Устройства автоматического повторного включения линий, шин, трансформаторов

Назначение устройств автоматического повторного включения (АПВ). Опыт показывает, что значительная часть отключений оборудования релейной защитой вызывается нарушениями изоляции высокого напряжении, которые самоустраняются при снятии напряжения. Повреждения такого рода называют неустойчивыми. На воздушных линиях, например, они возникают при перекрытии изоляции во время грозы, схлестывании проводов при сильном ветре, набросах и по другим причинам. После кратковременного отключения линии изоляция ее обычно восстанавливается и при повторном включении линии действием АПВ она остается в работе. Статистическими данными подтверждается успешность АПВ воздушных линий в 70% случаев при первом включении и до 15% при втором. Третье повторное включение, как правило, не имеет смысла, так как его успешность 1-2%.

При устойчивом повреждении на линии ее повторное включение не может быть успешным, и при подаче напряжения линия вновь отключается защитой.

Автоматическое повторное включение линий. Пуск в действие АПВ линий осуществляется различными способами. Один из них пуск релейной защитой при отключении выключателя поврежденной цепи. Недостаток этого способа заключается в том, что повторное включение происходит только в случае действия релейной защиты, в связи, с чем он применяется не часто. От указанного недостатка свободен другой способ пуска, при котором АПВ приходит в действие каждый раз, когда возникает несоответствие положений выключателя и его ключа управления. В этом случае АПВ обеспечивается при любом отключении выключателя, в том числе и ручном отключении с места установки, кроме дистанционного отключения с помощью ключа управления. Запрещение повторного автоматического включения после отключения выключателя ключом управления, а также в случае отключения выключателя релейной защитой сразу же после включения его на устойчивое КЗ является важнейшей оперативной особенностью всех схем АПВ.

Получили распространение два вида АПВ линии: трехфазное (ТАПВ), подающее импульс на включение трех фаз выключателя, однофазное (ОАПВ), осуществляющее включение лишь одной фазы выключателя, отключенной релейной защитой при однофазном КЗ. Кроме того, на линиях с двухсторонним питанием схемы АПВ дополняются специальными органами контроля напряжения и синхронизма, а также применяются сочетания различных видов АПВ.

Трехфазные АПВ устанавливают на линиях с односторонним и двусторонним питанием. Они могут выполняться с однократным и двукратным действием. Наибольшее распространение получили ТАПВ однократного действия с автоматическим возвратом в положение готовности к новому действию после включения выключателя. Применение двукратного ТАПВ предусматривается на линиях, неуспешное однократное ТАПВ которых приводит к потере напряжения у ответственных потребителей. Кроме того, ТАПВ двукратного действия применяются на линиях с ответвлениями к подстанциям с упрощенными схемами (с отделителями вместо выключателей на стороне ВН). Двукратное действие ТАПВ питающей линии в сочетании с автоматикой ответвительной подстанции позволяет во время паузы ТАПВ второго цикла (когда оборудование не находится под напряжением) отключить отделителями поврежденное оборудование и автоматически подготовить схему ответвительной подстанции для приема напряжения от резервного источника (см. §7.13).

Однофазные АПВ применяются в сетях напряжением 220 кВ и выше. В таких сетях велика вероятность однофазных КЗ, из которых 80-90% относятся к категории неустойчивых. Для их ликвидации бывает достаточным отключить и затем автоматически включить только одну фазу линии. Повторное включение осуществляется ОАПВ. Преимущество ОАПВ перед ТАПВ состоит в том, что на время цикла ОАПВ сохраняется связь между двумя подстанциями системы по двум неповрежденным фазам, а в случае отключения фазы тупиковой линии обеспечивается непрерывное питание потребителей по двум неповрежденным фазам. При неуспешном ОАПВ (устойчивое КЗ) релейная защита подействует на отключение выключателей трех фаз линии и выведет устройство ОАПВ из работы.

Однако осуществление ОАПВ связано с необходимостью раздельного управления фазами выключателей, требуется усложнение релейной защиты и самих схем ОАПВ за счет введения органов, избирающих поврежденную фазу для се отключения и повторного включения.

Однофазное АПВ не действует при междуфазных КЗ. поэтому на линиях 330-750 кВ применяют комбинированные устройства, которые действуют как ОАПВ при однофазных КЗ и как ТАПВ при междуфазных.

Особенности ТАПВ линий. Трехфазные АПВ на линиях с двухсторонним питанием в ряде случаев дополняются специальными органами, обеспечивающими необходимое взаимодействие ТАПВ обоих концов линии, чтобы не допускать несинхронных включений, если они опасны для оборудования.

