3. Автоматический ввод резервного питания (авр)
3.1 Основные 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, в том числе при аварийном, ошибочном или самопроизвольном отключении выключателей рабочего источника питания, а также 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 не отключившемся 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.
Для ускорения отключения резервного источника при его включении на неустранившееся 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 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°.
3.2 Автоматическое включение резерва на подстанциях
Рассмотрим принцип действия схем АВР на примере двухтрансформаторной подстанции, приведенной на рисунке 7. Исходно оба трансформатора T1 и T2 включены и осуществляют питание потребителей секций шин низшего напряжения, а выключатель Q5 выключен. При отключении по любой причине выключателя Q1 трансформатора T1 его вспомогательный контакт SQ1.2 размыкает цепь обмотки промежуточного реле KL1. В результате контактная система реле KL1 при снятии напряжения возвращается в исходное положение с некоторой выдержкой времени и размыкает контакты. Второй вспомогательный контакт SQ1.3 выключателя Q1, замкнувшись, подает плюс через еще замкнутый контакт KL1.1 на обмотку промежуточного реле KL2, которое своими контактами производит включение секционного выключателя Q5, воздействуя на контактор включения YAC5. По истечении установленной выдержки времени реле KL1 размыкает контакт KL1.1 и разрывает цепь обмотки промежуточного реле KL2. Если секционный выключатель Q5 включится действием схемы АВР на неустранившееся КЗ и отключится релейной защитой, то его повторного включения не произойдет. Таким образом, реле KL1 обеспечивает однократность АВР и поэтому называется реле однократности включения. Реле KL1 вновь
Рисунок 7 – Схема АВР секционного выключателя: а) схема первичных соединений; б) цепи переменного напряжения; в) цепи оперативного тока
замкнет свои контакт KL1.1 и подготовит схему АВР к новому действию лишь после того, как будет восстановлена нормальная схема питания подстанции и включен выключатель Q1. Выдержка времени на размыкание контакта KL1 должна быть больше времени включения выключателя Q5, для того чтобы он успел надежно включиться.
С целью обеспечения АВР при отключении выключателя Q2 от его вспомогательного контакта SQ2.2 подается команда на катушку отключения YAT1 выключателя Q1. После отключения Q1 схема АВР запускается и действует, как рассмотрено выше.
Аналогично рассмотренному выше АВР секционного выключателя будет действовать и при отключении трансформатора Т2.
Кроме рассмотренных случаев отключения одного из трансформаторов потребители также потеряют питание, если по какой-либо причине останутся без напряжения шины высшего напряжения. Схема АВР при этом не подействует, так как оба выключателя T1 (QI и Q2) или Т2 (Q3 и Q4) останутся включенными. Для того чтобы обеспечить действие схемы АВР и в этом случае, предусмотрен специальный пусковой орган минимального напряжения, в состав которого входят реле KV1, KV2 и KV3. При исчезновении напряжения на шинах высшего напряжения питающих T1, а следовательно, и на шинах А минимальные реле напряжения, подключенные к трансформатору напряжения TV1, замкнут свои контакты и подадут плюс оперативного тока на обмотку реле времени КТ через контакт реле KV3. Реле КТ при этом запустится и по истечении установленной выдержки времени подаст плюс на обмотку выходного промежуточного реле KL3, которое произведет отключение выключателей Q1 и Q2 трансформатора T1. После отключения выключателя Q1 схема АВР подействует, как рассмотрено выше.
Реле напряжения KV3 предусмотрено для того, чтобы предотвратить отключение трансформатора T1 от пускового органа минимального напряжения в случае отсутствия напряжения на шинах низшего напряжения другой секции, когда действие схемы АВР будет заведомо бесполезным. Реле KV3, подключенное к трансформатору напряжения TV2 секции шин Б, при отсутствии напряжения на ней размыкает контакт KV3.1 и разрывает цепь от контактов KV1.1 и KV2.1 к обмотке реле времени КТ.
Аналогичный пусковой орган минимального напряжения предусматривается для отключения трансформатора T2 в случае исчезновения напряжения на шинах высшего напряжения питающих T2 (на рисунке 7 не показан).
З.3 ПУСКОВЫЕ ОРГАНЫ МИНИМАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Пусковые органы минимального напряжения должны выполняться таким образом, чтобы они действовали только при исчезновении напряжения на шинах подстанции и не действовали при неисправностях в цепях напряжения. В рассмотренной схеме на рисунке 7 и в схеме на рисунке 8а, а контакты минимальных реле напряжения KVI.1 и KV2.1 включены последовательно, что предотвращает отключение рабочего трансформатора T1 при отключении одного из предохранителей в цепях напряжения. Однако ложное отключение трансформатора T1 все же мо жет произойти, если повредится трансформатор напряжения TV1 или отключится автоматический выключатель в цепях напряжения. Для повышения надежности могут быть использова-
Рисунок 8 – Схемы пусковых органов АВР: а) с двумя реле минимального напряжения; б) с одним реле времени; в) с двумя реле времени; г) с одним реле минимального напряжения и одним реле минимального тока; д) с реле понижения частоты
ны два минимальных реле напряжения, включенных на разные трансформаторы напряжения.
Пусковой орган минимального напряжения может быть выполнен с одним реле времени типа ЭВ-235, включенным через трехфазный выпрямительный мост ВУ-200 (рисунок 8б). Это реле времени начинает работать лишь в том случае, если напряжение исчезнет или понизится одновременно на трех фазах.
Схемы пусковых органов минимального напряжения могут быть выполнены также с помощью двух реле времени типа ЭВ-235 переменного напряжения (рисунок 8в). Эти реле, подключаемые непосредственно к трансформаторам напряжения, при исчезновении напряжения начинают работать и с установленной выдержкой времени замыкают цепь отключения выключателя рабочего источника питания. В схемах пусковых органов минимального напряжения обычно предусматривается сигнализация при нарушении цепей напряжения, которая действует в случае замыкания контакта одного реле напряжения или реле времени. В схеме на рисунке 8в для сигнализации используется один из двух упорных замыкающих контактов реле времени.
В схеме на рисунке 8г блокировка от нарушения цепей напряжения осуществляется с помощью минимального реле тока КА (обмотка реле на схеме не показана),. В нормальных условиях, когда рабочий источник питает нагрузку, по обмотке реле КА проходит ток и оно держит контакт разомкнутым. При отключении рабочего источника или при исчезновении напряжения на питающих шинах, когда исчезает ток нагрузки, замыкается контакт КА.1 и через замкнувшийся контакт KV.1 создается цепь на срабатывание реле времени КТ, которое отключает рабочий источник питания. Замыкание только одного контакта KV.1, когда контакт минимального реле тока КА.1 остается разомкнутым, не приводит к отключению рабочего источника.
При отключении источника, к шинам которого подключен трансформатор T1, пусковой орган минимального напряжения может приходить в действие не сразу, так как в течение некоторого времени (0,2-1,5 с) синхронные и асинхронные электродвигатели могут поддерживать на шинах остаточное напряжение, превышающее напряжение срабатывания минимального реле напряжения. Это обстоятельство задерживает действие АВР.
Для ускорения в этих условиях действия устройства АВР пусковой орган целесообразно дополнять реле понижения частоты, которое выявляет прекращение питания раньше, чем минимальное реле напряжения. Это происходит потому, что после отключения источника питания электродвигатели резко снижают частоту вращения, благодаря чему частота остаточного напряжения также быстро снижается. При уставке срабатывания реле понижения частоты 48 Гц оно сработает при снижении частоты вращения электродвигателей и синхронных компенсаторов всего на 4%, что происходит уже через 0,1—0,2 с после отключения рабочего источника питания. Схема пускового органа с реле понижения частоты KF приведена на рисунке 8д. В случае отключения источника питания (исчезло напряжение на шинах высшего напряжения, питающих T1) исчезнет ток в рабочем трансформаторе и понизится частота остаточного напряжения на шинах А. При этом сработают и замкнут свои контакты минимальное реле тока КА, включенного в цепь трансформатора тока рабочего источника питания, и реле частоты KF, подключенного ко вторичной обмотке TV1, что приведет к созданию цепи на отключение выключателя рабочего трансформатора. Реле частоты KF может сработать и при общесистемном снижении частоты, но цепь на отключение рабочего источника при этом не образуется, так как по рабочему трансформатору будет проходить ток нагрузки, под действием которого контакт КА.1 останется разомкнутым. С помощью реле напряжения KV1 и реле времени КТ, подключенных ко вторичной обмотке TV1, и реле напряжения KV2, подключенного ко вторичной обмотке TV2, в рассматриваемой схеме выполняется пусковой орган минимального напряжения. При наличии устройства АПВ трансформатора рабочего источника питания выдержку времени АВР выбирают несколько большей, чтобы АВР действовало только в случае неуспешного АПВ.