Как работают устройства автоматики повторного включения (АПВ) в электрических сетях

Введение

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 [].
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). 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.

Требования к релейной защите

Главная её задача — это надёжно защищать оборудование и цепи электроснабжения от работы в неисправном, аварийном состоянии. Соответственно к ней существует ряд требований, выполнение которых проверяется регулярно лабораторией или специальными службами. Вот основные требования к релейной защите:

1. Быстродействие. Способность защиты работать с минимальной выдержкой времени после наступления аварийной ситуации. Правда, одни из них специально разработаны на срабатывание с определённой установленной выдержкой времени это зависит от условий работы электрооборудования и назначения конкретного вида релейной защиты;
2. Селективность. Это вид избирательности защиты, направленный на отключение только определённых ближайших участков к месту аварии или короткого замыкания;
3. Чувствительность. Способность защиты направленная на реагирование её только на данные отклонения, на которые она настроена;
4. Надёжность. Безотказность системы защит и недопущение ложных срабатываний.

От этих четырёх основных требований напрямую зависит эффективность функционирования релейной защиты любого электрического оборудования и цепей.

Требования к АПВ согласно правилам эксплуатации и практики

1. АПВ должно обеспечить действие защиты в ускоренном порядке до своего срабатывания и после.
2. При срабатывании АПВ устройство должно автоматически вернуться в изначально готовое положение (примечание не всегда, особенно на старых МВ 6-10 кВ польского производства не работает МУН, а также типов ВМГ-133 и ВМП-10, поэтому после неуспешного срабатывания однократного АПВ фидера, бригада ОВБ, выезжающая на место неисправности и после ее устранения, после введения объекта в работу должна проследить готовность МВ к последующему срабатыванию, и при невозможном автоматическом возврате устройства, сделать готовность, вручную).
3. Запрет АПВ при срабатывании некоторых видов релейных защит и автоматики, например, дифференциальной и газовой зашиты трансформатора. При срабатывании защит силовых электродвигателей ключ АПВ должен быть выведен в отключенное положение.
4. При отключении высоковольтного выключателя ключом вручную по телеуправлению и при оперативном выключении, дистанционно, в случае КЗ, АПВ выводится из работы.
5. АПВ блокируется от многократных включений, предупреждая устойчивое КЗ, а также при неисправностях в самом устройстве АПВ.
6. При плановом и оперативном переключении и выводе в ремонт отходящего фидера ВЛ и КЛ ключ АПВ выводится в положении выключено, чтобы не было ложного повторного включении выключателя.

Устройства АПВ двукратного действия на подстанциях с переменным оперативным током.

Институтом «Сельэнергопроект» разработано и используется в типовых проектах устройство АПВ-2П, которое пригодно для выполнения двукратного АПВ на выключателях 10 кВ с приводами любых типов. Полупроводниковое устройство АПВ-2П состоит из двух реле времени: первого цикла со шкалой от 1 до 5,5 с и второго цикла с уставками от 4 до 40 с. Время подготовки к АПВ составляет не менее 20 с после включения выключателя. Устройство отвечает всем требованиям, предъявляемым к устройствам АПВ (см. выше). Схема устройства АПВ-2П приведена в работе . Отмечается, что устройство АПВ-2П весьма просто монтируется в шкафу КРУ любого типа, для ввода его в работу необходимо минимальное число вспомогательных контактов выключателя. Известны и применяются также и другие устройства двукратного АПВ линии 10 кВ .

Современные микропроцессорные устройства АПВ

Микропроцессорные устройства МУРЗ занимают освобождающиеся ниши традиционных электромеханических и полупроводниковых устройств. У этих устройств также имеются множество недостатков, которые хотя и привели к ослаблению надежности электросетей вследствие утраты и замены традиционных релейных устройств, благодаря своему постоянно растущему усовершенствованию занимают все более основательное место по защите электрообъектов.

Рис. №4. Устройство УЗА-10 РС – устройство релейной защиты, автоматики и управления присоединений.

Современные микропроцессорные устройства, призванные заменить обычную релейную защиту, предназначены для новых и подвергаемых реконструкции подстанций. Они адаптируются со всеми видами высоковольтных выключателей, работают с различными приводными механизмами. УЗА-10 РС11 монтируется в релейных шкафах распределительных устройств с питанием от трансформаторов тока и от цепей питающего оперативного напряжения. Микропроцессорные блоки выполняют функцию однократного АПВ. Имеют светодиодную индикацию, показывающую действие защит и функцию автоматики устройства. Замена электромеханических и полупроводниковых реле на новые современные микропроцессорные устройства не требует существенных изменений и реконструкции в существующих цепях управления и автоматики. Для проверки устройств не нужны специализированные установки.

Рис. №5. Таблица выполняемых функций микропроцессорным устройством

Функциональные блоки микропроцессорных устройств отличаются четким разграничением задач и ограничиваются исключительно функциями релейной защиты, этим достигается увеличение степени надежности для создания новой концепции построения релейной защиты.

Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Требование к АПВ

К схемам и устройствам АПВ применяется ряд обязательных требований, связанных с обеспечением надёжности электроснабжения. К этим требованиям относятся:

• АПВ должно обязательно срабатывать при аварийном отключении на защищаемом участке сети.
• АПВ не должно срабатывать, если выключатель отключился сразу после включения его через ключ управления. Подобное отключение говорит о том, что в схеме присутствует устойчивое повреждение, и срабатывание устройства АПВ может усугубить ситуацию. Для выполнения этого требования делают так, чтобы устройства АПВ приходили в готовность только через несколько секунд после включения выключателя. Кроме того, АПВ не должно срабатывать во время оперативных переключений, осуществляемых персоналом.
• Схема АПВ должна автоматически блокироваться при срабатывании ряда защит (например, после действия газовой защиты трансформатора, срабатывание устройств АПВ нежелательно)
• Устройства АПВ должны срабатывать с заданной кратностью. То есть однократное АПВ должно срабатывать 1 раз, двукратное — 2 раза и т. д.
• После успешного включения выключателя, схема АПВ должна обязательно самостоятельно вернуться в состояние готовности.
• АПВ должно срабатывать с выставленной выдержкой времени, обеспечивая наискорейшее восстановление питания в отключенном участке сети. Как правило, эта выдержка равняется 0,3-5 с. Однако, следует отметить, что в ряде случаев целесообразно замедлять работу АПВ до нескольких секунд.

