Автоматическое повторное включение (АПВ) выключателей в современных энергосистемах является одним из основных средств повышения надежности работы энергосистем и бесперебойности питания потребителей. Длительный опыт эксплуатации показал, что значительное количество нарушений изоляции электроустановок вообще и воздушных линий в особенности является неустойчивым и самоустраняется после снятия напряжения. Такие повреждения возникают в результате грозовых перекрытий изоляции, схлестывания проводов при ветре и сбрасывания гололеда, падения деревьев, задевания проводов линий движущимися механизмами (краны, стогометатели).
Если время действия релейной защиты невелико, то электрическая дуга, возникшая в месте нарушения изоляции, не успеет нанести значительные повреждения (перегорание проводов, полное разрушение изолятора) и включенная повторно линия остается в работе, т. е. происходит успешное АПВ. Устойчивые повреждения, такие как обрыв проводов, замыкание проводов оборванным грозозащитным тросом, поломки и падения опор, происходят значительно реже. В этих случаях АПВ является неуспешным, линия снова отключается релейной защитой [ 1 ].
Устройства автоматического повторного включения (АПВ) применяются для быстрого восстановления питания потребителей или межсистемных и внутрисистемных связей путем автоматического включения выключателей, отключенных устройствами релейной защиты или по иным причинам, не связанным с оперативным воздействием. АПВ используется для автоматического включения различного оборудования напряжением выше 1 кВ. Являются одним из важнейших и самым сложным элементом автоматики управления выключателем.
На оборудовании, расположенном на открытом воздухе (воздушные линии электропередачи, ошиновка трансформаторов, сборные шины ОРУ) довольно часто возникают короткие замыкания, вызванные внешними причинами (удары молнии, воздействие грузоподъемных механизмов, животных и птиц) или неудовлетворительным состоянием самого оборудования (касание растительностью, схлестывание проводов и т. п.), которые в некоторых случаях достаточно быстро самоустраняются. Применение АПВ в этих случаях позволяет сократить время восстановления нормальной работы сети. Повторные включения при неустойчивых повреждениях принято называть успешными если на ВЛ возникают повреждения, которые не могут самоустраниться (обрывы проводов, тросов или гирлянд изоляторов, падение или поломка опор и т. д).
Автоматические выключатели (3)
... на кнопку или поворотом рукоятки. Автоматические выключатели применяются не только для отключения приемников при токах короткого замыкания, но и для нечастых включений и отключений их вручную при нормальной работе. Возникающая ...
Такие повреждения называют устойчивыми. При повторном включении ВЛ, на которой произошло устойчивое повреждение, вновь возникает КЗ, и она вновь отключается защитой. Повторные включения линий при устойчивых повреждениях называются неуспешными.
Применение АПВ позволяет использовать подстанции с отделителями и короткозамыкателями на стороне высокого напряжения трансформаторов. Включение короткозамыкателя приводит к возникновению искусственного короткого замыкания на землю, отключаемого защитами в голове линии. В бестоковую паузу отключается отделитель, после чего АПВ восстанавливает работу транзита.
1. Цели и задачи
Целью работы является оценка эффективности и обоснование применения в электроэнергетических системах АПВ как средства автоматического противоаварийного управления. В программной среде Mathcad создать математическую модель участка сети и выполнить поставленные задачи.
2. Актуальность темы
В настоящее время при интенсивном росте энергопотребления промышленными и другими объектами, возникает потребность в их надежном и эффективном электроснабжении. С этой задачей отлично справляются устройства автоматического повторного включения (АПВ) [ 7 ]. Так как АПВ быстро ликвидирует перерывы в электроснабжении при КЗ на одиночных питающих линиях с подхватом двигательной нагрузки. Предотвращаются серьезные нарушения технологического процесса потребителей. Сокращается количество выключателей в распределительных сетях низших напряжений. Уменьшаются последствия ошибочного или самопроизвольного отключения выключателя, а также появляется возможность повышения быстродействия релейной защиты.
3. Основная часть
3.1 Предназначение и классификация 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 РЗиА.
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 [ 10 ].
Автоматическое повторное включение АПВ классифицируется по пяти основополагающим признакам – это:
- По защищаемому оборудованию, АПВ: линий электропередач, АПВ электродвигателей 6 кВ, АПВ трансформаторов, АПВ шин [8 ];
- Однофазное АПВ (ОАПВ) или трехфазное (ТАПВ), зависит от количества включаемых в работу фаз;
- Количество срабатываний АПВ – однократное или многократное действие;
- По способу, применяемому для синхронизации [9 ]:
-
- без проверки синхронизации в этом случае нарушение синхронизма исключается;
- когда допустимо появление не синхронизма АПВ;
- без проверки синхронизма, когда существуют быстродействующие выключатели и в наличии релейная защита;
- АПВ с ожиданием синхронизма АПВОС;
- АПВ с улавливанием синхронизма;
- АПВ совмещенное с синхронизацией генераторов и синхронных компенсаторов.
- В зависимости от воздействия на привод выключателя, механическое АПВ оказывающее непосредственное воздействие [2 ].
3.2 Основные требования к АПВ
- АПВ должно работать соответственно установленной выдержке времени, после срабатывания должно возвращаться в состояние готовности к новому срабатыванию [3 ].
- Продолжительность импульса, идущего на включение должна гарантировать надежное включение оборудования.
22 стр., 10568 слов
Автоматизация процедуры включения синхронного генератора на параллельную ...
... синхронный генератор имеет очень серьезный недостаток – это сложность включения его на параллельную работу с функционирующей энергосистемой. Причем чем более мощный генератор, тем более сложно обеспечить его подключение. Идеальным условием включения синхронного генератора на параллельную работу ...
- АПВ не должно включаться при оперативных переключениях, при любой оперативной команде, в том числе и при сигнале по телеуправлению.
- При устойчивом КЗ на линии или любом другом участке схеме необходимо исключить многократное срабатывание АПВ.
- Схемы устройств АПВ должны иметь блокировку от других устройств противо-аварийной автоматики и релейных защит таких как частотная разгрузка и защиты трансформаторов от внутренних повреждений.
- В устройстве АПВ должна быть предусмотрена последующая настройка ускоренного действия защиты до или после АПВ [4 ].
Двухпозиционное реле фиксации 12РП является блокировкой от многократного действия, выходное реле 11РП относится к цепи включения АПВ и служит для разделения цепей переменного и выпрямленного токов, а также предназначено для включения контактора привода выключателя [ 5 ].
Электромагнит включения запитан от выпрямительного устройства, контакты реле 11РП включаются попарно последовательно и параллельно, с целью повышения значения разрывной мощности так, как в цепи обмотки контактора присутствует большая индуктивность при значении напряжения 300 В.
3.3 Обоснование применения АПВ
Рассматривается эквивалентная схема рис. 5,а, в которой две параллельные ЛЭП связывают дефицитную подсистему I с подсистемой 2 значительно большей мощности. Ставится задача обеспечения устойчивости при коротком замыкании на одной из линий. При этом в качестве средств противоаварийного управления рассматриваются быстродействующие АПВ линии (БАПВ) и ОН [ 6 ].
P i = f(ti )
Сопоставляются три варианта противоаварийных мероприятий:
- БАПВ не применяется, при необходимости для обеспечения устойчивости применяется ОН.
- Применяется БАПВ, по факту выявления неуспешного БАПВ осуществляется ОН.
- Применяется БАПВ и одновременно ОН, причем в случае успешного
БАПВ осуществляется АПВ нагрузки. Для упрощения задачи ущерб будем определять без учета возможности нарушения устойчивости из-за отказа ОН. В результате расчетов переходных процессов в каждом i -ом режиме загрузки связи (Pi ) по условиям расчетного (наиболее тяжелого) короткого замыкания определяются значения минимально необходимой мощности отключаемой нагрузки в каждом из трех вариантов – 
Значения годовых ущербов в каждом из вариантов вычисляются по выражениям:
Из общих соображений очевидно, что 
Для некоторого i -го режима можно на основании сопоставления (39–41)установить нецелесообразность применения БАПВ в виде условий:
которые после преобразований приводятся к виду:
У 1
Многолетний опыт эксплуатации линий электропередачи показал, что значительная часть коротких замыканий (КЗ), вызванных перекрытием изоляции, схлестыванием проводов и другими причинами, при достаточно быстром отключении линий релейной защитой, самоустраняется. При этом электрическая дуга, возникшая в месте КЗ, гаснет, не успев вызвать существенных разрушений, препятствующих повторному включению линий под напряжение. Такие самоустраняющиеся повреждения принято называть неустойчивыми.
Испытания автоматических выключателей
... выключатель включают вручную, при срабатывании теплового расцепителя повторное его включение не произойдет. Принципиальная схема проверки тепловых и электромагнитных расцепителей автоматического выключателя ... Испытания автоматических выключателей могут проводится ... как подходящих, так и отходящих линий. Работы по отсоединению автоматических выключателей выполнять со снятием напряжения. Допускается ...
Статистические данные о повреждаемости линий электропередачи за длительный период эксплуатации показывают, что доля неустойчивых повреждений весьма высока и составляет 50–90 %. Учитывая, что отыскание места повреждения на линии электропередачи путем ее обхода требует длительного времени, и что многие повреждения носят неустойчивый характер, обычно при ликвидации аварий оперативный персонал производит опробование линии путем включения ее под напряжение. Операцию включения под напряжение отключившейся линии называют повторным включением. Линия, на которой произошло неустойчивое повреждение, при повторном включении остается в работе. Поэтому, повторные включения при неустойчивых повреждениях принято называть успешными. Реже на линиях возникают такие повреждения, как обрывы проводов, тросов или гирлянд изоляторов, падение или поломка опор и т. д. Такие повреждения не могут самоустраниться, и поэтому их называют устойчивыми. При повторном включении линии, на которой произошло устойчивое повреждение с коротким замыканием, линия вновь отключается защитой. Поэтому, повторные включения линий при устойчивых повреждениях называют неуспешными.
Повторное неавтоматическое включение линий на подстанциях с постоянным оперативным персоналом или на телеуправляемых объектах занимает несколько минут, а на подстанциях не телемеханизированных и без постоянного оперативного персонала 0,5-1 час и более. Поэтому, для ускорения повторного включения линий и уменьшения времени перерыва электроснабжения потребителей широко используются специальные устройства автоматического повторного включения (АПВ).
Время действия АПВ обычно не превышает нескольких секунд. Поэтому, при успешном включении они быстро подают напряжение потребителям, чего не может обеспечить оперативный персонал.
Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) обязательно применение АПВ – на всех воздушных и смешанных (кабельно-воздушных) линиях напряжением 1000 В и выше. Автоматическое повторное включение восстанавливает нормальную схему также и в тех случаях, когда отключение выключателя происходит вследствие ошибки персонала, или ложного действия релейной защиты. Наиболее эффективно применение АПВ на линиях с односторонним питанием, так как в этих случаях каждое успешное действие АПВ восстанавливает питание потребителей и предотвращает аварию. В кольцевых сетях отключение одной из линий не приводит к перерыву питания потребителей. Однако и в этом случае применение АПВ целесообразно, так как ускоряет ликвидацию ненормального режима и восстановление нормальной схемы сети, при которой обеспечивается наиболее надежная и экономичная работа.
Опыт эксплуатации показал, что неустойчивые КЗ часто бывают не только на воздушных линиях, но и на шинах подстанций. Поэтому на подстанциях, оборудованных быстродействующей защитой шин, также применяются АПВ, которые производят повторную подачу напряжения на шины в случае их отключения релейной защитой. Автоматическое повторное включение шин имеет высокую успешность и эффективность, поскольку каждый случай успешного действия предотвращает аварийное отключение целой подстанции, или ее части.
Техническое обслуживание и эксплуатация автоматических воздушных ...
... действия. 2. Техническое обслуживание и эксплуатация автоматических воздушных выключателей 2.1 Автоматические выключатели низкого напряжения Рассмотрим часто применяющийся автоматический выключатель серии АП-50. Внешний вид ... перекосов и не должны препятствовать свободному ходу контактов. Включение и отключение автоматических выключателей без дугогасительных камер или со сломанными дугогасительными ...
Устройствами АПВ оснащаются также все одиночно работающие трансформаторы мощностью 1000 кВА и выше, а так же трансформаторы меньшей мощности, питающие ответственную нагрузку. Автоматическое повторное включение трансформаторов выполняется так, что их действие происходит только при отключении трансформатора от максимальной токовой защиты. Повторное включение при повреждении самого трансформатора, когда он отключается защитами от внутренних повреждений, как правило, не производится. Успешность действия АПВ трансформаторов и шин так же высока, как у воздушных линий, и составляет 70–90 %.
В ряде случаев АПВ успешно используются на кабельных ина смешанных кабельно-воздушных тупиковых линиях 6-10 кВ. При этом, несмотря на то, что повреждения кабелей бывают, как правило, устойчивыми, успешность действия АПВ составляет 40–60 %, Это объясняется тем, что АПВ восстанавливает питание потребителей при неустойчивых повреждениях на шинах, при отключении линий вследствие перегрузки, при ложных и неселективных действиях защиты. Применение АПВ позволяет в ряде случаев упростить схемы релейной защиты и ускорить отключение КЗ в сетях высокого напряжения, что также является положительным качеством этого вида автоматики.
Выводы
Выполненный в работе анализ показал, что применение в электроэнергетических системах АПВ как средства автоматического противоаварийного управления, позволяет существенно повысить надежность энергосистемы
Кроме того, в ряде случаев АПВ позволяет избежать тяжелых последствий от ошибочных действий обслуживающего персонала или ложных срабатываний релейной защиты на защищаемом участке.
Замечания
На момент написания данного реферата магистерская работа еще не завершена. Предполагаемая дата завершения: май 2017 г. Полный текст работы, а также материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.
Список источников
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/avtomaticheskoe-povtornoe-vklyuchenie-apv/
- Голубев М. Л. Библиотека электромонтера / Автоматическое повторное включение в распределительных сетях – Энергоиздат 1982, c. 3-4 [Электронный ресурс]. – Режим доступа:http://www.proektant.org/books/0059-ELE-1982.pdf
- [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://enargys.ru/avtomaticheskoe-povtornoe-vklyuchenie-apv/#prettyPhoto
- «Библиотека электромонтера. Автоматическое повторное включение» Овчинников В. В. М. Энергоатомиздат 1987 – 410 с.
- «Автоматика энергосистем» 3-е издание, переработанное и дополненное Беркович М. А., Гладышев В. А., Семенов В. А.. М. Энергоатомиздат 1991 – 385 с.
- «Релейная защита энергетических систем» Чернобровов Н. В., Семенов В. А. Энергоатомиздат 1998 – 292 с.
- Кощеев Л. А. Автоматическое противоаварийное управление в электроэнергетических системах, УДК 621.311/621.316 – с. 94 -96.
- [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://vunivere.ru/work32056 .
- [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://dororz.ru/ .
- Автоматическое повторное включение/ Овчинников В. В./ Энергоатомиздат – 1986 – 96c.
- [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://leg.co.ua/knigi/rzia/releynaya-zaschita-i-avtomatika-v-elektroustanovkah-2.html .
