Информация о начавшемся режиме потери питания может быть получена двумя путями: непосредственно, от устройств релейной защиты, действующих на отключение выключателей питающих линий, или вспомогательных контактов этих выключателей, а также косвенным путем, используя фиксацию изменения электрических величин до уровня, однозначно свидетельствующего о нарушении электроснабжения. В настоящее время в большинстве случаев применяется более дешевый второй путь, связанный с контролем уровня напряжения и частоты на шинах распределительных устройств в узле нагрузки. В общем случае устройство АВР питания шин ПС и РП состоит из блоков двух видов. Блок первого вида включает в себя пусковой орган (ПО), фиксирующий прекращение электроснабжения потребителей, измерительный орган контроля (ИОК) качества напряжения на резервирующем источнике и логическую часть, формирующую команду на отключение обесточенной секции шин от поврежденного источника питания и, при необходимости, управляющие воздействия для подготовки электроприемников к приему напряжения от резервирующего источника (ввода секции шин). Измерительные реле ПО устройства АВР, часто используемые для защиты электродвигателей от потери питания, и ИОК осуществляют постоянный контроль за состоянием источника электроснабжения на основе информации, получаемой сравнением уровня контролируемого параметра (напряжения, частоты, мощности) электрического режима с заданным значением. Логическая часть первого блока содержит орган выдержки времени (ОВ), необходимый для обеспечения селективности действий устройств АВР по отношению к устройствам релейной защиты от КЗ, при которых могут сработать измерительные реле ПО, и к другим устройствам АВР на более высоких ступенях системы электроснабжения. В ряде схем АВР (чаще на напряжении ниже 1 кВ) измерительные реле ПО и ОВ совмещаются в одном аппарате: реле времени переменного тока. Команда на отключение обесточенной секции шин вырабатывается при получении от ИОК информации об удовлетворительном качестве напряжения на резервирующем источнике. В зависимости от принятой схемы резервирования: один рабочий и один резервный источник (АВР одностороннего действия) или два взаиморезервирующих источника электроснабжения (АВР двухстороннего действия), в устройствах АВР используется соответственно один или два блока с ПО. Для облегчения согласования действия устройств АВР на разных ступенях электроснабжения ответственных электроприемников принципы осуществления устройств АВР, и особенно измерительных реле ПО, рекомендуется выполнять одинаковыми во всей электрически связанной сети. Допускается не соблюдать этот принцип в узлах электрической нагрузки при отсутствии требований к быстроте переключений электроприемников на резервирующий источник питания, а также в электрических сетях, где не предусматривается самозапуск электродвигателей после АВР.

Второй блок устройств АВР содержит логическую часть, которая после отключения выключателя ввода рабочего источника на секцию шин формирует команду на включение выключателя, которым на потерявшую питание секцию шин подается напряжение от резервирующего источника электроснабжения. В логической части блока предусмотрены цепи, препятствующие многократности включения выключателя, и цепи, запрещающие его включение в случае, если выключатель рабочего источника был отключен действием релейной защиты секции шин от КЗ, в том числе и дуговых.

Выбор принципов выполнения устройств АВР, его ПО и логической части, особенно в тех случаях, когда измерительные реле ПО используются одновременно для осуществления защиты электродвигателей от потери питания, в значительной степени зависит от требований к их быстродействию с учетом условий самозапуска и обеспечения своевременной подготовки электродвигателей к приему напряжения после паузы АВР. Для определения этих требований рекомендуется рассматривать виды повреждений и отказы в системе электроснабжения, приводящие к потере питания и снижению напряжения.

Следует отметить, что расчетными видами повреждений, после отключения которых устройствами релейной защиты сразу восстанавливается напряжение на обесточенных электродвигателях, являются трехфазные КЗ.

Для трансформаторов и линий малой протяженности с целью ускорения действия АВР защиту выполняют с действием на отключение не только выключателя со стороны питания, но и выключателя с приемной стороны. С этой же целью в наиболее ответственных случаях при отключении выключателя только со стороны питания предусматривают немедленное отключение выключателя с приемной стороны по цепи блокировки.

Если при использовании пуска АВР по напряжению время его действия велико (например, при наличии в составе нагрузки значительной доли синхронных электродвигателей), применяют в дополнение к ПО напряжения пусковые органы других типов (например, реагирующие на исчезновение тока, снижение частоты, изменение направления мощности и т. п.). В случае применения пускового органа частоты этот орган при снижении частоты со стороны рабочего источника питания до заданного значения и при нормальной частоте со стороны резервного питания действует с выдержкой времени на отключение выключателя рабочего источника питания.

При технологической необходимости пуск устройства автоматического включения резервного оборудования выполняют от специальных датчиков (давления, уровня и т. п.).

Устройства АВР выполняют на оперативном переменном и постоянном токе. Источниками оперативного переменного тока служат ТН, 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 %. Ниже рассмотрены наиболее типичные схемы устройств АВР.

На рисунке 1 приведена принципиальная схема устройства АВР линий. В исходном положении схемы выключатели Ql , Q2 и Q3 включены, Q4 отключен, промежуточное реле KL1 (реле однократного включения) получает питание (замыкающий вспомогательный контакт SQ2. /замкнут, так как выключатель ^включен).

Рис. 1. Принципиальная схема устройства АВР линий

При КЗ на рабочей линии W1, которое сопровождается резким увеличением тока и снижением напряжения на этой линии, срабатывают реле минимального напряжения KV1, KV2 и замыкают свои размыкающие контакты в цепи реле времени КТ. При наличии напряжения на резервной линии W2 реле КТ срабатывает и подает питание на катушку отключения YAT 2 привода выключателя Q2. Выключатель Q2 отключается, реле KL1 теряет питание. Вспомогательный контакт SQ2.2 в цепи катушки включения YAC4 привода выключателя Q4 замыкается, образуется цепь включения выключателя Q4.

Выдержка времени реле KL1 должна обеспечивать надежное включение выключателя Q4.

Реле напряжения KV3 контролирует наличие напряжения на W2, и при отсутствии этого напряжения замыкающий контакт реле KV3 разомкнут и действия устройства АВР не происходит. Реле KV3 не должно размыкать свой замыкающий контакт при минимальном рабочем напряжении Upa6min на W2 и должно замыкать свой замыкающий контакт при восстановлении напряжения после отключения КЗ в сети.

Реле минимального напряжения KV1 и KV2 не должны приводить в действие устройство АВР при КЗ на других линиях, отходящих от шин ПСЗ и при самозапуске двигателей после отключения КЗ. Напряжение срабатывания реле KV1 и KV2 выбирают, исходя из следующих условий: где UK — напряжение на шинах при КЗ за реакторами и транс­форматорами на присоединениях, отходящих от шин ПСЗ; Ua — напряжение на шинах при самозапуске двигателей после отключения КЗ.

Размыкающие контакты реле KV1, KV2 соединены последовательно для исключения ложного отключения выключателя Q2 при неисправностях в цепях питания этих реле.

Лекция 15

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПРЕДЬЯВЛЯЕМЫЕ К УСТРОЙСТВАМ АВР

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

Устройства АВР должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1) обеспечивать возможность действия при исчезновении напряжения на шинах питаемого элемента, вызванном любой причиной, в том числе КЗ на этих шинах (последнее — при отсутствии АПВ шин);

2) при отключении выключателя рабочего источника питания включать без дополнительной выдержки времени выключатель резервного источника питания; при этом должна обеспечиваться однократность действия устройства.

3) для обеспечения действия АВР при обесточении питаемого элемента в связи с исчезновением напряжения со стороны питания рабочего источника и при отключении выключателя с приемной стороны (например, для случаев, когда защита рабочего элемента действует только на отключение выключателей со стороны питания) в схеме АВР необходимо предусмотреть пусковой орган напряжения (ПОН); ПОН при исчезновении напряжения на питаемом элементе и при наличии напряжения со стороны питания резервного источника должен действовать с выдержкой времени на отключение выключателя рабочего источника питания с приемной стороны; ПОН АВР не предусматривают, если рабочий и резервный элементы имеют один источник питания;

4) элемент минимального напряжения ПОН АВР, реагирующий на исчезновение напряжения рабочего источника, должен быть отстроен от режима самозапуска электродвигателей и от снижения напряжения при удаленных КЗ; напряжение срабатывания элемента контроля напряжения на шинах резервного источника ПОН АВР должно выбираться по возможности исходя из условия самозапуска электродвигателей; время действия ПОН АВР должно быть больше времени отключения внешних КЗ, при которых снижение напряжения вызывает срабатывание элемента минимального напряжения ПОН, и, как правило, больше времени действия АПВ со стороны питания;

5) элемент минимального напряжения ПОН АВР должен быть выполнен так, чтобы исключалась его ложная работа при перегорании одного из предохранителей трансформатора напряжения (ТН) со стороны обмотки высшего (ВН) или низшего (НН) напряжения; при защите обмотки НН автоматическим выключателем при его отключении действие ПОН должно блокироваться;

6) при выполнении устройства АВР необходимо учитывать перегрузку резервного источника питания и самозапуск электродвигателей и, если имеет место чрезмерная перегрузка или не обеспечивается самозапуск, выполнять разгрузку при действии АВР (например, отключение неответственных, а в некоторых случаях и части ответственных электродвигателей; для последних рекомендуется применение АПВ);

7) устройства АВР не должны действовать на включение потребителей, отключенных устройствами АЧР; с этой целью должны применяться специальные мероприятия (например, блокировка по частоте).

Устройства АВР устанавливают на подстанциях (ПС) и рас­пределительных пунктах (РП), для которых предусмотрено два источника питания, работающих раздельно в нормальном режиме. Необязательным с точки зрения экономии аппаратуры считается выполнять АВР на ПС и РП в тех случаях, когда от их шин получают питание только электроприемники II и III категорий по надежности электроснабжения. Назначением устройства АВР является осуществление возможно быстрого, обеспечивающего минимальные нарушения и потери в технологическом процессе, автоматического переключения на резервное питание потребителей, обесточенных в результате повреждения или самопроизвольного отключения рабочего источника электроснабжения. Включение резервного источника питания на поврежденную секцию сборных шин КРУ, как правило, не допускается во избежании увеличения объема разрушений, вызванных КЗ, и аварийного снижения напряжения потребителей, электрически связанных с резервным источником. Действие устройства АВР не должно приводить к недопустимой перегрузке резервного источника как в последующем установившемся режиме, так и в процессе самозапуска потерявших питание электродвигателей потребителя. Схемы устройства АВР должны:

а) обеспечивать возможно раннее выявление отказа рабочего источника питания;

б) действовать согласованно с другими устройствами автоматики (АПВ,АЧР) в интересах возможно полного сохранения технологического процесса; в)не допускать, как правило, включение резервного источника на КЗ;

г) исключать недопустимое несинхронное включение потерявших
питание Синхронных электродвигателей на сеть резервного источника;

д) не допускать подключение потребителей к резервному источнику,
напряжение на котором понижено.

Выключатели напряжением выше 1 кВ, включаемые устройством АВР, должны иметь контроль исправности цепи включения.

Лекция 16