Разработка устройства автоматического повторного включения

Устройство автоматического повторного включения (АПВ) предназначено для автоматического включения элемента сети после отключения его действием релейной защиты. На воздушных линиях большинство КЗ являются самоустраняющимися, и нормальная работа линии может быть восстановлена после ее отключения и повторного включения после бестоковой паузы, достаточной для восстановления изоляции в месте повреждения (деионизации среды). Поэтому АПВ является одним из самых эффективных средств повышения надежности электроснабжения. Оно применяется на всех воздушных ЛЭП, а также в ряде случаев на силовых трансформаторах и шинах подстанций.

К АПВ применяются следующие основные требования:

1. АПВ должно приходить в действие во всех случаях аварийного отключения выключателя за исключением ситуаций, когда действие АПВ специально запрещается.

2. Действие АПВ должно запрещаться при оперативном отключении выключателя персоналом, при отключении выключателя релейной защитой сразу после его включения персоналом, при срабатывании газовой и дифференциальной защиты трансформатора.

3. АПВ должно обеспечивать заданное количество повторных включений выключателя.

4. АПВ должно обладать достаточным быстродействием для сокращения перерыва питания потребителей и для обеспечения приемлемых условий самозапуска двигателей.

5. Схема АПВ должна обеспечивать автоматический и достаточно быстрый возврат в состояние готовности после включения выключателя.

При выборе конкретной схемы АПВ необходимо учитывать следующие факторы:

1. Тип выключателя и его привода. Для выключателей с пружинно-грузовыми приводами в схемах АПВ используются контакты готовности привода. Если используются масляные выключатели с электромагнитными приводами, к применению рекомендуются АПВ конденсаторного типа (РПВ-58, РПВ-258, РПВ-358). В схеме АПВ воздушного выключателя должен быть введен контакт специального манометра для контроля давления в резервуаре сжатого воздуха, так как повторное включение может разрешаться только при достаточном давлении.

2. Кратность включения. Для линий в кольцевых сетях или линий с двухсторонним питанием рекомендуется однократное АПВ, для тупиковых линий с односторонним питанием – двукратное АПВ. Трехкратное АПВ в нашей стране не получило широкого применения из-за малой эффективности.

3. Схема управления выключателем. Если на подстанции имеется схема телеуправления, то АПВ должно дополняться специальным двухпозиционным реле для фиксации последней команды, поданной на выключатель.

4. Схема соединений участка сети. На линиях с односторонним питанием используются простые схемы АПВ. На линиях с двухсторонним питанием схема АПВ дополняется устройствами, контролирующими наличие напряжения на линии в цикле АПВ, а также обеспечивающими повторное включение линии только при наличии синхронизма напряжений на шинах противоположных подстанций.

После выбора схемы АПВ требуется рассчитать уставки времени его срабатывания. Команда на повторное включение должна продаваться после выдержки времени, которая для линии с односторонним питанием определяется по следующим условиям:

1. Повторное включение выключателя должно произойти только после полной деионизации среды в месте повреждения.

,

где - время деионизации среды, главным образом зависит от номинального напряжения сети и может быть принято следующим:

до 35 кВ - 0,08 с;

110 кВ - 0,17 с;

220 кВ - 0,25 с;

500 кВ - 0,3¸0,4 с;

- время запаса 0,1с.

2. После отключения выключателя должно пройти некоторое время, за которое его привод придет в готовность к новому включению:

,

где - время готовности привода, зависит от типа привода, его исполнения, качества регулировки, температуры окружающей среды и т.д.; для электромагнитного привода масляного выключателя это время может быть принято равным 0,2с.

Из условий и окончательно выбирается наибольшее.

При разработке двукратного АПВ можно упрощенно без расчетов принять время срабатывания второго цикла АПВ равным 15с.

7.2.1. Выбор уставок срабатывания АПВ на параллельных линиях
и линиях в кольцевой сети с одним источником питания.

На параллельных линиях или линиях в кольцевой сети АПВ выполняется однократным. Для обеспечения бестоковой паузы должны быть отключены выключатели с обеих сторон. С целью повышения быстродействия АПВ повторное включение должно осуществляться в следующем порядке: сначала включается выключатель с одной стороны при отсутствии напряжения на линии; если КЗ устранилось, включение будет успешным и на линии появится напряжение; на противоположном конце линии имеется устройство отбора напряжения (УОН), которое фиксирует наличие напряжения на линии и разрешает запуск АПВ соответствующего выключателя. Если КЗ не устранилось, напряжение на линии после выключения первого выключателя не появится, и УОН запретит бесполезное включение второго выключателя.

Временная диаграмма цикла АПВ для такой схемы приведена на рис. 7.4. Здесь - максимальное возможное время срабатывания релейной защиты с противоположного конца линии в режиме, когда не срабатывает быстродействующая защита, принимается равным времени срабатывания III ступени дистанционной защиты или МТЗ; - минимальное возможное время срабатывания быстродействующей релейной защиты данного конца линии, принимается равным времени срабатывания I ступени дистанционной защиты или МТО; - время включения выключателя данного конца линии; - время запаса; - время отключения выключателя, включаемого первым; - время запаса.

При КЗ в точке К первым отключится выключатель Q1, со стороны которого сработает быстродействующая первая ступень защиты. Самое позднее отключение выключателя Q2 может быть выполнено действием последней ступени защиты при отказе быстродействующих ступеней. Повторное включение выключателя Q1 должно произойти после отключения линии с противоположной стороны и деионизации среды в месте КЗ. Для надежности добавляется некоторое время запаса. После включения выключателя Q1 на линии появляется напряжение. Специальные органы фиксируют это, АПВ на стороне выключателя Q2 выжидает время, достаточное для повторного срабатывания защиты со стороны Q1, и если напряжение после этого не исчезает, делается вывод об успешном АПВ Q1 и подается команда на включение Q2.

Рис. 7.4. Временная диаграмма цикла АПВ с контролем напряжения на линии с двухсторонним питанием: - момент возникновения КЗ в точке К; - момент повторного замыкания контактов выключателя Q1; - момент подачи команды на повторное включение выключателя Q2

Проанализировав диаграмму на рис. 7.1, можно записать условие выбора уставки АПВ выключателя Q1:

.

Следовательно, если , время срабатывания АПВ выключателя, включаемого первым при отсутствии напряжения на линии будет равно:

.

Время срабатывания АПВ выключателя, включаемого вторым после появления напряжения на линии:

.