Назначение АПВ

Назначение автоматического повторного включения предполагает запуск включающих устройств после аварийного обесточивания линий. Использование АПВ позволяет максимально сократить временной промежуток отключения ЛЭП.

Нештатные ситуации могут быть(короткие замыкания):

• кратковременными – по случайной причине, действующей непродолжительное время (от перемещения животных, падения деревьев и пр.);
• устойчивыми – если возобновление работы линии невозможно без вмешательства персонала, при обрыве провода, повреждении изолирующего покрытия и прочих последствиях.

В результате возникновения аварии АПВ срабатывает при любом исходе. Но возобновление работы становится возможным, только если устранено влияние воздействующего фактора.

Принцип работы устройства АПВ

Схема применения устройства может быть разной в зависимости от конкретного случая. В автоматике применяется принцип выключения ВЛ с напряжением ниже 220 кВ, а точнее говоря, устройство проверяет состояние и положение ключа включателя. Точнее говоря, если устройство получило сигнал об отсутствии напряжения, но выключатель находится во включённом состоянии, значит, произошло отключение электроэнергии незапланированного типа. Такой принцип работы позволяет разделить проблему и в случае запланированного отключения напряжения устройство АПВ или АПВА просто не реагирует.

3.3.10

На одиночных линиях с двусторонним питанием (при отсутствии шунтирующих связей) должен предусматриваться один из следующих видов трехфазного АПВ (или их комбинаций):

а) быстродействующее ТАПВ (БАПВ)

б) несинхронное ТАПВ (НАПВ);

в) ТАПВ с улавливанием синхронизма (ТАПВ УС).

Кроме того, может предусматриваться однофазное АПВ (ОАПВ) в сочетании с различными видами ТАПВ, если выключатели оборудованы пофазным управлением и не нарушается устойчивость параллельной работы частей энергосистемы в цикле ОАПВ.

Выбор видов АПВ производится, исходя из совокупности конкретных условий работы системы и оборудования с учетом указаний 3.3.11-3.3.15.

Классификация

Количество включений выключателя с помощью АПВ:

1. Однократные действия – после КЗ включает систему только 1 раз.

2. Многократного действия – включает систему несколько раз обычно 2.

По способу воздействия на выключатель АПВ могут быть:

1. Механические — они встраиваются в пружинный привод выключателя.
2. Электрические — воздействуют на электромагнит включения выключателя.

АПВ классифицируются по числу фаз, используемых при срабатывании. Устройства могут быть:

1. Однофазными – автоматически вводят только одну фазу при замыкании. Обычно задействованы для линий в 500 кВ и более;
2. Трёхфазными – обеспечивают срабатывание выключателя, с включением всех трёх фаз;
3. Комбинированными – могут срабатывать, благодаря возможности логического выбора схемы, нужной или нескольких фаз.

Трёхфазные устройства АПВ могут в зависимости от условий работы сети разделяться на

• простые (ТАПВ);
• несинхронные (НАПВ);
• быстродействующие (БАПВ);
• с проверкой наличия напряжения (АПВНН);
• с проверкой отсутствия напряжения (АПВОН);
• с ожиданием синхронизма (АПВОС);
• с улавливанием синхронизма (АПВУС);
• в сочетании с самосинхронизацией генераторов и синхронных компенсаторов (АПВС);
• особой разновидностью АПВ является частотное автоматическое повторное включение (ЧАПВ).

В то же время предусмотрено разделение трёхфазных устройств на следующие подвиды:

• с односторонней подачей напряжения – когда срабатывает только один высоковольтный выключатель, а питание производится из одного источника;
• с двусторонней – с возможностью включения двух коммутационных аппаратов.

Двухсторонние АПВ делятся на:

• схемы с несинхронным повторным включением – когда одновременно вводятся два выключателя без соблюдения синхронности;
• ожидание синхронного срабатывания – происходит включение последовательно, с противоположных сторон;
• улавливающие синхронизм – подбирается момент для одновременного включения, чтобы максимально сгладить возможные нежелательные эффекты;
• быстрого действия – максимально сокращающие время ожидания повторного срабатывания.

Также читайте: Виды распределительных устройств(РУ)

Кроме указанного разделения, предусмотрена классификация по способам срабатывания – механическим включением или электрическим сигналом. Дополнительно АПВ разделяют по числу ступеней на одно- и многоступенчатые – пытающиеся включить питание разово или многократно.

ТАПВ и ОАПВ.

Устойчивость работы энергосистемы зависит не только от времени отключения КЗ на ВЛ 500 кВ, но также и от времени АПВ: передача мощности по ВЛ прекращается в момент возникновения КЗ (трехфазного) и возобновляется после включения ВЛ устройством АПВ. То есть, для повышения устойчивости работы энергосистемы надо уменьшать как время срабатывания релейной защиты ВЛ 500 кВ, так и время АПВ.

