3. Назначение и виды апв
Многие повреждения ВЛ не связаны с разрушением изоляции и в большинстве случаев самоликвидируются после отключения линии (грозовые перекрытия воздушных промежутков, схлестывание проводов, набросы и т.п.). Повреждения без разрушения изоляции происходят на сборных шинах и выводах оборудования станций и подстанций и даже в кабельных сетях (выводы кабельных воронок, сборки распределительных и трансформаторных пунктов и т.п.). Поэтому если такие элементы после отключения их защитой снова включить по истечении бестоковой паузы, необходимой для деионизации среды ионизированной дугой в месте КЗ, то это включение часто оказывается успешным и восстанавливает исходную схему электропитания.
Устройства АПВ должны предусматриваться для быстрого восстановления питания потребителей или межсистемных и внутрисистемных связей посредством автоматического включения выключателей, отключенных устройствами релейной защиты.
Если первое АПВ оказалось неуспешным, то иногда его выполняют еще один-два раза. Соответственно этому различают АПВ однократное или двукратное. Трехкратное АПВ практически не применяется из-за низкой эффективности его третьего цикла, не оправдывающей затрат на более частые ревизии выключателей.
Для ВЛ по статистическим данным процент успешных действий АПВ составляет: для первого цикла 60…80 %, второго – 10…15 %. Для кабельных сетей однократное АПВ успешно в 45…55 % случаев и для оборудования – в 65…75 %.
Автоматическое повторное включение может быть трехфазным (ТАПВ) и однофазным (ОАПВ). При ТАПВ защитой отключаются и повторно включаются все три фазы независимо от вида КЗ. При ОАПВ, применяемых в сетях с эффективно заземленной нейтралью и с пофазным управлением выключателями, в случае однофазного КЗ защитой отключается и затем повторно включается только поврежденная фаза. Применение ОАПВ эффективно на ВЛ высоких классов напряжения, поскольку чем выше рабочее напряжение, тем чаще на них возникают однофазные КЗ (так, для ВЛ 500 кВ – до 90 %). При ОАПВ по линии сохраняется связь две фазы–земля, что повышает устойчивость параллельной работы системы. Однако использование ОАПВ существенно усложняет требования к РЗ (выбор поврежденной фазы при однофазном КЗ, отстройка от неполнофазного режима работы и т.п.). Выполняется ОАПВ только однократным и комбинируется с ТАПВ.
На магистральных и системообразующих линиях электропередач, имеющих двустороннее питание, проверяется возможность использования наиболее простого вида – несинхронного АПВ (НАПВ). Оборудование линий воздушными выключателями (а в перспективе вакуумными) и высокочастотными быстродействующими защитами, мгновенно отключающими оба конца линии, позволяет осуществить быстродействующее повторное включение (БАПВ) при ограниченном угле сдвига фаз между напряжениями на шинах соединяемых линией частей электроэнергетической системы.
При недопустимости НАПВ и отсутствии возможности использования БАПВ применяется автоматическое повторное включение с улавливанием синхронизма (АПВУС). При этом ТАПВ с одной стороны линии выполняется с контролем отсутствия напряжения на линии, а с противоположной стороны – с контролем наличия напряжения (что свидетельствует об успешном АПВ с противоположной стороны) и контролем синхронизма.
Кроме линий электропередач, автоматическое повторное включение применяется на сборных шинах и трансформаторах, кабельных линиях, электродвигателях. При действии автоматики частотной разгрузки (АЧР) повторное включение отключенных потребителей возлагается на частотное АПВ (ЧАПВ).
В директивных технических материалах по противоаварийной автоматике сформулированы следующие требования к устройствам АПВ вне зависимости от их места установки:
время действия АПВ должно быть минимально возможным;
заданная кратность действия (обычно однократное АПВ, реже двукратное);
недействие при оперативном отключении выключателя;
недействие при оперативном включении выключателя на КЗ;
возможность автоматического запрета АПВ при действиях определенных видов защит или автоматики;
повторное включение только одного выключателя линии с двусторонним питанием;
ускорение действия РЗ при неуспешном АПВ;
автоматический возврат в состояние готовности после успешных АПВ по истечении заданного времени.
Пуск устройства АПВ может осуществляться двумя способами: при несоответствии состояния выключателя (отключен) предшествующей оперативной команде «включить» или при срабатывании релейной защиты. Как правило, используется первый способ как более универсальный – пуск АПВ и в случае самопроизвольного отключения выключателя.
При пуске «от несоответствия» предшествующая команда «включить» запоминается либо на контакте ключа управления SA, остающемся замкнутым после подачи команды «включить» (рис. 2, а), либо на контакте двухпозиционного реле фиксации команд KL, если ключ управления SA не имеет фиксации положения после подачи очередной команды (рис. 2, б). В последнем случае контакт двухпозиционного реле остается замкнутым после подачи команды «включить», а размыкающий блок-контакт выключателя SQ замкнется в случае отключения выключателя релейной защитой. Таким образом, будет сформирован сигнал пуска УАПВ «от несоответствия».
На протяжении длительного времени отечественной промышленностью, в частности Чебоксарским электроаппаратным заводом (ЧЭАЗ), выпускалось типовое электромеханическое устройство – реле
Рис. 2.Принцип выполнения пуска УАПВ
повторного включения однократного (РПВ-58) и двукратного (РПВ-258) действия. Для реализации предъявляемых к АПВ требований во всех этих устройствах для подачи команды на включение используется энергия предварительно заряженного конденсатора.
Устройства АПВ имеют время на срабатывание tc и на самовозврат в состояние готовности к новому действию tгот. Самовозврат однократного УАПВ происходит в случае его успешного действия и не происходит – при неуспешном АПВ. Самовозврат двукратного УАПВ происходит после первого цикла всегда, а после второго цикла – в случае успешного действия. Значение tгот зависит от испытательных циклов выключателей и составляет для однократного АПВ 15…20 с и 60…130 с – для двукратного.
Современная автоматика повторного включения представлена микросхемными реле повторного включения РПВ-01 и РПВ-02, панелями комплексных микроэлектронных устройств, выполняющих функции релейной защиты и автоматики ВЛ, и микропроцессорными шкафами защиты линии и автоматики, выполняющими одновременно и функции управления линейным выключателем.