Автоматическое повторное включение

Большая часть повреждений (до 60...70 %) в воздушных электрических сетях возникает из-за самоустраняющихся причин: атмосферных перенапряжений, схлестывания проводов, набросов и т.п. В этих случаях автоматическое повторное включе­ние линий вслед за аварийным отключением позволяет быстро восстановить нормальную работу электроустановок, значительно сокращая их простои и недоотпуск электроэнергии. Правила устройств электроустановок требуют выполнения АПВ для всех воздушных и смешанных (кабельно-воздушных) линий напряжением выше 1000 В (где его использование наиболее эффективно). АПВ трансформаторов, кабельных линий и другого оборудования значительно менее эффективно и поэтому в сельскохозяйственных электроустановках не используется. В системах сельского электроснабжения в настоящее время наиболее распространены трехфазные электрические устройства АПВ однократного действия. Это связано с тем, что механические АПВ, как показала их эксплуатация, оказались недостаточно надежными и, кроме того, при небольших паузах до ЛПВ, которые они могут обеспечить, эффективность АПВ снижается до 25…30 %. Использование двукратного АПВ связано с усложнением аппаратуры и соот­ветственно со снижением надежности ее действия. Однако, учитывая, что за счет второго цикла эффективность АПВ в целом повышается на 10…15 %, в настоящее время в некоторых энергосистемах внедряются двукратные АПВ.

К устройствам АПВ предъявляются следующие основные требования.

АПВ должно обеспечиваться при всех аварийных отключениях выключателя, за исключением случая, когда отключение произошло вслед за включением выключателя вручную. АПВ не должно действовать при оперативном отключении выключателя дежурным персоналом.

АПВ должно осуществляться с заранее установленной выдержкой времени, которая выбирается исходя из условий, рассмотренных далее.

Устройство АПВ должно иметь автоматический возврат в состояние готовности к новому действию после успешного цикла повторного включения. Для линий с односторонним питанием, а также для линий, работающих в условно замкнутом режиме (с сетевым АВР), время срабатывания устройств АПВ однократного действия (продолжительность бестоковой паузы до АПВ) определяется следующими условиями:

а) t_АПВ ≥ t_д + t_зап,

где t_д – время деионизации среды в месте к.з. (для сетей 6…35 кВ не превышает 0,2 с); t_зап = 0,3... 0,4 с (время запаса учитывает неточности расчета и погрешности работы аппаратуры);

б) t_АПВ ≥ t_г.п + t_зап,

где t_г.п – время готовности привода (в зависимости от его типа находится в пределах 0,1... 0,2 с);

в) t_АПВ ≥ t_г.в + t_в.в + t_зап,

где t_г.в – время готовности выключателя (в зависимости от типа выключателя находится в пределах 0,2…2 с); t_в.в – время включения выключателя.

Из условий а)…в) принимается наибольшее значение t_АПВ. В настоя­щее время на основании опыта эксплуатации в сельских электрических сетях напряжением 10 кВ принимается t_АПВ ≈ 2...3 с.

Типовая схема электрического АПВ однократного действия для воздушных липни напряжением 10 кВ, оборудованных выключателями с пружинными приводами, получившими наибольшее распространение в сельских электрических сетях, показана на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Схема АПВ однократного действия для выключателей 10 кВ с пружинным приводом

В схеме используются специальные вспомогательные контакты привода: КГП1 и КГП2 – контакты готовности привода, соответственно замыкающийся и размыкающийся при полностью заведенной пружине; ВКА – размыкающийся только при оперативном отключении выключателя (ключом или кнопкой управления), при включенном выключателе он замкнут и остается в этом положении при автоматическом отключении выключателя релейной защитой. При включенном выключателе и заведенных пружинах (нормальное рабочее положение) вспомогательные контакты, выключателя В1 замкнуты, а В2 и ВЗ разомкнуты. При отключении выключателя релейной защитой замыкается контакт ВЗ и создается несоответствие положения привода (ВКА замкнут) и выключателя, необходимое для пуска АПВ. Через ВКА и ВЗ подается напряжение на обмотку реле времени РВ. Проскальзывающий (временно замыкающий) контакт этого реле в цепи электромагнита вклю­чения ЭВ через заданное время замыкается и подает напряжение на ЭВ (контакты ВКА, КГП1, В2 при этом замкнуты), выключатель за счет энергии предварительно заведенных пружин включается. Одновременно в цепи ЭВ срабатывает указательное реле РУ (или счетчик), фиксируя действие схемы АПВ. Замыкается также контакт КГП2, который запускает автоматический моторный редуктор AMP, состоящий из электродвигателя и редуктора и предназначенный для натяжения пружин привода. Продолжительность процесса натяжения пружин 6…20 с, после его окончания размыкается контакт КГП2, отключая AMP, и замыкается контакт КГП1, после чего схема АПВ снова готова к действию. Однократность действия при неуспешном АПВ обеспечивается выбором выдержки времени срабатывания проскальзывающего контакта РВ t_{PB АПВ} из условия, что время возврата схемы АПВ в положение готовности, определяемое продолжительностью натяжения пружин:

t_в ≥ t_с.з.max + t_{РВ АПВ} + t_зап,

где t_c.з.max – наибольшее время срабатывания защиты; t_зап = 2…3 с.

В сельских сетях напряжением 10 кВ t_{РВ АПВ} @ t_АПВ = 2…3 с. Это условие практически всегда выполнимо.

Для АПВ электрических линий промышленность выпускает реле повторного включения однократного действия типа РПВ-58 и двукратного действия типа РПВ-258, а для подстанций с оперативным переменным током (с использованием блоков питания) – реле типа РПВ-358.

На рис. 8.2 показана схема однократного АПВ с реле типа РПВ-358 (для линий с односторонним питанием). При включенном выключателе клеммы ключа управления КУ замкнуты. При возникновении в линии повреждений релейная защита отключает выключатель, вспомогательные контакты которого включают промежуточное реле РПО. При этом возникает несоответствие между положением выключателя и ключа управления: выключатель отключен (контакт РПО замкнут), а КУ находится в положении «Включено».

Рис. 8.2. Схема АПВ однократного действия с реле РПВ-358

Из-за этого срабатывает реле времени РВ, которое контактом РВ1 вводит токоограничивающее сопротивление R1. Вторая пара контактов реле РВ2 с выдержкой времени замыкает цепь разряда конденсатора С на параллельную обмотку промежуточного реле РП1 двухобмоточного реле РП. Последнее, срабатывая, подает контактом РП1 команду на включение выключателя и становится на самоподпитку при помощи последовательной обмотки РП2 до момента размыкания вспомогательных контактов выключателя, а затем реле времени РВ возвращается в исходное состояние.

Однократность действия устройства АПВ обеспечивается конденсатором С, который, разрядившись па обмотку реле РП1, вновь зарядится лишь через определенное время после включения выключателя.

Продолжительность заряда определяется значением сопротивления R2, а время действия устройства АПВ регулируется уставкой реле времени РВ.

При отключении выключателя ключом управления цепь питания устройства АПВ разрывается, а конденсатор разряжается через сопротивление R3 (клемма 8 при этом подключается к отрицательному полюсу ключом управления). После оперативного включения выключателя ключом управления устройство АПВ будет выведено из действия на определенное время, и если включение линии произошло на короткое замыкание, то она отключится релейной защитой раньше, чем устройство АПВ будет готово к действию.

Запрет действия АПВ, например, при отключении выключателя при помощи телемеханики осуществляется путем схемного подключения клеммы 8 к отрицательному полюсу. В этом случае конденсатор разряжается на сопротивление R3 (см. рис. 8.2). Выпрямитель Д (диод), через который осуществляется заряд конденсатора С, предотвращает его разряд при кратковремен­ных снижениях напряжения на выходе блока питания БПЗ во время близких к.з. в прилегающей сети.

Для изучения схемы однократного АПВ выключателей напряжением 10 кВ с пружинным приводом используют образец привода с AMP и схему АПВ в соответствии с рис. 8.1. Для изучения методов согласования действия АПВ с релейной защитой и для изучения поведения потребителя при АПВ предназначен стенд, электрическая схема которого с устройством АПВ типа РПВ-358 (в зависимости от имеющейся аппаратуры может быть использовано также реле РПВ-58, принцип действия которого аналогичен, а схема мало отличается от реле РПВ-358) с ускорением защиты после АПВ показана на рис. 8.3. Схема стенда работает следующим образом.

Рис. 8.3. Электрическая схема:
а – стенда с устройством АПВ типа РПВ-358; б – схема действия реле ускорения РУ для ускорения действия защиты до АПВ

При к.з. на линии Л1 срабатывают токовое реле РТ и реле времени РВ, которые с заданной выдержкой времени через промежуточное реле РП отключают выключатель. При отключении выключателя его вспомога­тельные контакты запускают реле РПО, которое своими контактами включает устройство РПВ-358. Реле РПВ-358 с выдержкой времени, примерно равной бестоковой паузе АПВ, включает выключатель при помощи электромагнита включения ЭВ, а контактами PП2 запускает реле ускорения защиты РУ. Последнее замыкает свои контакты.

Если короткое замыкание устойчиво, то повторное отключение выключателя релейной защитой происходит без выдержки времени при помощи реле РТ, РВ, РУ1 и РП.

Реле времени РВ замыкает свою верхнюю пару контактов без выдержки времени и через замкнутые контакты РУ1 включает реле РП, которое при помощи электромагнита ЭО отключает выключатель.

В схеме ускорения защиты до АПВ в реле ускорения РУ1 включается другая пара контактов (рис. 8.3б). В этом случае при срабатывании защиты выключатель отключается без выдержки времени по цепи: мгновенный контакт реле времени РВ, размыкающий контакт реле РУ1, промежуточное реле РП и электромагнит ЭО выключателя. При работе схемы АПВ реле РУ1 размыкает свой размыкающий контакт и замыкает замыкающий контакт. При устойчивом к.з. повторное отключение происходит с выдержкой времени.