Время срабатывания релейной защиты при КЗ на ВЛ 500 кВ практически всегда равно нулю (примерно 20-60 мсек.). А время АПВ сделать равным нулю принципиально невозможно по нескольким причинам, основной из которых является то, что выдержка времени АПВ должна быть больше, чем время срабатывания резервных защит на противоположном конце ВЛ (обычно это 2-3 ступени ДЗ и ЗЗ):

tАПВ.А = tСЗ.Б+tОТКЛ.Б+tДЕИОН+tЗАП-tСЗ.А-tОТКЛ.А = tСЗ.Б+tЗАП

Поэтому АПВ на ВЛ с двухсторонним питанием всегда имеет выдержку времени несколько секунд.

Гениальный выход из этого положения — при однофазных КЗ на ВЛ, которые составляют около 65% всех КЗ, отключать не все три фазы ВЛ, а только одну поврежденную фазу с последующим АПВ этой фазы. При этом в цикле АПВ по двум неповрежденным фазам ВЛ остается связь между частями энергосистемы и передается мощность, что резко повышает устойчивость работы энергосистемы по сравнению с трехфазным отключением ВЛ.

Для обеспечения однофазного отключения ВЛ и последующего однофазного АПВ применяются устройства ОАПВ. Ситуация осложняется тем, что, как правило, устройства РЗ не определяют поврежденную фазу, вся релейная защита действует только на отключения трех фаз независимо от вида повреждения. А некоторые типы защит, например ЗЗ, принципиально не могут определить поврежденную фазу. Поэтому определение поврежденной фазы, ее отключение и включение выполняется устройством ОАПВ.

При этом взаимодействие устройств релейной защиты и ОАПВ выполняется следующим образом:

1.

При возникновении любого близкого КЗ релейная защита и ОАПВ работают параллельно во времени: релейная защита определяет, надо ли отключать ВЛ, а ОАПВ определяет поврежденную фазу.

2.

Пока релейная защита не сработает, ОАПВ ничего не делает, хотя уже и знает, какие фазы повреждены.

3.

Если релейная защита решила, что ВЛ надо отключать, она отключает ВЛ через схему ОАПВ. То есть, релейная защита не подает команду на отключение трех фаз выключателя ВЛ, а подает команду ОАПВ на отключение ВЛ.

Если ОАПВ определило, что КЗ однофазное, то после получения команды от релейной защиты, оно отключает только поврежденную фазу ВЛ и с выдержкой времени пробует ее повторно включить — однофазное АПВ. Если КЗ исчезло, то это называется успешное ОАПВ. Если КЗ возникло снова, то ОАПВ отключает все три фазы ВЛ (неуспешное ОАПВ) и больше их не включает.

Взаимодействие устройств AIIB и релейной защиты.

Для сетей, состоящих из последовательно включенных участков с собственными выключателями и релейной защитой, «Правила» предусматривают следующие виды взаимодействия АПВ и релейной защиты: ускорение защиты после АПВ; ускорение защиты до АПВ; использование АПВ разной кратности. Эти мероприятия предназначены для ускорения отключения к. з. и повышения эффективности АПВ, а также для обеспечения селективных отключений поврежденных участков в тех случаях, когда релейная защита на соседних участках не может иметь полноценных ступеней селективности. Ускорение защиты после АПВ выполняется путем использования импульсного контакта реле времени в схеме максимальной токовой защиты или путем кратковременного ввода в работу дополнительного комплекта максимальной токовой защиты. Например, в сети 10 кВ, состоящей из трех участков (рис. 25,а), защиты 1, 2, 3 из-за близких по значению выдержек времени срабатывают одновременно при к. з. в точке К, причем для защит 1 и 2 эти действия являются неселективными.

Рис. 25. Схемы сетей 10 кВ, для которых целесообразно выполнять ускорение защиты после АПВ (а) и до АПВ (б) Первым имеет возможность сработать устройство АПВ на выключателе 1, поскольку со стороны шин 10 кВ подстанции А имеется напряжение. При включении выключателя от устройства АПВ на небольшой период времени (около 1 с) ускоряется действие защиты 1 до 0,2 с (вместо 0,8 с). Если бы к. з. произошло на участке 1—2, то выключатель 1 был бы быстро отключен этой ускоренной защитой. Но при к. з. в точке К за отключившимися выключателями 2 и 3 защита 1 не работает и через 1 с ее время срабатывания вновь становится равным 0,8 с. После успешного включения выключателя 1 появляется напряжение на схеме АПВ выключателя 2. Через несколько секунд устройство АПВ срабатывает, включается выключатель 2 и одновременно вводится .ускорение защиты 2 до 0,2 с. Но защита 2, так же как и защита 1, не срабатывает вследствие того, что к. з. произошло в точке К. Если бы к. з. было на участке 2—3, защита 2 по цепи ускорения сработала бы быстрее, чем защита 1, причем ступень селективности была бы достаточной: 0,6 с. После успешного включения выключателя 2 появляется напряжение на схеме АПВ выключателя 3. Через несколько секунд устройство АПВ срабатывает, включается выключатель 3, одновременно вводится цепь ускорения защиты 3 до 0,2 с и выключатель 3 отключается, причем намного раньше, чем могла бы подействовать защита 2, у которой к этому времени уже выведена из действия ускоренная ступень 0,2 с и введена постоянная уставка по времени 0,7 с (рис. 25,а). Ускорение защиты на постоянном оперативном токе выполняется просто и предусматривается в типовых проектных схемах . Для ускорения защиты на переменном оперативном токе при использовании реле РТ-80, РТВ, РТМ требуется дополнительная аппаратура, поэтому такие схемы применяются редко. Ускорение защиты до АПВ. Это мероприятие позволяет ускорять отключение к. з. в сети, состоящей из нескольких последовательно включенных участков или облегчать работу нескольких выключателей за счет одного, более мощного и надежного. На выключателе / (рис. 25,6) постоянно введена ускоренная защита с выдержкой времени 0,2 с. При к. з. в любой точке сети, например в точке К, эта защита отключает выключатель 1 до того, как сработают зашиты 2 и 3. При срабатывании устройства АПВ на включение выключателя 1 эта ускоренная защита выводится из действия на время, необходимое для селективного отключения ближайшего к месту к. з. выключателя 3. Схема на постоянном оперативном токе выполняется очень просто . Использование АПВ разной кратности. При недостаточных ступенях селективности (рис. 25,а) для исправления неселективных отключений могут быть применены устройства АПВ с разной кратностью действия. Например, для схемы сети на рис. 25,я можно было бы выполнить: на выключателе 3 — однократное АПВ, на выключателе 2 — двукратное, на выключателе 1 — трехкратное, хотя устройства АПВ с кратностью более двух промышленностью не выпускаются. Исправление неселективных действий с помощью АПВ разной кратности используется довольно часто и на смежных участках и линиях, и на линиях с трансформаторами на ответвлениях. В последнем случае АПВ исправляет неселективное действие защиты линии 10 кВ при к. з. в трансформаторе, когда время плавления вставок предохранителей 10 кВ соизмеримо с временем срабатывания защиты линии.

