Трехфазное АПВ на линиях с двусторонним питанием

1.10.1. Общие сведения

АПВ линий с двусторонним питанием имеет некоторые особенности, что определяется наличием напряжения по обоим концам линии. Первая особенность состоит в том, что АПВ линии должно производиться лишь после того, как она будет отключена с обеих сторон, что необходимо для деионизации воздушного промежутка в месте повреждения.

Вторая особенность определяется тем, что успешное включение линии (замыкание в транзит) может сопровождаться большими толчками тока и активной мощности, поскольку по обоим концам отключившейся линии имеется напряжение.

В тех случаях, когда две электростанции или две части энергосистемы связаны несколькими линиями (рис. 1.17, а), отключение одной из них не приводит к нарушению синхронизма и значительному расхождению по углу и значению напряжений по концам отключившейся линии. АПВ в этом случае не будет сопровождаться большим толчком уравнительного тока. Вследствие этого на линиях с двусторонним питанием допускается применение простых АПВ, аналогичных рассмотренным выше, если две электростанции или две части энергосистемы имеют три или более связей близкой пропускной способности.

Рис. 1.17. Использование трехфазного АПВ на линиях с двусторонним питанием.

 

При включении действием АПВ линии с двусторонним питанием, когда синхронизм между двумя частями энергосистемы не был нарушен, могут возникать синхронные качания, вызванные толчком активной мощности в момент включения.

● Синхронными качаниями называются периодические колебания угла между ЭДС, не превышающие 180°. Обычно синхронные качания не сопровождаются большими колебаниями угла и быстро затухают. При синхронных качаниях ни одна РЗ не должна действовать, чтобы ложно не отключить линию, усугубив ситуацию в энергосистеме.

Если две части энергосистемы связаны единственной линией электропередачи (см. рис. 1.17, б), по которой передается активная мощность, каждое отключение этой линии будет приводить к несинхронной работе разделившихся частей энергосистемы. При этом в одной из частей энергосистемы возникнет дефицит активной мощности, вследствие чего частота в ней будет уменьшаться, а в другой будет избыток активной мощности, что вызовет повышение частоты. Поскольку напряжения в разделившихся частях энергосистемы будут иметь разную частоту, при включении отключившийся линии угол между напряжениями по её концам может иметь большое значение, вследствие чего АПВ вызовет большой уравнительный ток. Кроме того, замыкание двух частей энергосистемы в этом случае может сопровождаться более или менее длительным асинхронным режимом.

● Асинхронным режимом называется режим, при котором угол между ЭДС увеличивается, проходя через значения 180° и 360°. Ток при этом изменяется от минимального значения, близкого к нулю, до максимального, которое может превышать токи КЗ. Вместе с тем асинхронный режим сопровождается резким снижением напряжения в пределе до нуля на промежуточных ПС, расположенных на электропередаче, связывающей две части энергосистемы, работающие несинхронно.

Большие толчки тока и резкие понижения напряжения при длительном асинхронном режиме представляют опасность для электрооборудования и могут привести к серьёзному расстройству работы энергосистемы.

В большинстве случаев асинхронный режим завершается ресинхронизацией, т.е. выравниванием частот несинхронно работающих частей и восстановлением синхронизма. В тех случаях, когда асинхронный режим затягивается, осуществляется деление несинхронно работающих частей оперативным персоналом или автоматически с помощью специальных делительных устройств.

В России для линий с двусторонним питанием разработано и эксплуатируется большое количество ТАПВ разных типов, которые можно объединить в три группы:

1) устройства, допускающие несинхронное включение разделившихся частей энергосистемы, – несинхронное АПВ (НАПВ);

2) устройства, допускающие АПВ, когда напряжения по концам отключившейся линии синхронны или когда разность частот этих напряжений невелика, т.е. условия близки к синхронным, – быстродействующие АПВ (БАПВ), АПВ с улавливанием синхронизма (АПВУС) и др.;

3) устройства, осуществляющие АПВ после отключения источников несинхронного напряжения (генераторов иди синхронных компенсаторов), ‒ АПВ линий с выделенной нагрузкой или после снятия с генераторов и синхронных компенсаторов возбуждения – АПВ с самосинхронизацией (АПВС).

