Что такое апв в электроустановках

Назначение [ править ]

Автоматическое восстановление транзита мощности или питания потребителей после отключения элемента сети устройством релейной защиты, путём повторного включения этого элемента под напряжение.

Согласно ПУЭ [1] , п.3.3.2 должно предусматриваться автоматическое повторное включение:

• воздушных и смешанных (кабельно-воздушных) линий всех типов напряжением выше 1 кВ. Отказ от применения АПВ должен быть в каждом отдельном случае обоснован. На кабельных линиях 35 кВ и ниже АПВ рекомендуется применять в случаях, когда оно может быть эффективным в связи со значительной вероятностью повреждений с образованием открытой дуги (например, наличие нескольких промежуточных сборок, питание по одной линии нескольких подстанций), а также с целью исправления неселективного действия защиты. Вопрос о применении АПВ на кабельных линиях 110 кВ и выше должен решаться при проектировании в каждом отдельном случае с учётом конкретных условий;
• шин электростанций и подстанций;
• трансформаторов;
• ответственных электродвигателей, отключаемых для обеспечения самозапуска других электродвигателей

Требования к устройству АПВ [ править ]

Согласно ПУЭ [1] , п.3.3.3 :

• Установленная кратность действия (обычно — однократное);
• Отсутствие срабатывания при отключении персоналом;
• Автоматический возврат устройства АПВ в исходное состояние после успешной работы этого устройства;
• Отсутствие возможности многократного включения на КЗ при любой неисправности в схеме устройства;
• Отсутствие готовности к работе при отключении от релейной защиты непосредственно после включения персоналом дистанционно или при помощи телеуправления;

Параметры срабатывания [ править ]

Основными параметрами являются:

• Время срабатывания. Определяется условиями успешности срабатывания устройства АПВ.
• Время готовности (возврата в исходное состояния). Устройство АПВ не должно быть готовым выдать команду на включение выключателя в случае устойчивого КЗ на элементе. Обычно принимается с большим запасом равное 20 с.

Пуск устройства АПВ может осуществляться:

• либо по несоответствию положения ключа управления и выключателя;
• либо от устройств релейной защиты.

Режимы АПВ [ править ]

Для выполнения нужной последовательности автоматического включения выключателей линий с двухсторонним питанием, а также чтобы не было второго АПВ с другого конца при неуспешном АПВ, существует несколько дополнительных режимов:

• Без контролей или «Слепое». В данном случае устройство АПВ ничего дополнительно не контролирует и по прошествии времени срабатывания формирует команду на включение выключателя;
• С контролем наличия (U>70%) или отсутствия напряжения (U <30%) на/между частями сети (с разных сторон от включаемого выключателя).
• С контролем синхронизма между частями сети. Применяется, когда существует возможность замыканием выключателем несинхронно работающих частей энергосистемы.
• С улавливанием синхронизма между частями сети.

Время срабатывания начинает отсчитываться с момента выполнения условий. При пропадании — таймер сбрасывается. Например, чтобы сначала включить линию со стороны ПС А, а замкнуть транзит на ПС Б, на выключателе со стороны ПС А ставиться режим АПВ «ОлНш», а со стороны ПС Б — «НлНшС».

Напряжение в устройство АПВ может подаваться с шинных ТН, с линейных ТН, с ШОН.

Наиболее часто применяемые режимы:

• Наличие на линии и отсутствие на шинах (НлОш);
• Отсутствие на линии и наличие на шинах (ОлНш);
• Наличие на линии и наличие на шинах (НлНш);
• Наличие на линии и наличие на шинах с контролем синхронизма (НлНшС);

Выбор параметров [ править ]

ВЛ с односторонним питанием [ править ]

$ \Large t_ \ge t_ + t_ + t_ $ , где

$ \Large t_ $ — время срабатывания АПВ;

$ \Large t_ $ — время деонизации среды в месте к.з. после его отключения (0,1-0,4 с);

$ \Large t_ $ — время включения выключателя (0,060-0,800 с);

$ \Large t_ $ — время запаса (0,5-0,7 с).

При запуске АПВ от релейной защиты время срабатывания АПВ увеличивается на время отключения выключателя.

ВЛ с двухсторонним питанием [ править ]

В данном случае необходимо ждать отключения ВЛ с двух сторон.

$ \Large t_ $ — время срабатывания АПВ «своего» выключателя (в месте установки АПВ);

$ \Large t_ $ — время срабатывания защит с противоположной стороны (резервные защиты: 0,4-3,0 c);

$ \Large t_ $ — время отключения выключателя с противоположной стороны (0,020-0,070 с);

$ \Large t_ $ — время деонизации среды в месте к.з. после его отключения (0,1-0,4 с);

$ \Large t_ $ — время запаса (0,5-0,7 с);

$ \Large t_ $ — время срабатывания защит своей стороны (основные защиты: 0,020-0,100 с);

$ \Large t_ $ — время отключения выключателя своей стороны (0,020-0,070 с);

$ \Large t_ $ — время включения выключателя своей стороны (0,060-0,800 с).

При использовании контролей напряжения для выключателя, включаемого первым, время срабатывания АПВ считается по формуле (1), а для выключателя, включаемого вторым с контролем наличия напряжения, используется следующая формула:

$ \Large t_ $ — время срабатывания АПВ;

$ \Large t_ $ — время срабатывания защит с противоположной стороны при включении от АПВ(резервные защиты: 0,1-3,0 c);

$ \Large t_ $ — время отключения выключателя с противоположной стороны (0,020-0,070 с);

$ \Large t_ $ — время запаса (0,5-0,7 с).

Выводы [ править ]

Обычно время АПВ принимается в диапазоне 1,0 — 5,0 с

АПВ шин и автоматическая сборка схемы [ править ]

После работы ДЗШ может применяться АПВ шин: от устройства АПВ включается одно из питающих присоединений и подаёт напряжение на отключенную секцию.

