Автоматическое повторное включение линии электропередачи

Цель работы

Изучение алгоритмов работы устройства АПВ на линиях с односторонним питанием, особенностей взаимодействия устройств АПВ и релейной защиты, принципов расчета уставок АПВ линий электропередач с односторонним питанием.

1 Теоретические сведения

1.1 Назначение и область применения АПВ

 Опыт эксплуатации сетей высокого напряжения показал, что если поврежденную линию электропередачи быстро отключить, т. е. снять с нее напряжение, то в большинстве случаев повреждение ликвидируется. При этом электрическая дуга, возникавшая в месте короткого замыкания (К3), не успевает вызвать существенных разрушений оборудования, препятствующих обратному включению линии под напряжение.

Возникающие в элементах системы электроснабжения короткие замыкания могут быть как устойчивые, так и неустойчивые. В любом случае такой элемент отключается релейной защитой и электроснабжение потребителей прерывается на время, необходимое для его восстановления. АПВ предназначено быстро восстанавливать питание потребителей при неустойчивых коротких замыканиях, а значит уменьшать или недопускать ущерб, наносимый потребителям

Причинами неустойчивых коротких замыканий на воздушных линиях могут быть гроза, ветер, вызывающий схлестывание проводов, замыкания ветвями, птицами и др. случайные причины. Число неустойчивых коротких замыканий составляет 60 — 90 % от общего числа отключений защитой, а вызванных грозой — около 60 % всех неустойчивых коротких замыканий.

После отключения поврежденного элемента релейной защитой причина неустойчивого короткого замыкания самоликвидируется. Поэтому включение линии или трансформатора устройством АПВ восстанавливает нормальную работу схемы электроснабжения. Особенно велика эффективность АПВ линий 10 кВ, так как они очень протяженные, проходят по открытой местности и в результате этого часто подвергаются атмосферным воздействиям.

Статистика показывает, что устройства АПВ воздушных линий всех напряжений ежегодно имеют в среднем 60—75% успешных действий. В связи с высокой эффективностью устройств АПВ ПУЭ требуют выполнения АПВ для всех воздушных и смешанных (кабельно-воздушных) линий всех типов напряжением свыше 1000 В

Применяются устройства АПВ однократного и двукратного действия, особенно важно их устанавливать на подстанциях без дежурного персонала, на пунктах секционирования. Выдержка времени (бестоковая пауза) на включение отключившегося выключателя должна быть не менее 2 с в первом цикле и не менее 15-20 с во втором цикле

Проведенные исследования показали эффективность применения однократного АПВ для сетей 10 кВ с выдержкой времени 15 — 20 с.

Однократные устройства АПВ имеют 40 — 50 % успешных действий, двукратные — 50 — 60%, последние рекомендуется устанавливать на нерезервируемых линиях

Эффективность действия АПВ определяется не только числом удачных повторных включений, но и количеством потребителей, у которых при этом не нарушается нормальная работа. Экономическую эффективность применения АПВ можно оценить стоимостью продукции, вырабатываемой предприятиями за то время, в течение которого при отсутствии АПВ линии, снабжающие эти предприятия электроэнергией, были бы отключены.

Автоматическое повторное включение весьма эффективно при ложных и неселективных действиях релейной защиты, при ошибочных действиях персонала, при нарушениях изоляции оперативных цепей, вызывающих самопроизвольное (без воздействия персонала, защиты и автоматики) отключение выключателей. Применение АПВ позволяет в ряде случаев применить упрощенные схемы релейной защиты и ускорить отключение К3

1.2 Виды устройств АПВ

 Устройства АПВ могут различаться по следующим признакам: по способу воздействия на привод выключателя, по виду установочного оборудования, по числу фаз выключателя, который заведен под действие АПВ и защиты, по числу циклов включения, по способам контроля в цепях пуска АПВ, по способам сочетания АПВ с устройствами релейной защиты, по виду оперативного тока.

1 По способу  воздействия  на  привод  выключателя   различают механические и электрические устройства АПВ. Механические устройства встроены в грузовой или пружинный привод выключателя, а электрические воздействуют на электромагнит включения выключателя с выдержкой времени. Механические устройства АПВ в настоящее время являются устаревшими, от них отказались в пользу электрических.

2 По виду оборудования, на котором устанавливается АПВ, различают: АПВ линий, шин, трансформаторов, электродвигателей (для нескольких электродвигателей может быть выполнено групповое АПВ).

3 По числу фаз выключателей, на которые воздействуют защита и АПВ, устройства АПВ могут делиться на трехфазные, однофазные и комбинированные. Этот вид классификации применим к оборудованию электроустановок высоких напряжений.

4 По числу циклов включения (кратности действия) различают АПВ однократного действия и АПВ двукратного действия. Последние получили применение на тупиковых линиях, где успешность второго повторного включения составляет порядка 10 — 15 %.

5 По способам контроля в цепях пуска АПВ

6 По способам сочетания АПВ с устройствами релейной защиты бывают: АПВ с ускорением действия релейной защиты, поочередное действие АПВ на последовательно включенных линиях, АПВ после АЧР, сочетание АПВ с АВР, АПВ в сочетании с автоматическими секционирующими отделителями.

7 По виду оперативного тока устройства АПВ могут иметь различия в схемах исполнения и по конструктивным особенностям. Это зависит от рода тока, который может быть постоянным (от аккумуляторной батареи), выпрямленным или переменным (от ТТ, ТН или ТСН).

8 По способам контроля в цепях пуска АПВ. По способам контроля, определяемым условиями устойчивости параллельной работы генераторов и синхронных двигателей энергосистем, а также условиями допустимой кратности токов несинхронного включения оборудования

1.3 Принцип действия АПВ

Наибольшее распространение имеют устройства, в которых пуск схемы АПВ в действие осуществляется при возникновении несоответствия между положением ключа управления приводом выключателя (команда – «включено») и реальным (отключенным) положением выключателя. Для контроля положения выключателя используются сигнальные конечные выключатели (блок – контакты), встроенные в привод.

2 Порядок выполнения работы

1 Изучили теоретический материал об устройствах АПВ.

2 Изучили описание лабораторной установки.

3 Изучили технику безопасности при выполнении лабораторной работы.

4 Рассчитали ток срабатывания защиты по формуле:

,                                                                        (1)

где    К_Н=1,2,

К₃=1,

К_ВОЗ=0,95.

Приняли I_cз=0,034.

5 Рассчитали ток срабатывания реле по формуле:

,                                                                                        (2)

где    n_Т=1,

         К_CХ=1.

Получили значение равное I_cp=0,034.

6 Выбрали время срабатывания АПВ. Время срабатывания устройства однократного АПВ  выбирается по двум условиям.

1) По условиям деионизации среды время от момента отключения линии до момента повторного включения и подачи напряжения.

                                                                                     (3)

где     — время деионизации, с;

 — время запаса, с.

2) По условию готовности привода выключателя  к повторному включению после отключения.

                                                                                 (4)

где     — время запаса, учитывающее непостоянство времени готовности привода и погрешность реле времени АПВ;  = 0,3…0,5 с;

 — время  готовности  привода  выключателя  к  повторному включению после отключения;  0,4…0,5 с.

В итоге, приняли равной 0,95с.

7 Проверили работу АПВ при самоустраняющемся коротком замыкании, при однократном срабатывании. В ходе опыта определили, что при правильно выбранных уставках защита срабатывает с заданной выдержкой времени, отключая выключатель Q3 , его цвет становится зеленым, а прямоугольник «МТЗ» красным, что свидетельствует о срабатывании указательного реле защиты.

8 Проверили работу АПВ при устойчивом коротком замыкании, при двухкратном срабатывании. При проведении эксперимента было замечено, что МТЗ с заданной выдержкой времени, отключает выключатель Q3 , его цвет становится зеленым, а прямоугольник «МТЗ» красным, что свидетельствует о срабатывании указательного реле защиты. АПВ с выдержкой времени 1 ступени включает выключатель Q3. МТЗ с заданной выдержкой времени снова отключает выключатель Q3. АПВ с выдержкой времени 2 ступени снова включает выключатель Q3. МТЗ с заданной выдержкой времени снова отключает выключатель Q3. Дальнейшая работа АПВ блокируется.

9 Проверили работу АПВ при устойчивом коротком замыкании, при однократном срабатывании. Для этого, подали команду на включение выключателя Q3, создали короткое замыкание включением выключателя Q4. МТЗ с заданной выдержкой времени, отключила выключатель Q3. АПВ с выдержкой времени включает выключатель Q3. МТЗ отключает выключатель Q3 без выдержки времени (по цепи ускорения). Дальнейшая работа АПВ блокируется.

Вывод

В ходе проведения лабораторной работы изучили устройство АПВ, произвели расчет тока срабатывания защиты и тока срабатывания реле, выбрали время срабатывания устройства АПВ, исследовали работу АПВ при устойчивом и при самоустраняющемся коротком замыкании.