1.10.2. Несинхронное АПВ

НАПВ является наиболее простым устройством, допускающим включение разделившихся частей энергосистемы независимо от разности их напряжений. Схема АПВ при этом выполняется, как описано выше, без каких-либо дополнительных блокировок. Для предотвращения включения с обоих сторон концов линии на устойчивое КЗ, а также для обеспечения при НАПВ правильной работы РЗ АПВ с одного конца линии выполняется с контролем наличия напряжения на линии. Включение линии при успешном НАПВ сопровождается сравнительно большими толчками тока и активной мощности, а также более или менее длительными качаниями.

На основании теоретических и экспериментальных исследований предложены определенные нормы, определяющие допустимость применения НАПВ. Определяется кратность периодической составляющей тока несинхронного включения в предполагаемом месте установки НАПВ и сравнивается с нормативной. НАПВ допускается, если кратность периодической составляющей тока при включении не превышает следующих значений:

- для гидрогенераторов с успокоительными контурами и для турбогенераторов с косвенным охлаждением обмоток

 

; (1.5)

 

- для гидрогенераторов без успокоительных контуров и для турбогенераторов с непосредственным охлаждением обмоток

 

; (1.6)

 

- для синхронных компенсаторов

 

; (1.7)

 

- для трансформаторов и автотрансформаторов

 

; (1.8)

 

где - сверхпереходное сопротивление генераторов и синхронных компенсаторов;

- напряжение КЗ трансформаторов (автотрансформаторов);

I _ном - номинальный ток соответствующего генератора, компенсатора, трансформатора (автотрансформатора);

I _{н с} - максимальный возможный ток несинхронного включения (периодическая составляющая), определенный согласно следующему выражению:

 

. (1.9)

 

Здесь - суммарное сопротивление между ЭДС и напряжением энергосистемы U_с.

Расчет тока асинхронного режима производится по эквивалентной расчетной схеме, в которой генераторы замещаются сверхпереходными сопротивлениями и сверхпереходными ЭДС . Генераторы, не имеющие успокоительных контуров на роторе, замещаются переходными реактивными сопротивлениями и переходными ЭДС . Трансформаторы, автотрансформаторы линии электропередачи замещаются своими реактивными сопротивлениями.

Допускается при расчете несинхронного включения не определять расчетом значение ЭДС, а принимать приближенно

 

U_с = = 1,05 U_ном. (1.10)

 

Для вычисления тока асинхронного режима расчетная схема приводится к результирующему сопротивлению x _∑, по одну сторону которого находится результирующая ЭДС генераторов , а по другую ‒ напряжение энергосистемы U_с (или другой электростанции, относительно которой возник асинхронный режим).

При расчете несинхронного включения необходимо исходить из такого режима, при котором по рассматриваемому оборудованию будет проходить наибольший ток.

В выражениях (1.5)‒(1.8) значения токов, допустимые при несинхронном включении, могут быть увеличены на 13% для турбогенераторов и на 35% для гидрогенераторов с успокоительными контурами, если заведомо известно, что включение происходит при значениях частот и напряжений, отличающихся от номинальных не более чем на ±5%.

Расчетное значение тока, проходящего при несинхронном включении по генераторам и трансформаторам, определенное по формуле (1.9), несколько превышает действительное значение, так как в расчете не учтено влияние нагрузки, подключенной параллельно генераторам. Поэтому, если токи несинхронного включения, определенные по формуле (1.9), превышают допустимые значения, необходимо выполнить уточненный расчет с учетом нагрузки, подключенной параллельно генераторам. При этом нагрузка вводится в схему замещения следующими параметрами: Е_н = 0,9 и Х_н = 0,35 (приведенное к номинальной мощности нагрузки). Учет нагрузки необходим в тех случаях, когда мощность нагрузки равна мощности отделившихся генераторов или превышает ее.