Далее возможны два сценария:

• Если АПВ шин неуспешное, то ДЗШ срабатывает ещё раз, формируя сигнал отключения и запреты АПВ для всех присоединений;
• В случае успешного АПВ секция шин ставится под напряжение. Остальные присоединения включаются действием оперативного персонала, либо возможно применение автоматической сборки схемы (АСС).

Уставки ДЗШ должны быть выбраны так, чтобы обеспечить чувствительность при КЗ на шинах при питании от этого источника (или должно вводиться очувствление ДЗШ).

АСС может быть выполнена следующим образом:

• В виде отдельной панели. Пуск производится после работы ДЗШ и после появления напряжения на отключаемой СШ. Панель включает обратно выключатели каждые 1-2 с;
• С использованием АПВ присоединений. В данном случае, АПВ присоединений, в соответствии с их заданным режимом и уставками включают обратно выключатели. При использовании такого решения, необходимо время срабатывания АПВ присоединений отстраивать от одновременного включения (дополнительно к их основным условиям выбора).
• С использованием двух независимых функций (таймеров и режимов) АПВ. В отличии от использования одной функции АПВ присоединения, позволяет выбирать отдельное время для АСС и для АПВ присоединения.

Согласно п.5.2.16 Правил по переключениям [2] , при операциях шинными разъединителями с ручным приводом необходимо на время операций выводить АПВ шин. Для этих целей предусматривается возможность оперативного вывода АПВ шин после действия ДЗШ (по факту работы ДЗШ сразу формируется запрет АПВ присоединений).

Эффективность [ править ]

На ВЛ успешность АПВ составляет 65-70% [3] . Данное обстоятельство объясняется тем, что большинство КЗ на ВЛ оказываются неустойчивыми и самоустраняются при отсутствии напряжения.

Источники [ править ]

1. ↑ 1,01,1 Правила устройства электроустановок. Издание 7
2. ↑ СТО ОАО «СО ЕЭС» 59012820.29.020.005-2011 ПРАВИЛА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ
3. ↑ Кривенков В.В., Новелла В.Н. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения.—М.:Энергоиздат, 1981.— 328 с.

• Недописанные статьи
• Сетевая автоматика

Релейная защита и автоматика в электроустановках — Автоматика

АПВ и АВР — основные виды автоматики в системах электроснабжения предприятий. Автоматика и телемеханика рассматривает следующие виды устройств:
1. АПВ линий или отдельных фаз после их автоматического отключения (например средствами РЗ и А).
2. АВР резервного питания или резервного оборудования (например насосы).
3. Включение СГ и СК на параллельную работу, синхронизация оборудования и линий.
4. Регулирования возбуждения (АРВ), напряжения и реактивной мощности.
5. Регулирование частоты и мощности, АЧР и АРТ.
6. Предотвращение нарушений устойчивости систем электроснабжения.
7. Прекращение асинхронного режима СД.
8. Ограничение снижения напряжения.

Рисунок 18 – Типовая схема релейной защиты КРУ с силовым выключателем

9. Ограничение повышения напряжения.
10. Предотвращение перегрузки оборудования.
11. Диспетчерского контроля и управления (АУ, ТС, ТУ, ТК, ТИ, ТР).
ПУЭ регламентируют: действие всех систем автоматики и автоматических устройств должно быть согласовано между собой. Все они должны быть включены в состав проекта предприятия.
В настоящей работе рассматриваются устройства по п.п. 1, 2, 5, 8, 9, 10.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ ПОВТОРНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ (АПВ).

Рисунок 19 — Схема автоматического повторного включения (АПВ)

АПВ предназначено для включения линии или отдельных фаз линий после их отключений в результате действия защиты или по другим причинам (кроме отключения персоналом).
АПВ — предусматривается для быстрого восстановления питания путем быстрого автоматического включения выключателей QF, отключаемых устройствами РЗ и А.
АПВ — обязательно для всех ВЛ и КЛ при напряжении от 1 до 35 кВ, выше 35 кВ — по проекту.

АПВ должно работать таким образом, чтобы оно не действовало при намеренном отключении QF персоналом местно, дистанционно или с помощью ТУ. АПВ не должно

Рисунок 20 — Схема автоматического включения резерва (АВР)

работать при внутренних повреждениях. Не допускается многократное включение на К3 при любых неисправностях в системе АПВ. Наиболее часто применяется однократное АПВ. Многократное АПВ применяется при напряжении выше 6 10 кВ.
Время срабатывания АПВ:
первый раз — 0,5 1,5с
вторая попытка – через 10 15с
третья попытка – через 60 120с
-На горных предприятиях применяется однократное АПВ.
АПВ бывает двух видов:
механическое (на пружинных и грузовых приводах QF) — однократное;
электрическое (на любых приводах) с помощью специального реле типа РПВ — может быть многократным.
АПВ обычно встраивается в конструкцию КРУ или легко совмещается с его электрической схемой. АПВ часто выполняется на базе реле РПВ-58; -258; -358 и их модификаций.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЗЕРВА (АВР)

Требования к системам АВР.

1. АВР действует при исчезновении напряжения на шинах подстанции по любой причине.
2. Включение АВР производится как можно быстрее, сразу после отключения рабочего источника питания.
3. АВР действует однократно. Включение резервной линии не должно произойти ранее, чем отключится выключатель основной линии.
5. АВР действует только при отключении (аварии) на питающей линии (не на отходящих линиях, так как в этом случае включение на К3 не имеет смысла, так как срабатывает защита и на резервной линии).
Оперативный ток для АВР — постоянный или переменный.
Время срабатывания АВР зависит от количества и мощности электродвигателей, при пуске которых может произойти посадка напряжения, коэффициента срабатывания реле напряжения и допустимой величины минимального напряжения.

АРТ и АЧР.
АРТ – автоматическая разгрузка по току. Применяется в том случае, когда питание потребителей переключается , (например в результате срабатывания АВР) с основного на резервный источник питания меньшей мощности; и этой мощности не хватает даже с учетом допустимой перегрузки. Система автоматики налаживается таким образом, чтобы в этом случае отключить (автоматически) наименее важные объекты, а при восстановлении питания линии – вновь подключить.
Элементная база системы: реле РТ-80 или РТ-40, и реле времени.

АЧР – автоматическая частотная разгрузка. Эта система действует при снижении частоты в сети ниже допустимой и применяются для поддержания ее на заданном уровне.
Номинальное значение частоты сети: 50 ± 0,1 ГЦ. Допустимое 50 ±0,2 ГЦ. Для аварийных режимов –допустимая частота не менее 48 ГЦ. Элементная база – реле частоты РЧ-1 и др.
В системах электроснабжения предприятий применяется метод АЧР по абсолютному значению частоты. Принцип ее действия заключается в срабатывании реле РЧ при снижении значения частоты сети (задаваемой энергосистемой) , после чего включается программа автоматического (или по команде диспетчера) поочередного отключения части менее ответственных потребителей. После восстановления частоты до нормального значения – потребители поочередно включаются.

ПУЭ. Правила устройства электроустановок. Издание 7

3.3.2. Устройства АПВ должны предусматриваться для быстрого восстановления питания потребителей или межсистемных и внутрисистемных связей путем автоматического включения выключателей, отключенных устройствами релейной защиты.

Должно предусматриваться автоматическое повторное включение:

1) воздушных и смешанных (кабельно-воздушных) линий всех типов напряжением выше 1 кВ. Отказ от применения АПВ должен быть в каждом отдельном случае обоснован. На кабельных линиях 35 кВ и ниже АПВ рекомендуется применять в случаях, когда оно может быть эффективным в связи со значительной вероятностью повреждений с образованием открытой дуги (например, наличие нескольких промежуточных сборок, питание по одной линии нескольких подстанций), а также с целью исправления неселективного действия защиты. Вопрос о применении АПВ на кабельных линиях 110 кВ и выше должен решаться при проектировании в каждом отдельном случае с учетом конкретных условий;

2) шин электростанций и подстанций (см. 3.3.24 и 3.3.25);

3) трансформаторов (см. 3.3.26);

4) ответственных электродвигателей, отключаемых для обеспечения самозапуска других электродвигателей (см. 3.3.38).

Для осуществления АПВ по п. 1-3 должны также предусматриваться устройства АПВ на обходных, шиносоединительных и секционных выключателях.

Допускается в целях экономии аппаратуры выполнение устройства группового АПВ на линиях, в первую очередь кабельных, и других присоединениях 6-10 кВ. При этом следует учитывать недостатки устройства группового АПВ, например возможность отказа в случае, если после отключения выключателя одного из присоединений отключение выключателя другого присоединения происходит до возврата устройства АПВ в исходное положение.

3.3.3. Устройства АПВ должны быть выполнены так, чтобы они не действовали при:

1) отключении выключателя персоналом дистанционно или при помощи телеуправления;

2) автоматическом отключении от релейной защиты непосредственно после включения персоналом дистанционно или при помощи телеуправления;

3) отключении выключателя защитой от внутренних повреждений трансформаторов и вращающихся машин, устройствами противоаварийной автоматики, а также в других случаях отключений выключателя, когда действие АПВ недопустимо. АПВ после действия АЧР (ЧАПВ) должно выполняться в соответствии с 3.3.81.

Устройства АПВ должны быть выполнены так, чтобы была исключена возможностью многократного включения на КЗ при любой неисправности в схеме устройства.

Устройства АПВ должны выполняться с автоматическим возвратом.

3.3.4. При применении АПВ должно, как правило, предусматриваться ускорение действия релейной защиты на случай неуспешного АПВ. Ускорение действия релейной защиты после неуспешного АПВ выполняется с помощью устройства ускорения после включения выключателя, которое, как правило, должно использоваться и при включении выключателя по другим причинам (от ключа управления, телеуправления или устройства АВР). При ускорении защиты после включения выключателя должны быть приняты меры против возможного отключения выключателя защитой под действием толчка тока при включении из-за неодновременного включения фаз выключателя.

Не следует ускорять защиты после включения выключателя, когда линия уже включена под напряжение другим своим выключателем (т. е. при наличии симметричного напряжения на линии).

Допускается не ускорять после АПВ действие защит линий 35 кВ и ниже, выполненных на переменном оперативном токе, если для этого требуется значительное усложнение защит и время их действия при металлическом КЗ вблизи места установки не превосходит 1,5 с.

3.3.5. Устройства трехфазного АПВ (ТАПВ) должны осуществляться преимущественно с пуском при несоответствии между ранее поданной оперативной командой и отключенным положением выключателя; допускается также пуск устройства АПВ от защиты.

3.3.6. Могут применяться, как правило, устройства ТАПВ однократного или двукратного действия (последнее — если это допустимо по условиям работы выключателя). Устройство ТАПВ двукратного действия рекомендуется принимать для воздушных линий, в особенности для одиночных с односторонним питанием. В сетях 35 кВ и ниже устройства ТАПВ двукратного действия рекомендуется применять в первую очередь для линий, не имеющих резервирования по сети.

В сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, как правило, должна применяться блокировка второго цикла АПВ в случае замыкания на землю после АПВ первого цикла (например, по наличию напряжений нулевой последовательности). Выдержка времени ТАПВ во втором цикле должна быть не менее 15-20 с.

3.3.7. Для ускорения восстановления нормального режима работы электропередачи выдержка времени устройства ТАПВ (в особенности для первого цикла АПВ двукратного действия на линиях с односторонним питанием) должна приниматься минимально возможной с учетом времени погасания дуги и деионизации среды в месте повреждения, а также с учетом времени готовности выключателя и его привода к повторному включению.

Выдержка времени устройства ТАПВ на линии с двусторонним питанием должна выбираться также с учетом возможного неодновременного отключения повреждения с обоих концов линии; при этом время действия защит, предназначенных для дальнего резервирования, учитываться не должно. Допускается не учитывать разновременности отключения выключателей по концам линии, когда они отключаются в результате срабатывания высокочастотной защиты.

С целью повышения эффективности ТАПВ однократного действия допускается увеличивать его выдержку времени (по возможности с учетом работы потребителя).

3.3.8. На одиночных линиях 110 кВ и выше с односторонним питанием, для которых допустим в случае неуспешного ТАПВ переход на длительную работу двумя фазами, следует предусматривать ТАПВ двукратного действия на питающем конце линии. Перевод линии на работу двумя фазами может производиться персоналом на месте или при помощи телеуправления.

Для перевода линии после неуспешного АПВ на работу двумя фазами следует предусматривать пофазное управление разъединителями или выключателями на питающем и приемном концах линии.

При переводе линии на длительную работу двумя фазами следует при необходимости принимать меры к уменьшению помех в работе линий связи из-за неполнофазного режима работы линии. С этой целью допускается ограничение мощности, передаваемой по линии в неполнофазном режиме (если это возможно по условиям работы потребителя).

В отдельных случаях при наличии специального обоснования допускается также перерыв в работе линии связи на время неполнофазного режима.

3.3.9. На линиях, отключение которых не приводит к нарушению электрической связи между генерирующими источниками, например на параллельных линиях с односторонним питанием, следует устанавливать устройства ТАПВ без проверки синхронизма.

3.3.10. На одиночных линиях с двусторонним питанием (при отсутствии шунтирующих связей) должен предусматриваться один из следующих видов трехфазного АПВ (или их комбинаций):

а) быстродействующее ТАПВ (БАПВ)

б) несинхронное ТАПВ (НАПВ);

в) ТАПВ с улавливанием синхронизма (ТАПВ УС).

Кроме того, может предусматриваться однофазное АПВ (ОАПВ) в сочетании с различными видами ТАПВ, если выключатели оборудованы пофазным управлением и не нарушается устойчивость параллельной работы частей энергосистемы в цикле ОАПВ.

Выбор видов АПВ производится, исходя из совокупности конкретных условий работы системы и оборудования с учетом указаний 3.3.11-3.3.15.

3.3.11. Быстродействующее АПВ, или БАПВ (одновременное включение с минимальной выдержкой времени с обоих концов), рекомендуется предусматривать на линиях по 3.3.10 для автоматического повторного включения, как правило, при небольшом расхождении угла между векторами ЭДС соединяемых систем. БАПВ может применяться при наличии выключателей, допускающих БАПВ, если после включения обеспечивается сохранение синхронной параллельной работы систем и максимальный электромагнитный момент синхронных генераторов и компенсаторов меньше (с учетом необходимого запаса) электромагнитного момента, возникающего при трехфазном КЗ на выводах машины.

Оценка максимального электромагнитного момента должна производиться для предельно возможного расхождения угла за время БАПВ. Соответственно запуск БАПВ должен производиться лишь при срабатывании быстродействующей защиты, зона действия которой охватывает всю линию. БАПВ должно блокироваться при срабатывании резервных защит и блокироваться или задерживаться при работе УРОВ.

Если для сохранения устойчивости энергосистемы при неуспешном БАПВ требуется большой объем воздействий от противоаварийной автоматики, применение БАПВ не рекомендуется.

3.3.12. Несинхронное АПВ (НАПВ) может применяться на линиях по 3.3.10 (в основном 110-220 кВ), если:

а) максимальный электромагнитный момент синхронных генераторов и компенсаторов, возникающий при несинхронном включении, меньше (с учетом необходимого запаса) электромагнитного момента, возникающего при трехфазном КЗ на выводах машины, при этом в качестве практических критериев оценки допустимости НАПВ принимаются расчетные начальные значения периодических составляющих токов статора при угле включения 180°;

б) максимальный ток через трансформатор (автотрансформатор) при угле включения 180° меньше тока КЗ на его выводах при питании от шин бесконечной мощности;

в) после АПВ обеспечивается достаточно быстрая ресинхронизация; если в результате несинхронного автоматического повторного включения возможно возникновение длительного асинхронного хода, должны применяться специальные мероприятия для его предотвращения или прекращения.

При соблюдении этих условий НАПВ допускается применять также в режиме ремонта на параллельных линиях.

При выполнении НАПВ необходимо принять меры по предотвращению излишнего срабатывания защиты. С этой целью рекомендуется, в частности, осуществлять включение выключателей при НАПВ в определенной последовательности, например выполнением АПВ с одной из сторон линии с контролем наличия напряжения на ней после успешного ТАПВ с противоположной стороны.

3.3.13. АПВ с улавливанием синхронизма может применяться на линиях по 3.3.10 для включения линии при значительных (примерно до 4%) скольжениях и допустимом угле.

Возможно также следующее выполнение АПВ. На конце линии, который должен включаться первым, производится ускоренное ТАПВ (с фиксацией срабатывания быстродействующей защиты, зона действия которой охватывает всю линию) без контроля напряжения на линии (УТАПВ БК) или ТАПВ с контролем отсутствия напряжения на линии (ТАПВ ОН), а на другом ее конце — ТАПВ с улавливанием синхронизма. Последнее производится при условии, что включение первого конца было успешным (это может быть определено, например, при помощи контроля наличия напряжения на линии).

Для улавливания синхронизма могут применяться устройства, построенные по принципу синхронизатора с постоянным углом опережения.

Устройства АПВ следует выполнять так, чтобы имелась возможность изменять очередность включения выключателей по концам линии.

При выполнении устройства АПВ УС необходимо стремиться к обеспечению его действия при возможно большей разности частот. Максимальный допустимый угол включения при применении АПВ УС должен приниматься с учетом условий, указанных в 3.3.12. При применении устройства АПВ УС рекомендуется его использование для включения линии персоналом (полуавтоматическая синхронизация).

3.3.14. На линиях, оборудованных трансформаторами напряжения, для контроля отсутствия напряжения (КОН) и контроля наличия напряжения (КНН) на линии при различных видах ТАПВ рекомендуется использовать органы, реагирующие на линейное (фазное) напряжение и на напряжения обратной и нулевой последовательностей. В некоторых случаях, например на линиях без шунтирующих реакторов, можно не использовать напряжение нулевой последовательности.

3.3.15. Однофазное автоматическое повторное включение (ОАПВ) может применяться только в сетях с большим током замыкания на землю. ОАПВ без автоматического перевода линии на длительный неполнофазный режим при устойчивом повреждении фазы следует применять:

а) на одиночных сильно нагруженных межсистемных или внутрисистемных линиях электропередачи;

б) на сильно нагруженных межсистемных линиях 220 кВ и выше с двумя и более обходными связями при условии, что отключение одной из них может привести к нарушению динамической устойчивости энергосистемы;

в) на межсистемных и внутрисистемных линиях разных классов напряжения, если трехфазное отключение линии высшего напряжения может привести к недопустимой перегрузке линий низшего напряжения с возможностью нарушения устойчивости энергосистемы;

г) на линиях, связывающих с системой крупные блочные электростанции без значительной местной нагрузки;

д) на линиях электропередачи, где осуществление ТАПВ сопряжено со значительным сбросом нагрузки вследствие понижения напряжения.

Устройство ОАПВ должно выполняться так, чтобы при выводе его из работы или исчезновении питания автоматически осуществлялся перевод действия защит линии на отключение трех фаз помимо устройства.

Выбор поврежденных фаз при КЗ на землю должен осуществляться при помощи избирательных органов, которые могут быть также использованы в качестве дополнительной быстродействующей защиты линии в цикле ОАПВ, при ТАПВ, БАПВ и одностороннем включении линии оперативным персоналом.

Выдержка временем ОАПВ должна отстраиваться от времени погасания дуги и деионизации среды в месте однофазного КЗ в неполнофазном режиме с учетом возможности неодновременного срабатывания защиты по концам линии, а также каскадного действия избирательных органов.

3.3.16. На линиях по 3.3.15 ОАПВ должно применяться в сочетании с различными видами ТАПВ. При этом должна быть предусмотрена возможность запрета ТАПВ во всех случаях ОАПВ или только при неуспешном ОАПВ. В зависимости от конкретных условий допускается осуществление ТАПВ после неуспешного ОАПВ. В этих случаях предусматривается действие ТАПВ сначала на одном конце линии с контролем отсутствия напряжения на линии и с увеличенной выдержкой времени.

3.3.17. На одиночных линиях с двусторонним питанием, связывающих систему с электростанцией небольшой мощности, могут применяться ТАПВ с автоматической самосинхронизацией (АПВС) гидрогенераторов для гидроэлектростанций и ТАПВ в сочетании с делительными устройствами — для гидро- и теплоэлектростанций.

3.3.18. На линиях с двусторонним питанием при наличии нескольких обходных связей следует применять:

1) при наличии двух связей, а также при наличии трех связей, если вероятно одновременное длительное отключение двух из этих связей (например, двухцепной линии):

• несинхронное АПВ (в основном для линий 110-220 кВ и при соблюдении условий, указанных в 3.3.12, но для случая отключения всех связей);
• АПВ с проверкой синхронизма (при невозможности выполнения несинхронного АПВ по причинам, указанным в 3.3.12, но для случая отключения всех связей).

Для ответственных линий при наличии двух связей, а также при наличии трех связей, две из которых двухцепная линия, при невозможности применения НАПВ по причинам, указанным в 3.3.12, разрешается применять устройства ОАПВ, БАПВ или АПВ УС (см. 3.3.11, 3.3.13, 3.3.15). При этом устройства ОАПВ и БАПВ следует дополнять устройством АПВ с проверкой синхронизма;

2) при наличии четырех и более связей, а также при наличии трех связей, если в последнем случае одновременное длительное отключение двух из этих связей маловероятно (например, если все линии одноцепные), — АПВ без проверки синхронизма.

3.3.19. Устройства АПВ с проверкой синхронизма следует выполнять на одном конце линии с контролем отсутствия напряжения на линии и с контролем наличия синхронизма, на другом конце — только с контролем наличия синхронизма. Схемы устройства АПВ с проверкой синхронизма линии должны выполняться одинаковыми на обоих концах с учетом возможности изменения очередности включения выключателей линии при АПВ.

Рекомендуется использовать устройство АПВ с проверкой синхронизма для проверки синхронизма соединяемых систем при включении линии персоналом.

3.3.20. Допускается совместное применение нескольких видов трехфазного АПВ на линии, например БАПВ и ТАПВ с проверкой синхронизма. Допускается также использовать различные виды устройств АПВ на разных концах линии, например УТАПВ БК (см. 3.3.13) на одном конце линии и ТАПВ с контролем наличия напряжения и синхронизма на другом.

3.3.21. Допускается сочетание ТАПВ с неселективными быстродействующими защитами для исправления неселективного действия последних. В сетях, состоящих из ряда последовательно включенных линий, при применении для них неселективных быстродействующих защит для исправления их действия рекомендуется применять поочередное АПВ; могут также применяться устройства АПВ с ускорением защиты до АПВ или с кратностью действия (не более трех), возрастающей по направлению к источнику питания.

3.3.22. При применении трехфазного однократного АПВ линий, питающих трансформаторы, со стороны высшего напряжения которых устанавливаются короткозамыкатели и отделители, для отключения отделителя в бестоковую паузу время действия устройства АПВ должно быть отстроено от суммарного времени включения короткозамыкателя и отключения отделителя. При применении трехфазного АПВ двукратного действия (см. 3.3.6) время действия АПВ в первом цикле по указанному условию не должно увеличиваться, если отключение отделителя предусматривается в бестоковую паузу второго цикла АПВ.

Для линий, на которые вместо выключателей устанавливаются отделители, отключение отделителей в случае неуспешного АПВ в первом цикле должно производиться в бестоковую паузу второго цикла АПВ.

3.3.23. Если в результате действия АПВ возможно несинхронное включение синхронных компенсаторов или синхронных электродвигателей и если такое включение для них недопустимо, а также для исключения подпитки от этих машин места повреждения следует предусматривать автоматическое отключение этих синхронных машин при исчезновении питания или переводить их в асинхронный режим отключением АГП с последующим автоматическим включением или ресинхронизацией после восстановления напряжения в результате успешного АПВ.

Для подстанций с синхронными компенсаторами или синхронными электродвигателями должны применяться меры, предотвращающие излишние срабатывания АЧР при действии АПВ.

3.3.24. АПВ шин электростанций и подстанций при наличии специальной защиты шин и выключателей, допускающих АПВ, должно выполняться по одному из двух вариантов:

1) автоматическим опробованием (постановка шин под напряжение выключателем от АПВ одного из питающих элементов);

2) автоматической сборкой схемы; при этом первым от устройства АПВ включается один из питающих элементов (например, линия, трансформатор), при успешном включении этого элемента производится последующее, возможно более полное автоматическое восстановление схемы доаварийного режима путем включения других элементов. АПВ шин по этому варианту рекомендуется применять в первую очередь для подстанций без постоянного дежурства персонала.

При выполнении АПВ шин должны применяться меры, исключающие несинхронное включение (если оно является недопустимым).

Должна обеспечиваться достаточная чувствительность защиты шин на случай неуспешного АПВ.

3.3.25. На двухтрансформаторных понижающих подстанциях при раздельной работе трансформаторов, как правило, должны предусматриваться устройства АПВ шин среднего и низшего напряжений в сочетании с устройствами АВР; при внутренних повреждениях трансформаторов должно действовать АВР, при прочих повреждениях — АПВ (см. 3.3.42).

Допускается для двухтрансформаторной подстанции, в нормальном режиме которой предусматривается параллельная работа трансформаторов на шинах данного напряжения, устанавливать дополнительно к устройству АПВ устройство АВР, предназначенное для режима, когда один из трансформаторов выведен в резерв.

3.3.26. Устройствами АПВ должны быть оборудованы все одиночные понижающие трансформаторы мощностью более 1 MB·А на подстанциях энергосистем, имеющие выключатель и максимальную токовую защиту с питающей стороны, когда отключение трансформатора приводит к обесточению электроустановок потребителей. Допускается в отдельных случаях действие АПВ и при отключении трансформатора защитой от внутренних повреждений.

3.3.27. При неуспешном АПВ включаемого первым выключателем элемента, присоединенного двумя или более выключателями, АПВ остальных выключателей этого элемента, как правило, должно запрещаться.

3.3.28. При наличии на подстанции или электростанции выключателей с электромагнитным приводом, если от устройства АПВ могут быть одновременно включены два или более выключателей, для обеспечения необходимого уровня напряжения аккумуляторной батареи при включении и для снижения сечения кабелей цепей питания электромагнитов включения следует, как правило, выполнять АПВ так, чтобы одновременное включение нескольких выключателей было исключено (например, применением на присоединениях АПВ с различными выдержками времени).

Допускается в отдельных случаях (преимущественно при напряжении 110 кВ и большом числе присоединений, оборудованных АПВ) одновременное включение от АПВ двух выключателей.

3.3.29. Действие устройств АПВ должно фиксироваться указательными реле, встроенными в реле указателями срабатывания, счетчиками числа срабатываний или другими устройствами аналогичного назначения.

Как работают устройства автоматики повторного включения (АПВ) в электрических сетях

Основными требованиями, предъявляемыми к электроснабжению потребителей, являются надежность и бесперебойность подачи электроэнергии. Транспортные энергетические потоки электрических сетей занимают сотни и тысячи километров. На таких расстояниях на ЛЭП могут воздействовать различные природные и физические процессы, которые повреждают оборудование, создают токи утечек или коротких замыканий.

Чтобы не допустить распространения аварий любые линии электропередач оборудованы защитами, которые постоянно в реальном времени отслеживают все необходимые параметры электрической энергии и в случаях, когда создается неисправность, быстро отключают питание с ЛЭП работой силового выключателя, установленного на стороне генераторного конца линии.

С этой целью все ЛЭП прокладываются между коммутационными транспортными узлами, называемыми электрическими подстанциями, на которых сосредоточены силовые аппараты, устройства измерения, а также защиты и средства автоматики.

Повреждения ЛЭП могут происходить по различным причинам с разной продолжительностью. Их принято разделять на две группы, действующие:

Примером первого проявления неисправности может быть пролет аиста через провода воздушной ЛЭП так, что он расправленными крыльями уменьшает электрическое сопротивление воздушного изоляционного слоя между потенциалами фаз и создает этим путь для прохождения тока короткого замыкания через свое тела.

Для второго случая характерны расстрелы вандалами изоляторов из огнестрельного охотничьего ружья, разрушения опор стихийными бедствиями или ударами транспортных средств, врезавшихся в столбы на больших скоростях при плохой видимости.

В любом из этих случаев защиты почувствуют неисправность и отключат выключатель. Через место короткого замыкания перестанут протекать токи КЗ, образуется бестоковая пауза в электроснабжении.

Но, потребителям электроэнергии необходима поставка электричества, ведь обходиться без него они уже не могут. Поэтому требуется включать линию под напряжение выключателем, причем максимально быстро.

Делается это автоматически в несколько этапов или вручную оперативным персоналом по строго заданному алгоритму.

Как работает автоматика повторного включения (АПВ)

На всех подстанциях энергетики работают силовые выключатели, которые могут управляться системами автоматики или действиями диспетчера. Для этого они оборудованы соленоидами:

• включения;
• отключения.

Подача напряжения на соответствующий соленоид приводит к коммутациям первичной сети. Рассмотрим вариант автоматического управления выключателями специальными устройствами АПВ.

После отключения ЛЭП защитами сразу начинает работать автоматика повторного включения. Но, она подает напряжение на линию не мгновенно после отключения, а с выдержкой времени, требуемой для самоликвидации кратковременных причин, например, падения пораженного электрическим током аиста на землю.

Для каждого вида ЛЭП на основе проведения статистических исследований рекомендуются свои времена, обеспечивающие период ликвидации кратковременных аварий. Обычно она составляет около двух секунд или чуть больше (до четырех).

После завершения выставленного заранее времени автоматика подает напряжение на соленоид включения: линия вводится в работу. В этой ситуации включение может быть выполнено:

1. успешно, когда неисправность самоликвидировалась (аист прошел сквозь зону проводов);

2. неуспешно, если на провода, например, попал воздушный змей и шнур его крепления не успел выгореть до конца.

С успешным включением все понятно. Кратковременный перерыв в электроснабжении не принесет большого вреда потребителям, а в большинстве случаев они его просто не заметят.

При неуспешном АПВ ситуация с потребителями осложняется: неисправность осталась и защиты линии повторно сняли напряжение с нее — потребители вновь обесточены. Таким образом, первый крат работы АПВ оказался неудачным.

Чтобы повысить достоверность информации через некоторое время, например, 15÷20 секунд предпринимается вторая попытка автоматики произвести включение линии под нагрузку.

Практика использования двухкратного АПВ на высоковольтных линиях электропередач показала его эффективность в 15 случаях срабатываний из ста. Учитывая, что до 50% процентов аварийных отключений ликвидируются первым кратом АПВ и до 15% — вторым, то общая надежность включения линии под нагрузку применением двухкратного цикла значительно повышается, достигая рубежа 60÷65%.

Если после второй попытки АПВ авария не устранена и защиты снова отключили выключатель, то неисправность носит устойчивый характер, требует визуальной оценки эксплуатационным персоналом, ремонта. Включать такую линию под нагрузку нельзя до устранения повреждений выездной бригадой. А для нахождения этого места и выполнения ремонтных работ необходимо определенное время.

Подача напряжения на отремонтированный участок осуществляется в ручном режиме после выполнения многочисленных проверок, исключающих повторное возникновение неисправности.

Рассмотренные для воздушной линии принципы работы устройств АПВ, полностью подходят для средств управления шинами, секциями, трансформаторами, электродвигателями и другим низковольтным или высоковольтным энергетическим оборудованием.

Требования к работе АПВ

Для создания надежности работы системы необходимо выбрать оптимальные условия настройки автоматики исходя из следующих факторов:

• обеспечения перерыва для предотвращения ионизации среды, исключающего повторное зажигание дуги при поспешном включении;
• возможностями технической конструкции автоматического выключателя быстро выполнять переключения под нагрузкой аварийного режима;
• ограничения перерыва бестоковой паузы в работе оборудования и другими особенностями технологического процесса.

Автоматика должно работать после любого отключения защитами либо самопроизвольного, ошибочного срабатывания выключателя. Когда же включение выполняют вручную или по средствам телеуправления, то АПВ не должно сработать, ибо при ошибках персонала, например, оставленном, не снятом переносном или стационарном заземлении, защиты отключат неисправность, а повторно подавать на него напряжение нельзя.

Поэтому конструктивно АПВ после продолжительного отключения не готово к работе и восстанавливает свои характеристики через несколько секунд от момента включения выключателя.

Продолжительность повторных включений

Запас энергии устройств АПВ должен обеспечить автоматическое выполнение циклов выключателем:

1. Откл — Вкл — Откл для однократной работы;

2. Откл — Вкл — Откл — Вкл — Откл для двухкратных алгоритмов.

По окончании выполнения цикла автоматика должна быть лишена возможности работать.

Настройка временно́й уставки срабатывания

Продолжительность выдержки времени между отключением выключателя от защит и подачей автоматикой напряжения должна иметь возможность настройки эксплуатационным персоналом с учетом конкретных местных условий.

После успешного срабатывания автоматикой происходит потеря запаса ее энергии. Она должен восстанавливаться с небольшой заданной выдержкой времени для приведения в готовность устройств к новому выполнению операций включения.

Надежность команды, выдаваемой автоматикой

Величина выходного сигнала и его продолжительность от автоматики должны быть достаточными для надежного управления выключателем.

Возможности блокировки срабатываний

В электрических сетях создаются условия, когда определенные защиты должны исключать работу автоматики АПВ после их срабатывания на отключение. Например, при снижении частоты в сети из-за подключения большого количества потребителей часть их необходимо отключать. Последовательность таких операций предусмотрена проектом частотной разгрузки, где уже назначены менее ответственные присоединения для снятия с них питания. Работа их АПВ в этом случае должна блокироваться командой запрета, поступающей от соответствующей защиты.

Типы устройств АПВ

В зависимости от назначения АПВ создаются для работы по одному или двум циклам. Практические исследования показали, что если устанавливать трехкратные АПВ, то их эффективность не превышает 3%, а это очень мало. Поэтому такие системы автоматики вообще не применяются.

Способы воздействия на привод выключателя

У старых пружинных и грузовых приводов использовались механические конструкции АПВ, передающие усилие предварительно взведенной пружины или поднятого груза непосредственно на отключающее устройство без выдержки времени.

