ТРЕБОВАНИЯК УСТРОЙСТВАМ АВР, ПРИНЦИПЫ ИХ ВЫПОЛНЕНИЯ И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ
Требования к устройствам АВР. В системахэлектроснабжения при наличии двух (и более) источников питания частоцелесообразно работать по разомкнутой схеме. При этом все источники включены,но не связаны между собой, каждый из них обеспечивает питание выделенныхпотребителей. Такой режим работы сети объясняется необходимостью уменьшить токк. з., упростить релейную защиту, создать необходимый режим по напряжению,уменьшить потери электроэнергии и т. п. Однако при этом надежностьэлектроснабжения в разомкнутых сетях оказывается более низкой, чем в замкнутых,так как отключение единственного источника приводит к прекращению питания всехего потребителей. Электроснабжения потребителей, потерявших питание, можновосстановить автоматическим подключением к другому источнику питания с помощьюустройства автоматического включения резервного источника (УАВР).
Применяют различные схемы УАВР,однако все они должны удовлетворять изложенным ниже основным требованиям.
1. Находиться в состоянии постоянной готовности к действию исрабатывать при прекращении питания потребителей по любой причине и наличиинормального напряжения на другом, резервное для данных потребителей источникепитания. Чтобы не допустить включения резервного источника на короткоезамыкание, линия рабочего источника к моменту действия УАВР должна бытьотключена выключателем со стороны шин потребителей. Отключенное состояние этоговыключателя контролируется его вспомогательными контактами или реле положения,и эти контакты должны быть использованы в схеме включения выключателярезервного источника. Признаком прекращения питания является исчезновениенапряжения на шинах потребителей, поэтому воздействующей величиной устройстваАВР обычно является напряжение. При снижении напряжения до определенногозначения УАВР приходит в действие.
2. Иметь минимально возможное время срабатывания tabp1.Это необходимо для сокращения продолжительности перерыва питанияпотребителей и обеспечения самозапуска электродвигателей. Минимальное время tabp1 определяется необходимостьюисключить срабатывания УАВР при коротких замыканиях на элементах сети,связанных с рабочим источником питания, если при этом напряжение нарезервируемых шинах станет ниже напряжения срабатывания устройства АВР. Этиповреждения отключаются быстродействующими защитами поврежденных элементов.При выборе выдержки времени необходимо также согласовывать действие УАВР сдействием УАПВ и с действием других устройств АВР, расположенных ближе к рабочемуисточнику питания.
3. Обладать однократностью действия, что необходимо дляпредотвращения многократного включения резервного источника на устойчивоекороткое замыкание.
4. Обеспечивать вместе с защитой быстрое отключение резервногоисточника питания и его потребителей от поврежденной резервируемой секции шин итем самым сохранять их нормальную работу. Для этого предусматривается ускорениезащиты после АВР.
5. Не допускатьопасных несинхронных включений синхронных электродвигателей и перегрузок оборудования.
В зависимости отконструкции коммутационного аппарата, схемы электроснабжения и ее номинальногонапряжения основные требования к устройствам АВР выполняются по-разному(например, сетевые УАВР, устройства АВР в сетях напряжением до 1 кВ).
/>
Пусковые органыи выбор параметров УАВР. В качестве примера рассмотрим УАВР на секционномвыключателе схемы сети
(рис.10.11, а). В этой схеме шины секционированы; секционныйвыключатель Q5 отключен. Каждая секция питается ототдельного источника. Схему УАВР можно выполнить так, что устройство будетдействовать на включение секционного выключателя Q5 приотключении любого из источников питания и исчезновения напряжения на любойсекции шин. В том случае осуществляется взаимное резервирование с помощью УАВРдвухстороннего действия.
Но прежде чем включить выключатель Q5,устройство АВР должно отключить выключатель Q2или Q4, если он остался включенным приисчезновении напряжения на соответствующей секции шин. Для этой цели в схемуУАВР вводят пусковой орган, в котором обычно применяют минимальные реленапряжения. В общем случае УАВР содержит также орган выдержки времени. Еслирезервируемой является одна из секций, например секция 1, то УАВРвключает выключатель Q5 только при исчезновениинапряжения на этой секции, предварительно отключив выключатель Q2, т. е.осуществляет одностороннее действие. Для удовлетворения основныхтребований, предъявляемых к УАВР, параметры пускового органа и органа выдержкивремени выбирают следующим образом.
Минимальный пусковой органнапряжения Же должен срабатывать при понижениях напряжения на шинах, напримерсекции 1, до U ост.к, вызванных короткимизамыканиями в точках Ki—Кз (за элементами ссосредоточенными параметрами). Эти повреждения обычно отключаются защитой свыдержкой времени третьей ступени tс.з111.Характер изменения напряжения на шинах секции 1 и напряжениесрабатывания показаны на рис. 10.11, в.
Uс.р1Uoст.к/(kотсKu), (10.7)
где kотс==1,1… 1,2.
При к.з. в точках К4—К6устройство АВР тоже не должно срабатывать. В этих случаях напряжение на шинахсекции 1 может снизиться практически до нуля (рис. 10.11, б), иминимальные реле напряжения срабатывают. Короткие замыкания в точках К4—К6ликвидируются быстродействующими защитами с выдержкой времени t1с.з.,а реле напряжения будет находиться в положении после срабатывания в течениевремени t1с.з +tо.в.После отключения поврежденного элемента напряжение на шинах секции 1начинает восстанавливаться и осуществляется самозапуск электродвигателей. Длятого чтобы исключить действие УАВР, в этом случае необходимо соответствующимобразом выбрать выдержку времени tавр1 и обеспечить возврат минимальных реле напряжения в исходноесостояние при напряжениях, не больших значения Uост.сзп.Это второе условие выбора напряжения срабатывания
Uс.р1=Uостсзп/(KвКотсКu), (10.8)
ГдеKв=1,25—коэффициент возврата.
Принимается меньшее значение напряжения срабатывания,полученное из выражений (10.7) и (10.8). В расчетах часто принимают
Uс.р1=(0,25…0,4)(Uном/Ku).
Оно обычно удовлетворяетобоим условиям. При этом выдержка времени ^авр!должна быть больше времени tс.з+tо.в (см. рис. 10.11, б). Обычно в расчетах принимаютнаибольшую выдержку времени защит присоединений, отходящих от шин источникапитания ИП 1 и от шин секции 1, т. е.
/>tавр1>tс.з.mах+ t (10-9)
В некоторых схемах УАВР пусковой орган (минимальное реленапряжения) и орган выдержки времени объединены в одном реле. Если нарезервируемом элементе системы электроснабжения (например, на линии Л1}имеется устройство АПВ, то время tавр1. Должно согласовываться с временем действия УАПВ tапв1 чтобы УАВР действовало только посленеуспешного действия УАПВ. Для этого время tавр1 полученное из выражения(10.9), Необходимо увеличить при однократном УАПВ на значение tапв1. Если в системеэлектроснабжения (рис. 10.11, а) наряду с рассматриваемым устройством АВРимеется УАВР, расположенное ближе к рабочему источнику питания, то его времядействия t /авр1.
выбирается с учетом сказанного, а длярассматриваемого УАВР должно.выполняться дополнительное условие Время tзап в зависимости от типов выключателей и релевремени в схемах УАВР принимается 2—3 с.
В условиях эксплуатации случаютсяперегорания предохранителей или другие неисправности в цепях трансформаторовнапряжения. При этом возможны срабатывания минимальных реле напряженияпускового органа. Для предотвращения ложных действий устройства АВР имеется рядспособов, например в пусковом органе используют два минимальных реленапряжения, включенные на разные трансформаторы напряжения. Для этих же целей впусковом органе вместе с минимальным реле напряжения используют минимальноереле тока, включенное на ток питающей линии Л1 (рис. 10.11, а). Такойкомбинированный пусковой орган срабатывает лишь тогда, когда вместе сисчезновением напряжения на шинах исчезает ток в линии. Ток срабатывания релеотстраивается от минимального рабочего тока Iраб.min питающей линии по условию
Iс.з.=Iраб.min/(KотсК1) (10.10)
где Котс= 1,5.
В этом случае выдержка времени tАВР1, определяемая из условия (10.9),согласуется только с защитой, действующей при к.з. в точке К6. Если крезервируемым шинам подключены синхронные электродвигатели и компенсаторы, топри отключении рабочего источника питания на шинах в течение некоторого времениподдерживается остаточное напряжение благодаря разряду электромагнитнойэнергии, запасенной этими электродвигателями и компенсаторами. Значение этогонапряжения снижается постепенно, поэтому минимальное реле напряжения УАВР можетподействовать с замедлением, достигающим tс.р=1с и более. Такое замедление нежелательно. Избежать его можно, если вместоминимального реле напряжения использовать реле понижения частоты. Это возможно,так как снижается не только значение, но и частота остаточного напряжения,причем время снижения частоты до значения уставки срабатывания, равной 46—47Гц, обычно не превышает 0,2—0,3с, т. е. всегда значительно меньше, чем времяснижения остаточного напряжения от первоначального значения до уставкисрабатывания минимального реле напряжения. Действие устройства АВР имеет смыслпри наличии напряжения на резервном источнике питания. Поэтому в пусковой органУАВР включают максимальное реле напряжения, контролирующее наличие напряженияна резервном источнике питания, на шинах секции II. При минимальномрабочем напряжении [Uраб min реле должно находиться всостоянии после срабатывания, разрешая действие пускового органа УАВР. Этообеспечивается выбором
егонапряжения срабатывания по условию
Uc.p2=Upaбmln/(КвКотсКu), (10.1 1)
где Котс==l,5…1,7—коэффициент отстройки; Кв==0,8—коэффициентвозврата.
В расчетах обычно принимают Uc.p2 = (0,65 …0,7) (Uном/Ки).Требование однократности действия УАВР удовлетворяется, если принятьпродолжительность воздействия на включение выключателя Q5(рис. 10.11, а)
tАВР2=tв.в.+tзап (10.12)
где tв.в—время включения выключателяQ5; tзап==0,3 …0,5 с.
Включенный от УАВР выключатель должен иметь защиту, действующуюс ускорением после АВР. В том случае, если при действии УАВР резервный источникпитания перегружается и не обеспечивает самозапуск электродвигателей, следуетотключить часть нагрузки, например, минимальной защитой напряжения.