В тех случаях, когда несинхронные включения недопустимы или нет уверенности в том, что асинхронный режим успешно завершится ресинхронизацией (восстановлением синхронной работы) соединяемых частей системы, в схему ТАПВ вводят реле, контролирующие синхронность напряжений на включаемой линии и шинах станции или подстанции. Повторное автоматическое включение линии происходит при этом следующим образом. Отключенная защитой линия включается действием ТАПВ с одной стороны при условии отсутствия на линии напряжения. Если включение линии под напряжение с одной стороны окажется успешным, включение ее с другой стороны произойдет лишь после проверки синхронности напряжений на линии и сборных шинах. При подаче напряжения на устойчивое повреждение выключатель линии отключится релейной защитой, ТАПВ на противоположном конце линии работать не будет.

Устройства АПВ, дополненные органами контроля напряжения и синхронизма, получили названия: АПВОН - с контролем отсутствия напряжения, АПВНН - с контролем наличия напряжения, АПВОС с ожиданием синхронизма, АПВУС - с улавливанием синхронизма.

Различие двух последних состоит в том, что АПВОС проверяет синхронность напряжений либо ожидает наступления такого момента, когда скольжение или разность частот разделившихся частей системы уменьшится до приемлемых значений, и обеспечивает включение линии сразу после истечения установленной выдержки времени, а АПВУС действует лишь в определенном диапазоне разности частот и разрешает подачу команды на включение с опережением момента совпадения фаз напряжений, т.е. оно действует на принципе синхронизатора с постоянным углом опережения.

В обоих случаях осуществления АПВ с ожиданием или улавливанием синхронизма повторное включение производится с одной стороны линии при отсутствии на ней напряжения, а включение линии под нагрузку разрешается соответствующими органами контроля синхронизма. При этом схемы автоматических устройств повторного включения с каждой стороны линии, как правило, выполняются одинаковыми, но предусматривается возможность изменения режимов их работы по усмотрению персонала.

Время срабатывания устройств АПВ определяется необходимостью деионизации среды в месте повреждения, восстановления отключающей способности выключателя и готовности его привода к работе на включение, обеспечения возврата реле защит в исходное положение.

Наименьшая выдержка времени, с которой производится АПВ линий с односторонним питанием, не менее 0,3-0,5 с. Однако успешность АПВ возрастает при увеличении выдержки времени до нескольких секунд.

Время автоматического возврата автоматов повторного включения в положение готовности к следующему действию составляет для устройств однократного ТАПВ 20-25 с, двукратного ТАПВ 60-100 с и ОАПВ 6-9 с.

Автоматическое повторное включение сборных шин. Оно считается целесообразным по тем же соображениям, что и АПВ линий. Применяются два способа АПВ шин: с использованием имеющихся АПВ питающих линий и трансформаторов, с помощью специальных комплектов АПВ шин. В простейшем варианте, когда на приемной подстанции отсутствует защита шин, повторная подача напряжения обеспечивается действием АПВ линии со стороны питающей подстанции. Повторная подача напряжения на шины СН и НН может осуществляться с помощью АПВ трансформаторов, о чем будет сказано ниже.

Если сборные шины защищены специальной защитой (на­пример, дифференциальной токовой защитой), то для осу­ществления АПВ шин используется АПВ присоединений, от­ключаемых защитой шин. При этом выключатели трансфор­ма­торов и тупиковых линий, не имеющих питания с проти­во­по­ложной стороны, защитой шин при ее срабатывании не от­клю­чаются. Подача напряжения на шины производится от пи­тающей линии, АПВ которой пускается при несоответствии положения выключателя и его ключа управления. После успешной подачи напряжения на шины от заранее выбран­ной линии может потребоваться включение и других питающих линий. Тогда их устройства АПВ выполняются с контролем синхронизма или с контролем наличия напряжения на линии.

В случае отказа в отключении выключателя и срабатывании УРОВ действие АПВ шин блокируется в целях предотвращения подачи напряжения на поврежденный трансформатор, если его выключатель не отключился.

Автоматическое повторное включение трансформаторов (АПВТ) служит для восстановления питания потребителей после отключения трансформаторов при неустойчивых повреждениях на сборных шинах илиотходящих линиях. Пуск АПВТ обычно осуществляется от резервной защиты трансформатора (например, максимальной токовой защиты с выдержкой времени) или при несоответствии положения выключателя и его ключа управления. Действие АПВТ не допускается (блокируется) при внутренних повреждениях трансформатора, когда срабатывает его газовая, дифференциальная токовая защита или токовая отсечка. Однако встречаются и такие устройства АПВТ, пуск которых происходит при всех автоматических отключениях трансформаторов, в том числе и при отключении их дифференциальной защитой и отсечкой, при этом действие АПВТ запрещается только при замыкании контакта газового реле, действующего на сигнал, что имеет место при всех видах внутренних повреждений трансформаторов.

Устройства АПВТ выполняются по тем же схемам, что и АПВ линий. При необходимости в схемы АПВТ вводятся реле, выполняющие функции контроля напряжения и проверки синхронизма.