CC BY
51АВТОМАТИКА В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
КАРЬЕРОВ
Муратов Г.Г. , Анарбаев С.А. , Махамаджанов Р.К.
1 Муратов Гуламжан Гафурович - старший преподаватель;
Анарбаев Султан Аккулович - старший преподаватель;
Махамаджанов Равшан Камилджанович - ассистент, кафедра электротехники и электромеханики, Алмалыкский филиал Ташкентский государственный технический университет
им. Ислама Каримова, г. Алмалык, Республика Узбекистан
Аннотация: к устройствам автоматического включения резерва АВР предъявляются следующие основные требования: устройства должны приходить в действие в случае исчезновения напряжения на шинах подстанции по любой причине; с целью уменьшения длительности перерыва в питании потребителей резервный источник должен включаться сразу же после отключения рабочего источника; для исключения многократных включений резервного источника на неустранившееся короткое замыкание КЗ действие АВР должно быть однократным; устройства АВР не должны приходить в действие до отключения выключателя, связывающего подстанцию с рабочим (поврежденным) источником; должно предусматриваться ускорение действия защиты резервного источника после АВР.
Ключевые слова: короткие замыкания, автоматическое включение резерва, электроснабжения, релейной защиты.
ВО!: 10.24411/2542-081Х-2019-11507
В системах электроснабжения карьеров нашли применение следующие основные вилы системной автоматики: автоматическое включение резерва (АВР) автоматическое повторное включение (АПВ), автоматическая частотная
разгрузка (АЧР), автоматическое регулирование мощности конденсаторных батарей и др.
Рис. 1. К пояснению работы АВР
Включение резервного элемента системы электроснабжения с помощью АВР должно происходить при вполне определенных условиях, которые контролируются пусковыми органами.
Схема, поясняющая принцип действия АВР, показана на рис. 1, где линия I — рабочая, а линия II — резервная. Устройство АВР должно приходить в действие только при авариях на рабочей линии. Однако для этого требуется иметь избирательные пусковые органы, которые бы четко фиксировали место аварии. Возможен другой подход к выбору пусковых параметров схемы АВР — устройство приходит в действие при аварии не только на рабочей линии, но и в других точках системы электроснабжения. При аварии вне рабочей линии схема блокируется и переход на резервную линию не происходит. Преимущество такого подхода — простота пусковых органов устройств АВР, в качестве которых широко применяют реле минимального напряжения, реагирующие на понижение напряжения в
аварийных режимах. При КЗ на отходящих линиях (рис.1) в точках К2, КЗ или К4 переходить на резервную линию не имеет смысла. В этих случаях неправильное действие схемы АВР может быть устранено правильным выбором срабатывания пускового органа (реле минимального напряжения) и введением временной задержки. Для от стройки от КЗ за реактором или трансформатором на отходящей линии (точки КЗ и К4) напряжение пуска должно быть меньше остаточного напряжения на сборных шинах:
и < и °-к-3-пуск < ка кн
где иокз — наименьшее расчетное значение остаточного напряжения к.з.; к0=1.2^1,3— коэффициент отстройки; кн — коэффициент трансформации трансформатора напряжения.
Аналогичным образом обеспечивают несрабатывание пускового органа АВР при самозапуске электродвигателей, который сопровождается посадкой напряжения на шинах подстанции:
и < и°с3
пуск < к° кн
где иосз — наименьшее напряжение на шинах подстанции
при самозапуске электродвигателей.
Отстройка от неправильного действия схемы АВР при КЗ на отходящей нереактированной линии (точка К2) осуществляется за счет выдержки времени. Время отключения схемой АВР рабочей линии выбирается на ступень селективности больше времени срабатывания защиты отходящей нереактированной линии: = tcзm¡x + At
Особым случаем является КЗ на шинах подстанции (точка К5). Отстроить действие АВР по напряжению или за счет выдержки времени от такого повреждения нельзя.
Рис. 2. Упрощенная схема АВР трансформатора
На рис. 2 представлена упрощенная схема АВР трансформатора с действием на секционный выключатель. В случае неявного резерва до цикла АВР каждый трансформатор покрывает нагрузку своих потребителей. Секционный выключатель Q5 нормально отключен. В аварийном режиме оба трансформатора друг друга взаимно резервируют.
При отключении одного из трансформаторов релейной защитой при повреждении (например, первого) блок-контакт 2 выключателя Q2 размыкает цепь питания реле KQC1, имеющего выдержку времени на размыкание контактов. Блок-контакт 3 выключателя Q2, замыкаясь через еще замкнутый контакт реле KQC1, подает питание на промежуточное реле КЬ1. Это реле срабатывает и своими
35
контактами замыкает цепь питания катушек включения выключателей Q5 (нижним), Q3 (средним) и Q4 (верхним). Если перед этим трансформатор Т2 уже был включен, то включается только секционный выключатель Q5. При отключенном трансформаторе Т1 будут включаться три выключателя. Для устранения перегрузки источника оперативного тока при одновременном включении трех выключателей предусмотрена блокировка с помощью блок-контакта 2 выключателя Q3 (выключатель Q4 включается только после полного включения Q3). Аналогичным образом трансформатор Т2 резервируется трансформатором Т1. В этом случае срабатывает реле KQC2 и КЬ2 и включается выключатель Q5 (или одновременно Q5, Q1 и Q2).
Для исключения действия АВР при преднамеренном отключении одного из трансформаторов и обесточивании соответствующей секции шин подстанции в цепь питания промежуточных реле КЬ следует включить контакты ключа управления.
При отключении источника пусковой орган минимального напряжения может приходить в действие не сразу, так как в течение 0,5—1,5 с синхронные и асинхронные электродвигатели будут поддерживать на шинах остаточное напряжение, превышающее напряжение срабатывания реле минимального напряжения. Крупные синхронные двигатели и синхронные компенсаторы могут поддерживать остаточное напряжение на шинах значительно дольше. Для ускорения в таких условиях действия АВР пусковой орган целесообразно дополнять реле частоты. При отключении источника питания электродвигатели начинают резко снижать частоту вращения и соответственно частоту остаточного напряжения.
Повторное включение поврежденной и отключенной релейной защитой линии может выполняться вручную или автоматически. Комплекс автоматики, обеспечивающий повторное включение линий, называют устройством автоматического повторного включения (АПВ). Если после повторного включения линия остается в работе, то считается, что цикл АПВ был успешным. Неуспешные циклы АПВ
происходят при возникновении на линии устойчивых (несамоликвидирующихся) КЗ
Устройства АПВ могут быть одно- и многократного действий. При многократном АПВ цикл отключения линий с повторным включением осуществляется несколько раз подряд. Смысл многократного АПВ заключается в том, чтобы при неуспешном действии в первом цикле сохранить линию в работе за счет последующих циклов. Из многократных АПВ обычно на линиях с односторонним питанием используются двух- и трехкратные АПВ. Успешность действия первого цикла составляет 50—85%, второго—около 15%, третьего—1,5—3,0 %. В сетях карьеров находят применение в основном однократные АПВ. Кроме того, АПВ допускается при срабатывании защиты от однофазных замыканий на землю при условии оснащения карьерных сетей устройствами опережающего контроля изоляции.
В зависимости от способа пуска различают схемы АПВ с пуском от релейной защиты и от несоответствия положений ключа управления и выключателя. Схемы АПВ в зависимости от конкретных условий могут существенно отличаться одна от другой, однако все они должны удовлетворять следующим основным требованиям:
о должны приходить в действие при аварийном отключении выключателя, находящегося в работе (иногда накладываются дополнительные требования для пуска АПВ, например, при наличии синхронизма после восстановления частоты и др.);
• не должны приходить в действие при оперативном отключении выключателя персоналом, а также в случаях, когда выключатель отключается релейной защитой сразу после его включения персоналом, т.е. при включении выключателя на устойчивое КЗ;
• должны обеспечивать заданную кратность действия; для обеспечения быстрой подачи напряжения потребителям и восстановления нормального режима работы время действия АПВ должно быть минимально возможным;
• должны автоматически обеспечивать готовность выключателя к новому действию.
Рис. 3. Схема однократного АПВ линии с масляным выключателем и пуском от несоответствия положений ключа управления и выключателя
На рис. 3 приведена схема однократного АПВ линии с масляным выключателем, пуск которой производится от несоответствия положений ключа управления и выключателя. В рассматриваемой схеме дистанционное управление выключателем осуществляется ключом управления БЛ, у которого предусмотрена фиксация положения последней операции, т. е. после операции
включения ключ в положении «Включено» (В2), а после операции отключения — в положении «Отключено» (О2).
Данная схема выполнена с помощью комплектных устройств типа РПВ-58, в которые входят: реле времени КТ1 с добавочным резистором R1 для обеспечения термической стойкости обмотки реле; промежуточное реле KL1 с параллельной (обмотка напряжения) и последовательной (токовая обмотка) обмотками; конденсатор С, обеспечивающий однократность действия АПВ; зарядный R2 и разрядный R3 резисторы.
Когда выключатель включен и ключ управления находится в положении «Включено», к конденсатору С подводится «плюс» оперативного тока через контакты I ключа, а «минус» — через зарядный резистор R2. При этом конденсатор заряжен и схема АПВ находится в состоянии готовности к действию. При включенном выключателе реле положения выключателя «Отключено» QKT, осуществляющее контроль исправности цепей включения, током не обтекается и контакт его цепи пуска АПВ разомкнут.
Пуск АПВ происходит при отключении выключателя релейной защитой Р31 в результате возникновения несоответствия между положением ключа, которое не изменилось, и выключателя, который отключился и соответственно его блок-контакт SQC замкнулся, a SQT разомкнулся. Реле QKT, получив питание, срабатывает и подает оперативное напряжение на обмотку реле времени КТ1, размыкается его мгновенный контакт КТ1.1 и ток в обмотке реле времени уменьшается, что обеспечивает термическую стойкость реле при длительном прохождении тока.
С заданной выдержкой времени замыкается контакт КТ1.2 и подключает обмотку напряжения реле KL1 к конденсатору С. Реле KL1 при этом срабатывает от тока разряда конденсатора и, самоудерживаясь с помощью токовой обмотки, включенной последовательно с обмоткой катушки включения YAC выключателя, подает импульс на включение выключателя. Благодаря токовой обмотке реле KL1
обеспечивается необходимая длительность импульса для надежного включения выключателя. Включившись, выключатель размыкает свой блок-контакт SQC, замыкает SQT, а реле KQT, KL1 и КТ1 возвращаются в исходные положения.
Если повреждение на линии было неустойчивым, то после действия АПВ она остается в работе. Конденсатор С после размыкания контакта КТ1.2 начинает заряжаться через зарядный резистор R2. Его сопротивление выбирается таким, чтобы время заряда составляло 20—25 с. Спустя указанное время схема АПВ будет автоматически подготовлена к новому действию. Если повреждение было устойчивым, то выключатель, включившись, вновь отключится защитой и реле QKT и QKC сработают. Однако реле KL1 повторно не срабатывает, так как конденсатор С был разряжен при первом действии АПВ и зарядиться еще не успел. Этим обеспечивается однократность действия АПВ при устойчивом к. з. на линии.
Пои оперативном отключении выключателя ключом управления SA несоответствия между положением ключа управления и выключателя не возникает и АПВ не действует, так как одновременно с подачей импульса на отключение выключателя контактами IV ключа размыкаются контакты I, чем снимается плюс оперативного тока со схемы АПВ. Одновременно со снятием оперативного тока контактами ISA замыкаются контакты II и конденсатор С разряжается через сопротивление R3. При оперативном включении выключателя ключом управления готовность АПВ к действию наступает после заряда конденсатора С (через 20— 25 с). При необходимости вводится контакт Р32, обеспечивающий запрет АПВ после действия определенных видов защит.
Для исключения многократного включения выключателя на устойчивое к.з. при залипании контактов реле KL1 в замкнутом состоянии в схеме управления установлено специальное реле KBS с двумя обмотками — рабочей токовой и удерживающей напряженческой. Реле KBS
срабатывает при прохождении тока по катушке электромагнита отключения YAT и удерживается в сработавшем положении до снятия команды на включение. Если при этом контакты KL1.1 замкнуты (в результате залипания), то реле KBS с помощью контакта KBS1 становится на самоподпитку, а контактом KBS2 исключает возможность многократных включений, размыкая цепь питания YAC. Накладка SXв схеме предназначена для вывода АПВ из действия, а реле KL—для ускорения действия релейной защиты после АПВ
Список литературы
1. Электрификация подземных горных работ. Щуцкий В.Н., Волощенко Н.И., Плащанский Л.А. М.: Недра, 1986. 364 с.
2. Электрификация горных работ. М.М. Белых, В.Т. Заика, Г.Г. Пивняк и др. М.: Недра, 1992. 383 с.
3. Электрификация открытых горных работ. Волотковский С.А., Щуцкий В.Н. и др. М.: Недра, 1987. 332 с.