Преимуществами схем НАПВ, обусловившими на определенном этапе их широкое распространение в энергосистемах России, являются их простота и возможность применения на выключателях всех типов. Обычно после НАПВ происходит успешная ресинхронизация двух частей энергосистемы или электростанции с энергосистемой. Вместе с тем следует иметь в виду, что поскольку НАПВ сопровождается большими толчками тока и снижением напряжения, асинхронным ходом и синхронными качаниями, создаются условия для неправильной работы релейной защиты. Поэтому необходимо тщательно анализировать поведение защит, установленных на транзите, соединяющем включаемые на параллельную работу части энергосистемы.

Применение НАПВ на линиях, несинхронное замыкание которых приводит к длительному асинхронному ходу, нецелесообразно, так как может вызвать расстройство работы потребителей.

 

1.10.3. Быстродействующие АПВ

После отключения единственной линии, соединяющей две части энергосистемы, угол между напряжениями по концам отключившейся линии увеличивается. Процесс этот, однако, происходит не мгновенно, а в течение некоторого времени, тем большего, чем больше механическая инерция машин в разделившихся частях энергосистемы и чем меньше была мощность, передававшаяся по линии до её отключения.

Для определения изменения угла между напряжениями по концам отключившейся линии за определенный промежуток времени пользуются следующим выражением:

, (1.11)

где: Р_W - мощность, передававшаяся по линии до её отключения, МВт;

Р_Г1 и Р_Г2 - суммарные мощности генераторов в разделившихся частях энергосистемы, МВт;

T_J - постоянная инерции энергосистемы, с. Обычно для расчетов принимается равной 8 – 15 с;

t - время, прошедшее от момента отключения линии, с.

Принцип БАПВ заключается в том, чтобы после отключения выключателей включить их с обеих сторон повторно возможно быстрее, так, чтобы за время бестоковой паузы угол между напряжениями не успел значительно увеличиться. Включение линии при этом будет происходить без больших толчков тока и длительных качаний.

В России БАПВ применяется только на линиях, оборудованных воздушными выключателями, которые обеспечивают необходимое быстродействие. Для того чтобы БАПВ было успешным, должны быть соблюдено условие (1.2), обеспечивающее восстановиление изоляционные свойства воздуха [ t _1АПВ ≥ t _Д + t _зап (0,1 0,3 + 0,3 0,5)]. Поскольку время включения воздушных выключателей составляет 0,2–0,3 с, деионизация среды будет обеспечена при выполнении БАПВ без выдержки времени или с небольшой выдержкой времени (0,1–0,2 с).

БАПВ применяется только в тех случаях, когда линия оснащена быстродействующей защитой, обеспечивающей отключение повреждения без выдержки времени с обоих её концов.

Достоинствами БАПВ являются простота схемы и высокая эффективность действия, что обеспечивает восстановление параллельной работы без длительных качаний и с меньшими толчками тока, чем при НАПВ.

Наиболее целесообразно применять БАПВ на одиночных линиях, связывающих две энергосистемы, когда изменение угла Δδ невелико, что будет иметь место при малых отношениях мощности P_W, передаваемой по линии, к суммарной мощности генераторов энергосистемы, т.е. на слабонагруженных межсистемных линиях. Применение БАПВ целесообразно также на межсистемных транзитах 220–750 кВ, когда параллельно им включены более слабые связи 110 – 220 кВ. В этом случае после отключения основной связи может возникнуть перегрузка слабых связей, что приведет к нарушению устойчивости параллельной работы. При успешном БАПВ основной линии электропередачи нарушение устойчивости будет предотвращено благодаря быстрому включению отключившейся линии и восстановлению нормальной схемы.

