8 сем (станции+реле) / Лекции / Перепечатанные лекции с видосов прошлых лет

Есть двуцепные линии:

Есть линии, которые уходят к другой энергосистеме:

Есть одиночная линия-это линия (на рисунке ниже) с двухсторонним питанием, здесь две электростанции:

Есть линии с односторонним питанием – это линия 2-3 (на рисунке ниже). Поскольку со стороны 3 условно показано, что выключатель, который связывает шины, здесь отключен (на уточняющем рисунке).

Первоначально при выборе типа устройства АПВ анализируется именно схема энергорайона. Если говорить об инженерных вопросах, то как правило идет речь об одной ПС или ЭС, поэтому там анализируется уже существующее устройство, и в зависимости от этого принимается решение об установке тех или иных новых устройств.

Расставим то или иное устройство АПВ во всей схеме.

На схеме есть станции, выполненные по блочному принципу, например:

Можно встретить станцию с генераторным РУ (скорее всего ТЭС):

Самый простой участок-это 1-2-3:

Это электропередача с односторонним питанием (1-2-3), поскольку со стороны ПС 3 выключатель отключен, это может быть даже разъединитель. Такая схема может быть выполнена в том случае, если коммутационные аппараты на ПС 3 выбраны таким образом, что параллельная работа этих источников не допускается.

Если представить, что выключатель на ПС 3 включен, разъединитель замкнут, и когда бы мы стали рассчитывать ток кз (здесь на ПС 2 и ПС 3 не показано трансформаторное оборудование, нагрузка для упрощения схемы), то мы бы суммарно получили очень большую величину тока, что по этой величине мы бы не смогли подобрать коммутационные аппараты. Поэтому в некоторых случаях допускается схема, при которой не допускается параллельная работа всех источников на схеме. Этот выключатель (на ПС 3) как правило отключен и разъединитель отключен.

Например, нам необходимо линию 2-3 вывести в планово-предупредительный ремонт, то путем оперативных переключений, все потребители переводятся на электроснабжение по линии 8-3.

На ПС 2 и ПС 3 может применяться устройство обычного трехфазного АПВ без контроля синхронизма (ТАПВ).

Есть еще линии 4-5, также аналогичная 14-4:

Эти линии одноцепные, но при этом соединяют между собой генерирующие источники (2 генерирующих источника). Например, для линии 4-5 нет других связей с энергосистемой (то есть соединяет только два источника, хотя там кольцевая схема, но есть разомкнутый выключатель на ПС 3), тогда говорят, что на этой линии нет шунтирующих связей. Линии 4-5 и 4-14 соединяют две части и других линий для связи нет. Поэтому, когда будем выполнять АПВ на линии 4-5 и 4-14, сначала должны рассчитать допустимо ли несинхронное отключение этих частей. Если окажется, что это несинхронное включение допустимо, то мы сможем установить устройство несинхронного АПВ. Если рассчитаем и увидим, что несинхронное включение недопустимо, то мы должны установить либо АПВ с

улавливанием синхронизма (на линии 4-5), либо, например, устройство ОАПВ (однофазного АПВ), поскольку при применении устройств ОАПВ одна фаза о тключается, а две другие остаются в работе, поэтому параллельная работа сохраняется по неповрежденным двум фазам.

Точно также можно проанализировать устройства 14-4 и 5-13. Для устройств 5-13 видно, что на шинах 12 есть дополнительные потребители:

И для этих потребителей есть дополнительный источник. Т.е. при отключении линии 5 -13 элетроснабжение потребителей на шинах 12 может сохраниться за счет вот этого источника. Мощность источника соотносят с мощностью нагрузки. В некоторых случаях мощность нагрузки может быть больше мощности генераторов, и применяются специальные устройства АПВ, выделенные на энергорайон. Если мощность нагрузки больше мощности генератора, это приведет к значительному уменьшению частоты. Если мощность нагрузки значительно превышает мощность генератора, то это может привести к выходу из строя оборудования. Поэтому выполнятся ранние расчеты, рассматривают потребителей в соответствии с их ответственностью в зависимости от их категории электроснабжения, и совместно с отключением участка 5-13 выполняют отключение части нагрузки. На шинах 12 выполняют некоторое деление нагрузки таким образом, чтобы этот эквивалентный источник или эти генераторы осуществляли электроснабжение нагрузки соизмеримой с измеримой мощностью, а часть потребителей отключают вместе с линией. А потом АВП осуществляется не сразу с точки зрения параллельной работы, а АПВ линии 5-13 выполняется на выделенный энергорайон. Иногда устройства АПВ на выделенный энергорайон называют устройствами АОДС (автоматика опережающего деления сети).

Для устройств, например, 5-13 и 14-4 можно выполнить устройство АПВ с улавливанием синхронизма, например, чтобы автоматически восстанавливать конфигурацию сети.

Одновременно с установкой устройств АПВ, например, если говорим о линии 14 -4, по которой осуществляется направление мощности от узла 14 к узлу 4 чаще всего (на рисунке ниже).

В этих случаях, когда речь идет об отключении при АПВ большой части генерирующих мощностей, то одновременно с АПВ линии 14-4 (если будем выполнять его трехфазным) мы будем наблюдать снижение частоты. И в ряде случаев рассматриваемое АПВ

необходимо дополнить устройствами АЧР, которые будут действовать на отключение части потребителей.

Рассмотрим линию, связывающую участки 7-8:

Около узла 8 показано наличие синхронной нагрузки на ПС 8. Линия 7-8 тоже одноцепная, с односторонним питанием. На ПС 8 представлены двигатели, в том числе синхронные, то для линии 7-8 будет использоваться иной подход. Нам необходимо будет контролировать, чтоб повторное включение этой линии может быть выполнено только после того как будет снято возбуждение синхронной нагрузки, в том числе если это устройство компенсации реактивной мощности, например, синхронный компенсатор, либо синхронные двигатели, поэтому необходимо контролировать выполнение данного условия. Поскольку устройство АПВ для линии 7-8 будет устанавливаться только со стороны источника (на ПС 7), взаимосвязь организовать между местом синхронной нагрузки и местом установки АПВ мы не сможем, поэтому нужно будет отстраиваться исключительно по времени. Т.е. повторное включение линии 7-8 со стороны участка 7 будет выполняться только тогда, когда на участке, где синхронные двигатели, будет снято возбуждение, т.е. мы будем отстраиваться от этого по времени. Также после того, как на шинах ПС 8 будет установлено напряжение после АПВ (линия повторно включится со стороны шин 7), возбуждение автоматически должно быть подано обратно и синхронные двигатели должны восстановить свою работу.

Также в этой схеме есть кольцевая сеть: участок 11-10-9:

По этой кольцевой сети только одна точка питания со стороны ПС 11 (или со стороны шин 11). Для устройства АПВ в этой кольцевой сети не будет трудностей, связанных с несинхронным включением, поэтому здесь могут быть установлены самые простые устройства АПВ. Связано это с тем, что, например, при отключении линии 9 -11 будет сохраняться работа по линии 11-10-9, и наоборот, при отключении другого любого участка будет сохраняться электроснабжение по оставшимся линиям, поэтому трудностей, связанных с несинхронным включением, не возникнет.

Также есть участок 4-7-11:

Это тоже кольцевая схема, но у этой схемы присутствует 3 точки питания. При определенных условиях включение одного из этих участков может быть несинхронным. Почему? Потому как надо рассматривать, сохраняется ли параллельная работа по оставшимся в работе другим линиям, поэтому целесообразность такого АПВ должна быть проверена на этапе проектирования.

Также линии 5-1:

Эти линии (5-1) параллельные. Здесь появляется преимущество, потому что при повреждении одной из параллельных линий остается другая линия, линия по которой сохраняется параллельная работа. И здесь никакого нарушения между частями энергосистемы не наблюдается. Поэтому на линии 5-1 могут быть установлены обычные АПВ.

При выборе устройства АПВ стремимся к простоте, надежности, но вместе с тем проектирование тех или иных устройств делается из опыта инженерной практики. Вместе с тем работу АПВ будем рассматривать со взаимосвязью с работой РЗ. Если на шинах схемы (выше на рис.) устанавливается устройства ДЗТ шин, то отдельно рассматривается вопрос АПВ шин с, например, их предварительным опробованием напряжением одной из какой-либо ЛЭП. Т.е. АПВ шин будет выполнено со взаимосвязью с устройствами АПВ отходящих линий.

Также если будем рассматривать устройство АПВ шин применительно к рассматриваемой конфигурации сети, то также мы можем выполнить автоматическое восстановление конфигурации сети при исправности, например, шин.

После определения какие АПВ на каких линиях на схеме нужно определить дополнительно два времени:

-время действия устройства АПВ; -время бестоковой паузы.

Время действия устройства АПВ-это время с момента пуска устройства АПВ до момента подачи импульса на включение выключателя. Это время должно быть достаточным для того, чтобы выключатель после отключения КЗ был готов для повторного включения линии и последующего отключения КЗ в случае неуспешного АПВ. Особенность в том, что по определению отсчет это времени действия начинается с момента пуска устройства АПВ до момента подачи импульса. Т.е. будет изучено, что существует два пуска устройств АПВ: - это пуск от устройств РЗ и –пуск по несоответствию. Так вот здесь это время действия будет включать в себя тот промежуток времени, в течении которого наш рассматриваемый объект будет находиться без напряжения, и включать в себя еще время включения выключателя.

Отдельно следует отметить, что кроме такого термина как время действия устройства АПВ есть еще терминэто время АПВ. Говорят, что время АПВ больше чем время действия устройства АПВ, потому что время АПВ складывается из времени действия устройства АПВ с временем действия выключателя до момента касания токоведущих контактов.

Нужно внимательно относиться к терминологии: время действия АПВ и время АПВ. Это разные термины!!

Второй термин –это время бестоковой паузы ( бп). Эти временем называют время между моментом погасания дуги выключателя при отключении самого контролируемого присоединения до момента восстановления этой цепи после срабатывания АПВ. Т.е. по сути это то время, в течение которого рассматриваемые присоединения находятся без напряжения. И время бестоковой паузы непосредственно связанно с минимальным временем, которое рассматривали:

Это время по восстановлению изоляционных свойств воздуха. А время бестоковой паузы находится в непосредственной связи с этим минимальным временем. Чем больше время бестоковой паузы, тем выше процент успешной работы АПВ, но тем дольше будет наблюдаться перерыв в электроснабжении потребителей.

Рассмотрим линию 2-3, пусть она будет самая простая:

С какой стороны следует устанавливать устройство АПВ и на какие выключатели действовать? Первоначально предложение инженеров было следующим: поскольку эта линия с односторонним питанием и всегда направление мощности от шин 2 к шинам 3, то давайте устанавливать АПВ на головном участке у шин 2. Будем действовать на выключатель, который на ПС 2 (который здесь не показан). Также возник вопрос: с одной стороны, после отключения линии с питающей стороны будет ли дуга в месте повреждения поддерживаться за счет энергии, которая запасена вращающимся по инерции двигателем? Т.е., например, на шинах 3 есть двигательная нагрузка, безусловно она (нагрузка) не на напряжении шина, там есть соответствующий понижающий трансформатор, и только на напряжении секции 6 или 0,4 кВ и подключены рассматриваемые двигатели. Так вот первостепенная задача, поставленная инженерам, это проверить, будет ли дуга, возникшая на лини 2-3, поддерживаться во время бестоковой паузы, если мы отключим эту линию только со стороны головного участка? Будет ли она поддерживаться за счет той энергии, которая запасена двигателями?

Рассматривались различные схемы, и время действия устройств АПВ составляло около 0,5 с. Если время действия АПВ около 0,5 с, то поддержание дуги можно не учитывать (если АПВ 0,5 и больше, то можно это не учитывать).

Каким образом получен этот вывод? На графике выше показано изменение частоты на шинах ПС при ее отключении. Если речь идет о ПС 3, для которой должны быть понижающие трансформаторы, только потом уже секции, к которым подключена нагрузка. Эта нагрузка неоднородна, т.е. там присутствуют разные потребители. Одновременно с двигательной нагрузкой, например, с асинхронной нагрузкой присутствует еще осветительная нагрузка, могут присутствовать еще конденсаторные батареи. Один из расчетных случаев представлен на графике.

На графике рассматривается то, что нагрузка подключена на напряжение 6,3 кВ, рассматривались и двигательная нагрузка и осветительная. И здесь можно заметить, что где-то через 0,6 с напряжение на шинах снижается примерно до 20 % от номинального. Что подразумевает, что в начальный момент времени идет отключение, а через 0,6 с напряжение снижается до 20 % от номинального. Также если на приемной ПС установлены синхронные двигатели или синхронный компенсатор, то снижение напряжения буде т происходить

более длительно. И действие устройств АПВ на питающем конце должно быть таким, чтобы к моменту повторного включения под напряжение, синхронный двигатель и синхронный компенсатор были отключены соответствующим выключателем, либо с них было снято возбуждение. Если по времени мы это условие не выполним, то произойдет несинхронное включение и те моменты, которые возникнут в двигателе, могут привести к их механическим повреждениям. Кроме того, при включении на непогашенную дугу, которая в это время поддерживалась за счет вращающихся синхронных двигателей, что тоже приведет к неуспешному АПВ.

Также проанализировав такие графические зависимости, можно сказать, что если нагрузка обычно асинхронная, то мы можем действовать только на отключение головного выключателя.

Переходим к схеме устройства АПВ однократного действия, например, дл я линии с односторонним питанием 2-3 (на рисунке ниже). И действовать мы будем только на головной участок, т.е. со стороны шин 2.

Для линии с односторонним питанием установка таких устройств АПВ обязательна. Сейчас рассматриваем только воздушную ЛЭП. На рисунке выше схема устройства трехфазного АПВ АПВ однократного действия с пуском от РЗ (также в название можно добавить: одноцепной линии с односторонним питанием).

Введем условные обозначения:

Вертикально обозначены шины оперативного постоянного тока плюс и минус. Здесь показаны цепи постоянного тока.

Катушки реле:

В зависимости от назначения, для них выполняются различные маркировки: KH-это указательные реле, KT – это реле времени, KL – это промежуточное реле, есть еще реле KL2, у него две обмотки, одна последовательная, другая параллельная, и это реле по обозначению является промежуточным. Также на схеме две катушки: YAT и YAC – это не что иное как электромагниты включения (YAT) и отключения (YAC) выключателя. Иногда в схемах их еще обозначаю по первым буквам: ЭМО (YAC) – электромагнит отключения и ЭМВ (YAT) – электромагнит включения.

Сама схема намного больше, здесь показаны только основные узлы, поэтому, например, маркировке реле времени KT3, KT4 начинается с 3.

Также у каждого реле есть свои контакты. Например, у реле времени KT4 есть соответствующий контакт KT4.1, т.е первая цифра говорит, к какому реле принадлежит этот контакт, а вторая часть обозначения после точки говорит, что это первый контакт реле. KT4.2 – это второй контакт реле. Аналогично для реле времени KT3 есть контакты.

Есть различия в обозначении контактов, например, контакт KL1.1. По принципу действия при протекании тока через обмотку KL1, через катушку KL1, происходит замыкание контакта KL1.1. Как только через обмотку KL1 перестает протекать ток, контакт KL1.1 размыкается. Придерживаемся терминологии: замыкается, размыкается и включено, отключено. Термин выключено не используется.

Всхеме в разные моменты времени контакты могут быть замкнуты или разомкнуты. Есть правило, которому подчиняются все элементы на схеме: все контакты показаны в том положении, в каком они находятся, когда обмотки этих реле обесточены.

Всхеме показаны контакты, действующие на замыкание:

Что обозначает, что при протекании тока через обмотку этот контакт замыкается. Есть контакты, обозначенные следующим образом:

Эти контакты размыкаются, когда через обмотку реле начинает протекать ток.