• Назад
• Вперёд

Ссылки по теме

• Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей / Нормативный документ от 9 февраля 2007 г. в 02:14
• Библия электрика / Нормативный документ от 14 января 2014 г. в 12:32
• Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ. Том 10 / Нормативный документ от 2 марта 2009 г. в 18:12
• Кабышев А.В., Тарасов Е.В. Низковольтные автоматические выключатели / Нормативный документ от 1 октября 2021 г. в 09:22
• Правила устройства воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ с самонесущими изолированными проводами / Нормативный документ от 30 апреля 2008 г. в 15:00
• Князевский Б.А. Трунковский Л.Е. Монтаж и эксплуатация промышленных электроустановок / Нормативный документ от 17 октября 2019 г. в 12:36
• Маньков В.Д. Заграничный С.Ф. Защитное заземление и зануление электроустановок / Нормативный документ от 27 марта 2021 г. в 09:05

3.3.12

Несинхронное АПВ (НАПВ) может применяться на линиях по 3.3.10 (в основном 110-220 кВ), если:

а) максимальный электромагнитный момент синхронных генераторов и компенсаторов, возникающий при несинхронном включении, меньше (с учетом необходимого запаса) электромагнитного момента, возникающего при трехфазном КЗ на выводах машины, при этом в качестве практических критериев оценки допустимости НАПВ принимаются расчетные начальные значения периодических составляющих токов статора при угле включения 180°;

б) максимальный ток через трансформатор (автотрансформатор) при угле включения 180° меньше тока КЗ на его выводах при питании от шин бесконечной мощности;

в) после АПВ обеспечивается достаточно быстрая ресинхронизация; если в результате несинхронного автоматического повторного включения возможно возникновение длительного асинхронного хода, должны применяться специальные мероприятия для его предотвращения или прекращения.

При соблюдении этих условий НАПВ допускается применять также в режиме ремонта на параллельных линиях.

При выполнении НАПВ необходимо принять меры по предотвращению излишнего срабатывания защиты. С этой целью рекомендуется, в частности, осуществлять включение выключателей при НАПВ в определенной последовательности, например выполнением АПВ с одной из сторон линии с контролем наличия напряжения на ней после успешного ТАПВ с противоположной стороны.

Электролаборатория » Вопросы и ответы » ПУЭ 7 издание » 3.3.2 — 3.3.29. Автоматическое повторное включение (АПВ)

АВТОМАТИЧЕСКОЕ ПОВТОРНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ (АПВ)

3.3.2. Устройства АПВ должны предусматриваться для быстрого восстановления питания потребителей или межсистемных и внутрисистемных связей путем автоматического включения выключателей, отключенных устройствами релейной защиты. Должно предусматриваться автоматическое повторное включение: 1) воздушных и смешанных (кабельно-воздушных) линий всех типов напряжением выше 1 кВ. Отказ от применения АПВ должен быть в каждом отдельном случае обоснован. На кабельных линиях 35 кВ и ниже АПВ рекомендуется применять в случаях, когда оно может быть эффективным в связи со значительной вероятностью повреждений с образованием открытой дуги (например, наличие нескольких промежуточных сборок, питание по одной линии нескольких подстанций), а также с целью исправления неселективного действия защиты. Вопрос о применении АПВ на кабельных линиях 110 кВ и выше должен решаться при проектировании в каждом отдельном случае с учетом конкретных условий; 2) шин электростанций и подстанций (см. 3.3.24 и 3.3.25); 3) трансформаторов (см. 3.3.26); 4) ответственных электродвигателей, отключаемых для обеспечения самозапуска других электродвигателей (см. 3.3.38). Для осуществления АПВ по п. 1-3 должны также предусматриваться устройства АПВ на обходных, шиносоединительных и секционных выключателях. Допускается в целях экономии аппаратуры выполнение устройства группового АПВ на линиях, в первую очередь кабельных, и других присоединениях 6-10 кВ. При этом следует учитывать недостатки устройства группового АПВ, например возможность отказа в случае, если после отключения выключателя одного из присоединений отключение выключателя другого присоединения происходит до возврата устройства АПВ в исходное положение.

3.3.3. Устройства АПВ должны быть выполнены так, чтобы они не действовали при: 1) отключении выключателя персоналом дистанционно или при помощи телеуправления; 2) автоматическом отключении от релейной защиты непосредственно после включения персоналом дистанционно или при помощи телеуправления; 3) отключении выключателя защитой от внутренних повреждений трансформаторов и вращающихся машин, устройствами противоаварийной автоматики, а также в других случаях отключений выключателя, когда действие АПВ недопустимо. АПВ после действия АЧР (ЧАПВ) должно выполняться в соответствии с 3.3.81. Устройства АПВ должны быть выполнены так, чтобы была исключена возможностью многократного включения на КЗ при любой неисправности в схеме устройства. Устройства АПВ должны выполняться с автоматическим возвратом.

