателя КМ. Контактор замыкает своими контактами цепь катушки включения выключателя УАС. Включившись, выключатель своим контактом Q размыкает цепь 1—2 (5—2) и замыкает цепь 1—6. Контактор КМ и повторительное реле отключенного положения выключателя KQT теряют питание, а повторительное реле включенного положения выключателя KQC получает питание по цепи 1—6. Реле KQT размыкает своими контактами цепь 43—32 зеленой лампы HLG, которая гаснет; реле KQC замыкает цепь 35—26 реле фиксации автоматического отключения выключателя KQQ. Реле KQQ возбуждается и замыкает свои контакты в цепях: 23—14 (начинается заряд конденсатора С через резистор R2), 37—26 (реле KQQ становится на самоподпитку, так как контакты 1—2 ключа SA замкнуты, фиксируя его включенное положение), 30—32 (готовится цепь подключения лампы HLG к шине мигания (+)ЕР), 45—34 (готовится цепь питания шины аварийной сигнализации ЕНА от шины +ЕС). Контакт KQQ в цепи 43—32 размыкается, благодаря чему при автоматическом отключении выключателя лампа HLG отключена от шины +110 В и получает пульсирующее напряжение от шины (+)ЕР.

Автоматическое отключение выключателя линии при КЗ и перегрузках осуществляют токовая отсечка (ТО) и максимальная токовая защита (МТЗ). Реле токовой отсечки КА1, КА2 и реле максимальной токовой защиты КАЗ, КА4 (рис. 3.3) подключены ко вторичным обмоткам трансформаторов тока ТА_а и ТА_С. При коротком замыкании на линии реле токовой отсечки КА1 и КА2 замыкают цепи 15—8 или 17—8 промежуточного реле отсечки KL, которое в свою очередь замыкает цепь 13—6 катушки отключения выключателя YAT через обмотку указательного реле отсечки КН2. В результате выключатель Q линии отключается.

Токовые реле МТЗ КАЗ и КА4 срабатывают при перегрузке линии или удаленном коротком замыкании (в мертвой зоне ТО). Они замыкают цепи 19—10 или 21—10 реле времени МТЗ КТ, которое с выдержкой времени замыкает цепь 9— 6 катушки отключения через обмотку указательного реле МТЗ КН1, в результате чего выключатель Q отключается.

Автоматическое повторное включение выключателя осуществляет устройство РПВ-58. При отключении выключателя релейной защитой замыкается в цепи 1—2 контакт Q, повторительное реле KQT получает питание, его контакт замыкает цепь 25—14 реле времени КТ1 устройства РПВ-58. Контакт реле фиксации KQQ в этой цепи остается замкнутым после отключения выключателя релейной защитой, т.к. ключ SA включен, его контакты 1—2 в цепи 37—26 катушки KQQ замкнуты. Через эти же контакты по цепи 37—24 получает питание счетчик аварийных отключений выключателя PC при замыкании контактов повторительного реле KQC после размыкания цепи 1—6 контактом Q и прекращения питания обмотки KQC. Реле времени КТ1 с замедлением замыкает свой контакт в цепи 29—18, конденсатор С разряжается через контакт КТ1 на шунтовую обмотку двухобмоточного реле KL1 по цепи: С—КТ1—KL1 —С. Контакт реле KL1 замыкает цепь 23—2 (23—KL1—KL1—КНЗ—SX—KBS—Q—КМ—2) контактора КМ включения выключателя, который в свою очередь замыкает цепь катушки включения выключателя YAC, выключатель включается.

а - схема питающей линии; б — схема вторичной коммутации линии

Рис. 1. Схема АПВ фидера потребителей 6 и 10 кВ:

После включения выключателя цепи 23— 2 и 1—2 размыкаются контактом выключателя Q, катушки реле KL1 и KQT в этих цепях обесточиваются и размыкают своими контактами цепи 23—2 и 25—14. Реле времени КТ1 теряет питание и размыкает свой контакт в цепи 29—18, после чего начинается заряд конденсатора С, подготовка устройства РПВ-58 к новому повторному включению. Время заряда конденсатора С составляет 15—20 с. Если в течение этого времени выключатель вновь отключится, то повторного включения его не произойдет, т.к. импульс разряда конденсатора на обмотку KL1 будет недостаточно мощным для включения реле KL1. Таким образом обеспечивается однократность АПВ.

Ускорение действия МТЗ после оперативного или автоматического включения выключателя на КЗ обеспечивается замыканием цепи 11—6 контактом КТ без выдержки времени. Контакт реле ускорения защиты KL2 в этой цепи замыкается при отключении выключателя (замыкается цепь 33—22 обмотки KL2 контактом KQC) и остается замкнутым в течение некоторого времени после его включения.

Оперативное отключение выключателя осуществляется поворотом ключа SA и замыкания его контактами 13—14 цепи 7—6 катушки отключения YAT или замыканием контакта реле отключения по телеуправлению КСТ в цепи 5—6. При этом получает питание катушка отключения YAT и выключатель отключается. Одновременно размыкается цепь 37— 26 контактами 1—2 ключа SA или контактом реле отключения по телеуправлению КСТ (контакты SA1 при этом разомкнуты), реле фиксации KQQ теряет питание и размыкает свои контакты в цепи 25—14 запуска АПВ, поэтому автоматического повторного включения не происходит. Реле K.QQ замыкает свои контакты в цепи 43—32 и лампа HLG при отключенном выключателе (контакт KQT замкнут) горит ровным светом, сигнализируя об отключенном состоянии выключателя.

Сигнализация автоматического отключения выключателя релейной защитой осуществляется миганием зеленой лампы HLG при замыкании цепи 30—32 контактом повторительного реле KQT. При этом контакт реле KQQ в этой цепи остается замкнутым, а в цепи 43—32 — разомкнутым, так как реле KQQ по цепи 37—26 получает питание.

Блокировка многократного включения выключателя на устойчивое КЗ в случае залипания в замкнутом состоянии контактов реле KL1 в цепи 23—2 обеспечивается включением в схему управления специального блокировочного реле KBS, имеющего две обмотки — рабочую последовательную и параллельную удерживающую. Реле KBS срабатывает при прохождении тока по катушке отключения YAT и рабочей обмотке KBS (цепь 9—6 или 13—6). При этом замыкается цепь 23—4 контактом реле KBS и по удерживающей обмотке реле блокировки протекает ток. Другой контакт реле KBS размыкает цепь 23—2 катушки контактора КМ, благодаря чему предотвращается включение выключателя.

Аналогично блокировка предотвращает многократные включения выключателя при оперативных включениях по цепи 3—2 или 5—2 (по телеуправлению). Реле KBS удерживается во включенном состоянии до снятия команды на включение выключателя и прекращение питания удерживающей обмотки реле.

АПВ линии с двусторонним питанием. Устройства АПВ на таких линиях имеют следующие особенности: повторное включение линии производится после ее отключения с двух сторон выключателями Q1 и Q2 (рис. 2, а) для ликвидации ее неустойчивого повреждения; первым включается выключатель Q2 при условии отсутствия напряжения в линии, что контролируется с помощью реле напряжения KV2, подключенного к линии через шкаф отбора напряжения AV2(контакты реле KV2 на рис. 3.4, 6 замкнуты в цепи 23—24, перемычка SX2 в этой цепи включена); вторым включается выключатель Q1 при условии наличия напряжения в линии, что контролируется с помощью реле напряжения KV1, подключенного к линии через шкаф отбора напряжения AV1, причем это напряжение должно изменяться синхронно и синфазно с напряжением U₁ на шинах подстанции.

При несинхронном режиме работы источников G1 и G2 угол между напряжениями U₁ и U₂ (рис.2, в) будет изменяться от 0 до 360°, проходя через 180°, при котором разность напряжений достигает 2U₁, а уравнительный ток при включении выключателя в этот момент может превысить ток КЗ.

Проверка синхронизма осуществляется с помощью реле контроля синхронизма KSS, одна обмотка которого подключена через трансформатор напряжения TV к шинам с напряжением U₁ , вторая — через AV1 к линии с напряжением U₂. Результирующий магнитный поток в реле, создаваемый его обмотками, пропорционален до тех пор, пока превышает заданное значение, реле KSS находится в возбужденном состоянии, а его контакты в цепи 21—22 (рис. 2, б) разомкнуты. Угол _ср между U₁ и U₂> при котором происходит срабатывание реле, выбирают в пределах 20—40°. Когда значение становится меньше _ср, реле KSS замыкает контакты и осуществляет пуск устройства АПВ. Таким образом происходит автоматическое повторное включение с ожиданием синхронизма (АПВ ОС).

а — схема контроля встречного напряжения и синхронизма; б — схема вторичной коммутации линии; в — векторная диаграмма напряжений

Рис. 2. Схема АПВ линии с двусторонним питанием

Схема АПВ ОС (рис. 2, б) состоит из цепей: управления (1—2)—(15—16), фиксации команды управления (17—18)—(19—20), автоматики (21—22)—(31—32).