Такие механизмы не требовали дополнительного источника питания, но имели маленькую бестоковую паузу и сложное устройство, не отличавшееся высокой надежностью. Сейчас они не используются и полностью заменены электрическими системами.

Число управляемых фаз выключателя

Защита и цепи автоматики могут воздействовать одновременно на все три фазы цепи или выбирать ту, на которой произошла авария.

Трехфазные АПВ (ТАПВ) немного проще по устройству и принципу работы, а однофазные (ОАПВ) построены по более сложной схеме, имеют большое количество измерительных и логических элементов. Например, при релейном исполнении на стандартных панелях ТАПВ помещается в корпус, меньший чем ширина половины панели.

Для размещения элементов логики, работающих по алгоритмам ОАПВ, требуется место на площади, занимаемой отдельной панелью.

С внедрением статических реле и микропроцессорных устройств габариты автоматики стали значительно уменьшаться.

Способы контроля цепей пуска АПВ

При подаче питания выключателем по команде от АПВ после срабатывания защит происходит разделение схемы на два участка. В этот момент может возникнуть рассогласование гармоник напряжений по времени (сдвиг по углу, фазе), которое создает сложные переходные процессы и вызывает срабатывание защит.

По степени важности оборудования автоматика может выполняться для работы:

1. без проверок состояния синхронизма;

2. с проверками синхронизма.

Первые конструкции могут использоваться:

• в системах энергетики с гарантированным электроснабжением, когда проверки синхронизма и качества напряжения не требуются. Для этого случая создаются простые схемы ТАПВ;
• на оборудовании, допускающем несинхронное включение — несинхронные АПВ (НАПВ);
• у выключателей, снабженных быстродействующими защитами и приводами, способными срабатывать за время, исключающее разделение энергосистемы на несинхронные участки — быстродействующее АПВ (БАПВ).

Проверки синхронизма выполняются при:

• контроле наличия напряжения, например, на линии — КННЛ;
• контроле отсутствия напряжения — КОНЛ;
• ожидании синхронизма — КОС;
• улавливании синхронизма — КУС.

Сочетаемость АПВ с действием устройств РЗА

Для работы АПВ могут выполняться алгоритмы:

• ускорения защит;
• установки очередности срабатываний выключателей на различных взаимосвязанных присоединениях;
• взаимодействия с автоматикой частотной разгрузки;
• применения токовой неселективной отсечки в комплексе с АПВ, позволяющей уменьшать токи коротких замыканий;
• сочетания с работой автоматики включения резерва и некоторые другие случаи.

Вид оперативного тока

Лучшей надежностью обладают устройства автоматики, работающие за счет энергии аккумуляторных батарей, собранных в систему питания оперативных цепей. Но, для них требуется сложное техническое оборудование и постоянное обслуживание специалистами.

Поэтому получили развитие другие системы, основанные на питании от цепей переменного тока, взятого с трансформаторов собственных нужд (ТСН), тока (ТТ) или напряжения (ТН). Они чаще всего используются на небольших удаленных подстанциях, обслуживаемых выездными бригадами электриков.

Принцип работы простейшего однократного АПВ линии

Логика, используемая для однократного цикла устройств автоматики повторного включения, может быть пояснена на схеме старого, но еще работающего по электромагнитному принципу реле АПВ (РПВ-58).

На схему подается напряжение постоянного оперативного тока +ШУ и –ШУ. Реле АПВ управляется цепями:

• контроля синхронизма;
• положения контакта выключателя в отключенном состоянии (РПО);
• разрешения подготовки;
• запрета АПВ.

В составе комплекта АПВ включены реле:

• времени РВ;
• промежуточное РП с двумя обмотками:
• тока I;
• напряжения U.

Конденсатор С после подачи напряжения на ШУ заряжается через элементы логических цепочек разрешения подготовки. А при формировании цепей запрета АПВ заряд блокируется подбором резисторов R1 и R2.

На обмотку реле времени РВ подается напряжение ШУ после отключения выключателя через цепи контроля синхронизма, и оно отрабатывает заданную выдержку времени своим контактом.

После замыкания нормально открытого контакта РВ конденсатор разряжается на обмотку напряжения промежуточного реле РП, которое срабатывает и своим замкнутым контактом РП через собственную токовую обмотку удержания выдает +ШУ на соленоид включения силового выключателя.

Таким образом, реле АПВ выдает импульс тока от предварительно заряженного конденсатора С на включение выключателя после его отключения через сигнальный блинкер РУ и накладку Н замыканием контакта РП.

Назначение накладки Н — вывод из работы АПВ оперативным персоналом при выполнении переключений.

Реле АПВ на статических элементах

Использование полупроводниковых технологий внесло изменения в габариты и конструкцию электромагнитных реле, создаваемых для устройств автоматического повторного включения. Они стали более компактными, удобными в настройках и выставлении уставок.

А принцип работы релейной схемы, заложенный в логике электромагнитными реле, остался прежним.

Особенности обслуживания устройств АПВ

При эксплуатации введенные в работу устройства защит и автоматики находятся только в ведении оперативного персонала, который контролирует правильность работы оборудования. Доступ к ним других специалистов ограничен организационными мероприятиями.

Все срабатывания АПВ фиксируются автоматикой, регистрирующими приборами и записями диспетчера в оперативном журнале. Релейный персонал анализирует правильность каждого срабатывания устройств РЗА и делает об этом записи в технической документации.

Для проведения периодических обслуживаний устройства АПВ совместно с другими системами выводятся из работы и передаются для выполнения профилактических мероприятий персоналу службы МСРЗАИ, который по окончании проверок составляет протокол, делает заключение об исправности и участвует во вводе устройств РЗА в работу.
Смотрите также: Как работают устройства автоматики включения резерва (АВР) в электрических сетях

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: