Файл: Методические указания к лабораторной работе 5Автоматическое повторное включение (апв) и автоматическое включение резерва (авр) в сетях электроснабжения промышленных установок.docx

Автоматическое включение резерва (АВР)

Автоматическое включение резервного питания или оборудования должно предусматривался во всех случаях, когда перерыв в электроснабжении вызывает убытки, значительно превышающие стоимость установки устройства АВР.

Устройства АВР применяются только в тех случаях, когда имеется ц наличии или проектируется дополнительный (резервный) источник питания, например трансформатор, линия, секция шин. В этом случае при отключении рабочего источника устройством АВР включается второй источник питания, нормально находящийся в резерве. Такие системы действуют надежно, но требуют для своего осуществления значительных капитальных затрат.

Для устранения этого недостатка чаще всего применяются устройства АВР для оборудования, которое в нормальном режиме тоже работает, но используется не полностью, что часто отвечает экономически целесообразному режиму работы этих установок, например к.п.д. трансформатора максимален при 60—80 % номинальной нагрузки. В этом случае при отключении одного (рабочего) источника второй под действием устройства АВР принимает на себя всю нагрузку и, перегружаясь в (допустимых пределах), обеспечивает бесперебойное электроснабжение установки.

Здесь уместно отметить, что такого же эффекта можно добиться при параллельной работе двух или большего числа источников питания электроэнергией и отключении поврежденного элемента средствами только релейной защиты, без устройства АВР. Однако такое включение источников питания системы электроснабжения вызывает увеличение токов короткого замыкания, значительное усложнение работы релейной защиты, удорожание ее и часто не обеспечивает необходимой избирательности действия.

Автоматическое включение резервного питания и оборудования линий, силовых трансформаторов, генераторов, сборных шин, секций и систем, электродвигателей, электрического освещения, как правило, происходит после отключения любыми видами защит, а также при ошибочных действиях обслуживающего персонала или самопроизвольном отключении выключателей.

При выполнении устройств АВР питания и оборудования должны соблюдаться следующие условия:

1. 
   Для предотвращения включения резервного источника на к.з. в неотключившемся рабочем источнике схема АВР не должна работать до исключения выключателя рабочего источника.
   
2. 
   Действие АВР должно быть однократным. Для ускорения отключения резервного источника питания при включении его на не устранившееся к.з. обычно предусматривается ускорение защиты резервного источника после АВР.
   
3. 
   При установке устройства АВР, кроме основной максимальной токовой защиты на рабочем источнике питания (вводе, трансформаторе и т.д.), должен устанавливаться пусковой орган минимального напряжения, для того чтобы схема АВР могла действовать при исчезновении напряжения на шинах, питающих рабочий источник.
   
4. 
   Если на рабочем источнике питания предусмотрено устройство АПВ, то в случае недопустимости параллельной работы рабочего и
   

резервного источника питания (например, отсутствие между ними синхронизма, возможность неправильной работы защиты при параллельной работе и т. д.) следует предусмотреть блокировку от параллельной работы. Для этого применяется одни из следующих способов:

а) Предусматривается отделение рабочего источника от нагрузки независимо от работы устройства АПВ (последующее переключение при успешном АПВ производят вручную).

б) Выдержка времени устройства АВР выбирается больше времени полного цикла АПВ.

Устройства АВР выполняются как па оперативном переменном, так и на оперативном постоянном токе. Источником питания оперативного переменного тока служат трансформаторы напряжения, установленные на рабочем или резервном вводе или на шинах подстанции в зависимости от схемы устройства АВР.

Эффективность действия АВР в системах электроснабжения составляет 90— 95 %. Простота схем и высокая эффективность обусловили широкое применение АВР и электрических сетях и энергосистемах.

Схемы устройства АВР на оперативном постоянном токе в установках высокого напряжения. Автоматическое включение резервной линии (рис. 6). Схема устройства АВР применяется преимущественно на ГПП и РП промышленных предприятий I и II категорий. Двоимой комплект реле напряжения в схеме предусматривается для исключения ложного срабатывания схемы вследствие обрыва проводов в цепи питания реле, перегорания предохранителей или повреждения одной фазы трансформаторов напряжения. Для АВР неответственных объектов можно предусмотреть одно реле на каждый ввод. Трансформаторы напряжения устанавливаются только на фиксированном резервном вводе, а для рабочего ввода могут быть использованы шинные трансформаторы напряжения. Назначение цепей (рис. 21-22, б): 1-2 — пуск устройств АВР от защиты минимального напряжения; 1-4 —блокировка устройства АВР при отсутствии напряжения на резервном вводе, ограничение длительности импульса включения выключателя 2В; 3-6- питание отключающего реле рабочего ввода от защиты минимального напряжения; 5—6 - то же от максимальной токовой защиты; 7-6 — самоудержание реле 1П; 9-8 — ручное отключение выключателя 1В; 11-8 — отключение выключателя 1В от релейной защиты или защиты минимального напряжения; 13-10 — цепь включения контактора 2К; 15-12 — отключение выключателя 2В от релейной защиты; 17-14 цепь включения контактора 1К; 19-16 — включение выключателя 1В; 21-18 — включение выключателя 2В.

Недостатком схемы является возможность включения рабочего ввода при включенном резервном вводе. Если параллельная работа обоих вводов недопустима, то следует в цепь 17-14 включить размыкающий контакт выключателя 2В или принимать другие меры для устранения возможности параллельной работы.
3Р2Р








а— свернутая схема (положение соответствует включенному выключателю 1В); б— развернутая схема (положение соответствует отключенному положению 1В и 2В);1В-

выключатель рабочего ввода; 2В — выключатель резервного ввода; 1ЭВ, 2ЭВ — электромагниты включения; 1ЭО, 2ЭО —электромагниты отключения; 1Р, 2Р, 3Р — разъединители; 1ТН, 2ТН —трансформаторы напряжения; 1К, 2К —контакторы; 1РЗ, 2РЗ —выходные контакты релейной защиты; 11Н, 12Н—реле напряжения ЭН-524; 21Н, 22Н - реле напряжения ЭН-524; В —реле времени ЭВ-181; 1П —реле промежу- точное; 2П —реле промежуточное РЭВ-181/1А; У - реле указательное; КБ — кнопка

возврата реле 1П.

Схемы устройства АВР на оперативном переменном токе в установках высокого напряжения. Схема одностороннего АВР для линий, оборудованных выключателями с пружинными приводами с автоматическим заводом пружины (рис. 7). В нормальном режиме питание на шины подстанции подается через выключатель 1В. При аварии на рабочей линии устройство АВР должно отключить выключатель 1В и включить 2В.



а— принципиальная схема; б — цепи реле напряжения; в— развернутая схема.

Работа схемы. При исчезновении напряжения на шинах подстанции срабатывают реле минимального напряжения 1Н и 2Н и замыкают свои контакты в цепи реле В, которое с заданной выдержкой времени замыкает свой контакт в цепи 1ЭО. Выключатель 1В отключается.

Размыкающий контакт 1В замыкает цепь электромагнита включения выключателя 2В, последовательно с которым включен контакт положения пружины 2КГП₁ (замкнутый при заведенном положении пружины) и размыкающий контакт промежуточного реле П.

При включении выключателя 2В замыкается контакт 2КГП₂ и подготовляет к включению цепь катушки реле П. Если АВР успешно, то схема АВР возвращается в исходное положение.

При неуспешном АВР выключатель 2В отключается от своей защиты. Повторного включения выключателя 2В на к.з. не происходит, так как пружина не заводится при отключенном выключателе 1В (замыкающий контакт 1В в цепи завода пружины разомкнут). Для предупреждения повторного включения выключателя 2В на к.з. в случае повреждения замыкающего контакта 1В предусматривается дополнительная блокировка с помощью реле П, которое срабатывает при отключении выключателя 1В и 2В и незаведенной пружине выключателя 2В.Реле П при этом самоблокируется и разрывает своим размыкающим контактом цепь 2ЭВ.

Пружина привода выключателя 2В может быть заведена только после включения выключателя 1В.

Схема одностороннего АВР линий с использованием энергии предварительно заряженных конденсаторов.

Схема применяется, когда на резервной линии нет трансформатора напряжения (рис. 8). В качестве оперативного тока используется энергия предварительно заряженных конденсаторов 1С и 2С. Заряд конденсаторов осуществляется от трансформатора напряжения 1ТН через специальное зарядное устройство ЗУ. При наличии на шинах подстанции напряжения реле 1П включено и его контакты замкнуты. При исчезновении напряжения на трансформаторе 1ТН размыкает свои контакты и отключает конденсаторы 1С и 2С от зарядного устройства, предотвращая их разряд. Устройство АВР приходит в действие при одновременном срабатывани реле минимального тока Т и реле времени В-1.

При замыкании контактов реле Т и В-1 электромагнит отключения 1ЭО оказывается замкнутым па предварительно заряженный конденсатор 2С. Конденсатор 2С разряжается, выключатель 1В отключается, замыкая свои контакты в цепи электромагнита включения 2ЭВ. При замыкании контактов 1В электромагнит 2ЭВ оказывается включенным на предварительно заряженный конденсатор 1С. Разряжаясь, конденсатор 1С производит включение выключателя 2В.

При неуспешном АВР, например при включении на устойчивое к.з., на шинах схема АВР будет готова к новому действию после восстановления нормальной схемы подстанции и зарядки конденсаторов 1С и 2С.



Рис. 8. Принципиальная схема АВР одностороннего действия для подстанции с оперативным переменным током с использованием предварительно заряженных конденсаторов.

3. 1   2   3   4

---

Программа лабораторной работы

Исследуются следующие режимы:

1. 
   Нормальный режим электроснабжения
   
2. 
   Автоматическое отключении при наличии к.з.
   
3. 
   АПВ без ускорения
   
4. 
   АПВ с ускорением
   
5. 
   АВР
   
6. 
   Согласованная работа АПВ и АВР
   

1. 
   Режим «Нормальная работа» достигается путем включения автоматов № 4 ПР24 и QF1, QF2 на стенде, на котором загорается лампочка HL0 и срабатывает реле времени КТ4. Поворотом вправо ключей SA1, SA3 и включением тумблера КМ9 включается линия № 1 и нагрузка (загораются
   

сигнальные лампы HL1, HL3, HL10, HL11). Линия № 2 включается ключами SA2, SA4 и тумблером КМ8. При этом загораются HL2, HL4, HL12, HL13.

2. 
   Автоматическое отключение при наличии к.з. Включением ключа К2 создаем к.з. в линии № 2. Срабатывает реле времени КТ2 и отключает линию № 2 от системы (выдержка времени отключения регулируется при помощи КТ2). Гаснут лампочки HL2, HL4, HL12.
   
3. 
   АПВ без ускорения. Ключ SA1 переводим в левое положение. При этом срабатывает РПВ и загорается HL1 (если этого не произошло, то следует повернуть SA1 в нейтральное положение, а затем перевести снова в левое положение). Поворотом вправо включить SA3, загорятся HL3, HL10, HL11. Включением ключа К1 создаем к.з. Срабатывает реле времени КТ1 и РПВ, а также включится сигнальное реле КН1. По истечении выдержки времени на КТ1 произойдет автоматическое отключение линии от системы и через некоторый промежуток времени срабатывает АПВ. Если к.з. не устранилось, АПВ будет неуспешным. При исчезновении к.з. происходит успешное АПВ, о чем сигнализирует HL1. Тогда с помощью ключа SA3 подключается нагрузка к линии № 1.
   
4. 
   АПВ с ускорением. Исходное состояние: линия № 1 работает в нормальном режиме. Включаем тумблер ускорение защиты SA10 и производим операции в последовательности, указанной в пункте 3. Срабатывает КТ1, затем РПВ, КН1, КН2, сигнализирующие о работе АПВ с ускорением защиты. При неуспешном АПВ линия № 1 отключается.
   
5. 
   АВР. Исходное состояние: линия № 2 работает в нормальном режиме, а линия № 1 является резервом питания. Включаем SA11 в положение «АВР автоматическое» (вверх). Тумблер КМ9 отключаем. Создаем к.з. на линии № 2 путем включения К2. При этом линия № 2 отключается, включается АВР и питание нагрузки осуществится с линии № 1. Загораются сигнальные лампочки HL1, HL3, HL5, HL12, HL13.
   
6. 
   Согласованная работа АПВ и АВР. Линию № 1 включаем аналогично пункту 3, линия № 2 в нормальном режиме. Устраиваем ключом К1 к.з. на линии № 1. При этом включатся сигнальные реле КН1 и КН3, срабатывает АПВ. При неуспешном АПВ включится АВР, то есть нагрузки HL10, HL11 подключится к линии № 2. Загорятся лампочки HL2, HL4, HL5.
   

---

Примечания:

1. 
   Отключение линии № 1 от системы осуществляется переводом ключа SA1 в среднее положение.
   
2. 
   Отключение линии № 2 и ее нагрузок производится поворотом ключей SA2, SA3, SA4 в левое положение.
   
3. 
   АВР отключается тумблером SA11 и поворотом ключа SA5 в левое положение.
   

Контрольные вопросы.

1. 
   Какие виды автоматики применяют в системах электроснабжения промышленных предприятий для повышения надежности работы.
   
2. 
   Автоматическое повторное включение (АПВ).
   
3. 
   Автоматическое включение резерва (АВР).
   

Список литературы

1. 
   Справочник по электроснабжению промышленных предприятий/ Под общ. ред. А.А. Федорова, Д.В. Сербеновского.- М.: Энергоиздат, 1981.- 624с.
   
2. 
   Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий.-М.: Высшая школа, 1986, 400с.
   
3. 
   Чернобровов Н.В. Релейная защита.-М.: Энергия, 1974, 680с.
   
4. 
   Казанский В.Е., Кузнецов А.П. Автоматизация энергетических систем.-М.: Высшая школа, 1968, 108с.
   

---