Оперативное включение выключателя линии производится с проверкой отсутствия напряжения (выключатель Q2) или с проверкой наличия напряжения на шинах и в линии (выключатель Q1), при этом перемычка SX1 замыкает цепь 3— 2, а перемычка SX3 в цепи 29—30 разомкнута.

Включение выключателя осуществляется кнопкой SBC. По цепи 7—2 протекает ток, возбуждается реле команды включения КСС и становится на само подпитку по цепи 3—2, в которой замыкается контакт КСС. Другим своим контактом реле КСС замыкает цепь 21—26 (КСС—KSS—KV1—KQT—КТ—КТ) включения выключателя Q1 (перемычка SX2 при этом отключена) или (КСС—SX2—KV2—KQT—КТ—КТ) включения выключателя Q2 (накладка SX2 включена). Реле КТ при этом возбуждается и с выдержкой времени замыкает цепь разряда конденсатора С на обмотку промежуточного реле KL. Заряд конденсатора С предварительно был произведен по цепи 29— 26 через резистор R2. Реле KL замыкает цепь катушки контактора включения выключателя КМ (29-KL—KL—КСС—32-6-KSB—Q-KM-10). Контактор КМ при срабатывании замыкает цепь катушки включения YAT. Включение выключателя приводит к переключению повторительных реле. Катушка KQT в цепи 9—10теряет питание при размыкании контакта Q выключателя. В свою очередь реле KQT размыкает цепь 21—26 реле времени КТ, которое размыкает свой контакт в цепи разряда конденсатора С.

После этого начинается заряд конденсатора по цепи 29—26 и подготовка к следующему включению. В цепи 9—14, которая замыкается контактом Q выключателя, получает питание повторительное реле KQC. Его контакт замыкает цепь 19—20 и переключает реле фиксации команды KQQ, которое размыкает своим контактом цепь 19—20 катушки включения, замыкает цепь 17—18, подготавливая цепь катушки отключения реле KQQ, и замыкает цепь 23—24, подготавливая пусковую цепь 23—26 к запуску устройств АПВ.

Автоматическое повторное включение осуществляется после отключения выключателя линии Q под действием релейных защит. Контакт реле KQT создает цепь 23—26реле времени КТ, которое с выдержкой времени замыкает цепь разряда конденсатора С на катушку реле KL. При срабатывании реле KL создается цепь 29—10 через последовательную катушку реле KL, его контакт, катушку указательного реле автоматики КН, контакт реле блокировки KBS, контакт выключателя Q и катушку КМ контактора включения выключателя. Катушка указательного реле КН при этом не шунтируется контактом КСС реле команды включения, как при оперативном включении выключателя. Реле КН срабатывает, сигнализируя персоналу о действии АПВ.

Оперативное отключение выключателя линии производится замыканием кнопки SBT в цепи 15—16 реле команды отключения КСТ. Реле КСТ замыкает цепь 13—14 катушки отключения выключателя YAT, что приводит к его отключению. Другой контакт реле КСТ замыкает цепь 17—18 катушки отключения реле фиксации KQQ, которое отключается, замыкая цепь 19—20 и размыкая цепи 17—18 и 23—26 запуска АПВ. Следовательно, при оперативном отключении АПВ не действует.

Оперативное включение выключателя без проверки синхронизма (выключатель Q1) или отсутствия напряжения на линии (выключатель Q2) осуществляется путем переключения перемычек SX1 (замыкается цепь 3—10) и SX3 (замыкается цепь 29—30 разряда конденсатора С). При включении кнопкой SBC замыкается цепь 7—2 реле КСС, которое своими контактами собирает цепь 3—10 катушки контактора КМ, который замыкает цепь катушки включения выключателя YAC, и выключатель включается. Другим своим контактом КСС замыкает цепь разряда конденсатора С на резистор R3 (С—R3—SX3—КСС—30— 26— С), что предотвращает срабатывание устройств АПВ при включении выключателя на КЗ.

Блокировка включения выключателя от многократных включений по цепи 3—10 при устойчивом КЗ на линии осуществляется с помощью реле блокировки KBS. При отключении выключателя от защиты ток катушки отключения YAT протекает через последовательную обмотку реле KBS, которое срабатывает, переключает свои контакты, размыкая цепь З—l0 и замыкая цепь 3—12 удерживающей параллельной обмотки KBS. Удерживающая обмотка KBS будет получать питание по цепи 3—12 до размыкания ее контактом КСС, а контакт KBS в цепи 3—10 катушки контактора КМ будет оставаться разомкнутым, предотвращая повторные включения выключателя. Таким образом, реле KBS разрешает одно включение выключателя при однократном нажатии кнопки SBC.

Устройство АПВ на переменном оперативном токе. Такое устройство АПВ можно осуществить на выключателях с грузовыми и пружинными приводами. На рис. 3 приведены схемы однократного АПВ для выключателей с пружинным приводом ПП-67. В схемы управления входят различные вспомогательные контакты SQ. В зависимости от того, с какими деталями и узлами привода связаны эти контакты, их можно разделить на три группы.

Первая группа контактов привода выключателя связана с механизмом натяжения включающих пружин и переключается при изменении их состояния. Вспомогательный контакт SQ1 (рис. 3, а и б), разомкнутый при ненатянутых пружинах и замыкающийся только в момент их полного натяжения, называется контактом готовности привода. Другой вспомогательный контакт SQ5, связанный с пружиной, действует в обратном порядке и используется в качестве конечного выключателя в цепи электродвигателя М редуктора, осуществляющего натяжение включающей пружины.

Вторая группа контактов привода SQ3, SQ4 и SQ6 связана с его валом и переключается при изменении положения выключателя по любой причине. Вспомогательный контакт SQ3 является кратковременно проскальзывающим, обеспечивающим однократность действия АПВ. Контакты QS4 и QS6 являются блок контактами выключателя, SQ4 замыкает цепь катушки включения YAC при отключенном выключателе, a SQ6 — катушки отключения YAT при включении выключателя.

Третья группа контактов включает в себя так называемые аварийные контакты. В эту группу в рассматриваемых схемах рис. 3 входит контакт SQ2. Этот вспомогательный контакт замкнут при включенном выключателе, остается замкнутым при отключении выключателя от защиты, а при отключении ключом управления SA размыкается, запрещая действие АПВ.

На схеме рис.3, а все вспомогательные контакты показаны в положении, соответствующем отключенному выключателю и полностью заведенной включающей пружине. Натяжение пружины осуществляется электродвигателем М. В течение времени его работы контакт SQ1 готовности привода остается разомкнутым, не допуская включения выключателя до тех пор, пока пружина не будет полностью натянута. По окончании процесса натяжения пружины контакт SQ1 замыкается, а конечный выключатель SQ5 размыкает цепь электродвигателя М.

а — с проскальзывающим блок-контактом; б— с реле времени

Рис. 3. Схема АП В фидера на переменном оперативном токе

Если АПВ было успешным, то схема приходит в состояние готовности к новому действию после натяжения пружины и замыкания контакта SQ1 готовности привода.

Если АПВ было неуспешным, то выключатель остается отключенным, но пружины будут вновь натянуты и привод подготовлен к оперативному включению ключом управления SA. Контакт SQ3 в цепи АПВ к моменту новой готовности привода будет разомкнут, чем обеспечивается однократное действие АПВ. Для обеспечения однократности АПВ минимальное время натяжения пружин должно быть больше наибольшей выдержки времени защиты t_защ, действующей на этот выключатель.

Схема АПВ с выдержкой времени однократного действия приведена на рис.3., б. Эта схема отличается от предыдущей схемы на рис.3., а наличием реле времени КТ переменного тока с проскальзывающим контактом, который кратковременно замыкает цепь включающей катушки YAC. Вспомогательный контакт SQ7 в цепи катушки реле КТ обеспечивает замыкание этой цепи только при отключении выключателя, а контакт SQ2 — при отключении от защиты. Перемычка SX необходима для вывода из работы АПВ.

Лекция 12

Тема: «АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЗЕРВА (АВР)»

В системах электроснабжения потребителей источники питания резервируются. Различают нагруженный, ненагруженный и облегченный резервы.

Нагруженный резерв имеет место при кольцевом (двустороннем) электро­питании электрических сетей и параллельной работе силовых трансформа­торов. В этом случае утяжеляются условия работы аппаратуры из-за увели­чения токов короткого замыкания и усложняются релейные защиты.

Ненагруженный и облегченный резервы используют в условиях односто­роннего электроснабжения. При ненагруженном резерве один источник пита­ния (рабочий) нормально включен, а другой (резервный) отключен. В этом случае резервное оборудование простаивает, а при отключениях рабочего источника происходит вынужденный перерыв в электроснабжении. Однако такой способ резервирования во многих случаях оказывается целесообразным, так как позволяет снизить токи

к. з., потери мощности в трансформаторах, упростить релейную защиту, создать необходимый, режим по напряжению, перетокам мощности и т. д.

При наличии двух и более резервных источников восстановление электро­питания достигается методом замещения.

При облегченном резерве оба источника включены и нагрузка делится между ними примерно поровну; потребители подключены к двум секциям шин. В случае отключения одного из источников кратковременно теряется питание только части потребителей, а после автоматического включения секционного выключателя электроснабжение восстанавливается и все потребители полу­чают энергию от одного источника.

При одностороннем электроснабжении аварийное отключение рабочего источника приводит к прекращению питания потребителей. Применение устройств автоматического включения резерва (АВР) позволяет сделать пе­рерыв питания практически незаметным для потребителей. Устройства АВР должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Приходить в действие при исчезновении 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, питающих рабочий источник.

2. Возможно быстрее (с требуемой выдержкой времени) производить вклю­чение резервного источника питания после отключения рабочего источника.

3. Осуществлять однократное включение резерва, т. е. не допускать не­скольких включений резервного источника на не устранившееся короткое замыкание. Действие АВР может быть многократным, если резервный источ­ник включался вследствие исчезновения напряжения питания на рабочем источнике. При восстановлении напряжения резервный источник автомати­чески отключается, а рабочий включается.

4. Не приходить в действие до отключения выключателя рабочего источ­ника; это предотвращает включение резервного источника на короткое замы­кание в не отключившемся рабочем источнике. Выполнение этого требования в ряде случаев исключает несинхронное включение двух источников пи­тания

Для того, чтобы устройство АВР действовало при исчезновении напряжения на шинах, питающих рабочий источник, когда его выключатель остается включенным, его дополняют специальным пусковым органом минимального напряжения. Быстрое отключение резервного источника при его включении на не устранившееся короткое замыкание обеспечивается ускоренным дейст­вием защиты резервного источника после АВР.

Вследствие высокой вероятности успешного включения резерва (она дости­гает 90—95% случаев), простоты схемы и большой технико-экономической эффективности устройства АВР получили широкое распространение. Их при­менение предусматривается во всех случаях, когда отключение рабочего источ­ника питания приводит к обесточиванию электроустановок потребителей или их разгрузке-

Устройства АВР устанавливаются на всех источниках питания собствен­ных нужд электростанций и подстанций, на силовых трансформаторах, шино-соединительных и секционных выключателях подстанций, на транзитных ли­ниях, работающих нормально с разомкнутым транзитом, в распределительных сетях низкого напряжения.

При использовании устройства АВР в подавляющем большинстве случаев оперативный персонал (ОП) устанавливает, какие источники питания являются рабочими, какие резервными, вводит эти данные в АВР (рис.1) и включает его в, работу. Устройство АВР осуществляет непрерывное слежение за внеш­ними воздействиями (ВВ) и в зависимости от признаков запуска реализует заданный алгоритм управления.

Различаются устройства АВР степенью выполнения требований, опреде­ляемых правилами устройств электроустановок, способами технической реализации, приемами ввода внешних воздействий и способами их преобразо­вания, специфическими особенностями подключения рабочих и резервных источников и т. п.

Устройства АВР вводятся в работу оперативным персоналом с помощью узла ввода УВ, содержащего соответствующие накладки, перемычки, ключи, переключатели и т. д. При вводе источника питания оперативный персонал обязан убедиться, что все оборудование исправно (т.е. не отключается под дей­ствием релейных защит) и дальнейшее управление им можно поручить АВР. С помощью узла ввода оперативный персонал отключает устройство АВР для производства профилактических работ.

Пусковой орган ПО (узел пуска) принимает команды управления, выдава­емые в зависимости от характера изменений входных (внешних) воздействий, и выдает команды аварийного АУ или оптимального ОУ управления.

Узел аварийного управления УАУ в зависимости от команд, получаемых от ПО, устанавливает порядок производимых переключений. Если в момент полу­чения сигнала от ПО рабочий источ­ник находился в аварийном состоянии и его выключатели были отключены, то УАУ сигналы от ПО передает из­бирательному органу. При наличии же сигнала воздействия только от ПО узел аварийного управления вначале переводит рабочий источник в ава­рийное состояние путем отключения его выключателей, и только после отключения последних команда может быть воспринята избирательными ор­ганами для производства операций по включению резерва.

Узел оптимального управления УОУ производит включение и отключение только резервных источников питания до тех пор, пока не произошло аварий­ного отключения рабочего источника, а система располагает резервом. При этом возможно включение на параллельную работу двух и более источников.

Рис. 1 Структурная схема АВР

Избирательный орган ИО (узел избирания) обеспечивает передачу команд на включение только резервного источника. Какой из источников питания яв­ляется рабочим, а какой резервным — определяет оперативный персонал перед вводом устройства АВР в работу. Часто функции узла ввода и избирательного органа совмещаются.

Узел квантования УК применяется для преобразования непрерывных вход­ных воздействий в дискретные (квантованные по уровню) управляющие сигна­лы воздействия.

АВР трансформаторов собственных нужд. На тяговых подстанциях элект­рифицированных железных дорог для питания потребителей собственных нужд широко используется система одностороннего питания с ненагруженным резервом. В качестве примера рассмотрим схему, разработанную Трансэлектропроектом для двух трансформаторов собственных нужд ITCH и 2ТСН (рис.2, а), которые питаются от секционированной системы шин напряже­нием 6—10 кВ. При нормальном режиме работы секционный масляный выклю­чатель ЗМ отключен, а питание шин потребителей происходит от одного из трансформаторов.

Включение рабочего трансформатора и ввод устройства АВР производят­ся оперативным персоналом, а непрерывное слежение за напряжениями на ши­нах питания потребителей и на секциях шин, к которым подключаются транс­форматоры, — устройством АВР.

Оперативный персонал вначале включает масляный выключатель М и ав­томатический выключатель А рабочего трансформатора и только после этого вводит устройство АВР. С помощью сигнального реле аварийного включения резерва БВР (рис. 2, г) оперативный персонал вводит АВР после однократ­ного включения резерва.

Поворотом переключателя ЛАВР в положение 1 или 2 достигается выбор резервного трансформатора собственных нужд (1TCH или 2ТСН); когда переключатель находится в нейтральном (0) положении, устройство АВР выводится из работы. Устройство АВР с заданной выдержкой времени отключает рабочий и вклю­чает резервный трансформатор собственных нужд, если на секции шин, от которой питается резервный источник, напряжение имеет уровень , при котором обеспечивается работа потребителей.

Непрерывное слежение за уровнями напряжений на 1-й и 2-й секциях шин достигается следующим образом. К шинкам трансформаторов напряжения 1ТН и 2ТН подключены реле РНЗ, РН4 и РН5, с помощью которых производится квантование междуфазовых напряжений в двоичные сигналы. Уровень напряжения будет считаться удовлетворительным только в тех случаях, когда все междуфазовые значения напряжений будут больше уровня срабатывания. Реализация этого требования производится с помощью реле блокировки по напряжению РБН (рис. 2, б).

Для рассматриваемой схемы таких реле два: 1РБН и 2РБН—соот­ветственно для 1-й и 2-й секций шин.

Принципиальные схемы, удовлетворяющие значениям следующих функций, показаны на рис. 2, б.

В алгебраической форме эти условия вы­разятся функциями:

& &

& &

Контроль за уровнем напряжения на шинах потребителей производится с помощью реле PHI, PH2 и РВН (рис. 2, б). С помощью реле РН1 и РН2 производится квантование междуфазовых напряжений по уровню, а реле РВН — и по уровню, и по длительности. Условия срабатывания реле РВН выразятся логической функцией:

& &

где U_bc, U_ac и U_ab — междуфазовые напряжения; Y_U — логические функции, соответствующие превышению междуфазовым напряжением уровня срабатывания реле.

Рис. 1.52 Однолинейная схема АВР трансформаторов собственных нужд (а), схемы контроля напряжения на шинах питания (б) и контроля напряжения на шинах потре­бителей (в), принципиальная схема устройства (г) и временная диаграмма (д)

Если представить, что отпускание якоря реле РВН произошло в t-м такте, то с учетом квантования по времени напряжение должно стать ниже уровня срабатывания на такт раньше (в t — 1-м такте). Иначе выходной сигнал с реле РВН будет только в том случае, если снижение напряжения было длительным: не менее длительности такта t — 1.

В том случае, когда узел квантования не только преобразует непрерыв­ные входные воздействия в дискретные сигналы, но и выполняет некоторые ло­гические преобразования с помощью реле 1РБН, 2РБН и РВН, выходные сиг­налы с этих реле могут быть входными для пускового органа.

Такой подход позволяет функцию выходного сигнала ПО записать в сле­дующем виде

& & &

Сигнальное реле ввода БВР ограничивает длительность сигнала управле­ния АВР и не допускает многократных включений выключателей трансформа­торов собственных нужд и, кроме того, является узлом ввода и управляется оперативным персоналом.

Узел избирания представлен переключателем ПАВР и управляется опера­тивным персоналом после ввода рабочего ТСН.

Обобщенная функция работы всех узлов АВР с учетом квантования по времени запишется в виде

& &

& & & &

& &

Реле 1PАВ и 2РАВ одновременно управляют переключающими устройст­вами источников питания.

Рассмотрим работу схемы, начиная с нулевого такта, когда в работе нахо­дится 2ТСН, т. е. выключатели 2М и 2А включены. Пусть в 1—2-м такте внеш­ние воздействия привели к снижению напряжения на шинах потребителей. Если это снижение продолжительное, то во 2-м такте начнет включаться реле 1РАВ, которое в 3-м такте подаст команды на передачу сообщения о неисправности на подстанции (цепь 3—6 реле НП), отключение выключателей 2М (2А) и включе­ние 1М (1А). Обычно время отключения выключателей не превышает 0,1 с, а включение происходит через 0,7—0,8 с и более. Таким образом, при подаче команд на включение и отключение, одновременно длительность обесточенного состояния to составляет не менее 0,6 с. Так как время гашения дуги в месте повреждения при рассматриваемых уровнях напряжения не превышает 0,3 с, то даже при повреждениях на шинах питания потребителей ввод резерва может оказаться успешным, так как время обесточенного состояния больше времени погасания дуги.

При передаче сообщения о неисправности на подстанции срабатывает сиг­нальное реле БВР и в 4-м такте размыкает цепь реле 1РАВ. Реле 1РАВ должно обеспечить надежное включение выключателей 1М(1А), поэтому его замедление на отпускание должно быть не менее времени. В 5-м такте после завершения включения выключателей 1М(1А) трансформатор ITCH подает напряжение на шины питания потребителей, и реле РВН вклю­чается. В 6-м такте реле 1РАВ отключается, и далее никаких изменений в схе­ме происходить не будет, как бы долго это состояние ни продолжалось.

Пусть в 7-м такте внешние воздействия привели к снижению напряжения на 1-й секции шин. Если это снижение длительное, то РВН в 8-м такте обесточится, но реле 1РАВ не сработает, так как сигнальное реле БВР во время пер­вого своего срабатывания разорвало цепь 1—2. В этом состоянии схема может находиться до тех пор, пока не восстановится напряжение на 1-й секции шин или в управление схемой не вмешается обслуживающий персонал. Пусть в 9-м такте напряжение на 1-й секции восстановилось. Тогда оно вновь появится на шинах питания потребителей и реле РВН включится вновь.

Допустим, что оперативный персонал (сигнал ОП) в такте 10 произвел переименование резерва, переведя ПАВР в положение 2. С этого момента счи­тается, что ITCH находится в работе, а 2ТСН — в резерве. Устройство АВР будет готово к управлению только после того, как оперативным персоналом вручную будет поднят флажок сигнального реле БВР в 11-м такте. Если теперь в 12-м такте напряжение понизится на 1-й секции шин настолько, что реле РВН успеет отключиться в конце 12-го такта, то в 13-м такте сработает реле 2РАВ. В 14-м такте это реле, воздействуя на реле НП (цепь 5—6), приведет к передаче сообщения о неисправности на подстанции, отключит выключатели 1М (1А) и включит 2М (2А}. После срабатывания реле БВР в 15-м такте реле 2РАВ начнет отключаться. В 16-м такте произойдет включение выключателей 2ТСН, напряжение на шинах потребителей восстановится и реле РВН включится вновь. В 17-м такте состояние схемы не изменится. Если в 18-м такте напряже­ние на 1-й секции шин восстановится, то АВР не осуществит включения транс­форматора ITCH даже при исчезновении напряжения на 2-й секции шин в 19-м такте, так как переключатель ПАВР установлен в положение 2.

АВР шинок обеспеченного питания.На двух трансформаторных подстан­циях без выключателей на стороне высокого напряжения с двумя трансформато­рами собственных нужд для надежного обеспечения питанием оперативных и сигнальных цепей предусматривают шинки обеспеченного питания ШОП.

При исчезновении напряжения по любой причине устройство АВР переключает эти шинки на другой трансформатор собственных нужд. Рассмотрим схему (рис. 3, а), на которой основным источником питания является ITCH, а ре­зервным — 2ТСН. В нормальном режиме на обоих вводах имеется напряжение соответственно U1 и U2. При исчезновении напряжения от рабочего источника питание ШОП производится от резервного 2ТСН. Если же напряжение на ITCH появляется вновь, то автоматически восстанавливается нормальная схема.

Рис. 3 Принципиальная схема шинок обеспеченного питания (а)

и временная диа­грамма (б)

Функции оперативного персонала сводятся к управлению рубильниками IP и 2Р, которые в общем случае могут быть отнесены к узлу ввода АВР. Внеш­ние воздействия — входные напряжения от ITCH и 2ТСН, поступая на узел квантования (все реле и магнитные пускатели), преобразуются по уровню и дли­тельности в двоичные сигналы, которые затем в пусковом органе совместно с уз­лом избирания осуществляют подачу напряжения на ШОП в зависимости от значения функций:

& &

& &

& & &

Функции в левой части уравнений характеризуют состояние обмоток маг­нитных пускателей 1ПМ и 2ПМ, а аргументы в правой части—положение контактов реле узла квантования по уровню {1РК, 2РК, 1ПМ, 2ПМ), а так­же по уровню и времени (РВ).

Поясним работу устройства аварийного ввода резерва и автоматического восстановления нормальной схемы первичной коммутации питания шинок обес­печенного питания (рис.3, б). В исходном такте 0 пускатель 1ПМ включен, что обеспечивает питание ШОП. Такое состояние будет продолжаться до тех пор, пока в такте 1 напряжение U₁ не станет равным нулю и ШОП потеряет питание. В такте 2 пускатель 1ПМ отключится и подготовит цепь на включение 2ПМ. С наступлением такта 3 включится 2ПМ и на ШОП напряжение восста­новится. Если на ITCH напряжение восстановится, то в такте 4 при срабаты­вании реле IP К. и 2РК. обесточится 2ПМ, В такте 5 с ШОП напряжение вновь будет снято, а 1ПМ начнет включаться. В такте 6 с включением 1ПМ напряже­ние на ШОП восстановится. Это состояние будет продолжаться до тех пор, пока напряжение не изменится.

Пусть в такте 7 исчезнет напряжение U₂ . Это приведет к отключению реле РВ, но на ШОП напряжение сохранится. Если в дальнейшем в такте 8 напряже­ние U₁ также исчезнет, то его не будет и. на ШОП. Допустим, что после этого в такте 9 напряжения U₁ и U₂ появятся одновременно. Первым обязательно включится пускатель 1ПМ, так как в цепи 2ПМ имеется реле РВ, замедление на срабатывание которого больше времени срабатывания 1ПМ на время запаса. Замедление на срабатывание РВ будет длиться в течение двух тактов t — 2 и t —1,и только с наступлением такта 11 оно подготовит схему для управления 2ПМ.

АВР секционного выключателя. Автоматическое включение секционного выключателя применяется для схем электроснабжения, использующих облег­ченный резерв..

Рассмотрим АВР секционного выключателя с автоматическим возвратом к нормальной схеме первичной коммутации (рис.4). В качестве оперативного использован переменный ток. Такие схемы применяют на необслуживаемых подстанциях; они избавляют оперативный персонал от необходимости выезда на подстанцию. В нормальном режиме силовые трансформаторы IT и 2Т под­ключены соответственно к 1-й и 2-й секциям шин при отключенном межсек­ционном выключателе ЗМ. Трансформаторы собственных нужд 1ТСНи2ТСН, а также трансформаторы напряжения 1ТН и 2ТН находятся под напряжением. Питание устройства АВР осуществляется от ШОП.

Автоматическое включение резерва и автоматическое восстановление нор­мальной схемы первичной коммутации осуществляются только с помощью мас­ляных выключателей 1М, 2М и 8М. При включении этих выключателей исполь­зуются пружинные или грузовые приводы, подготовка к работе которых осуществляется с помощью асинхронных двигателей переменного тока. От­ключение любого из выключателей производится путем воздействия на соле­ноиды отключения. Эти элементы типовые и в схеме рис. 4, а не показаны.

При отключенных накладках 1Н и 2Н оперативный персонал собирает схему питания 1-й и 2-й секций шин, подключая трансформаторы IT и 2Т соот­ветственно к линиям 1Л и 2Л. В нормальной схеме отделители 10Д, 20Д и выключатели 1М, 2М включены, а ЗОД и ЗМ отключены.

Перевод накладки 1Н в вертикальное положение позволяет подготовить механизм включения ЗМ к работе. Это выполняют в том случае, если опробо­вание одной из секций шин целесообразно производить с помощью секционного выключателя. Если предварительной подготовки механизма к работе не прово­дилось, то с переводом накладки 1Н в горизонтальное положение функция под­готовки к включению выключателя определится состояниями выключателей 1М и 2М.

& & &

Рис.43. Однолинейная схема (а), принципиальные схемы управления секционным вы­ключателем ЗМ (б) и выключателями вводов 1М и 2М (в) и временные диаграммы ра­боты реле напряжения РН (г)