Системы АВР, применяемые на подстанциях

Высокую степень надежности электроснабжения потребителей обеспечивают схемы питания одновременно от двух и более источников (линий, трансформаторов), поскольку аварийное отключение одного из них не приводит к исчезновению напряжения на выводах электроприемников. Несмотря на эти очевидные преимущества многостороннего питания потребителей, большое количество подстанций, имеющих два и более источников питания, работают по схеме одностороннего питания. Одностороннее питание имеют также секции собственных нужд электростанций. Применение такой менее надежной, но более простой схемы электроснабжения во многих случаях оказывается целесообразным для снижения значений токов КЗ, уменьшения потерь электроэнергии в питающих трансформаторах, упрощения релейной защиты, создания необходимого режима по напряжению перетокам мощности и т. п. При развитии электрической сети одностороннее питание часто является единственно возможным, так как ранее установленное оборудована и релейная защита не позволяют осуществить параллельную работу источников питания.

Используются две основные схемы одностороннего питания потребителей при наличии двух или более источников.

В первой схеме один источник, включен и питает потребителей, а второй отключен и находится в резерве (явное резервирование). Соответственно этому первый источник называется рабочим, а второй—резервным (рис. 8.4, а, б). Во второй схеме все источники нормально включены, но работают раздельно на выделенных потребителей (неявное резервирование). Деление осуществляется на одном из выключателей (рис. 8.5,в, г).

Рис. 8.5. Принципы осуществления АВР при разных схемах питания потребителей

Недостатком одностороннего питания является то, что аварийное отключение рабочего источника приводит к прекращению питания потребителей. Этот недостаток можно устранить быстрым автоматическим включением резервного источника или включением выключателя, на котором осуществлено деление сети. Для выполнения этой операции широко используются специальные устройства, получившие название устройств автоматического включения резерва (АВР).

Различают нагруженный, ненагруженный и облегченный резервы.

Нагруженный резерв (неявное резервирование) – при двустороннем питании электрических сетей и параллельной работе силовых трансформаторов, т.е. утяжеленных условиях работы аппаратуры из-за увеличения токов к.з. и сложной релейной защите.

Ненагруженный и облегченный резервы (явное резервирование) используют при одностороннем электроснабжении. Если резерв ненагружен, то один источник питания (рабочий) – нормально включен, а другой (резервный) – нормально выключен.

Рассмотрим принципы использования АВР на примере схем, приведенных на рис. 8.5.

Вариант 1

Питание подстанции А (рис. 8.5, а) осуществляется по рабочей линии W1 от подстанции Б. Вторая линия, приходящая с подстанции В, является резервной и находится под напряжением (выключатель Q3 линии W2 нормально отключен).

При отключении линии W1 автоматически от устройства АВР включается выключатель Q3 и таким образом вновь подается питание потребителям подстанции А.

Схемы АВР могут иметь одностороннее или двустороннее действие.

При одностороннем (несимметричном) АВР линия W1 всегда должна быть рабочей, а линия W2—всегда резервной.

При двустороннем (симметричном) АВР любая из этих линий может быть рабочей и резервной.

Вариант 2.

Питание электродвигателей и других потребителей собственных нужд каждого агрегата электростанции осуществляется обычно от отдельных рабочих трансформаторов (Т1 и Т2 на рис. 8.5, б). При отключении рабочего трансформатора автоматически от схемы АВР включаются выключатель Q5 и один из выключателей — Q8 (при отключении Т1) или Q7 (при отключении Т2) —резервного трансформатора ТЗ.

Трансформаторы Т1 и Т2 включены на разные системы шин (рис. 8.5, б). Шиносоединительный выключатель Q5 нормально отключен. При аварийном отключении любого из рабочих трансформаторов автоматически от схемы АВР включается выключатель Q5, подключая нагрузку шин, потерявших питание, к оставшемуся в работе трансформатору. Если мощность одного трансформатора недостаточна для питания всей нагрузки подстанции, при действии АВР должны приниматься меры для отключения части наименее ответственных потребителей.

Вариант 3. (рис. 8.1, в). Нагруженный резерв. При облегченном резерве оба источника включены и нагрузка делится между ними примерно поровну, потребители подключается к двум системам или секциям шин. В случае отключения одного из источников кратковременно теряется питание только нескольких потребителей, а после автоматического включения секционного (шинного) выключателя электроснабжение восстанавливается.

Трансформаторы Т1 и Т2 должны быть рассчитаны на мощность, достаточную для питания всей нагрузки п/ст, если мощности одного трансформатора не достаточно для питания всей нагрузки, то при действии АВР должны приниматься меры для отключения части наименее ответственной нагрузки.

Вариант 4.

Подстанции В и Г (рис. 8.1, г) нормально питаются радиально от подстанций А и Б соответственно. Линия W3 находится под напряжением со стороны подстанции В, а выключатель Q5 нормально отключен. При аварийном отключении линии W2 устройство АВР, установленное на подстанции Г, включает выключатель Q5, в результате чего питание с подстанции Г переводится на подстанцию В по. линии W3. При отключении линии W1 подстанция В и вместе с ней линия W3 остаются без напряжения. Исчезновение напряжения на трансформаторе напряжения TV также приводит в действие устройство АВР на подстанции Г, которое включением выключателя Q5 подает напряжение на подстанцию В от подстанции Г.

Опыт эксплуатации показывает, что АВР является очень эффективным средством повышения надежности электроснабжения. Успешность АВР составляет 90…95 %. Простота схем и высокая эффективность обусловили широкое применение АВР на электростанциях и в электрических сетях.

Требования к схемам АВР

Все устройства АВР должны удовлетворять следующим основным требованиям.

1. Схема АВР должна приходить в действие при исчезновении напряжения на шинах потребителя по любой причине (аварийное, ошибочном или самопроизвольном отключении выключателей рабочего источника питания, при исчезновении напряжения на шинах, от которых осуществляется питание рабочего источника). Включение резервного источника часто допускается также при КЗ на шинах потребителя.

2. Для того чтобы уменьшить длительность перерыва питания потребителей, включение резервного источника питания должно производиться сразу же после отключения рабочего источника.

3. Действие АВР должно быть однократным, чтобы не допускать нескольких включений резервного источника на неустранившееся КЗ.

4. Схема АВР не должна приходить в действие до отключения выключателя рабочего источника, чтобы избежать включения резервного источника на КЗ в неотключившемся рабочем источнике. Выполнение этого требования исключает также в отдельных случаях несинхронное включение двух источников питания.

5. Для того чтобы схема АВР действовала при исчезновении напряжения на шинах, питающих рабочий источник, когда его выключатель остается включенным, схема АВР должна дополняться специальным пусковым органом минимального напряжения,

6. Для ускорения отключения резервного источника при его включении на неустановившееся КЗ должно предусматриваться ускорение защиты резервного источника после АВР. Это особенно важно в тех случаях, когда потребители, потерявшие питание, подключаются к другому источнику, несущему нагрузку. Ускоренная защита обычно действует по цепи ускорения без выдержки времени. В установках же собственных нужд, а также на подстанциях, питающих большое число электродвигателей, ускорение защиты осуществляется до 0,5 с. Такое замедление ускоренной защиты необходимо, чтобы предотвратить ее неправильное срабатывание в случае кратковременного замыкания контактов токовых реле в момент включения выключателя под действием толчка тока, обусловленного сдвигом по фазе между напряжением энергосистемы и затухающей ЭДС тормозящихся электродвигателей, который может достигать 180°.

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

Если к.з. на источнике было неустойчивое и питание восстановилось, то для восстановления питания потребителей по нормальной схеме должно быть предусмотрено в АВР потребителей (т.е. д.б. контроль за наличием напряжения в рабочей линии и при появлении питания нормальная схема восстанавливается.

* Буквой U здесь обозначена ЭДС источника