3.3.4. При применении АПВ должно, как правило, предусматриваться ускорение действия релейной защиты на случай неуспешного АПВ. Ускорение действия релейной защиты после неуспешного АПВ выполняется с помощью устройства ускорения после включения выключателя, которое, как правило, должно использоваться и при включении выключателя по другим причинам (от ключа управления, телеуправления или устройства АВР). При ускорении защиты после включения выключателя должны быть приняты меры против возможного отключения выключателя защитой под действием толчка тока при включении из-за неодновременного включения фаз выключателя. Не следует ускорять защиты после включения выключателя, когда линия уже включена под напряжение другим своим выключателем (т. е. при наличии симметричного напряжения на линии). Допускается не ускорять после АПВ действие защит линий 35 кВ и ниже, выполненных на переменном оперативном токе, если для этого требуется значительное усложнение защит и время их действия при металлическом КЗ вблизи места установки не превосходит 1,5 с.

3.3.5. Устройства трехфазного АПВ (ТАПВ) должны осуществляться преимущественно с пуском при несоответствии между ранее поданной оперативной командой и отключенным положением выключателя; допускается также пуск устройства АПВ от защиты.

3.3.6. Могут применяться, как правило, устройства ТАПВ однократного или двукратного действия (последнее — если это допустимо по условиям работы выключателя). Устройство ТАПВ двукратного действия рекомендуется принимать для воздушных линий, в особенности для одиночных с односторонним питанием. В сетях 35 кВ и ниже устройства ТАПВ двукратного действия рекомендуется применять в первую очередь для линий, не имеющих резервирования по сети. В сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, как правило, должна применяться блокировка второго цикла АПВ в случае замыкания на землю после АПВ первого цикла (например, по наличию напряжений нулевой последовательности). Выдержка времени ТАПВ во втором цикле должна быть не менее 15-20 с.

3.3.7. Для ускорения восстановления нормального режима работы электропередачи выдержка времени устройства ТАПВ (в особенности для первого цикла АПВ двукратного действия на линиях с односторонним питанием) должна приниматься минимально возможной с учетом времени погасания дуги и деионизации среды в месте повреждения, а также с учетом времени готовности выключателя и его привода к повторному включению. Выдержка времени устройства ТАПВ на линии с двусторонним питанием должна выбираться также с учетом возможного неодновременного отключения повреждения с обоих концов линии; при этом время действия защит, предназначенных для дальнего резервирования, учитываться не должно. Допускается не учитывать разновременности отключения выключателей по концам линии, когда они отключаются в результате срабатывания высокочастотной защиты. С целью повышения эффективности ТАПВ однократного действия допускается увеличивать его выдержку времени (по возможности с учетом работы потребителя).

3.3.8. На одиночных линиях 110 кВ и выше с односторонним питанием, для которых допустим в случае неуспешного ТАПВ переход на длительную работу двумя фазами, следует предусматривать ТАПВ двукратного действия на питающем конце линии. Перевод линии на работу двумя фазами может производиться персоналом на месте или при помощи телеуправления. Для перевода линии после неуспешного АПВ на работу двумя фазами следует предусматривать пофазное управление разъединителями или выключателями на питающем и приемном концах линии. При переводе линии на длительную работу двумя фазами следует при необходимости принимать меры к уменьшению помех в работе линий связи из-за неполнофазного режима работы линии. С этой целью допускается ограничение мощности, передаваемой по линии в неполнофазном режиме (если это возможно по условиям работы потребителя). В отдельных случаях при наличии специального обоснования допускается также перерыв в работе линии связи на время неполнофазного режима.

3.3.9. На линиях, отключение которых не приводит к нарушению электрической связи между генерирующими источниками, например на параллельных линиях с односторонним питанием, следует устанавливать устройства ТАПВ без проверки синхронизма.

3.3.10. На одиночных линиях с двусторонним питанием (при отсутствии шунтирующих связей) должен предусматриваться один из следующих видов трехфазного АПВ (или их комбинаций): а) быстродействующее ТАПВ (БАПВ) б) несинхронное ТАПВ (НАПВ); в) ТАПВ с улавливанием синхронизма (ТАПВ УС). Кроме того, может предусматриваться однофазное АПВ (ОАПВ) в сочетании с различными видами ТАПВ, если выключатели оборудованы пофазным управлением и не нарушается устойчивость параллельной работы частей энергосистемы в цикле ОАПВ. Выбор видов АПВ производится, исходя из совокупности конкретных условий работы системы и оборудования с учетом указаний 3.3.11-3.3.15.

3.3.11. Быстродействующее АПВ, или БАПВ (одновременное включение с минимальной выдержкой времени с обоих концов), рекомендуется предусматривать на линиях по 3.3.10 для автоматического повторного включения, как правило, при небольшом расхождении угла между векторами ЭДС соединяемых систем. БАПВ может применяться при наличии выключателей, допускающих БАПВ, если после включения обеспечивается сохранение синхронной параллельной работы систем и максимальный электромагнитный момент синхронных генераторов и компенсаторов меньше (с учетом необходимого запаса) электромагнитного момента, возникающего при трехфазном КЗ на выводах машины. Оценка максимального электромагнитного момента должна производиться для предельно возможного расхождения угла за время БАПВ. Соответственно запуск БАПВ должен производиться лишь при срабатывании быстродействующей защиты, зона действия которой охватывает всю линию. БАПВ должно блокироваться при срабатывании резервных защит и блокироваться или задерживаться при работе УРОВ. Если для сохранения устойчивости энергосистемы при неуспешном БАПВ требуется большой объем воздействий от противоаварийной автоматики, применение БАПВ не рекомендуется.

