ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СХЕМ АВР

 

Рассмотрим принцип действия схем АВР на примере двухтрансформаторной подстанции, приведенной на рис. 3.2. Питание потребителей нормально осуществляется от рабочего трансформатора Т1. Резервный трансформатор Т2 отключен и находится в автоматическом резерве.

При отключении по любой причине выключателя <2/ трансформатора Т1 его вспомогательный контакт 5С}1.2 размыкает цепь обмотки промежуточного реле КЫ. В результате якорь реле КЫ, подтянутый при включен­ном положении выключателя, при снятии напряжения отпадает с некоторой выдержкой времени и размыкает контакты.

Второй вспомогательный контакт 5<Э./.3 выключате­ля <ЗУ, замкнувшись, подает плюс через еще замкнутый контакт КЫ.1 на обмотку промежуточного реле КЬ2, которое своими контактами производит включение вы­ключателей С}3 и Я4 резервного трансформатора, воз­действуя на контакторы включения УАСЗ и УАС4. По истечении установленной выдержки времени реле КЫ размыкает контакты и разрывает цепь обмотки проме­жуточного реле КЬ2. Если резервный трансформатор включается действием схемы АВР на неустранившееся КЗ и отключится релейной защитой, то его повторного включения не произойдет. Таким образом, реле КЫ обеспечивает однократность АВР и поэтому называется

реле однократности включения. Реле вновь замкнет свои контакты и подготовит схему АВР к новому действию лишь после того, как будет восста­новлена нормальная схема питания подстанции и вклю­чен выключатель 01. Выдержка времени на размыкание контакта КЫ.1 должна быть больше времени включения выключателей 03 и 04, для того чтобы они успели на­дежно включиться.

С целью обеспечения АВР при отключении выключа­теля 02 от его вспомогательного контакта 302.2 пода­ется команда на катушку отключения УАТ1 выключате­ля 01. После отключения 01 схемы АВР запускается и действует, как рассмотрено выше.

Кроме рассмотренных случаев отключения рабочего трансформатора потребители также потеряют питание, если по какой-либо причине останутся без напряжения шины высшего напряжения подстанции Б. Схема АВР при этом не подействует, так как оба выключателя ра­бочего трансформатора останутся включенными. Для того чтобы обеспечить действие схемы АВР и в этом случае, предусмотрен специальный пусковой орган ми­нимального напряжения, в состав которого входят реле КУ1, КУ2, КТ и КУЗ. При исчезновении напряжения на шинах подстанции Б, а следовательно, и на шинах под­станции В минимальные реле напряжения, подключен­ные к трансформатору напряжения ТУ1, замкнут свои контакты и подадут плюс оперативного тока на обмотку реле времени КТ через контакт реле КУЗ. Реле КТ при этом запустится и по истечении установленной выдерж­ки времени подаст плюс на обмотку выходного проме­жуточного реле КЬЗ, которое произведет отключение выключателей <?/ и 02 рабочего трансформатора. Пос­ле отключения выключателя 01 схема АВР подействует, как рассмотрено выше.

Реле напряжения КУЗ предусмотрено для того, что­бы предотвратить отключение трансформатора 77 от пускового органа минимального напряжения в случае отсутствия на шинах высшего напряжения А резервного трансформатора напряжения, когда действие схемы АВР будет заведомо бесполезным. Реле КУЗ, подключенное к трансформатору напряжения ТУ2 шин А, при отсут­ствии напряжения размыкает контакт КУ3.1 и разрыва­ет цепь от контактов КУ1-1 и КУ2.1 к обмотке реле вре­мени КТ.

3.4. ПУСКОВЫЕ ОРГАНЫ

МИНИМАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Пусковые органы минимального напряжения должны выполняться таким образом, чтобы они действовали только при исчезновении напряжения на шинах подстан­ции и не действовали при неисправностях в цепях на­пряжения. Так, в рассмотренной схеме на рис. 3.2 и в схеме на рис. 3.3, а контакты минимального реле напря­жения КУ1.1 и КУ2.1 включены последовательно, что предотвращает отключение рабочего трансформатора Т1 при отключении одного из автоматических выключа­телей (предохранителей) в цепях напряжения. Однако ложное отключение трансформатора 77 все же может произойти, если повредится трансформатор напряжения ТУ1 или отключатся оба автоматических выключателя в цепях напряжения. Для повышения надежности исполь­зуются два минимальных реле напряжения, включенных на разные трансформаторы напряжения.

Схемы пусковых органов минимального напряжения могут быть выполнены также с помощью двух реле времени типа ЭВ-235 пере­менного напряжения ~(рис. 3.3, б). Эти реле, подключаемые непо­средственно к трансформаторам напряжения, при исчезновении напряжения начинают работать и с установленной выдержкой времени замыкают цепь отключения выключателя рабочего источника пита­ния. В схемах пусковых органов минимального напряжения обычно предусматривается сигнализация при нарушении цепей напряжения, которая действует в случае замыкания контакта одного реле напря­жения или реле времени. В схеме на рис. 3.3,6 для сигнализации используется один из двух упорных замыкающих контактов реле времени.

Пусковой орган минимального напряжения может быть выпол­нен с одним реле времени типа ЭВ-235К, включенным через вспомо­гательное устройство ВУ-200, представляющее собой трехфазный вы­прямительный мост (рис. 3.3,в). Это реле времени начинает работать лишь в том случае, если напряжение исчезнет или понизится одно­временно на трех фазах.

В схеме на рис. 3.3, г блокировка от нарушения цепей напряже­ния осуществляется с помощью минимального реле тока КА (об­мотка реле на схеме не показана), включенного в цепь трансформатора тока рабочего источника питания. В нормальных условиях, ког­да рабочий источник питает нагрузку, по обмотке реле КА проходит ток и оно держит контакт разомкнутым. В случае отключения ра­бочего источника или при исчезновении напряжения на питающих шинах, когда исчезает ток нагрузки, замыкается контакт КА.1 и через замкнувшийся контакт К.У.1 создается цепь на срабатывание реле времени КТ, которое отключает рабочий источник питания. Замы­кание только одного контакта КУ.1, когда контакт минимального реле тока КА.1 остается разомкнутым, не приводит к отключению рабочего источника.

При отключении источника, питающего шины высшего напряже­ния рабочего трансформатора или линии (например, шины Б на рис. 3.2), пусковой орган минимального напряжения может прихо­дить в действие не сразу, так как в течение некоторого времени (0,5—1,5 с) синхронные и асинхронные электродвигатели поддержи­вают на шинах остаточное напряжение, превышающее напряжение срабатывания минимального реле напряжения. Это обстоятельство задерживает АВР.

Для ускорения в этих условиях АВР пусковой орган целесооб­разно дополнять реле понижения частоты, которое выявляет пре­кращение питания раньше, чем минимальное реле напряжения. Это происходит потому, что после отключения источника питания элек­тродвигатели резко снижают частоту вращения, благодаря чему частота остаточного напряжения также быстро снижается. При ус­тавке срабатывания реле понижения частоты 48 Гц оно сработа­ет при снижении частоты вращения электродвигателей и синхронных компенсаторов всего на 4 %, что происходит уже через 0,1—0,2 с

после отключения рабочего источника питания. Схема пускового органа с реле понижения частоты КР приведена на рис. 3.4. В случае отключения источника, питающего шины высшего напряжения Б, ис­чезнет ток в рабочем трансформаторе и понизится частота остаточ­ного напряжения на шинах В. При этом сработают и замкнут свои контакты' КА.1 минимальное реле тока и КР1 реле частоты, что

приведет к созданию цепи на отключение выключателя рабочего трансформатора. Реле частоты КР может сработать и при общеси­стемном снижении частоты, но цепи на отключение рабочего источ­ника при этом не образуется, так как по рабочему трансформатору будет проходить ток нагрузки и поэтому контакт КА.1 останется разомкнутым. С помощью реле напряжения КУ1 и КУ2 и реле вре­мени КТ в рассматриваемой схеме выполняется пусковой орган ми­нимального напряжения.

3.5. АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЗЕРВНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

На рис. 3. 5 приведена схема АВР трансформаторов собственных нужд блочных тепловых электростанций. Показанный в этой схеме рабочий трансформатор Т1 имеет расщепленные обмотки и подключен отпайкой к генератору С1. Два резервных трансформатора Т2 и ТЗ присоединены к магистралям резервного питания 6 кВ А и Б. Выключатели высшего напряжения резерв­ных трансформаторов 0.21 и (}31 нормально отключены, а выключатели стороны низшего напряжения 0.2А и 0.2В, ОЗА и ОЗВ включены. В рассматриваемой схеме имеется возможность замены рабочего трансформатора любого блока любым из двух резервных Т2 и ТЗ. В зави­симости от того, какой из резервных трансформаторов используется, включаются выключатели 0.4А, 0.4В или 05А, 0.5В (секционные выключатели устанавливаются через два блока).

В случае аварийного отключения рабочего трансфор­матора Т1 вспомогательные контакты отключившихся выключателей 8С}11.1 (5(212.1) через контакт реле однократности включения КОСИ. 1 (К0С12.1) замы­кают цепи включения выключателей 01А и 01В, а так­же обмоток промежуточных реле КСС1 (8011.2) или КСС2 (ЗОН.3), включающих выключатели 0.21 или 0.31 резервных трансформаторов 12 или ТЗ соответст­венно. Для выбора направления действия схемы АВР в схеме рис. 3.5, г предусмотрены специальные промежу­точные реле (КЬА2, КХВ2, КЬАЗ, КЬВЗ), контролирую­щие, от какого резервного трансформатора питаются вводы резервного питания к секции 6 кВ соответствую­щего блока (в рассматриваемом случае блока 01).

В схемах АВР выключателя 01А, показанных на рис. 3.5, виг, при использовании для резервирования Т2 замкнуты контакты КУ2. 1 реле напряжения КУ2, конт­ролирующего наличие напряжения на питающей стороне трансформатора Т2, контакты реле положения «Вклю­чено» К0С2А, К0.С2В выключателей 02А и 02В. По­этому под напряжением находятся реле КЬУ2, КЬА2, КЬВ2, _и контакты их в схеме АВР (рис. 3.5, в) замкну­ты. При использовании же для резервирования ТЗ под напряжением будут находиться реле КЬУЗ, КЬАЗ, КЬВЗ (рис. 3.5,8,8).

При исчезновении напряжения на шинах секции 6 кВ, когда выключатель рабочего трансформатора ОН остается включенным, вступит в действие пусковой ор­ган минимального напряжения АВР, схема которого при­ведена на рис. 3.6. Аналогично схеме пускового органа минимального напряжения, приведенной на рис. 3.2, для пуска схемы АВР в рассматриваемом случае необходи­мо срабатывание двух реле напряжения (КУ1 и КУ4 на рис. 3.6) и реле времени КТ1 и К.Т4. В качестве реле КУ4 и КТ4 используются соответствующие реле.первой ступени защиты минимального напряжения, предназна­ченной для отключения неответственных электродвига­телей в режиме самозапуска. На реле КУ4 выполняется обычно уставка срабатывания 70 В, и оно срабатывает одновременно с реле КУ1 при исчезновении напряже­ния на шинах, обеспечивая пуск АВР. Для исключения ложного срабатывания пускового органа АВР и защи­ты минимального напряжения электродвигателей при отключении автоматического выключателя 5^, уста новленного во вторичных цепях трансформатора напря­жения, плюс на контакты реле напряжения подается че­рез его вспомогательный контакт 80Р, замкнутый при включенном автоматическом выключателе.

Предусмотренные в схеме на рис. 3.6 блокировки не исключают возможности ложного срабатывания пускового органа в случае перегорания предохранителя в ' средней фазе на стороне высшего напряжения ТУ1, ког­да могут одновременно сработать оба реле напряжения КУ1 и КУ4. Для предотвращения в этом случае ложно­го срабатывания пускового органа схемы АВР плюс на его схему подается через размыкающий контакт фильтр-реле напряжения обратной последовательности КУ2, (типа РНФ-1М), установленного в схеме защиты мини­мального напряжения электродвигателей, подключен­ных к данной секции шин собственных нужд.

В цепи отключения соответствующего выключателя рабочего трансформатора от пускового органа схемы АВР включены замыкающие контакты промежуточного реле КЬУ2 или КЬУЗ (см. рис. 3.5), замкнутые при на­личии напряжения на резервном источнике питания. Промежуточные реле КЬУ2 (КЬУЗ) приходят в дейст­вие от контактов максимального реле напряжения КУ2.1 (КУ3.1) и служат для размножения контактов

последнего с целью использования их в цепях других ра­бочих трансформаторов.

Реле времени КТ1 и КТ4 замыкают цепь отключения выключателя 0.11 через замыкающие контакты реле КЬУ2.1 (КЬУЗ. 1) и КЬА2.1 (КЬАЗ. 1) в зависимости от того, какой трансформатор — Т2 или ТЗ — использу­ется для резервирования рабочего трансформатора Т1.

3.6. АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЗЕРВА НА ПОДСТАНЦИЯХ

На рис. 3.7 приведена схема АВР на переменном оперативном токе для секционного выключателя под­станции с двумя трансформаторами, питающимися без выключателей на стороне высшего напряжения от двух линий. Секционный выключатель <2<? нормально отклю­чен. Оперативный ток для питания схемы автоматики подается от трансформаторов собственных нужд ТЗ и ТА, Особенностью схемы является то, что при исчезновении напряжения на одной из линий (1У7 или УУ2) устройст­во АВР включает секционный выключатель Ф, а при восстановлении напряжения на линии автоматически восстанавливает нормальную схему подстанции.

Пусковым органом схемы автоматики являются реле времени КТ1 и КТ2 типа ЭВ-235, контакты которых К.Т1. 2 и КТ2. 2 включены последовательно в цепи УАТ1. Последовательно с контактами этих реле включен мгно­венный контакт реле времени КТЗ. 1 трансформатора Т2, которое контролирует наличие напряжения на этом трансформаторе. Обмотки реле КТ1 и КТ2 включены на разные трансформаторы (ТЗ и ТУ1), что исключает воз­можность ложного действия пускового органа в случае неисправности в цепях напряжения. Реле КТ1, подклю­ченное к трансформатору собственных нужд ТЗ, установ­ленному до выключателя трансформатора Т1, использу­ется также для контроля за появлением напряжения на 77 при включении линии №7.

При исчезновении напряжения в результате отклю­чения линии ЧУ1 запустятся реле времени -/(77 и КТ2 и разомкнут свои мгновенные контакты КТ1.1 и КТ2.1, снимая напряжение с обмотки реле времени КТЗ типа ЭВ-248. Это реле при снятии с его обмотки напряжения мгновенно возвращается в исходное положение, а при подаче напряжения срабатывает с установленной вы­держкой времени.

Если действием схемы АПВ линии напряжение на подстанции восстановлено не будет, то с установленной выдержкой времени (большей времени АПВ линии) замкнутся контакты реле времени /(77.2 и КТ2.2 и создадут цепь на катушку отключения УАТ1 выключате­ля &1 трансформатора 77. При отключении выключате­ля (}1 замкнется его вспомогательный контакт ЗС21.1 (рис. 3.7, в) в цепи катушки включения УАСЗ секционного выключателя ф<? через еще замкнутый контакт КС}С1. 1 реле однократности включения. Секционный выключатель включится и подаст напряжение на 1-ю секцию подстанции, при этом подтянется реле времени КТ2, замкнет контакт К.Т2.1 и разомкнет КТ2.2. Реле КТ1 останется без напряжения, поэтому его контакт К.Т1.1 останется разомкнутым, а реле времени КТЗ бу­дет по-прежнему находиться в исходном положении, держа разомкнутыми все свои контакты.

При восстановлении напряжения на линии №1 на­пряжение появится и на трансформаторе 77, поскольку его отделитель оставался включенным. Получив напря­жение, реле КТ1 подтянется, замкнет контакт КТ1. 1 и разомкнет контакт КТ1.2. При замыкании контакта /(77. 1 начнет работать реле времени КТЗ, которое сво­им проскальзывающим контактом К.Т3.2 создаст цепь на включение выключателя С}1, а конечным кон­тактом КТЗ. 3 — цепь на отключение секционно­го выключателя (23, при этом автоматически бу­дет восстановлена исходная схема подстанции. Цепь на отключение в рассматриваемом случае секционного вы­ключателя создается лишь при условии, что включен вы­ключатель Я2 трансформатора Т2. Если включение вы­ключателя ф<? будет неуспешным вследствие наличия устойчивого повреждения на 1-й секции, она должна быть выведена в ремонт. После окончания ремонта пи­тание 1-й секции восстанавливается от 77 или от 2-й секции и она автоматически вводится в работу. Схема автоматики, аналогичная приведенной на рис. 3.7, обес­печивает действие АВР Т2.

 

3.7. СЕТЕВЫЕ АВР

В распределительных сетях находят широкое приме­нение схемы АВР, обеспечивающие при срабатывании восстановление питания нескольких подстанций сети, так называемые сетевые АВР. Схема такого АВР приведена на- рис. 3.8. Устройство АВР двустороннего действия обеспечивает восстановление питания участков сети, расположенных слева и справа от подстанции В, в случае нарушения питания от подстанций А и Д соответственно. Пуск схемы АВР осуществляется контакта­ми реле напряжения КVI или КУ2, подключенных к трансформаторам напряжения ТУ1 и ТУ2 соответствен­но. В цепи обмотки реле времени КТ1 пускового органа АВР включены замыкающие контакты автоматических выключателей 8Р1 и 5Р2, благодаря чему предотвра­щается ложное срабатывание пускового органа в случае неисправности цепей напряжения, а также замыкающие

контакты КУ3.1 и КУ4.1 реле напряжения, контролиру­ющих наличие напряжения со стороны резервного источ­ника.

В схеме пускового органа схемы АВР предусмотрено второе реле времени КТ2 для возможности осуществле­ния двух различных уставок по времени в случае отклю­чения источников питания от подстанций А к Д. Одно­кратность действия рассматриваемой схемы АВР обе­спечивается двухпозиционным реле переменного тока К($ типа РП-9. В нормальном режиме замкнуты контак­ты реле КС}. 1 и подготовлена цепь обмотки выходного промежуточного реле КЬ. После срабатывания этого ре­ле, подающего команду на включение <2/, и замыкания контактов реле положения «Включено» КС}С 1, фикси­рующего завершение процесса включения ф/, реле КО срабатывает и переключает свои контакты, размыкая дф. / в цепи обмотки КЬ. Возврат реле Щ и подготов­ка схемы АВР к новому действию осуществляются на­жатием кнопки 55. Действие сетевого АВР согласуется с АПВ линий, что обеспечивает наибольшую эффектив­ность действия автоматики.

3.8. РАСЧЕТ УСТАВОК АВР

Реле однократности включения

Выдержка времени промежуточного реле однократ­ности включения (о,ъ от момента снятия напряжения с его обмотки до размыкания контакта должна с некото­рым запасом превышать время включения выключателя резервного источника питания:

где ^вкл — время включения выключателя резервного ис­точника питания; (₃а_П — время запаса, принимаемое рав­ным 0,3—0,5 с.

Пусковой орган минимального напряжения

Напряжение срабатывания минимального реле напряжения при выполнении пускового органа по схеме на рис. 3.3, а выбирается так, чтобы пусковой ор­ган срабатывал только при полном исчезновении напряжения и не приходил в действие при понижениях напря­жения, вызванных КЗ или самозапуском электродвига­телей.

Для выполнения этого условия напряжение срабаты­вания минимального реле напряжения должно быть равным:

где Сост.к — наименьшее расчетное значение остаточного напряжения при КЗ; Осам — наименьшее напряжение при самозапуске электродвигателей; А_ОТо — коэффици­ент отстройки, принимаемый 1,25; Лу—коэффициент трансформации трансформатора напряжения.

Для определения наименьшего остаточного напряже­ния производятся расчеты при трехфазных КЗ за реак­торами и трансформаторами (точки /, 2, 3 на рис. 3.9) и расчет самозапуска электродвигателей. Принимается меньшее значение напряжения срабатывания из полу­ченных по формулам (3. 2) и (3. 3).

В большинстве случаев обоим условиям удовлетворя­ет напряжение срабатывания, равное:

где ^/ном — номинальное напряжение электроустановки.

Следовательно, практически можно принимать на­пряжение срабатывания согласно формуле (3.4).

В схемах пусковых органов минимального напряже­ния должны применяться термически стойкие реле на­пряжения типа РН-53/60Д, которые имеют пределы ус­тавок 15—60 В и допускают длительное включение на напряжение 110 и 220 В.

При выполнении органа минимального напряжения с помощью реле времени переменного напряжения по схемам на рис. 3.3, бив необходимо иметь в виду следующее. Напряжение срабатывания реле време­ни типов ЭВ-215—ЭВ-245 не регулируется и по данным завода составляет (0,25—0,55) У_В0К,_Р, где Uном,р — номинальное напряжение реле. Поэтому при использовании этих реле в схемах пусковых органов минимального напряжения нужно отбирать реле с напряжением срабатывания не выше предусмотренного по (3.4). Напряжение срабатывания реле времени типов ЭВ-215К — ЭВ-245К также не регулируется, но по дан­ным завода не превышает 0,35Uном,р, поэтому в схемах пусковых органов можно применять любые реле этих типов.

Выдержка времени пуско­вого органа минимального напряже­ния должна быть на ступень селек­тивности больше выдержек времени защит, в зоне действия которых ос­таточное напряжение при КЗ оказы­вается ниже напряжения срабаты­вания реле минимального напряже­ния или реле времени. Такой зоной являются участки до реакторов (точки 5, 6) и до трансформаторов (точка 4) на рис. 3.9.

 

Рис. 3.9. К выбору уставок пусковых орга­нов АВР

Таким образом, выдержка времени пускового органа минимального напряжения должна быть равна:

где 1_Х — наибольшая выдержка времени защиты присо­единений, отходящих от шин высшего напряжения под­станции;?₂ — наибольшая выдержка времени защиты присоединений, отходящих от шин низшего напряжения подстанции; А*—ступень селективности, равная 0,4—0,5 с.

Пусковой орган минимального тока и напряжения

Напряжение срабатывания минимального реле напряжения пускового органа минимального тока и напряжения (см. рис. 3.3,г) выбирается, как рассмот­рено выше, по формулам (3.2) — (3.4). При этом отст­раиваться следует только от КЗ в точке 3 (рис. 3.9), так как при КЗ в точках 4 и 5 через трансформатор проходит большой ток КЗ и реле КА держит контакт ра­зомкнутым.

Ток срабатывания минимального реле тока должен быть меньше минимального тока нагрузки и оп­ределяется по формуле:

где Ораб.тт — минимальное рабочее напряжение; боте г— коэффициент отстройки, принимаемый равным 1,2; к_в — коэффициент возврата реле.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Каковы основные требования к выполнению схем АВР?

2. Как обеспечивается однократность действия схемы АВР?

3. Каково назначение пускового органа минимального напря­жения?

4. Зачем в схемах пускового органа схемы АВР применяется реле частоты?

5. Как предотвращается ложное действие пускового органа ми­нимального напряжения при неисправностях в цепях напряжения?

6. Какие виды схем АВР применяются на подстанциях?

7. Каково назначение АВР?

8. Почему при наличии нескольких источников питания на под­станциях применяются схемы одностороннего питания?