Автоматическое включение резервных трансформаторов

На рис. 2.4 приведена схема подключения трансформатора собственных нужд (ТСН) блочных ТЭС [1]. Рабочий трансформатор Т1 имеет расщепленные обмотки и подключен отпайкой к генератору G1. Два резервных трансформатора Т2 и Т3 присоединены к магистралям резервного питания 6 кВ А и В. Выключатели ВН резервных трансформаторов Q21 и Q31 нормально отключены, а выключатели стороны НН Q2A и Q2B, Q3A и Q3B включены.

Рис. 2.4. Схема подключении ТСН блочной ТЭС.

 

В рассматриваемой схеме имеется возможность замены рабочего трансформатора любого энергоблока любым из двух резервных: Т2 или Т3. В зависимости от того, какой из резервных трансформаторов используется, включаются выключатели Q4A, Q4B или Q5A, Q5B (секционные выключатели устанавливаются через два энергоблока).

В нормальном режиме секция собственных нужд (СН) получает питание от рабочего трансформатора Т1 через выключатель Q11. В случае аварийного отключения Т1 будут включены выключатель Q1A, а также выключатели Q21 или Q31 резервных трансформаторов Т2 или Т3.

Команды на включение выключателей подаются реле KLA (рис. 2.5), которое срабатывает при замыкании вспомогательного контакта SQQ11.1 отключившегося выключателя Q11 через размыкающийся контакт KQC11.1, обеспечивающий однократность действия АВР. Плюс на включение выключателя Q1A подается непосредственно контактом KLА.1 через указательное реле КН1, а на включение выключателей Q21 или Q31 – через контакты KLА.2 и KLА.3 соответственно.

Рис. 2.5. Схема АВР ТСН блочной ТЭС.

 

Для выбора направления действия схемы АВР предусмотрены ключи SA. 3 или SA. 4 и специальные промежуточные реле (KL2A и K L3A), контролирующие, от какого резервного трансформатора питаются вводы резервного питания к секции СН соответствующего энергоблока (в рассматриваемом случае энергоблока G1).

При использовании для резервирования Т2 в схемах АВР выключателей Q1A и Q21 замкнуты контакты KV2.1 реле напряжения, контролирующего наличие напряжения на питающей стороне трансформатора Т2, и контакты реле положения «Включено» KQC2A выключателя Q2A. Поэтому под напряжением находятся реле KLV2, KL2A и контакты их в схемах АВР (см. рис. 2.5) замкнуты. При использовании же для резервирования Т3 под напряжением будут находиться реле KLV3 и KL3A.

Действие АВР запрещается в случае отключения выключателя Q11 вручную [при этом размыкаются контакты KQQ11.1 (см. рис. 1.9 и рис. 2.5)] и в случае повреждения на шинах или присоединениях НН, когда могут подействовать резервные РЗ питающего трансформатора [при этом через замкнувшийся контакт выходного промежуточного реле резервных РЗ трансформатора KL (см. рис. 25) сработает реле блокировки KLB, которое контактом KLB.1 разомкнет цепь обмотки реле KLA, а через контакт KLB.2 будет самоудерживаться до размыкания контакта KQC11.1 и возврата схемы АВР]. В схеме (см. рис. 2.5) использованы фиксированные ключи. Поэтому повторитель KQQ11 отсутствует, его заменяет непосредственно КУ SA.2.

При исчезновении напряжения на шинах секции 6 кВ, когда выключатель рабочего трансформатора Q11 остается включенным, вступит в действие пусковой орган минимального напряжения АВР, схема которого приведена на рис. 2.6. Для отключения выключателя Q11 и последующего пуска АВР необходимо срабатывание двух реле минимального напряжения (KV1 и KV4 на рис. 2.6) и реле времени KT1 и КТ4. В качестве реле KV1 и KV4 используются соответствующие реле первой ступени РЗ минимального напряжения, предназначенной для отключения неответственных электродвигателей в режиме самозапуска. На реле KV4 выполняется уставка срабатывания 70 В, и оно срабатывает одновременно с реле KV1 при исчезновении напряжения на шинах, обеспечивая пуск АВР. Для исключения ложного срабатывания пускового органа АВР и РЗ минимального напряжения электродвигателей при отключении автоматического выключателя SF, установленного во вторичных цепях TV1 (рис. 2.6), плюс на контакты реле напряжения подается через его вспомогательный контакт SQF, замкнутый при включенном автоматическом выключателе.

Рис. 2.6. Пусковой орган минимального напряжения АВР.

Предусмотренные в схеме на рис. 2.6 блокировки не исключают возможности ложного срабатывания пускового органа АВР в случае перегорания предохранителя в средней фазе на стороне ВН TV1, когда могут одновременно сработать оба реле напряжения (KV1 и KV4). Для предотвращения в этом случае ложного срабатывания пускового органа схемы АВР плюс на его схему подается через размыкающий контакт фильтр-реле напряжения обратной последовательности KVZ (типа РНФ-1М), установленного в схеме РЗ минимального напряжения электродвигателей, подключенных к данной секции шин СН.

В цепи отключения соответствующего выключателя рабочего трансформатора от пускового органа схемы АВР включены замыкающие контакты промежуточных реле KL2 или KL3 (см. рис. 2.5), замкнутые при наличии напряжения на резервном источнике питания. Промежуточные реле KL2 (KL3) приходят в действие от контактов максимальных реле напряжения KV2.1 (KV3.1) и служат для размножения контактов последнего с целью использования их в цепях других рабочих трансформаторов.

Реле времени КТ1 и КТ4 замыкают цепь отключения выключателя Q11 через замыкающие контакты реле KLV2.1 (KLV3.1) и KL2A.1 (KL3A.1) в зависимости от того, какой трансформатор – Т2 или Т3 – используется для резервирования рабочего трансформатора.

 

Сетевые АВР

В распределительных сетях широкое применение находят АВР, обеспечивающие при своем срабатывании восстановление питания нескольких п/ст сети, – так называемые сетевые АВР. Схема такого АВР приведена на рис. 2.7. Устройство АВР двустороннего действия обеспечивает восстановления питания участков сети, расположенных слева и справа от п/ст В, в случае нарушения питания от п/ст А и Д. соответственно. Пуск АВР осуществляется контактами реле напряжения KV1 и KV2, подключенными к трансформаторам напряжения TV1 и TV2. В цепи обмотки реле времени КТ1 пускового органа АВР включены замыкающие контакты автоматов SF 1 и SF 2, предотвращающих ложное срабатывание пускового органа в случае неисправностей цепей напряжения, а также замыкающие контакты реле напряжения KV3 и KV4, контролирующие наличие напряжения со стороны резервного источника.

В схеме пускового органа АВР предусмотрено второе реле времени КТ2 для возможности осуществления двух различных уставок по времени в случае отключения питания от п/ст А и Д.

Однократность действия рассматриваемой схемы АВР обеспечивается двухпозиционным реле KQ. Это реле типа РП-9 переменного тока имеет две обмотки, которые включены со встречной полярностью. Срабатывание реле и переключение его контактов происходят за один из полупериодов поданного на обмотки напряжения переменного тока, когда в якоре реле направление управляющего потока противоположно направлению поляризующего потока, создаваемого постоянными магнитами.

В нормальном режиме замкнут контакт KQ.1 и подготовлена цепь выходного промежуточного реле KL. После срабатывания реле KL, подающего импульс на включение Q1, и замыкания контактов реле положения «Включено» KQC.1, фиксирующего включение Q1, реле KQ срабатывает и переключает свои контакты, размыкая KQ.1 в цепи обмотки KL. Возврат реле KQ и подготовка схемы АВР к новому действию осуществляется нажатием кнопки SB. Эту операцию выполняет персонал оперативно-выездной бригады, прибывающей на п/ст при поступлении сигнала о срабатывании АВР.

 

Рис. 2.7. Схема сетевого АВР.

 

Действие сетевого АВР увязывается с АПВ линий, что обеспечивает наибольшую эффективность действия автоматики. РЗ в рассматриваемой сети должна выполняться с учетом возможности питания промежуточных п/ст как от одного, так и от другого источника.

 

Расчет уставок АВР

Реле однократности включения

Выдержка времени промежуточного реле однократности включения t_ОВ от момента снятия напряжения с его обмотки до размыкания контактов должна с некоторым запасом превышать время включения выключателя резервного источника питания:

t_ОВ = t_ВКЛ + t_ЗАП, (2.1)

где: t_ВКЛ - время включения выключателя резервного источника питания (если выключателей два, то выключателя, имеющего большее время включения);

t_ЗАП - время запаса, принимается равным 0,3–0,5 с.

Пусковой орган минимального напряжения

Напряжение срабатывания реле минимального напряжения при выполнении пускового органа по схеме на рис. 2.2, 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 реле минимального напряжения (напряжение, при котором возвращается якорь реле) должно быть равным:

; , (2.2)

где: U_ОСТ - наименьшее расчетное значение остаточного напряжения при КЗ;

U_ЗАП - наименьшее напряжение при самозапуске электродвигателей;

k_Н - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1–1,2;

n_H - коэффициент трансформации трансформатора напряжения.

Для определения наименьшего остаточного напряжения производятся расчеты при трехфазных КЗ и расчет самозапуска электродвигателей. Принимается меньшее значение напряжения срабатывания из значений, полученных по формулам (2.2).

В большинстве случаев обоим условиям удовлетворяет напряжение срабатывания, равное:

U_CP = (0,25 ÷ 0,4) U_НОМ, (2.3)

где: U_НОМ – номинальное напряжение электроустановки.

Поэтому обычно можно принимать напряжение срабатывания согласно формуле (2.3). В схемах пусковых органов минимального напряжения должны применяться термически стойкие реле напряжения типа РН-53/60 Д, которые имеют пределы уставок 15–60 В и допускают длительное включение под напряжение 110 и 220 В.

Реле контроля наличия напряжения на резервном источнике питания

Напряжение срабатывания этого реле определяется из условия отстройки от минимального рабочего напряжения по формуле:

, (2.4)

где: U_{раб.мин} - минимальное рабочее напряжение;

k_H - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,2;

k_В - коэффициент возврата реле.

 

2.7. Современные подходы к выполнению устройства АВР

Устройства автоматического включения резервных источников питания и резервного электрооборудования обеспечивают надежность электроснабжения и необходимую производительность собственных нужд ЭС и повышают безопасность обслуживания АЭС. Обязательной является установка устройств АВР на выключателях резервных трансформаторов собственных нужд ЭС, а также резервных маслонасосах и питающих водой парогенераторы насосах, вентиляторах топок парогенераторов и на другом ответственном оборудовании, обеспечивающем нормальное функционирование электростанций. Они широко распространены в системах электроснабжения, прежде всего на секционных выключателях двухтрансформаторных ПС.

Главное требование к ним ‒ быстродействие, особенно при наличии подключенных к секциям шин синхронных электродвигателей, выпадение из синхронизма которых в бестоковую паузу после исчезновения рабочего питания технологически недопустимо. Другим требованием, как и к устройствам АПВ, является однократность действия; пуск только при исчезновении напряжения и, как правило, после отключения рабочего выключателя; ускорение действия РЗ. Весьма простые устройства АВР существенно усложняются из-за требования недействия при КЗ, после отключения которых напряжение восстанавливается, и, особенно, из-за указанной безынерционности обеспечения резервным питанием синхронной нагрузки, когда приходится игнорировать требование отключения рабочего выключателя.

Различные релейно-контактные устройства АВР органически входят в состав цепей управления выключателями и дополняют их лишь постоянно возбужденным электромагнитным реле однократности действия, развозбуждаемым перед включением резервного выключателя и, благодаря задержке по времени его отпускания t_зо, обеспечивающим лишь однократную сборку цепи питания электромагнита включения резервного выключателя: в случае его немедленного отключения устройствами РЗ цепь возможного повторного его включения оказывается уже разомкнутой. Их схемы в избытке приведены в учебной литературе.

Пусковой, а вернее, измерительный орган минимального напряжения усложняется из-за специфичности цепей подключения первичных изме­рительных трансформаторов напряжения через защитные предохранители, большого возможного диапазона остаточных напряжений КЗ и пониженных напряжений в начале самозапуска неотключаемой при исчезновении напряжения ответственной затормозившейся в течение бестоковой паузы электродвигательной нагрузки, целесообразности контроля напряжения резервного источника. При наличии синхронных электродвигателей, поддерживающих напряжение на шинах, в устройства АВР вводятся и другие измерительные реле: угла сдвига фаз, направления мощности, направленного сопротивления, снижения частоты и даже фильтр-реле напряжения и тока прямой или обратной последовательностей.

 

2.7.1. АВР трансформатора собственных нужд тепловой электростанции

 

На рис. 2.8 приведена часть типовой схемы устройства АВР трансформатора собственных нужд тепловой электростанции.

Фрагмент цепей управления выключателями, например Q 1 рабочего Т1 и Q 3 резервного Т3 (рис. 2.8, а, в, г) трансформаторов собственных нужд (в предположении включенного выключателя Q 5), иллюстрирует сказанное о релейно-контактной исполнительной части устройства АВР: электромагнитное реле однократности действия КQСТ (реле фиксации включенного состояния Q 1) включено в цепь управления выключателем рабочего трансформатора (рис. 2.8, в) и возбуждено его вспомогательным (сигнальным) замыкающим контактом Q 1.1; в цепи обмотки контактора КМЗ управления электромагнитом УАС3 включения резервного выключателя (рис. 2.8, г) находится размыкающий сигнальный контакт Q 1.2 и замыкающий, размыкающийся с указанной выше задержкой t _зо контакт КQСТ, ‒ цепь включения выключателя Q 3 резервного трансформатора подготовлена, но разомкнута контактом Q 1.2.

При отключении рабочего выключателя Q 1 его сигнальные контакты Q 1.1 и Q 1.2 переключаются ‒ приходят в показанные на схеме состояния; обмотка электромагнитного реле КQСТ контактом Q 1.1 отсоединяется от шин управления ШУ1, но не обесточивается: через диод VD в ней циркулирует экспоненциально затухающий ток, обусловленный исчезающим магнитным потоком реле, который удерживает его якорь в притянутом положении в течение времени t _зо. На это время, достаточное лишь для одного включения резервного выключателя Q 3, через контакт Q 1.2 возбуждается контактор КМЗ в цепи электромагнита включения УАС3 (рис. 2.8, г). На схемах показаны также обмотка тока КВS1.1 и контакт КВS3.1 реле предотвращения возможных многократных включений выключателей Q 1 и Q 3, в частности от ключей управления SА 1, SА З: показанное точками замкнутое состояние их цепей соответствует положениям «отключить» Q 1 и «включить» Q 3 соответственно.

На рис. 2.8, б приведены схемы пускового органа минимального напряжения: минимальные измерительные реле с выдержкой времени КVТ1, КVТ2 и фильтр-реле КVZ₂ напряжения обратной последовательности, подключенные ко вторичным цепям первичного измерительного трансформатора напряжения ТV1 (рис. 2.8, а), и цепей контроля напряжения резервного источника максимальным измерительным реле напряжения КVЗ, подключенным к трансформатору напряжения ТV З. Их контакты: замыкающий КVЗ и размыкающие КVТ1, КVТ2 и КVZ₂ собирают цепь отключения рабочего выключателя Q 1 при исчезновении напряжения рабочего источника по другим (кроме отключения Q 1) причинам.

 

Рис. 2.8

 

Пусковой орган выполнен с двумя реле КVТ1, КVТ2 и дополнен фильтром-реле КVZ₂ для предотвращения его излишнего срабатывания при перегорании плавкой вставки одной из фаз предохранителя F1 в цепи подключения ТV1 ‒ срабатывает одно из них: КVТ1 или КVТ2, или оба при расплавлении вставки фазы В. При этом срабатывает фильтр-реле напряжения обратной последовательности KVZ₂. При исчезновении напряжения все три реле невозбуждены и их контакты замкнуты, реле КV3 возбуждено напряжением на выходе ТV3 и его контакт КV3 также замкнут: как указывалось, производится отключение Q 1 включение Q 3.

Настройка минимальных измерительных реле производится по условию четкого их возврата в возбужденное состояние под воздействием наименьшего напряжения на шинах в начале процесса самозапуска затормозившейся за время существования КЗ электродвигательной нагрузки [1], а напряжение срабатывания максимальных реле KV З и фильтр-реле KVZ₂ ‒ по условиям четкого срабатывания при минимальном напряжении нормального режима и несрабатывания при возможном наибольшем напряжении небаланса на выходе фильтра напряжения обратной последовательности соответственно [40].

Выдержки времени реле КVТ1, КVТ2 определяются предотвращением излишних действий устройств АВР при КЗ, после отключения которых напряжение рабочего источника восстанавливается, например на отходящей от шин кабельной линии (точка К на рис. 2.8, а), и выбираются большими максимального времени действия на отключение устройств РЗ.

2.7.2. Быстродействующие автоматические устройства резервного включения

На рис. 2.9, б приведена функциональная схема быстродействующего автоматического устройства включения секционного резервного выключателя (БАВР) подстанции (рис. 2.9, а), питающей от двух частей ЭЭС ИП1, ИП2 мощные синхронные электродвигатели М1, М2 водонасосных или нефтеперекачивающих станций, выпадение из синхронизма которых в цикле АВР приводит к гидравлическим ударам с разрывами магистральных трубопроводов ‒ авариям с экологическими последствиями.

Пусковой орган БАВР (рис. 2.9, б) значительно сложнее. Он состоит из двух различных комплектов измерительных реле АК1 и АК2, действующих через логическую часть ЛЧодновременно на включение резервного (секционного) Q 3 и отключение соответствующего рабочего Q 1 (или (Q 2) быстродействующих вакуумных выключателей двухтрансформаторной подстанции (рис. 2.9, а), питающей синхронную нагрузку от двух разных взаиморезервирующих источников питания ИП1, ИП2.

 

 

Первый комплект АК1, предназначенный для действия при потере питания секции, в частности при трехфазном КЗ в цепях рабочего источника питания (например, К1 на линии W 1), содержит измерительные фильтр-реле напряжения KVZ ₁ и направления активной мощности KWZ₁ прямой последовательности и угла K Z₁ сдвига фаз между напряжениями прямой последовательности на секциях шин ПС. В нормальном режиме напряжение номинальное, сдвиг по фазе отсутствует, а мощность направлена от источника питания к нагрузке. При указанном трехфазном КЗ или отключении выключателя на передающем конце линии напряжение снижается или исчезает, изменяется на противоположное направление активной мощности, выдаваемой синхронными электродвигателями (СД), появляется и увеличивается угол сдвига фаз между напряжением на выводах уменьшающих частоту вращения СД ‒ напряжением резервируемой и напряжением резервирующей секций: фильтр-реле K Z₁ подключены к измерительным трансформаторам напряжения ТV1, ТV2 разных секций. Срабатывают фильтр- реле KVZ₁, или K Z₁, или оба (логический элемент DW 1) и KWZ₁ (логический элемент DХ1), и через логический элемент DW2 формируется управляющее рабочим и резервным выключателями воздействие АВР.

При трехфазном или двухфазном КЗ на отходящей от секции шин линии (К2), при которых АВР не требуется, не срабатывает фильтр-реле KWZ₁: СД потребляют активную мощность, и БАВР не действует.

Однако по указанной причине оно не запускается и при несимметричных КЗ в цепях источника питания (K 1), при которых АВР необходимо. При этом вступает в действие второй комплект пусковых реле АК2: фильтр-реле KVZ₂ напряжения обратной последовательности и КАZ₁ реактивных мощности или тока прямой последовательности (логический элемент DХ2). Действие KVZ₂ очевидно, а фильтр-реле КАZ₁ срабатывает, вследствие возрастания в несколько раз генерируемого СД реактивного тока.

Рассмотренный пусковой орган излишне срабатывает при КЗ в элек­трической сети рабочего источника (например, К3), когда АВР не требуется: происходит излишнее его действие. Как указывалось, реле KWZ₁ отказывает при несимметричных КЗ, при которых АВР необходимо. Поэтому в разработанном микропроцессорном БАВР пусковой измерительный орган состоит из направленного измерительного фильтр-реле сопротивления КZZ₁ и минимального фильтр-реле тока КAZ₁ прямой последовательности (рис. 2.10), подключенных к измерительным трансформаторам напряжения резервируемой секции, например ТV1, и тока ТA 1 (см. рис. 2.9, а). Фильтр-реле КZZ₁четко срабатывает при любом КЗ в цепях источника питания (K 1) и не срабатывает при КЗ на линиях, отходящих от резервируемой секции шин (К2), поскольку направление мощности прямой последовательности (реле направленное) сохраняется таким же, как и в нормальном режиме.

Фильтр-реле КAZ₁ запускает БАВР (логический элемент DW) при потере питания, например вследствие отключения выключателя передающего конца рабочей линии W 1.

 

Рис. 2.10.

Рис. 9.6. Функциональная схема микропроцессорного устройства БАВР

 

Однако фильтр-реле KZZ₁ не отличает КЗ в сети рабочего источника (K1) от КЗ на питающей линии (K3): излишнее действие БАВР не устраняется. Поэтому предусматривается максимальное измерительное фильтр-реле напряжения KVZ 2₁, подключенное к трансформатору напряжения ТV3 рабочего трансформатора (см. рис. 2.9, а), которое после отключения КЗ в сети и восстановления напряжения рабочего источника ликвидирует излишнее действие БАВР, включая рабочий и отключая резервный выключатели.

На схеме (рис. 2.10) показано и максимальное фильтр-реле KVZ1₁ напряжения прямой последовательности, подключенное к измерительному трансформатору напряжения ТV2 резервирующей секции (см. рис. 2.9, а), контролирующее наличие на ней напряжения и поэтому действующее с измерительным органом через элемент DХ логической части ЛЧ автоматического устройства.

Микропроцессорный пусковой орган практически безынерционен: на формирование ортогональных составляющих междуфазных напряжений (цифровые формирователи ‒ ЦФОСН) и разностей фазных токов (ЦФОСТ) затрачивается один-два интервала Т их дискретизации аналого-цифровым преобразователем, а на формирование из них ортогональных составляющих напряжений (ОСНПП) и токов (ОСТПП) прямой последовательности и на действие измерительных реле ‒ лишь вычислительное время микропроцессора, укладывающееся в один интервал дискретизации. При быстродействующих вакуумных выключателях микропроцессорные устройства БАВР значительно эффективнее его аналоговых прототипов.

Микропроцессорные устройства АВР входят в состав нескольких, разработанных в последнее время, многофункциональных интегрированных программных устройств противоаварийной автоматики.

 

⇐ Предыдущая12

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: