Как работят устройствата за автоматично превключване на трансфер (ATS) в електрически мрежи

В статия, описваща работата устройства за автоматично затваряне, се разглеждат случаите на прекъсване на електрозахранването поради различни причини и методи за възстановяването му чрез автоматичното предаване на електропроводи в случай, че причините за аварийни ситуации са изчезнали и са престанали да действат.

Птица, летяща между проводниците на въздушен електропровод, може да създаде късо съединение през крилата си. Това ще доведе до отстраняване на напрежението от въздушната линия чрез изключване от защитата на превключвателя на захранването на захранващата подстанция.

След няколко секунди устройствата за автоматично повторно затваряне ще възстановят захранването на потребителите с електричество, а защитата в този момент вече няма да го изключва, защото птицата, ударена от тока, ще има време да падне на земята.

Ако обаче наблизо израснало дърво падне върху въздушната електропреносна линия от порив на ураганния вятър, счупи опората, тогава ще настъпи дълго късо съединение, проводниците ще се скъсат, което ще изключи бързото автоматично възстановяване на захранването към свързания обекти.

Всички потребители на тази линия няма да могат да получат захранване до приключване на ремонтните дейности, което може да отнеме няколко дни …

Представете си, че такива щети възникват на линия, която доставя електричество в областния град с големи производствени мощности, като например използването на автоматични електрически пещи за топене на стъкло.

При прекъсване на захранването топещите вани ще спрат да работят и цялото течно стъкло ще се втвърди. В резултат на това предприятието ще понесе огромни материални загуби, ще бъде изправено пред необходимостта да спре производството, да извърши скъпи ремонти …

За да се избегнат подобни ситуации във всички големи производствени съоръжения, е осигурен резервен източник на захранване, състоящ се от резервен електропровод от друга подстанция или собствена мощна генераторна инсталация.

Ще трябва бързо и надеждно да преминете към захранване от него. За тази цел се използват автоматични превключватели за прехвърляне, съкратено като ATS.

По този начин разглежданата автоматизация е предназначена за непрекъснато снабдяване на отговорни потребители с електроенергия в случай на сериозни аварии на главната захранваща линия поради бързото активиране на резервния източник.

Изисквания за ATS

Устройствата за автоматично въвеждане на резервно захранване трябва да се задействат:

• възможно най -бързо след загуба на електричество по главната линия;

• в случай на загуба на напрежение в собствените автобуси на потребителя, без да се анализират причините за неизправността, ако блокирането на старта от определен вид защита не е предвидено. Например, дъговата защита на гумите трябва да блокира стартирането на превключвателя за автоматично прехвърляне, за да се предотврати развитието на възникналата авария;

• с необходимото забавяне при извършване на определени технологични цикли. Например, при включване под натоварването на мощни електродвигатели е възможен „спад на напрежението“, който завършва бързо;

• винаги само веднъж, защото в противен случай е възможно да се включи няколко пъти за непоправимо късо съединение, което може напълно да разруши балансирана електрическа система.

Естествено изискване за надеждната работа на веригата е нейното постоянно поддържане в добро състояние и автоматичен контрол на техническите параметри.

Предимства на ATS пред паралелно захранване от два източника

На пръв поглед, за да захранвате отговорни потребители, можете напълно да се справите с едновременното им свързване към две различни линии, които вземат енергия от различни генератори. След това, в случай на авария на една от въздушните линии, тази верига ще се скъса, а другата ще остане в действие и ще осигури непрекъснато захранване.

Такива схеми вече са създадени, но не са получили масово практическо приложение поради следните недостатъци:

• в случай на късо съединение на която и да е линия, токовете се увеличават значително поради подаването на енергия от двата генератора;

• загубите на мощност в захранващите трансформаторни подстанции се увеличават;

• схемата за управление на захранването става много по -сложна поради използването на алгоритми, които едновременно отчитат състоянието на потребителя и два генератора, появата на потоци на енергия;

• сложността на изпълнението на защитите, свързани помежду си чрез алгоритми в трите отдалечени края.

Следователно, захранването на потребителя от един основен източник и автоматичното прехвърляне към резервния генератор в случай на прекъсване на напрежението се счита за най -обещаващото. Времето за прекъсване на захранването с този метод може да бъде по -малко от 1 секунда.

Характеристики на създаване на ATS схеми

Един от следните алгоритми може да се използва за управление на автоматизацията:

• еднопосочно захранване от работно място с допълнителен горещ режим на готовност, което се пуска в експлоатация само при загуба на напрежение от главния източник;

• възможността за двустранно използване на всеки от източниците като работна станция;

• способността на ATS веригата автоматично да се връща към захранването от основния източник след възстановяване на напрежението в шините на входящия превключвател. В този случай се създава последователност от задействане на устройства за превключване на захранването, изключваща възможността за свързване на потребителя към режима на паралелно захранване от два източника;

• проста схема ATS, която изключва прехода към режим на възстановяване на захранването от основния източник в автоматичен режим;

• резервното захранване трябва да се въведе само ако са предприети мерки за захранване на напрежението към повредения захранващ елемент на основното захранване чрез изключване на съответния превключвател.

За разлика от автоматичното повторно затваряне, автоматичното повторно затваряне, ATS устройствата показват най -висока ефективност в случай на прекъсване на захранването, изчислена на 90 ÷ 95%. Поради това те се използват широко в системите за захранване на промишлени предприятия.

Автоматичното включване на резерва се използва за захранване на електропроводи, трансформатори (захранване и спомагателни нужди), секционни превключватели.

Принципите, заложени в работата на ОВД

За да се анализира напрежението на главния електропровод, се използва измервателно устройство, което се състои от реле за управление на напрежението RKN в комбинация с измервателен трансформатор и неговите вериги. Напрежението на високо напрежение на първичната мрежа, пропорционално преобразувано във вторична стойност 0 ÷ 100 волта, се подава към намотката на контролното реле, което действа като спусък.

Настройката на настройките на релето RKN има особеност: необходимо е да се вземе предвид ниското необходимо ниво на задействане на задействащия елемент, което гарантира спада на напрежението до 20 ÷ 25% от номиналната стойност.

Това се дължи на факта, че в случай на близки къси съединения възниква краткосрочен «спад на напрежението», който се елиминира чрез работата на защитите от свръхток. И стартиращите елементи на ILV трябва да бъдат възстановени от тези процеси. Невъзможно е обаче да се използват конвенционални типове релета поради тяхната нестабилна работа при първоначалната граница на скалата.

За работа в стартовите елементи на ATS се използват специални релейни конструкции, които изключват вибрациите и отскачането на контакти при задействане при по -ниски граници.

Когато оборудването се захранва нормално според основната верига, релето за наблюдение на напрежението просто наблюдава този режим. Веднага след като напрежението изчезне, RKN превключва контактите си и по този начин дава сигнал на соленоида за включване на соленоида на резервния превключвател, за да го пусне в действие.

В същото време се наблюдава определена последователност на задействане на силовите елементи на първи контур, която е включена в управляващата логика на системата ATS при нейното създаване и конфигуриране.

В допълнение към загубата на напрежение на главния електропровод, за пълната работа на стартовия елемент на ATS, обикновено е необходимо да се проверят още няколко условия, например:

• липса на неразрешено късо съединение в защитената зона;

• включване на въвеждащ превключвател;

• наличието на напрежение на резервната електропровод и някои други.

Всички начални фактори, въведени за работата на ATS, се проверяват в логическия алгоритъм и, ако са изпълнени необходимите условия, се издава команда към изпълнителния орган, като се вземе предвид зададената настройка на времето.

Примери за прилагане на някои схеми ATS

В зависимост от величината на работното напрежение на системата и сложността на мрежовата конфигурация, схемата ATS може да има различна структура, да се изпълнява на постоянен или променлив работен ток или изобщо да се прави без нея, като се използва основното мрежово напрежение в 0,4 kV вериги.

ATS на линия с високо напрежение при постоянен работен ток

Нека разгледаме накратко логиката на работа на релейната верига за резервно захранване с основното захранване №1.

Ако възникне късо съединение в секцията L-1, тогава защитите ще изключат превключвателя V-1 и напрежението на свързващите шини ще изчезне. Релето на пониженото напрежение «H <» ще усети това чрез измервателния VT и ще работи чрез подаване на + работен ток през RV контакта, който е работил със закъснение във времето, към намотката RP.

От неговите контакти ще се задействат команди за задействане на редица релета, които изпълняват различни функции за наблюдение и издават контролен сигнал към соленоида за затваряне на превключвателя на захранването V-2.

Схемата осигурява единично действие и издаване на информация за задействане от сигнални релета.

ATS на секционен превключвател при постоянен работен ток

Работните силови трансформатори T1 и T2 захранват своя участък от шини, изключени от секционния превключвател V-5.

Когато някой от тези трансформатори е изключен или прекъснат, захранването се подава към изключената секция чрез превключване на превключвателя V-5. Релето RPV осигурява еднократно автоматично затваряне.

Работата на веригата се основава на взаимодействието на спомагателните контакти на превключвателя с подаването на + работен ток към намотките на релето RPV и сигналните мигачи. Той също така предвижда оперативното ускорение на операционната система, което се пуска в експлоатация по време на превключванията от дежурния персонал.

Принципът на формиране на логиката на работа на ОВД може да бъде променен. Например, когато работите с верига с включен допълнителен секционен превключвател, както е показано на снимката по -долу, ще са необходими допълнителни стартиращи и логически елементи.

Секционен превключвател ATS при променлив работен ток

Характеристики на работата на автоматизацията на източници, които използват енергия от тези, разположени в подстанцията измерване на VT, може да се оцени съгласно следната схема.

Тук контролът на напрежението на всяка секция се извършва от релетата 1PH и 2PH. Техните контакти задействат синхронизиращите органи 1PB или 2PB, които действат чрез блоковите контакти и мигащите намотки на соленоидите на превключвателите на захранването.

Принципът на изпълнение на ATS на потребители на мрежа от 0,4 kV

При създаване на резервно захранване за трифазна мрежа се използват магнитни стартери KM1, KM2 и реле за минимално напрежение kV, което контролира параметрите на основната линия L1.

Намотките на стартера са свързани от същите фази на техните линии чрез контактите за логическо превключване към заземената нула, а контактите за захранване се врязват в захранващите шини на потребителя от двете страни.

Контактната система на релето за напрежение във всяко положение свързва само един стартер към мрежата. При наличие на напрежение на линията L1, kV ще работи и със затварящия си контакт ще включи намотката на стартера KM1, който ще захранва потребителя със своята захранваща верига и ще свърже сигналната му светлина, като същевременно деактивира KM2 ликвидация.

В случай на прекъсване на напрежението на L1, kV релето прекъсва захранващата верига на намотката на стартера KM1 и стартира KM2, който изпълнява същите функции за линията L2 като KM1 за своята верига в предишния случай.

Превключвателите за захранване QF1 и QF2 се използват за пълно отстраняване на напрежението от веригата.

Същият алгоритъм може да се вземе като основа за създаване на захранване за отговорни потребители в еднофазна захранваща мрежа. Просто трябва да изключите ненужните елементи в него и да използвате еднофазни стартери.

Характеристики на съвременните комплекти ATS

За да се обяснят принципите на алгоритмите за автоматизация на сгради, умишлено е използвана старата релейна база, което улеснява разбирането на работещите алгоритми.

Съвременните статични и микропроцесорни устройства работят по същите схеми, но имат подобрен външен вид, по -малки размери и имат по -удобни настройки и възможности.

Те се създават в отделни блокове или в цели комплекти, сглобени в специални модули.

За промишлена употреба комплектите ATS се произвеждат като напълно готови за употреба комплекти, поставени в специални защитени корпуси.