Пусковые цепи схемы БАПВ показаны на рис. 1.18. В отличие от ранее рассмотренных схем пуск БАПВ осуществляется контактом реле положения "Включено" KQC.1 (в отличие от KQТ.1 в обычном АПВ). Это реле начинает возвращаться как только плюс оперативного тока подается от релейных защит на катушку отключения (см. рис. 1.6). В цепи пускового промежуточного реле БАПВ KL9 включены также замыкающие контакты KLP2.1 реле, фиксирующего наличие перед действием БАПВ давления в воздушной системе выключателя не ниже 1,9 (3,9) МПа (см. также рис. 1.9), и контакты, KL8.1 реле, фиксирующего факт срабатывания быстродействующей релейной защиты, указательное реле КН и ключ SA1 для вывода БАПВ из действия.

Схема срабатывания и самоудерживания реле контроля давления аналогична приведенной на рис. 1.9.

Рис. 1.18

 

Через замыкающий контакт KL9.1 подается плюс на обмотки реле времени КТ1 и замедленного на срабатывание (на 0,1-0,15 с) промежуточного реле KL6. С помощью накладки SX2 выбирается выдержка времени БАПВ через замыкающие контакты KL6.1 или КТ1.1. При замыкании этих контактов и контакта KL9.2 объединяются зажимы 11 и 12 реле РПВ-01 (см. рис. 1.9), в результате чего конденсатор С комплекта РПВ-01 подключается к параллельной обмотке реле KL1. В этой цепи предусмотрены также контакты KBS.1 и KLY, предотвращающие действие БАПВ в случае срабатывания блокировки от прыгания или действия устройства резервирования при отказе выключателя.

 

1.10.4. АПВ с ожиданием синхронизма

Принцип действия АПВОС заключается в том, что включение разделившихся частей энергосистемы разрешается, когда напряжения по концам отключившейся линии синхронны или близки к синхронным, а угол между напряжениями не превышает определённого значения. Когда напряжения по концам отключившейся линии синхронны, АПВОС контролирует угол между ними и осуществляет включение линии, если угол невелик и включение не будет сопровождаться большим толчком тока. Когда напряжения не синхронны, АПВОС осуществляет замыкание линии в транзит, если разность частот невелика, и включение не будет сопровождаться большим толчком тока и длительными качаниями.

Если напряжения по концам линии будут несинхронными и разность частот недопустимо велика, схема АПВОС будет ожидать, пока не восстановится синхронизм между разделившимися частями энергосистемы или когда разность частот будет столь незначительна, что замыкание в транзит не повлечет за собой асинхронного хода, и не будет сопровождаться большим толчком тока.

Схема АПВОС (рис. 1.19) отличается от схем АПВ, рассмотренных выше (см. рис. 1.6), наличием двух дополнительных реле – контроля напряжения на ЛЭП KSV и реле контроля синхронизма KSS (обмотки реле на рис. 1.19 не показаны). Устройство АПВ, выполненное по схеме на рис. 1.19, устанавливается по обоим концам ЛЭП. При этом с одной стороны ЛЭП АПВ разрешается при отсутствии на ЛЭП напряжения (через верхний размыкающий контакт KSV.1, когда включена накладка SX2), а на другой – при наличии на ЛЭП напряжения и при синхронности встречных напряжений (замкнуты нижний замыкающий контакт KSV.2, и контакт KSS.1).

Цикл АПВ происходит в следующей последовательности. После отключения ЛЭП сначала подействует устройство АПВ с одной стороны, где контролируется отсутствие напряжения, и включит выключатель. При наличии на ЛЭП устойчивого повреждения выключатель отключится вновь.

Устройство АПВ на другой стороне ЛЭП при этом действовать не будет. Если же повреждение будет устранено, ЛЭП останется под напряжением и вступит в действие схема АПВ, установленная на другой стороне ЛЭП. Реле KSV, контролирующие наличие напряжения на ЛЭП, сработает и замкнет контакт KSV.2. Если угол между напряжениями по концам ЛЭП будет невелик, реле контроля синхронизма KSS также замкнет контакт KSS.1, разрешая после истечения заданной выдержки времени включение выключателя, в результате чего ЛЭП будет замкнута с обеих сторон.

 

Рис. 1.19. Схема АПВ с ожиданием синхронизма.

 

В схеме АПВ, показанной на рис. 1.19, с помощью накладки SX2 изменяются функции АПВ. С той стороны ЛЭП, где осуществляется контроль отсутствия напряжения, накладка SX2 включена. Следует отметить, что с той стороны ЛЭП, где контролируется отсутствие напряжения, последовательно включенные контакты KSV.2 и KSS.1 из работы не выводятся. Благодаря этому предотвращается отказ АПВ при одностороннем отключении ЛЭП.

Реле контроля синхронизма. Для контроля синхронизма обычно используется реле напряжения типа РН-55, принципиальная схема включения которого показана на рис. 1.20.

Реле контроля синхронизма имеет две обмотки, к каждой из которых подключается одно из синхронизируемых напряжений. Под действием каждого из напряжений в обмотках реле проходят токи I₁ и I₂, создающие в магнитопроводе магнитные потоки Ф₁ и Ф₂. Поскольку эти потоки направлены встречно (рис. 1.21, а), реле реагирует на разность напряжений, подведенных к его обмоткам. Полярность обмоток реле указана точками на рис. 1.21, б, а полярность напряжений, подведенных к его обмоткам, – стрелками на рис. 1.21, а.

При равных по абсолютным значениям напряжениях разность напряжений в зависимости от угла между ними определяется выражением (1.12), которое проиллюстрировано рис. 1.22:

 

(1.12)

 

Рис. 1.20. Схема включения реле контроля синхронизма.

Из этого выражения следует, что реле напряжения, замыкающее контакт при снижении разности напряжений до заданной уставки, будет реагировать на угол δ между напряжениями.

 

Рис. 1.21. Работа реле напряжения типа РН-55.

Реле РН-55 выпускается на разные номинальные напряжения, для чего последовательно с обмотками реле включены разные добавочные резисторы. При номинальных напряжениях на обмотках реле может быть отрегулирован угол срабатывания 20–40° при коэффициенте возврата не меньше k _в = 0,8.

Рис. 1.22. Векторная диаграмма напряжений.

Угол срабатывания реле контроля синхронизма δ _СР, т.е. угол, при котором реле KSS срабатывает и размыкает размыкающий (нормально замкнутый) контакт KSS.1 (см. рис. 1.19), запрещая действие АПВ, выбирается с учетом следующих соображений:

а) При наличии обходной связи между частями энергосистемы угол срабатывания, при котором якорь реле подтягивается и реле размыкает контакт KSS.1, не разрешая включение выключателя, должен быть больше действительного угла δ _д между двумя напряжениями по концам отключившейся линии:

 

δ _ср = k _н δ _д, (1.13)

 

где: k _н - коэффициент надежности, равный 1,2–1,3.

б) При отсутствии обходной связи, когда после отключения линии разделившиеся части энергосистемы работают несинхронно, устройство АПВ не должно допускать замыкания линии в транзит при большом угле между напряжениями, что будет сопровождаться большим толчком тока и может привести к возникновению асинхронного хода.

На рис. 1.23 показано, как будет изменяться угол между напряжениями в зависимости от времени при наличии некоторой разности частот.

Рис. 1.23. Изменение угла между напряжениями при наличии разности частот в момент включения АПВ.

Контакт реле контроля синхронизма KSS.1 будет замкнут от момента 1, соответствующего возврату реле KSS, δ _в, до момента 2, когда реле вновь сработает, δ _ср. Реле КSS находится в состоянии после срабатывания в течении времени t _1-2 = (δ _вр + δ _ср)/ , где ‒ угловая частота скольжения. Это время сравнивается со временем t _АПВ1. Включение разрешается при t _1-2 > t _1АПВ.

Рассмотрим граничное условие, когда t _1АПВ = t _1-2. При этом угол, соответствующий моменту времени, когда произойдет замыкание контактов выключателя, не должен превышать некоторого максимального допустимого значения δ _max, которому соответствует максимальная допустимая угловая частота скольжения . Максимальное время включения выключателя t _вкл = t _2-3. Из рис. 1.23 следует, что .

На основании рис. 1.23 можно записать следующую пропорцию:

 

Учитывая, что t _1-2 = t _1АПВ; t _2-3 = t _вкл; δ _вр = k _в δ _ср, получаем:

 

 

От куда имеем:

 

Для того чтобы замыкание транзита происходило при угле меньше δ _max, δ _ср выбирается по следующему условию:

 

, (1.14)

где: δ _max - максимально допустимый угол между напряжениями по концам линии, принимаемый обычно равным 70–75°;

k _в - коэффициент возврата реле контроля синхронизма, равный 0,8;

t _АПВ1 - выдержка времени АПВ на срабатывание;

t _вкл - максимальное время включения данного выключателя;

k _н - коэффициент надежности, равный 1,1.

 

При асинхронном ходе двух разделившихся частей энергосистемы АПВОС разрешается, когда разность частот сравнительно невелика. Допустимая разность частот, при которой разрешается включение, определяется выдержкой времени t _1АПВ и уставкой срабатывания реле контроля синхронизма на том конце, где линия замыкается в транзит. Чем больше выдержка времени t_1АПВ и чем меньше уставка срабатывания реле контроля синхронизма δ _ср, тем меньше разность частот, при которой схема АПВОС допускает включение:

 

, (1.15)

где: f_S - максимальная разность частот, Гц, при которой разрешается АПВ.

 

Напряжение срабатывания реле контроля напряжения принимается равным:

 

U _ср = (0,5÷0,7) U _ном. (1.16)

 

Обычно АПВОС применяется на линиях с двусторонним питанием, когда имеется вторая параллельная связь между двумя частями энергосистемы. В этом случае при отключении одной из связей синхронизм между частями энергосистемы не нарушается и отключившаяся линия может быть включена в работу, если повреждение устранится, и угол между напряжениями по концам линии не превысит уставки, заданной на реле контроля синхронизма.

В случае отключения обеих линий связи замыкание транзита может затянуться, пока не будут уравнены частоты в разделившихся частях энергосистемы.

На одиночных линиях с двусторонним питанием АПВОС находят применение в тех случаях, когда вследствие недопустимо больших толчков тока не могут быть использованы более простые устройства НАПВ и БАПВ.

К достоинствам АПВОС по сравнению с НАПВ и БАПВ следует отнести тот факт, что замыкание транзита при этом виде ТАПВ происходит при небольшой разности частот и малых углах. Благодаря этому действие АПВОС не сопровождается асинхронным ходом, вследствие чего, как правило, не приходится принимать дополнительных мер для предотвращения ложных действий РЗ.

В случае нарушения цепей напряжения, подведенного к одной из обмоток реле контроля синхронизма, реле может работать неправильно. Для предотвращения этого в цепь пуска АПВ вводится дополнительный контакт реле напряжения, контролирующего наличие напряжения на шинах подстанции (рис. 1.23). При исчезновении напряжения, подаваемого к реле контроля синхронизма от трансформатора напряжения, установленного на шинах подстанции, реле KSV2 разомкнет свой контакт, предотвращая пуск АПВ.

Рис. 1.23. Предотвращение неправильной работы реле в случае нарушения цепей напряжения.

Реле РН-55 позволяет отрегулировать угол δ _СР от 20^о до 40^о, что значительно меньше допустимого угла включения; он обычно принимается
δ _В ≤ 70-75^о. Недостатком является также его электромеханическая элементная база.

Реле сдвига фаз серии РСФ-11. Более совершенны полупроводниковые реле серии РСФ-11.Реле обеспечивает дискретное изменение уставки через 5^о в диапазоне 20-70^о. Использование реле РСФ-11 вместо реле РН-55 не меняет принципа действия реле контроля синхронизма и устройства АПВОС в целом.

Реле применяется в схемах автоматического повторного включения линий электропередачи с двусторонним питанием в качестве органа, контролирующего наличие напряжения на линии и угол сдвига фаз напряжения U _л на линии и напряжения U _ш на шинах станции или подстанции. Упрощенная схема реле показана на рис. 1.24. Она содержит измерительный и исполнительный орган и блок питания.

Измерительный орган состоит из промежуточного трансформатора напряжения ТLV, выпрямителя VS1, резисторов R 1-R3, конденсатора С1, стабилитрона DV1 и триггера Шмидта, собранного на операционном усилителе А1. Промежуточный трансформатор ТLV имеет две первичные обмотки с одинаковым числом витков (). К одной из обмоток () подводится напряжение линии U _л, а к другой () ‒ напряжение шин U _ш. Обмотки включены встречно, поэтому напряжение вторичной обмотки ( ₃) пропорционально модулю разности векторов U _л и U _ш т. е. его значение зависит от угла δ между векторами напряжений, подводимых к ТLV. Оно максимально при и приближается к нулю при , если абсолютные значения сравниваемых напряжений одинаковы. После выпрямления и сглаживания это напряжение подается на инвертирующий вход операционного усилителя А1 (напряжение U _и).

 

Рис. 1.24. Схема реле сдвига фаз серии РСФ-11

 

Стабилитрон VD1 служит для защиты входов А1 от больших значений U _и. На неинвертирующем входе с помощью делителя R 1-R3 устанавливается напряжение U _ин, соответствующее некоторому углу уставки δ _у Реле обеспечивает дискретное изменение уставки через 5° в диапазоне 20-70°. При δ < δ _у напряжение U _и < U _ин и на выходе усилителя А1 ‒ положительный сигнал. Если δ > δ _у, то U _и > U _ин усилитель переключается и сигнал на его выходе становится отрицательным. Сигнал с выхода усилителя А1 подается на базу транзистора VТ. В первом случае (δ < δ _у) транзистор открыт и реле КL срабатывает, а во втором (δ > δ _у) ‒ закрыт и реле КL находится в исходном состоянии. Транзистор VТ, реле КL и диод VD2 образуют исполнительный орган.

Блок питания состоит из выпрямителя VS2, резисторов R7, R10, варистора R6, конденсаторов С2-С4 и стабилитронов VD4, VD5. Варистор R6 предназначен для защиты схемы от перенапряжений, а конденсаторы СЗ и С4 ‒ для повышения помехоустойчивости. Блок питания подключается к трансформатору напряжения, установленному на шинах, и обеспечивает стабилизированным постоянным напряжением ± (15 ± 10%) В измерительный орган и нестабилизированным постоянным напряжением исполнительный орган.

Ускоренное ТАПВ

Ускоренным ТАПВ (УТАПВ) называется вид АПВ, пуск которого осуществляется при срабатывании быстродействующих РЗ по схеме, аналогичной для пуска БАПВ. При этом выдержка времени УТАПВ составляет 0,1–0,3 с. В схеме УТАПВ сохраняются цепи контроля напряжения на ЛЭП и синхронизма. Включение ЛЭП происходит с одного конца с контролем отсутствия напряжения, а с другого – с контролем синхронизма, аналогично тому, как действует рассмотренное выше АПВОС.

 

АПВ с улавливанием синхронизма

Релейно-контактное устройство АПВУС, как и АПВОС, осуществляет поочередное включение выключателей; при этом сначала включается выключатель на том конце линии, на котором контролируется отсутствие напряжения, а затем включается выключатель на другом конце, если позволяют органы, контролирующие разность частот. Устройство АПВУС отличается от рассмотренного устройства АПВ (см. рис. 1.6) наличием органов, контролирующих разность частот напряжений разделившихся частей энергосистемы. Простейший орган контроля разности частот состоит из двух минимальных реле напряжения: KSV1 (с замыкающим контактом) и KSV2 (с размыкающим контактом). К обоим реле подводится напряжение биения U_s (рис. 1.25). Время t _1-2, в течение

 

 

Рис. 1.25. Диаграмма, поясняющая работу органа, контролирующего разность час тот напряжений разделившихся частей системы

которого оба реле держат замкнутыми контакты в цепи обмотки реле времени, зависит от скорости изменения напряжения, характеризующей разность частот. Повторное включение разрешается, когда время t _1-2 достигает или превышает заданное время контроля t _к (на рис. 1.25 второй период биения). Схема собрана так, что пуск устройства АПВУС происходит только в конце периода биения.

Уставки УАПВУС выбирают таким образом, что повторное включение происходит при малых углах между напряжениями, без значительных толчков уравнительного тока. Это позволяет использовать устройства АПВУС на одиночных транзитных линиях, а также линиях, имеющих слабые параллельные связи. Устройства релейной защиты при АПВУС обычно действуют правильно и не требуют дополнительных мер. Рассмотренное устройство АПВУС с двумя минимальными реле напряжения действует по принципу синхронизатора с постоянным углом опережения.

Более совершенно устройство с постоянным временем опережения. В схеме может быть использован, например, синхронизатор СА-1, обеспечивающий включение выключателя с разными углами опережения в зависимости от разности частот (рис. 1.26).

Благодаря использованию УАПВУС ускоряется включение линии.

Рис. 1.26. Принцип работы АПВ с ожиданием синхронизма, обеспечивающего включение выключателя с разными углами опережения.

 

Устройства отбора напряжения с линии для цепей АПВ

Реле KSS (см. рис. 1.20) подключено к двум трансформаторам напряжения, один из которых установлен на шинах подстанции, а другой – на линии. Поскольку на линиях напряжением 220 кВ и ниже трансформаторы напряжения обычно не устанавливают, для измерения напряжения линии используют специальные схемы отбора напряжения, более простые и дешевые, чем электромагнитные трансформаторы напряжения.

В схемах АПВ измерение напряжения линии обычно выполняют с помощью специальных устройств отбора напряжения, основанных на использовании емкостных делителей. В качестве емкостных делителей напряжения применяют, например, высокочастотные конденсаторы связи, изоляторы вводов масляных выключателей и силовых трансформаторов, а также проходные, опорные и подвесные изоляторы.

Отбор напряжения с помощью высокочастотных конденсаторов связи возможен, если на линии имеется соответствующая защита, а ее каналом связи является защищаемая линия, на концах которой установлены высокочастотные заградители и конденсаторы связи. Отбор напряжения с помощью вводов масляных выключателей возможен, если эти вводы имеют специальную конструкцию. Промышленность выпускает такие вводы для выключателей на напряжение 110 кВ и выше ‒ это так называемые конденсаторные вводы. Их внутренняя бакелитовая изоляция разделена на ряд слоев с помощью концентрических цилиндров из металлической фольги. Такой ввод (рис. 1.27) можно рассматривать как емкостный делитель, состоящий из конденсатора С1 (между токоведущим стержнем 1 и последним металлическим цилиндром 2) и конденсатора С2 (между заземленным фланцем 3 и последним металлическим цилиндром 2). Цилиндр 2 снабжен выводом, который используется для подключения устройства отбора напряжения.

Отбор напряжения с помощью проходных, опорных и подвесных изоляторов обеспечивает меньшую, чем в рассмотренных случаях, точность замера. Это объясняется тем, что токи утечки, определяющие значение и фазу напряжения, зависят от состояния поверхности изоляторов. Поэтому такие устройства рекомендуется применять только для контроля напряжения на линиях.

 

 

Рис. 1.27. Конденсаторный ввод масляного выключателя

 

Однофазное АПВ

Общие сведения

Опыт эксплуатации воздушных сетей высокого напряжения, работающих с заземленной нейтралью, показывает, что доля однофазных КЗ на ЛЭП весьма высока. Очевидно, что при однофазных КЗ достаточно отключить одну поврежденную фазу с обеих сторон линии и затем автоматически включить её повторно При этом две другие неповрежденные фазы линии всё время остаются включенными. Этот принцип и положен в основу выполнения ОАПВ.

Основными преимуществами ОАПВ по сравнению с ТАПВ являются:

1. сохранение в цикле ОАПВ по двум фазам, оставшемся в работе, связи между двумя частями энергосистемы (включение при этом происходит без толчков);

2. возможность выполнения АПВ на однофазных выключат

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: