Выбор уставок апв линий с односторонним питанием

Введение

Автоматическое повторное включение (АПВ) выключателей в современных энергосистемах является одним из основных средств повышения надежности работы энергосистем и бесперебойности питания потребителей. Длительный опыт эксплуатации показал, что значительное количество нарушений изоляции электроустановок вообще и воздушных линий в особенности является неустойчивым и самоустраняется после снятия напряжения. Такие повреждения возникают в результате грозовых перекрытий изоляции, схлестывания проводов при ветре и сбрасывания гололеда, падения деревьев, задевания проводов линий движущимися механизмами (краны, стогометатели). Если время действия релейной защиты невелико, то электрическая дуга, возникшая в месте нарушения изоляции, не успеет нанести значительные повреждения (перегорание проводов, полное разрушение изолятора) и включенная повторно линия остается в работе, т. е. происходит успешное АПВ. Устойчивые повреждения, такие как обрыв проводов, замыкание проводов оборванным грозозащитным тросом, поломки и падения опор, происходят значительно реже. В этих случаях АПВ является неуспешным, линия снова отключается релейной защитой [].

Устройства автоматического повторного включения (АПВ) применяются для быстрого восстановления питания потребителей или межсистемных и внутрисистемных связей путем автоматического включения выключателей, отключенных устройствами релейной защиты или по иным причинам, не связанным с оперативным воздействием. АПВ используется для автоматического включения различного оборудования напряжением выше 1 кВ. Являются одним из важнейших и самым сложным элементом автоматики управления выключателем.

На оборудовании, расположенном на открытом воздухе (воздушные линии электропередачи, ошиновка трансформаторов, сборные шины ОРУ) довольно часто возникают короткие замыкания, вызванные внешними причинами (удары молнии, воздействие грузоподъемных механизмов, животных и птиц) или неудовлетворительным состоянием самого оборудования (касание растительностью, схлестывание проводов и т. п.), которые в некоторых случаях достаточно быстро самоустраняются. Применение АПВ в этих случаях позволяет сократить время восстановления нормальной работы сети. Повторные включения при неустойчивых повреждениях принято называть успешными если на ВЛ возникают повреждения, которые не могут самоустраниться (обрывы проводов, тросов или гирлянд изоляторов, падение или поломка опор и т. д). Такие повреждения называют устойчивыми. При повторном включении ВЛ, на которой произошло устойчивое повреждение, вновь возникает КЗ, и она вновь отключается защитой. Повторные включения линий при устойчивых повреждениях называются неуспешными.

Применение АПВ позволяет использовать подстанции с отделителями и короткозамыкателями на стороне высокого напряжения трансформаторов. Включение короткозамыкателя приводит к возникновению искусственного короткого замыкания на землю, отключаемого защитами в голове линии. В бестоковую паузу отключается отделитель, после чего АПВ восстанавливает работу транзита.

Требования к релейной защите

Главная её задача — это надёжно защищать оборудование и цепи электроснабжения от работы в неисправном, аварийном состоянии. Соответственно к ней существует ряд требований, выполнение которых проверяется регулярно лабораторией или специальными службами. Вот основные требования к релейной защите:

  1. Быстродействие. Способность защиты работать с минимальной выдержкой времени после наступления аварийной ситуации. Правда, одни из них специально разработаны на срабатывание с определённой установленной выдержкой времени это зависит от условий работы электрооборудования и назначения конкретного вида релейной защиты;
  2. Селективность. Это вид избирательности защиты, направленный на отключение только определённых ближайших участков к месту аварии или короткого замыкания;
  3. Чувствительность. Способность защиты направленная на реагирование её только на данные отклонения, на которые она настроена;
  4. Надёжность. Безотказность системы защит и недопущение ложных срабатываний.

От этих четырёх основных требований напрямую зависит эффективность функционирования релейной защиты любого электрического оборудования и цепей.

Устройства АПВ двукратного действия на подстанциях с переменным оперативным током.

Институтом «Сельэнергопроект» разработано и используется в типовых проектах устройство АПВ-2П, которое пригодно для выполнения двукратного АПВ на выключателях 10 кВ с приводами любых типов. Полупроводниковое устройство АПВ-2П состоит из двух реле времени: первого цикла со шкалой от 1 до 5,5 с и второго цикла с уставками от 4 до 40 с. Время подготовки к АПВ составляет не менее 20 с после включения выключателя. Устройство отвечает всем требованиям, предъявляемым к устройствам АПВ (см. выше). Схема устройства АПВ-2П приведена в работе . Отмечается, что устройство АПВ-2П весьма просто монтируется в шкафу КРУ любого типа, для ввода его в работу необходимо минимальное число вспомогательных контактов выключателя. Известны и применяются также и другие устройства двукратного АПВ линии 10 кВ .

READ  Емкость кабеля

Требование к АПВ

К схемам и устройствам АПВ применяется ряд обязательных требований, связанных с обеспечением надёжности электроснабжения. К этим требованиям относятся:

  • АПВ должно обязательно срабатывать при аварийном отключении на защищаемом участке сети.
  • АПВ не должно срабатывать, если выключатель отключился сразу после включения его через ключ управления. Подобное отключение говорит о том, что в схеме присутствует устойчивое повреждение, и срабатывание устройства АПВ может усугубить ситуацию. Для выполнения этого требования делают так, чтобы устройства АПВ приходили в готовность только через несколько секунд после включения выключателя. Кроме того, АПВ не должно срабатывать во время оперативных переключений, осуществляемых персоналом.
  • Схема АПВ должна автоматически блокироваться при срабатывании ряда защит (например, после действия газовой защиты трансформатора, срабатывание устройств АПВ нежелательно)
  • Устройства АПВ должны срабатывать с заданной кратностью. То есть однократное АПВ должно срабатывать 1 раз, двукратное — 2 раза и т. д.
  • После успешного включения выключателя, схема АПВ должна обязательно самостоятельно вернуться в состояние готовности.
  • АПВ должно срабатывать с выставленной выдержкой времени, обеспечивая наискорейшее восстановление питания в отключенном участке сети. Как правило, эта выдержка равняется 0,3-5 с. Однако, следует отметить, что в ряде случаев целесообразно замедлять работу АПВ до нескольких секунд.

Принцип работы устройства АПВ

Схема применения устройства может быть разной в зависимости от конкретного случая. В автоматике применяется принцип выключения ВЛ с напряжением ниже 220 кВ, а точнее говоря, устройство проверяет состояние и положение ключа включателя. Точнее говоря, если устройство получило сигнал об отсутствии напряжения, но выключатель находится во включённом состоянии, значит, произошло отключение электроэнергии незапланированного типа. Такой принцип работы позволяет разделить проблему и в случае запланированного отключения напряжения устройство АПВ или АПВА просто не реагирует.

3.3.10

На одиночных линиях с двусторонним питанием (при
отсутствии шунтирующих связей) должен предусматриваться один из следующих видов
трехфазного АПВ (или их комбинаций):

а) быстродействующее ТАПВ (БАПВ)

б) несинхронное ТАПВ (НАПВ);

в) ТАПВ с улавливанием синхронизма (ТАПВ УС).

Кроме того, может предусматриваться однофазное АПВ (ОАПВ) в
сочетании с различными видами ТАПВ, если выключатели оборудованы пофазным
управлением и не нарушается устойчивость параллельной работы частей
энергосистемы в цикле ОАПВ.

Выбор видов АПВ производится, исходя из совокупности
конкретных условий работы системы и оборудования с учетом указаний
3.3.11-3.3.15.

ТАПВ и ОАПВ.

Устойчивость работы энергосистемы зависит не только от времени отключения КЗ на ВЛ 500 кВ, но также и от времени АПВ: передача мощности по ВЛ прекращается в момент возникновения КЗ (трехфазного) и возобновляется после включения ВЛ устройством АПВ. То есть, для повышения устойчивости работы энергосистемы надо уменьшать как время срабатывания релейной защиты ВЛ 500 кВ, так и время АПВ.

Время срабатывания релейной защиты при КЗ на ВЛ 500 кВ практически всегда равно нулю (примерно 20-60 мсек.). А время АПВ сделать равным нулю принципиально невозможно по нескольким причинам, основной из которых является то, что выдержка времени АПВ должна быть больше, чем время срабатывания резервных защит на противоположном конце ВЛ (обычно это 2-3 ступени ДЗ и ЗЗ):

tАПВ.А = tСЗ.Б+tОТКЛ.Б+tДЕИОН+tЗАП-tСЗ.А-tОТКЛ.А = tСЗ.Б+tЗАП

Поэтому АПВ на ВЛ с двухсторонним питанием всегда имеет выдержку времени несколько секунд.

Гениальный выход из этого положения — при однофазных КЗ на ВЛ, которые составляют около 65% всех КЗ, отключать не все три фазы ВЛ, а только одну поврежденную фазу с последующим АПВ этой фазы. При этом в цикле АПВ по двум неповрежденным фазам ВЛ остается связь между частями энергосистемы и передается мощность, что резко повышает устойчивость работы энергосистемы по сравнению с трехфазным отключением ВЛ.

Для обеспечения однофазного отключения ВЛ и последующего однофазного АПВ применяются устройства ОАПВ. Ситуация осложняется тем, что, как правило, устройства РЗ не определяют поврежденную фазу, вся релейная защита действует только на отключения трех фаз независимо от вида повреждения. А некоторые типы защит, например ЗЗ, принципиально не могут определить поврежденную фазу. Поэтому определение поврежденной фазы, ее отключение и включение выполняется устройством ОАПВ.

READ  Трансформаторы - назначение, принцип действия, виды

При этом взаимодействие устройств релейной защиты и ОАПВ выполняется следующим образом:

1. При возникновении любого близкого КЗ релейная защита и ОАПВ работают параллельно во времени: релейная защита определяет, надо ли отключать ВЛ, а ОАПВ определяет поврежденную фазу.

2. Пока релейная защита не сработает, ОАПВ ничего не делает, хотя уже и знает, какие фазы повреждены.

3. Если релейная защита решила, что ВЛ надо отключать, она отключает ВЛ через схему ОАПВ. То есть, релейная защита не подает команду на отключение трех фаз выключателя ВЛ, а подает команду ОАПВ на отключение ВЛ.

4. Если ОАПВ определило, что КЗ однофазное, то после получения команды от релейной защиты, оно отключает только поврежденную фазу ВЛ и с выдержкой времени пробует ее повторно включить — однофазное АПВ. Если КЗ исчезло, то это называется успешное ОАПВ. Если КЗ возникло снова, то ОАПВ отключает все три фазы ВЛ (неуспешное ОАПВ) и больше их не включает.

Ссылки по теме

  • Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей
    / Нормативный документ от 9 февраля 2007 г. в 02:14
  • Библия электрика
    / Нормативный документ от 14 января 2014 г. в 12:32
  • Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ. Том 10 
    / Нормативный документ от 2 марта 2009 г. в 18:12
  • Кабышев А.В., Тарасов Е.В. Низковольтные автоматические выключатели
    / Нормативный документ от 1 октября 2019 г. в 09:22
  • Правила устройства воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ с самонесущими изолированными проводами
    / Нормативный документ от 30 апреля 2008 г. в 15:00
  • Князевский Б.А. Трунковский Л.Е. Монтаж и эксплуатация промышленных электроустановок
    / Нормативный документ от 17 октября 2019 г. в 12:36
  • Маньков В.Д. Заграничный С.Ф. Защитное заземление и зануление электроустановок
    / Нормативный документ от 27 марта 2020 г. в 09:05

3.3.12

Несинхронное АПВ (НАПВ) может применяться на линиях
по 3.3.10 (в основном 110-220 кВ), если:

а) максимальный электромагнитный момент синхронных
генераторов и компенсаторов, возникающий при несинхронном включении, меньше (с
учетом необходимого запаса) электромагнитного момента, возникающего при
трехфазном КЗ на выводах машины, при этом в качестве практических критериев
оценки допустимости НАПВ принимаются расчетные начальные значения периодических
составляющих токов статора при угле включения 180°;

б) максимальный ток через трансформатор (автотрансформатор)
при угле включения 180° меньше тока КЗ на его выводах при питании от шин
бесконечной мощности;

в) после АПВ обеспечивается достаточно быстрая ресинхронизация;
если в результате несинхронного автоматического повторного включения возможно
возникновение длительного асинхронного хода, должны применяться специальные
мероприятия для его предотвращения или прекращения.

При соблюдении этих условий НАПВ допускается применять
также в режиме ремонта на параллельных линиях.

При выполнении НАПВ необходимо принять меры по
предотвращению излишнего срабатывания защиты. С этой целью рекомендуется, в
частности, осуществлять включение выключателей при НАПВ в определенной последовательности,
например выполнением АПВ с одной из сторон линии с контролем наличия напряжения
на ней после успешного ТАПВ с противоположной стороны.

Основные цели применения

В электрических сетях все типы повреждений можно разделить на две группы:

  • устойчивые;
  • неустойчивые.

К устойчивым типам относятся повреждения в электрической сети, которые не восстанавливаются самостоятельно через время. Для их устранения требуется помощь специалистов, а точнее, аварийной бригады. К подобным повреждениям чаще всего относится разрыв проводов или повреждения на участке линии, из-за которых дальнейшая эксплуатация электросети невозможна.

Повреждения неустойчивого типа характеризуются восстановлением напряжения спустя некоторое время после поломки. Например, такая поломка может проявиться после схлёстывания проводов, при этом возникает электрическая дуга, которая не наносит существенных повреждений в электросети. Из-за небольшого количества времени при коротком замыкании, вся цепь электросети находится под релейной защитой. На практике количества неустойчивых повреждений составляет около 50–90% от всех случаев поломок электросети.

Решение проблемы возможно и без присутствия системы, но это устройство отвечает за ускорение процесса восстановления, а также полностью берёт на себя работу автоматизации.

READ  Типовая инструкция по техническому обслуживанию и ремонту воздушных линий электропередачи напряжением 0,38-20 кв с неизолированными проводами рд 153-34.3-20.662-98 (утв. рао еэс 19 мая 1998 г.)

Сама система устройства АПВ и АПВА получила большое распространение и используется в электрических сетях и подстанциях. Устройство сочетают с другими типами релейной автоматики, что позволяет полностью автоматизировать работу на подстанциях, при этом исчезает потребность в использовании оперативного работника непосредственно на объекте электросети. Также использование устройства автоматического повторного включения на подстанциях даёт возможность избежать фактора ошибок при работе обслуживающего персонала.

Как указано в ПУЭ, устройство АПВ должно обязательно использоваться на всех кабельно-воздушных и воздушных линиях, которые имеют рабочее напряжение мощностью в 1 кВ или выше. Дополнительно системой автоматического повторного включения могут быть снабжены трансформаторы, электродвигатели, а также сборные шины подстанций.

Виды АПВ

Существуют различные типы устройств автоматического повторного включения. В первую очередь АПВ это устройства, в которых используется оперативный переменный ток. Данные конструкции оборудованы вспомогательными контактами включенными в схему для совместной работы с определенными элементами, обеспечивающими надежную работу привода выключающего устройства. Они состоят из трех контактных групп, отвечающих за действие того или иного участка: изменяют натяжение пружины, обеспечивают функционирование вала привода выключателя и оперативное отключение при аварийной ситуации.

Для других устройств АПВ требуется выпрямленный оперативный ток. Их основным конструктивным элементом является комплектное реле РПВ-358, срабатывающее при отключении высоковольтных выключателей в случае любых неисправностей. Использование данного реле позволяет избежать многократного срабатывания выключателя при аварийных ситуациях, затрагивающих внутренние оперативные цепи.

Особенностью схемы АПВ с двухсторонним питанием считается подача питания на линию сразу с двух сторон. Этот способ позволяет быстро восстановить рабочее состояние энергоснабжения. Единственным условием является предотвращение повторного несинхронного включения. В отдельных случаях может использоваться АПВ без синхронизации, когда имеется быстродействующая защита, устанавливаемая в параллельных цепях.

Существуют системы автоматического повторного трехфазного включения, в которых линия не синхронизируется с подачей двухстороннего питания. Они используются в параллельных линиях, аналогичных АПВ с односторонним питанием. В конструкцию входят быстродействующие и несинхронные устройства. Существуют такие же устройства, оборудованные контроллерами, обеспечивающими синхронизацию на линиях, имеющих обоюдостороннее питание. В конструкции предусмотрено реле, защищающее линию от включения при значительной величине углов между векторами ЭДС.

Применение

Все повреждения в электрической сети можно условно разделить на два типа: устойчивые и неустойчивые.
К устойчивым повреждениям относятся такие, для устранения которых требуется вмешательство оперативного персонала или аварийной бригады. Такие повреждения не самоустраняются со временем, эксплуатация поврежденного участка сети невозможна. К таким повреждениям относятся обрывы проводов, повреждения участков линий, опор ЛЭП, повреждения электрических аппаратов.

Неустойчивые повреждения характеризуются тем, что они самоустраняются в течение короткого промежутка времени после возникновения. Такие повреждения могут возникать, например, при случайном схлёстывании проводов. Возникающая при этом электрическая дуга не успевает нанести серьёзных повреждений, так как через небольшой промежуток времени после возникновения короткого замыкания цепь обесточивается действием релейной защиты. Практика показывает, что доля неустойчивых повреждений составляет 50—90 % от числа всех повреждений

Включение отключенного участка сети под напряжение называется повторным включением. В зависимости от того, остался ли этот участок сети в работе или же снова отключился, повторные включения разделяют на успешные и неуспешные. Соответственно, успешное повторное включение указывает на неустойчивый характер повреждения, а неуспешный на то, что повреждение было устойчивым.

Для того, чтобы ускорить и автоматизировать процесс повторного включения, применяют устройства автоматического повторного включения (АПВ).

Устройства АПВ получили широкое применение в электрических сетях. Их использование в сочетании с другими средствами релейной защиты и автоматики, позволило полностью автоматизировать многие подстанции, избавляя от необходимости держать там оперативный персонал. Кроме того, в ряде случаев АПВ позволяет избежать тяжелых последствий от ошибочных действий обслуживающего персонала или ложных срабатываний релейной защиты на защищаемом участке.

В ПУЭ указано, что устройствами АПВ должны в обязательном порядке снабжаться все воздушные и кабельно-воздушные линии с рабочим напряжением 1 кВ и выше. Кроме того, устройствами АПВ снабжаются трансформаторы, сборные шины подстанций и электродвигатели.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: