 |
|
Автоматичне ввімкнення резервного живлення та обладнання
У сучасній енергетиці найнадійніше постачання електричною енергією споживачів здійснюється від багатостороннього живлення. Тобто коли виходить з ладу одне джерело живлення, споживач отримує електроенергію від інших джерел (або джерела). Проте за таких схем збільшуються втрати електроенергії і струми короткого замикання (КЗ), ускладняється релейний захист та безпека обслуговування електроустановок.
Одностороннє живлення значно спрощує всі ці проблеми, при цьому знижується надійність електропостачання. Надійність електропостачання в разі спрощення схем живлення забезпечується пристроями автоматичного вмикання резерву (АВР).
АВР – це автоматичне введення в роботу резервного обладнання замість основного, що вийшло з ладу (пошкодженого).
Пристрої АВР застосовують у багатьох галузях народного господарства.
У процесі виробництва та розподілу електроенергії практично на всіх елементах технологічної лінії використовують АВР:
• тракту подавання палива;
• котлоагрегату;
• живильних насосів;
• трансформаторів;
• генераторів;
• ліній електропередачі;
• двигунів та ін.
Пристрої АВР можуть реагувати як на повне зникнення параметра, щоконтролює роботу відповідного елемента, так і на зниження його до відповідної(допустимої) величини з будь-якої причини. Для цього пристрої ЛИРмають спеціальні пускові органи, які реагують на параметр основногоелемента, котрий резервується. Отже, як пускові органи використовують реле напруги, струму, частоти, тиску, продуктивності, часу тощо.
Як свідчить статистика, ефективність АВР сягає 90-95 %. Тому АВР найпоширеніші в розподільних мережах 6-35 кВ. Ефективність АВР тим вища, чим менша перерва в подаванні резервного живлення, тобто вища його швидкодія.
Рис. 3.3. Принцип використання АВР за різних схем живлення споживачів:
а – явне резервування; б, в – неявне резервування
Найпоширеніші дві основні схеми одностороннього живлення споживачів за наявності двох або більше джерел живлення. В першій схемі одне джерело ввімкнене і живить споживача, а друге перебуває в резерві. Відповідноодне джерело називають робочим (основним)(ОД; рис.3.3, а), адруге резервнимявне резервування(РД; рис.3.3, а).
У другійсхемі всіджерела ввімкнені і працюють окремо, кожне на своїхспоживачів. Уразі втратиживлення одної групи споживачів від свогоджерела їх вмикають до іншогоджерела через спеціально дляцьогоВиділенийвимикач (рис. 3.3, б, в).
Розглянемо принципи використання АВР на прикладах схем, поданих на рис. 3.3.
Живлення підстанції А (ПСА; рис. 3.3, а)здійснюється через робочу лінію Ш1 від підстанції Б (ПСБ). Лінія W2 від підстанції В (ПСВ) є резервною і постійно перебуває під напругою, вимикач Q3 ввімкнений, Q4 – вимкнений. У разі вимкнення лінії W1 автоматично від АВР вмикається вимикач Q4 лінії W2, завдяки чому живлення знову подається споживачам підстанції А.
Схеми АВР можуть бути одно- чи двосторонньої дії. Якщо АВР односторонньої дії, лінія W1 завжди має бути робочою, а W2 – резервною. За двостороннього АВР будь-яка лінія може бути як робочою, так і резервною.
Трансформатори ТІ і Т2 (рис. 3.3, б) є робочими, але паралельно працювати не можуть, тому з боку нижчої напруги ввімкнені на різні системи (секції) шин. Шино з’єднувальний вимикач Q5 нормально вимкнений.
У разі аварійного вимкнення будь-якого з робочих трансформаторів автоматично від АВР вмикається вимикач Q5, що переводить споживачів на працюючий трансформатор. Слід зауважити, що при цьому потужність кожного трансформатора має бути достатньою для живлення всіх споживачів, а коли потужності не досить паралельно з АВР здійснюється автоматичне вимкнення частини невідповідальних споживачів.
Підстанції А і Г (рис. 3.3, в) нормально отримують живлення відповідно від підстанцій Б і В. Лінія WЗ перебуває під напругою від підстанції А (вимикач Q3 нормально ввімкнений, а його захист мінімальної напруги вимкнений).
Вимикач Q6 нормально вимкнений.
За аварійного вимкнення лінії W2 АВР, встановлене на підстанції Г, вмикає вимикач 06 і живлення підстанції Г переводиться на підстанцію А по лінії WЗ. У разі вимкнення лінії WТ підстанція А і лінія WЗ залишаються без напруги. Зникнення напруги на трансформаторі ТУ приводить також у дію АВР на підстанції Г, що подає команду на ввімкнення вимикача Q6. Таким чином, живлення від підстанції Г подається на підстанцію А по лінії W3.
Основні вимоги до схем АВР
За сучасних умов в експлуатації перебуває велика кількість пристроїв АВР, побудованих на різній елементній базі – електромагнітних реле, логічних елементах, мікроелектронних пристроях, з використанням ПЕОМ. Тобто схем АВР більше, ніж головних енергетиків підприємств. Проте всі вони мають відповідати основним вимогам:
1. Пристрої АВР мають приводитися в дію в разі втрати живлення від робочого джерела з будь-якої причини, крім дії пристроїв автоматичного частотного розвантаження (АЧР).
2. Введення в роботу резервного джерела живлення (РДЖ) має здійснюватися тільки після вимкнення вимикача від основного джерела живлення (ОДЖ), щоб не ввімкнути резерв на пошкодження в ОДЖ та несинхронне ввімкнення двох джерел.
3. Дія АВР має бути однократною, щоб не допустити ввімкнення РДЖ на КЗ, що не ліквідувалося.
4. Введення резервного джерела слід здійснювати відразу після вимкнення вимикача основного джерела, щоб зменшити тривалість перерви живлення споживачів.
5. Під час здійснення АВР потрібно передбачити прискорення дії релейного захисту резервного джерела в разі його можливого ввімкнення на КЗ, що не зникло. Це необхідно тоді, коли споживачів підключають до іншого джерела живлення, тобто за неявного резервування.
6. Для виконання АВР слід забезпечити нормальні умови самозапуску електродвигунів, а за наявності синхронних машин — передбачити зняття з них збудження і умови ре синхронізації.
У кожному конкретному випадку потрібно виявляти і враховувати умови, наявні в технології роботи споживачів.
Схеми пристроїв АВР
Схеми пристроїв АВР можуть бути побудовані на постійному, змінному оперативних струмах, а також на електромеханічних принципах.
Однократність дії забезпечується різними способами побудови схем, виходячи з конкретних умов роботи, виду оперативного струму, конструкції приводу вимикача та ін.
АВР електродвигунів відповідальних механізмів
В установках власних потреб ТЕС застосовується АВР електродвигунів івідповідальних механізмів: вентиляторів, димососів, насосів та ін.
Для виявленняпорушень технологічного режиму використовують спеціальні реле,що реагують на неелектричні величини, як-от: тиск, продуктивність, рівень таін.
Розрахунок уставок АВР
У схемах АВР потрібно розраховувати вставки пускових органів, контролю напруги на резервному джерелі, а також витримки часу.
Час спрацювання цього реле вибирають за умов забезпечення надійного вмикання вимикача резервного джерела з моменту зняття живлення з обмотки реле.
Особливості АВР підстанцій з синхронним навантаженням
У разі синхронного навантаження за період циклу АВР синхронні двигуни, ввімкнені до секції, яка втратила живлення, випадають із синхронізму щодо резервного джерела. При цьому робота АВР може бути дозволена в двох випадках:
• після вимкнення синхронного навантаження;
• після зняття з неї збудження і переведення в пусковий режим. Обидва режими можуть бути проконтрольовані фактом зниження напруги на шинах секції, яка резервується до значення не менше ніж 65% номінальної. Таким чином, після вимкнення вимикача основного живлення (наприклад, після дії релейного захисту (РЗ)) пристрій АВР має очікуватизниження навантаження до заданого значення.
Несинхронне вмикання від пристрою АВР збудженої синхронної машини не рекомендується з таких причин:
• через велику кратність струму несинхронного вмикання щодо номінального струму синхронного двигуна, на яку не розрахований двигун; таке вмикання може спричинювати механічне пошкодження двигуна;
• через можливе виникнення асинхронного режиму, за якого можуть випасти із синхронізму синхронні двигуни, що отримують живлення від непошкодженої магістралі, а це може призвести до повного порушення виробничого процесу і потребує термінового зупинення технологічного циклу;
• через неможливість для деяких типів синхронних двигунів здійснити ре синхронізацію після несинхронного вмикання без додаткових заходів (наприклад, тимчасового зняття збудження з подальшим його подаванням після відновлення напруги, короткотермінового розвантаження двигуна); такі особливості мають тихохідні синхронні двигуни поршневих компресорів.
Для прискорення роботи пристроїв АВР за наявності синхронного навантаження в схемах АВР передбачені додаткові пускові органи, що виявляють втрату живлення від основного джерела й одночасно з вимкненням вводу цього джерела здійснюють тимчасове зняття збудження з синхронних двигунів, увімкнених до цієї секції розподільної підстанції (в разі потреби від пускового органу має здійснюватися тимчасове розвантаження синхронного двигуна з боку механізму, що приводиться ним у рух (роз’єднання муфти)).
Для прискорення пристроїв АВР з пуском від реле напруги потрібно передбачати зняття збудження з синхронних двигунів (або їх вимкнення) після дії пристроїв захисту на лінії живлення чи трансформаторі і за одночасного вимкненого стану вимикачів вводів основного і резервного живлення.