Назначение и область применения АВР

Одним из основных требований потребителей электрической энергии является требование надежности. Подключение потребителей к одному источнику питания через одиночную линию не обеспечивает высокой надежности электроснабжения. В случае выхода из строя источника или линии электроснабжение прекращается.

Надежность питания может быть повышена как за счет повышения надежности самих элементов схемы – генераторов, линий электропередачи, выключателей и т. д., так и за счет резервирования, сущность которого заключается в том, что при выходе из строя какого-либо элемента схемы сети в работу вводится резервный элемент. Схемы резервирования показаны на рис. 6.3.

В схеме, представленной на рис. 6.3, а, питание потребителей в нормальном режиме осуществляется от генератора G 1 через линию W 1, которая является рабочей. Линия W 2 является резервной – она находится под напряжением (выключатель Q З включен), но ток по ней не проходит (выключатель Q 4 отключен). При выходе из строя рабочей линии питание потребителей переводится на резервную. Для этого поврежденная линия отключается, а выключатель Q 4 резервной линии включается. Перерыв в питании оказывается вполне допустимым практически для всех потребителей.

 

а) б) с)

Рис. 6.3. Схемы резервирования линий

 

В рассмотренной схеме резерв представлен в явном виде: в нормальном режиме резервная линия стоит под напряжением без нагрузки. На схеме рис. 6.3, б) резервирование выполнено в неявном виде. Здесь обе линии являются рабочими. В нормальном режиме выключатель Q 5 отключен, и каждая линия обеспечивает питание потребителей, подключенных к соответствую­щей секции.

При КЗ на одной из линий, например на W 1, последняя отключается. После этого включается выключатель Q 5, установленный на перемычке между секциями. В результате такого переключения потребители левой секции начнут получать питание по линии W 2. Для того, чтобы оставшаяся в работе линия W 2 могла дополнительно обеспечивать питание потребителей и левой секции, она должна быть рассчитана на суммарную нагрузку потребителей обеих секций. В нормальном режиме линия W 2 оказывается недогруженой, т. е. содержит в себе скрытый (неявный) резерв, который может быть использован в аварийном режиме.

В обеих схемах потребители, питающиеся в нормальном режиме от одного источника питания, в аварийном режиме подключаются к другому источнику, который должен быть рассчитан на дополнительную нагрузку. Так как в нормальном режиме оба источника несут определенную нагрузку, то имеющийся у них резерв для покрытия дополнительной нагрузки является скрытым.

На схеме рис. 6.3, в показана кольцевая схема питания потребителей на подстанциях В, С, D и Е. В нормальном режиме питание осуществляется по разомкнутой схеме – выключатель Q 5 отключен. Потребители подстанций В и С получают питание по линиям левой части кольца. Электроснабжение подстанций Е и D осуществляется по правой части кольца. Линия W З между подстанциями С и D находится под напряжением, но без нагрузки. В данном случае имеется явный резерв.

При КЗ в точке К 1 на линии W 1 релейная защита отключит поврежденную линию выключателями Q 1 и Q 2. Сборные шины подстанций В и С останутся без напряжения. Для восстановления их питания необходимо включить выключатель Q 5 линии W З. Такое переключение возможно, если линии W З, W 4, W 5 имеют достаточную пропускную способность для питания этих потребителей, т. е. имеют неявный резерв.

При явном резерве возникает вопрос: почему он не используется в нормальном режиме? Ведь сооружение резервной линии или любого другого резервного элемента требует определенных затрат и, если затраты сделаны, то желательно такой элемент эксплуатировать и в нормальном режиме. Параллельное подключение резервного элемента, например, линии, в нормальном режиме уменьшает потери энергии и падение напряжения в линиях, а при выходе из строя рабочей линии резервная воспринимает на себя всю нагрузку без перерыва. Эти преимущества вполне очевидны и их следует иметь в виду при выборе схемы питания потребителей. Однако параллельная работа приводит и к иным условиям: увеличиваются токи короткого замыкания, и, следовательно, утяжеляется аппаратура, усложняется релейная защита.

Как следствие указанных условий, сооружение питающих линий и распределительных подстанций становится дороже. Расчеты показывают, что в распределительных сетях 6-10 кВ целесообразно применять разомкнутые схемы, а надежность электроснабжения повышать за счет введения имеющегося резерва. Замкнутые схемы рекомендуется применять только в случаях питания особо ответственных потребителей большой мощности.

Эффективность введения резерва тем выше, чем меньше перерыв в питании с момента отключения рабочего элемента до включения резервного. Быстрое же включение резервного элемента возможно только с помощью средств автоматического включения резерва (АВР).

Согласно требованиям ПУЭ устройства АВР обязательно должны применяться для потребителей первой категории. Для потребителей второй категории в большинстве случаев целесообразно также применять АВР.

6.2.2. Выбор параметра пуска схемы АВР.

Схема автоматического включения резерва должна производить включение резервного элемента при вполне определенных условиях. Правильность выбора пусковых параметров во многом определит успешность АВР и простоту схемы. Рассмотрим схему, в которой рабочая линия W 1 резервируется линией W 2 (рис. 6.4).

Казалось бы, схема АВР должна приходить в действие только при авариях на самой рабочей линии. Однако при этом требуются весьма избирательные пусковые органы, которые бы четко фиксировали место аварии. Наличие такого пускового органа усложняет схему АВР.

Возможен другой подход в выборе пускового параметра схемы АВР, когда схема приходит в действие при аварии не только на самой рабочей линии, но и при авариях в других точках сети. Если же авария происходит вне рабочей линии, схема блокируется, и переход на резервную линию не происходит. Преимуществом такого подхода является простота пускового органа, который может быть выполнен на базе реле напряжения. При исчезновении по любой причине напряжения на резервируемых шинах, а также при уменьшении напряжения до определенной величины, схема АВР запускается.

При КЗ на отходящих линиях в точках К 2, К З или К 4 переходить на питание по резервной линии не имеет смысла. В этих случаях неправильное действие схемы АВР, запускаемой по напряжению, может быть устранено временной задержкой и правильным выбором уставки срабатывания пускового реле.

Особым случаем является КЗ на шинах в точке К 5. Отстроить защиту по напряжению или за счет выдержки времени от такого повреждения нельзя. На начальном этапе применения АВР это служило основным препятствием для использования простых пусковых органов по напряжению.

Опыт эксплуатации показал, что не следует отстраивать действие АВР от КЗ на сборных шинах, которое в ряде случаев после снятия напряжения самоликвидируется. Переход с рабочей линии на резервную сопровождается кратковременным отсутствием напряжения на шинах. Иногда это приводит к восстановлению нормального питания, но уже с помощью резервной линии. Согласно требованиям ПУЭ (п. 3.3.31) устройство АВР, как правило, должно обеспечивать возможность его действия при исчезновении напряжения на шинах питаемого элемента, вызванном любой причиной, в том числе КЗ на этих шинах (последнее при отсутствии АПВ шин). Устройство АВР должно быть однократного действия. Согласно п. 3.3.40 при действии устройства АВР, когда возможно включение выключателя на КЗ, как правило, должно предусматриваться ускорения действия защиты этого выключателя.

При устойчивом КЗ на сборных шинах резервная линия включается кратковременно. Последующее ее отключение осуществляется действием релейной защиты.

В силу отмеченных преимуществ способ пуска схемы АВР по напряжению получил наибольшее распространение.