3.3.12. Несинхронное АПВ (НАПВ) может применяться на линиях по 3.3.10 (в основном 110-220 кВ), если: а) максимальный электромагнитный момент синхронных генераторов и компенсаторов, возникающий при несинхронном включении, меньше (с учетом необходимого запаса) электромагнитного момента, возникающего при трехфазном КЗ на выводах машины, при этом в качестве практических критериев оценки допустимости НАПВ принимаются расчетные начальные значения периодических составляющих токов статора при угле включения 180°; б) максимальный ток через трансформатор (автотрансформатор) при угле включения 180° меньше тока КЗ на его выводах при питании от шин бесконечной мощности; в) после АПВ обеспечивается достаточно быстрая ресинхронизация; если в результате несинхронного автоматического повторного включения возможно возникновение длительного асинхронного хода, должны применяться специальные мероприятия для его предотвращения или прекращения. При соблюдении этих условий НАПВ допускается применять также в режиме ремонта на параллельных линиях. При выполнении НАПВ необходимо принять меры по предотвращению излишнего срабатывания защиты. С этой целью рекомендуется, в частности, осуществлять включение выключателей при НАПВ в определенной последовательности, например выполнением АПВ с одной из сторон линии с контролем наличия напряжения на ней после успешного ТАПВ с противоположной стороны.

3.3.13. АПВ с улавливанием синхронизма может применяться на линиях по 3.3.10 для включения линии при значительных (примерно до 4%) скольжениях и допустимом угле. Возможно также следующее выполнение АПВ. На конце линии, который должен включаться первым, производится ускоренное ТАПВ (с фиксацией срабатывания быстродействующей защиты, зона действия которой охватывает всю линию) без контроля напряжения на линии (УТАПВ БК) или ТАПВ с контролем отсутствия напряжения на линии (ТАПВ ОН), а на другом ее конце — ТАПВ с улавливанием синхронизма. Последнее производится при условии, что включение первого конца было успешным (это может быть определено, например, при помощи контроля наличия напряжения на линии). Для улавливания синхронизма могут применяться устройства, построенные по принципу синхронизатора с постоянным углом опережения. Устройства АПВ следует выполнять так, чтобы имелась возможность изменять очередность включения выключателей по концам линии. При выполнении устройства АПВ УС необходимо стремиться к обеспечению его действия при возможно большей разности частот. Максимальный допустимый угол включения при применении АПВ УС должен приниматься с учетом условий, указанных в 3.3.12. При применении устройства АПВ УС рекомендуется его использование для включения линии персоналом (полуавтоматическая синхронизация).

3.3.14. На линиях, оборудованных трансформаторами напряжения, для контроля отсутствия напряжения (КОН) и контроля наличия напряжения (КНН) на линии при различных видах ТАПВ рекомендуется использовать органы, реагирующие на линейное (фазное) напряжение и на напряжения обратной и нулевой последовательностей. В некоторых случаях, например на линиях без шунтирующих реакторов, можно не использовать напряжение нулевой последовательности.

3.3.15. Однофазное автоматическое повторное включение (ОАПВ) может применяться только в сетях с большим током замыкания на землю. ОАПВ без автоматического перевода линии на длительный неполнофазный режим при устойчивом повреждении фазы следует применять: а) на одиночных сильно нагруженных межсистемных или внутрисистемных линиях электропередачи; б) на сильно нагруженных межсистемных линиях 220 кВ и выше с двумя и более обходными связями при условии, что отключение одной из них может привести к нарушению динамической устойчивости энергосистемы; в) на межсистемных и внутрисистемных линиях разных классов напряжения, если трехфазное отключение линии высшего напряжения может привести к недопустимой перегрузке линий низшего напряжения с возможностью нарушения устойчивости энергосистемы; г) на линиях, связывающих с системой крупные блочные электростанции без значительной местной нагрузки; д) на линиях электропередачи, где осуществление ТАПВ сопряжено со значительным сбросом нагрузки вследствие понижения напряжения. Устройство ОАПВ должно выполняться так, чтобы при выводе его из работы или исчезновении питания автоматически осуществлялся перевод действия защит линии на отключение трех фаз помимо устройства. Выбор поврежденных фаз при КЗ на землю должен осуществляться при помощи избирательных органов, которые могут быть также использованы в качестве дополнительной быстродействующей защиты линии в цикле ОАПВ, при ТАПВ, БАПВ и одностороннем включении линии оперативным персоналом. Выдержка временем ОАПВ должна отстраиваться от времени погасания дуги и деионизации среды в месте однофазного КЗ в неполнофазном режиме с учетом возможности неодновременного срабатывания защиты по концам линии, а также каскадного действия избирательных органов.

3.3.16. На линиях по 3.3.15 ОАПВ должно применяться в сочетании с различными видами ТАПВ. При этом должна быть предусмотрена возможность запрета ТАПВ во всех случаях ОАПВ или только при неуспешном ОАПВ. В зависимости от конкретных условий допускается осуществление ТАПВ после неуспешного ОАПВ. В этих случаях предусматривается действие ТАПВ сначала на одном конце линии с контролем отсутствия напряжения на линии и с увеличенной выдержкой времени.

3.3.17. На одиночных линиях с двусторонним питанием, связывающих систему с электростанцией небольшой мощности, могут применяться ТАПВ с автоматической самосинхронизацией (АПВС) гидрогенераторов для гидроэлектростанций и ТАПВ в сочетании с делительными устройствами — для гидро- и теплоэлектростанций.

3.3.18. На линиях с двусторонним питанием при наличии нескольких обходных связей следует применять: 1) при наличии двух связей, а также при наличии трех связей, если вероятно одновременное длительное отключение двух из этих связей (например, двухцепной линии): несинхронное АПВ (в основном для линий 110-220 кВ и при соблюдении условий, указанных в 3.3.12, но для случая отключения всех связей); АПВ с проверкой синхронизма (при невозможности выполнения несинхронного АПВ по причинам, указанным в 3.3.12, но для случая отключения всех связей). Для ответственных линий при наличии двух связей, а также при наличии трех связей, две из которых — двухцепная линия, при невозможности применения НАПВ по причинам, указанным в 3.3.12, разрешается применять устройства ОАПВ, БАПВ или АПВ УС (см. 3.3.11, 3.3.13, 3.3.15). При этом устройства ОАПВ и БАПВ следует дополнять устройством АПВ с проверкой синхронизма; 2) при наличии четырех и более связей, а также при наличии трех связей, если в последнем случае одновременное длительное отключение двух из этих связей маловероятно (например, если все линии одноцепные), — АПВ без проверки синхронизма.

3.3.19. Устройства АПВ с проверкой синхронизма следует выполнять на одном конце линии с контролем отсутствия напряжения на линии и с контролем наличия синхронизма, на другом конце — только с контролем наличия синхронизма. Схемы устройства АПВ с проверкой синхронизма линии должны выполняться одинаковыми на обоих концах с учетом возможности изменения очередности включения выключателей линии при АПВ. Рекомендуется использовать устройство АПВ с проверкой синхронизма для проверки синхронизма соединяемых систем при включении линии персоналом.

3.3.20. Допускается совместное применение нескольких видов трехфазного АПВ на линии, например БАПВ и ТАПВ с проверкой синхронизма. Допускается также использовать различные виды устройств АПВ на разных концах линии, например УТАПВ БК (см. 3.3.13) на одном конце линии и ТАПВ с контролем наличия напряжения и синхронизма на другом.

3.3.21. Допускается сочетание ТАПВ с неселективными быстродействующими защитами для исправления неселективного действия последних. В сетях, состоящих из ряда последовательно включенных линий, при применении для них неселективных быстродействующих защит для исправления их действия рекомендуется применять поочередное АПВ; могут также применяться устройства АПВ с ускорением защиты до АПВ или с кратностью действия (не более трех), возрастающей по направлению к источнику питания.

3.3.22. При применении трехфазного однократного АПВ линий, питающих трансформаторы, со стороны высшего напряжения которых устанавливаются короткозамыкатели и отделители, для отключения отделителя в бестоковую паузу время действия устройства АПВ должно быть отстроено от суммарного времени включения короткозамыкателя и отключения отделителя. При применении трехфазного АПВ двукратного действия (см. 3.3.6) время действия АПВ в первом цикле по указанному условию не должно увеличиваться, если отключение отделителя предусматривается в бестоковую паузу второго цикла АПВ. Для линий, на которые вместо выключателей устанавливаются отделители, отключение отделителей в случае неуспешного АПВ в первом цикле должно производиться в бестоковую паузу второго цикла АПВ.

3.3.23. Если в результате действия АПВ возможно несинхронное включение синхронных компенсаторов или синхронных электродвигателей и если такое включение для них недопустимо, а также для исключения подпитки от этих машин места повреждения следует предусматривать автоматическое отключение этих синхронных машин при исчезновении питания или переводить их в асинхронный режим отключением АГП с последующим автоматическим включением или ресинхронизацией после восстановления напряжения в результате успешного АПВ. Для подстанций с синхронными компенсаторами или синхронными электродвигателями должны применяться меры, предотвращающие излишние срабатывания АЧР при действии АПВ.

3.3.24. АПВ шин электростанций и подстанций при наличии специальной защиты шин и выключателей, допускающих АПВ, должно выполняться по одному из двух вариантов: 1) автоматическим опробованием (постановка шин под напряжение выключателем от АПВ одного из питающих элементов); 2) автоматической сборкой схемы; при этом первым от устройства АПВ включается один из питающих элементов (например, линия, трансформатор), при успешном включении этого элемента производится последующее, возможно более полное автоматическое восстановление схемы доаварийного режима путем включения других элементов. АПВ шин по этому варианту рекомендуется применять в первую очередь для подстанций без постоянного дежурства персонала. При выполнении АПВ шин должны применяться меры, исключающие несинхронное включение (если оно является недопустимым). Должна обеспечиваться достаточная чувствительность защиты шин на случай неуспешного АПВ.

3.3.25. На двухтрансформаторных понижающих подстанциях при раздельной работе трансформаторов, как правило, должны предусматриваться устройства АПВ шин среднего и низшего напряжений в сочетании с устройствами АВР; при внутренних повреждениях трансформаторов должно действовать АВР, при прочих повреждениях — АПВ (см. 3.3.42). Допускается для двухтрансформаторной подстанции, в нормальном режиме которой предусматривается параллельная работа трансформаторов на шинах данного напряжения, устанавливать дополнительно к устройству АПВ устройство АВР, предназначенное для режима, когда один из трансформаторов выведен в резерв.

3.3.26. Устройствами АПВ должны быть оборудованы все одиночные понижающие трансформаторы мощностью более 1 MB·А на подстанциях энергосистем, имеющие выключатель и максимальную токовую защиту с питающей стороны, когда отключение трансформатора приводит к обесточению электроустановок потребителей. Допускается в отдельных случаях действие АПВ и при отключении трансформатора защитой от внутренних повреждений.

3.3.27. При неуспешном АПВ включаемого первым выключателем элемента, присоединенного двумя или более выключателями, АПВ остальных выключателей этого элемента, как правило, должно запрещаться.

3.3.28. При наличии на подстанции или электростанции выключателей с электромагнитным приводом, если от устройства АПВ могут быть одновременно включены два или более выключателей, для обеспечения необходимого уровня напряжения аккумуляторной батареи при включении и для снижения сечения кабелей цепей питания электромагнитов включения следует, как правило, выполнять АПВ так, чтобы одновременное включение нескольких выключателей было исключено (например, применением на присоединениях АПВ с различными выдержками времени). Допускается в отдельных случаях (преимущественно при напряжении 110 кВ и большом числе присоединений, оборудованных АПВ) одновременное включение от АПВ двух выключателей.

3.3.29. Действие устройств АПВ должно фиксироваться указательными реле, встроенными в реле указателями срабатывания, счетчиками числа срабатываний или другими устройствами аналогичного назначения.

Основные цели применения

В электрических сетях все типы повреждений можно разделить на две группы:

• устойчивые;
• неустойчивые.

К устойчивым типам относятся повреждения в электрической сети, которые не восстанавливаются самостоятельно через время. Для их устранения требуется помощь специалистов, а точнее, аварийной бригады. К подобным повреждениям чаще всего относится разрыв проводов или повреждения на участке линии, из-за которых дальнейшая эксплуатация электросети невозможна.

Повреждения неустойчивого типа характеризуются восстановлением напряжения спустя некоторое время после поломки. Например, такая поломка может проявиться после схлёстывания проводов, при этом возникает электрическая дуга, которая не наносит существенных повреждений в электросети. Из-за небольшого количества времени при коротком замыкании, вся цепь электросети находится под релейной защитой. На практике количества неустойчивых повреждений составляет около 50–90% от всех случаев поломок электросети.

Решение проблемы возможно и без присутствия системы, но это устройство отвечает за ускорение процесса восстановления, а также полностью берёт на себя работу автоматизации.

Сама система устройства АПВ и АПВА получила большое распространение и используется в электрических сетях и подстанциях. Устройство сочетают с другими типами релейной автоматики, что позволяет полностью автоматизировать работу на подстанциях, при этом исчезает потребность в использовании оперативного работника непосредственно на объекте электросети. Также использование устройства автоматического повторного включения на подстанциях даёт возможность избежать фактора ошибок при работе обслуживающего персонала.

Как указано в ПУЭ, устройство АПВ должно обязательно использоваться на всех кабельно-воздушных и воздушных линиях, которые имеют рабочее напряжение мощностью в 1 кВ или выше. Дополнительно системой автоматического повторного включения могут быть снабжены трансформаторы, электродвигатели, а также сборные шины подстанций.

Виды АПВ

Существуют различные типы устройств автоматического повторного включения. В первую очередь АПВ это устройства, в которых используется оперативный переменный ток. Данные конструкции оборудованы вспомогательными контактами включенными в схему для совместной работы с определенными элементами, обеспечивающими надежную работу привода выключающего устройства. Они состоят из трех контактных групп, отвечающих за действие того или иного участка: изменяют натяжение пружины, обеспечивают функционирование вала привода выключателя и оперативное отключение при аварийной ситуации.

Для других устройств АПВ требуется выпрямленный оперативный ток. Их основным конструктивным элементом является комплектное реле РПВ-358, срабатывающее при отключении высоковольтных выключателей в случае любых неисправностей. Использование данного реле позволяет избежать многократного срабатывания выключателя при аварийных ситуациях, затрагивающих внутренние оперативные цепи.

Особенностью схемы АПВ с двухсторонним питанием считается подача питания на линию сразу с двух сторон. Этот способ позволяет быстро восстановить рабочее состояние энергоснабжения. Единственным условием является предотвращение повторного несинхронного включения. В отдельных случаях может использоваться АПВ без синхронизации, когда имеется быстродействующая защита, устанавливаемая в параллельных цепях.

Существуют системы автоматического повторного трехфазного включения, в которых линия не синхронизируется с подачей двухстороннего питания. Они используются в параллельных линиях, аналогичных АПВ с односторонним питанием. В конструкцию входят быстродействующие и несинхронные устройства. Существуют такие же устройства, оборудованные контроллерами, обеспечивающими синхронизацию на линиях, имеющих обоюдостороннее питание. В конструкции предусмотрено реле, защищающее линию от включения при значительной величине углов между векторами ЭДС.

Устройство и принцип работы

Ознакомиться с устройством и принципом работы АПВ можно на примере следующей схемы:

Подача тока здесь осуществляется через управляющую шину ШУ. Управление АПВ производится с помощью следующих механизмов:

• контролирующего синхронизацию;
• управляющего контактами выключающего устройства;
• запрещающим включение;
• разрешающим подготовку.

Временное и промежуточное реле (РВ и РП) обеспечивают защиту. Промежуточное реле выполнено с двумя обмотками: токовой и напряжения. При нормальной работе на ШУ подаётся ток, заряжающий конденсирующий элемент С, если поступает соответствующий сигнал от цепи разрешения подготовки.

Возможность повторного включения предотвращается за счёт запрещающей схемы, настройка которой обеспечивается последовательно подключёнными резисторами R1 и R2.

При отключении линии АПВ срабатывает посредством подачи сигнала схемой, контролирующей синхронизацию. Замыкаются её контакты и шунтируется резистор R, а конденсатор разряжается на катушку РП. Одновременно также происходит возбуждение токовой катушки, замыкающей контакты реле в сети.

Также читайте: Назначение диэлектрических перчаток в электроустановках

В случае прекращения трёхфазного КЗ, АПВ срабатывает, и обмотка РВ размыкается. Затем подключается резистор R, и происходит возврат реле к обесточенному состоянию.

Использование узла Н позволяет обеспечить безопасное выполнение работ по обслуживанию линии оперативным персоналом.