Как работят устройствата за автоматично повторно затваряне (AR) в електрическите мрежи

Основните изисквания за захранване на потребителите са надеждността и непрекъснатото захранване. Транспортните енергийни потоци от електрически мрежи обхващат стотици и хиляди километри. На такива разстояния електропроводите могат да бъдат засегнати от различни естествени и физически процеси, които увреждат оборудването, създават токове на утечка или късо съединение.

За да се предотврати разпространението на аварии, всички електропроводи са оборудвани със защити, които постоянно наблюдават всички необходими параметри на електрическата енергия в реално време и в случай на неизправност бързо изключват захранването от електропровода, като работят превключвател на захранването, инсталиран отстрани на края на линията на генератора.

За тази цел всички електропроводи се полагат между превключващи транспортни възли, т.нар електрически подстанции, върху които са концентрирани силови устройства, измервателни уреди, както и оборудване за защита и автоматизация.

Повреда на електропровода може да възникне по различни причини с различна продължителност. Обикновено те са разделени на две групи, действащи:

1. краткосрочни;

2. за дълго време.

Пример за първото проявление на неизправност може да бъде щъркел, прелитащ през проводниците на въздушен електропровод, така че с разперените си крила да намали електрическото съпротивление на изолационния слой на въздуха между фазовите потенциали и по този начин да създаде път за ток на късо съединение да премине през тялото му.

Вторият случай се характеризира със стрелба от вандали на изолатори от ловна пушка с огнестрелно оръжие, унищожаване на опори от природни бедствия или удари от превозни средства, които се разбиват в стълбовете с висока скорост при лоша видимост.

Във всеки от тези случаи защитите ще открият грешката и ще отворят прекъсвача. Токовете на късо съединение ще престанат да преминават през мястото на късо съединение, образува се безтокова пауза в захранването.

Но потребителите на електроенергия се нуждаят от доставка на електроенергия, защото вече не могат без нея. Следователно е необходимо да включите линията на живо с превключвател и възможно най -бързо.

Това се извършва автоматично на няколко етапа или ръчно от оперативен персонал съгласно строго определен алгоритъм.

Как работи автоматичното повторно затваряне (AR)

Всички захранващи подстанции имат ключове за захранване, които могат да се управляват от системи за автоматизация или чрез действия на диспечер. За това те са оборудвани соленоиди:

• включване;

• изключване.

Прилагането на напрежение към съответния соленоид води до комутация на първичната мрежа. Помислете за опцията за автоматично управление на прекъсвачите чрез специални автоматични устройства за повторно затваряне.

След като електропровода е изключен от защитите, автоматичното повторно затваряне започва веднага. Но той не подава напрежение към линията веднага след изключването, но със забавяне във времето, необходимо за самоунищожаване на краткосрочни причини, например щъркел, ударен от токов удар на земята.

За всеки тип електропроводи, въз основа на статистически проучвания, се препоръчват собствени времена, осигуряващи периода на отстраняване на краткосрочни аварии. Обикновено това е около две секунди или малко повече (до четири).

След изтичане на предварително зададеното време автоматизацията подава напрежение към соленоида за включване: линията е пусната в експлоатация. В тази ситуация активирането може да се извърши:

1. успешно, когато неизправността се е самоликвидирала (щъркелът е преминал през телената зона);

2. неуспешно, ако например хвърчило се е качило на проводниците и кабелът на приставката му не е имал време да изгори до края.

При успешно включване всичко е ясно. Кратко прекъсване на захранването няма да навреди на потребителите и в повечето случаи те просто няма да го забележат.

В случай на неуспешно автоматично затваряне, ситуацията с потребителите е сложна: неизправността остава и защитата на линията отново е премахнала напрежението от нея — потребителите отново се изключват. По този начин първият опит за повторно затваряне беше неуспешен.

За да се увеличи надеждността на информацията след известно време, например 15 ÷ 20 секунди, се прави втори автоматичен опит за включване на линията под товар.

Практиката за използване на двойно автоматично затваряне на електропроводи с високо напрежение показа своята ефективност в 15 случая на задействане от сто. Като се има предвид, че до 50% от аварийните изключвания се елиминират от първия автоматичен прекъсвач и до 15% от втория, общата надеждност на превключването на линията под товар чрез използване на двоен цикъл се увеличава значително, достигайки ниво от 60 ÷ 65%.

Ако след втория опит за повторно включване аварията не е отстранена и защитата изключва прекъсвача отново, значи неизправността е постоянна и изисква визуална оценка от обслужващия персонал и ремонт. Невъзможно е да се включи такава линия под товар, докато повредата не бъде елиминирана от екипажа на полето. И отнема известно време, за да намерите това място и да извършите ремонтни дейности.

Напрежението се прилага към ремонтираната зона в ръчен режим, след като са извършени многобройни проверки, за да се изключи повтарянето на неизправността.

Принципите на действие на автоматичните устройства за повторно затваряне, разгледани за въздушната линия, са напълно подходящи за устройства за управление на автобуси, секции, трансформатори, електродвигатели и друго нисковолтово или високоволтово енергийно оборудване.

Изисквания за автоматично повторно затваряне

Скорост на включване

За да се създаде надеждност на системата, е необходимо да се изберат оптималните условия за настройка на автоматизацията въз основа на следните фактори:

• осигуряване на прекъсване за предотвратяване на йонизация на средата, изключващо повторно запалване на дъгата в случай на прибързано включване;

• възможностите на техническия дизайн на прекъсвача за бързо извършване на превключване на товара на аварийния режим;

• ограничаване на прекъсването на безтоковата пауза в работата на оборудването и други характеристики на технологичния процес.

Условия за стартиране

Автоматизацията трябва да работи след всяко изключване чрез защити или спонтанна, погрешна работа на превключвателя. Когато включването се извършва ръчно или с помощта на дистанционно управление, автоматичното повторно включване не трябва да работи, тъй като в случай на грешки на персонала, например, ако преносимо или стационарно заземяване е оставено, а не премахнато, защитите ще изключат неизправността, и напрежението не може да бъде приложено отново към него.

Следователно, структурно, автоматичното повторно затваряне след продължително изключване не е готово за работа и възстановява характеристиките си за няколко секунди от момента на включване на прекъсвача.

Продължителност на многократно включване

Резервът на енергия на устройствата за автоматично затваряне трябва да осигурява автоматичното изпълнение на цикли от прекъсвача:

1. Off — On — Off за еднократна работа;

2. Off — On — Off — On — Off за двойни алгоритми.

В края на цикъла автоматизацията трябва да бъде лишена от работоспособност.

Задаване на зададена точка за час

Продължителността на закъснението между изключването на прекъсвача от защитата и подаването на напрежение от автоматичното оборудване трябва да се регулира от обслужващия персонал, като се вземат предвид специфичните местни условия.

Възстановяване на производителността

След успешна работа на автоматичната система настъпва загуба на нейния енергиен резерв. Той трябва да се възстанови с кратко предварително определено време, за да предупреди устройствата за нова операция при стартиране.

Надеждност на командата, издадена от автоматизацията

Величината на изходния сигнал и неговата продължителност от автоматизацията трябва да са достатъчни за надеждно управление на прекъсвача.

Възможности за блокиране на операции

В електрическите мрежи се създават условия, когато определени защити трябва да изключват операцията на автоматично затваряне след тяхното задействане. Например, когато честотата в мрежата намалява поради свързването на голям брой потребители, някои от тях трябва да бъдат изключени. Последователността на такива операции е предвидена в проекта за честотно разтоварване, където вече са назначени по -малко критични връзки за премахване на захранването от тях. В този случай работата на тяхното автоматично повторно затваряне трябва да бъде блокирана от команда за блокиране, идваща от съответната защита.

Видове устройства за автоматично затваряне

Множество действия

В зависимост от целта на автоматичното повторно затваряне, те са създадени да работят в един или два цикъла. Практическите изследвания показват, че ако инсталирате трикратно автоматично повторно затваряне, тогава тяхната ефективност не надвишава 3%, а това е много малко. Следователно такива системи за автоматизация изобщо не се използват.

Методи за въздействие върху задвижването на прекъсвача

Старите пружинни и задвижващи механизми за натоварване използваха механични затварящи се конструкции, прехвърлящи силата на предварително заредена пружина или повдигнат товар директно към разединителното устройство без забавяне на времето.

Такива механизми не изискват допълнителен източник на захранване, но имат малка пауза без ток и сложно устройство, което не е много надеждно. Сега те не се използват и са напълно заменени от електрически системи.

Брой контролирани фази на прекъсвача

Защитните и автоматичните вериги могат да действат едновременно на трите фази на веригата или да избират тази, на която е настъпил инцидентът.

Трифазното автоматично затваряне (TAPV) е малко по-опростено по дизайн и принцип на действие, а еднофазните (OAPV) са изградени по по-сложна схема, имат голям брой измервателни и логически елементи. Например, в релейната версия на стандартни панели, TAPV се поставя в кутия, която е по -малка от половината ширина на панела.

Поставянето на логически елементи, работещи съгласно алгоритмите на OAPV, изисква място в зоната, заемана от отделен панел.

С въвеждането на статични релета и микропроцесорни устройства размерите на автоматизацията започнаха значително да намаляват.

Методи за управление на автоматични вериги за повторно включване

Когато прекъсвачът се захранва по команда от автоматичното повторно затваряне, след задействане на защитата, веригата се разделя на две секции. В този момент може да възникне несъответствие на хармониците на напрежението във времето (изместване на ъгъла, фаза), което създава сложни преходни процеси и кара защитата да работи.

Според степента на важност на оборудването, автоматизацията може да се извърши за работа:

1. без проверки за синхронизация;

2. със синхропроверка.

Могат да се използват първите конструкции:

• в електроенергийни системи с гарантирано захранване, когато не са необходими проверки на синхронност и качество на напрежението. За този случай се създават прости схеми TAPV;

• на оборудване, което позволява асинхронно включване — асинхронно автоматично повторно включване (NAPV);

• за прекъсвачи, оборудвани с високоскоростни защити и задвижвания, способни да работят във време, което изключва разделянето на електроенергийната система на асинхронни секции-високоскоростно автоматично затваряне (BAPV).

Проверките за синхронизъм се извършват, когато:

• контрол на наличието на напрежение, например на линията — KNNL;

• контрол на липсата на напрежение — KONL;

• в очакване на синхрон — KOS;

• улавяне на синхрон — KUS.

Съвместимост на автоматичното повторно затваряне с действието на устройства за релейна защита и автоматизация

Алгоритмите могат да се изпълняват за автоматично повторно затваряне:

• ускоряване на защитата;

• задаване на последователността на работа на превключвателите на различни взаимосвързани връзки;

• взаимодействие с автоматично оборудване за честотно разтоварване;

• използването на неселективно прекъсване на тока в комбинация с автоматично повторно затваряне, което дава възможност за намаляване на токовете на късо съединение;

• комбинации с операцията на автоматично превключване на трансфер и някои други случаи.

Тип на работния ток

Най -добра надеждност имат устройствата за автоматизация, работещи на базата на енергията на акумулаторните батерии, събрани в системата за захранване на работните вериги. Но те изискват сложно техническо оборудване и постоянна поддръжка от специалисти.

Следователно са разработени други системи, базирани на захранване от променливотокови вериги, взети от спомагателни трансформатори (TSN), ток (CT) или напрежение (VT). Най -често се използват в малки, отдалечени подстанции, обслужвани от мобилни електротехници.

Принципът на работа на най-простата линия за автоматично затваряне с едно изстрелване

Логиката, използвана за единичен цикъл на автоматични устройства за повторно затваряне, може да бъде обяснена на диаграмата на старото, но все още работещо на електромагнитния принцип на релето AR (RPV-58).

Веригата се захранва с директно работно напрежение + ШУ и-ШУ. Релето AR се управлява от следните вериги:

• контрол на синхронизма;

• позицията на контакта на прекъсвача в изключено състояние (RPO);

• разрешение за подготовка;

• забрана за автоматично повторно затваряне.

Комплектът AR включва релета:

• време RT;

• междинно RP с две намотки:

• ток I;

• напрежение U.

Кондензаторът С, след като напрежението бъде приложено към контролната кутия, се зарежда чрез елементите на логическите вериги на разрешението за подготовка. И когато се образуват автоматични вериги за забрана на повторно затваряне, зарядът се блокира чрез избор на резистори R1 и R2.

Напрежението на ShU се прилага към намотката на релето за време RV след изключване на прекъсвача чрез управляващите вериги за синхронизация и той изпълнява определеното време закъснение със своя контакт.

След затваряне на нормално отворен контакт RV, кондензаторът се разрежда към намотката на напрежението на междинното реле RP, което се задейства и със своя затворен контакт RP, чрез собствената си токова намотка, издава + ShU към соленоида за затваряне на превключвателя на захранването .

По този начин релето APV издава токов импулс от предварително заредения кондензатор С, за да затвори прекъсвача след изключването му чрез мигача на сигнала на RU и N наслагването чрез затваряне на RP контакта.

Целта на H плочата е да деактивира автоматичното повторно затваряне от обслужващия персонал при превключване на операции.

Реле за автоматично затваряне на статични елементи

Използването на полупроводникова технология е променило размера и дизайна на електромагнитни релета, създадени за устройства за автоматично затваряне. Те са станали по -компактни, удобни в настройките и настройката на настройките.

И принципът на работа на релейната верига, вграден в логиката на електромагнитните релета, остана същият.

Характеристики на поддръжката на устройства за автоматично затваряне

По време на работа устройствата за защита и автоматизация, които са пуснати в експлоатация, са само под наблюдението на обслужващия персонал, който контролира правилната работа на оборудването. Достъпът до тях от други специалисти е ограничен. организационни условия.

Всички операции по автоматично затваряне се записват от автоматизацията, записващите устройства и диспечерските записи в оперативния дневник. Персоналът на релето анализира правилността на всяко задействане на устройствата за релейна защита и автоматизация и записва това в техническата документация.

За извършване на периодична поддръжка устройствата за автоматично повторно затваряне, заедно с други системи, се извеждат от експлоатация и се прехвърлят на персонала на служба MSRZAI за превантивни мерки, който след приключване на проверките съставя протокол, прави заключение относно тяхната изправност и участва в пускане в експлоатация устройства за релейна защита да работиш.
Вижте също: Как работят устройствата за автоматично превключване на трансфер (ATS) в електрически мрежи