что такое апв выключателей
Автоматическое повторное включение (АПВ) – гарантия безаварийной работы электроустановки.
Предназначение АПВ
Основное предназначение АПВ в том, чтобы восстановить работу объекта электросистемы будь это потребитель, участок линии электропередачи, участок подстанции или электродвигатель. Обязательное условие существования АПВ — отсутствие запрета на осуществление включения во второй раз.
Причина, вызвавшей остановку работы объекта может быть неисправность на ВЛ или КЛ. К основным типам неисправности относятся короткие замыкания, схлесты проводов из-за сильной пляски или провиса, произошедшие во время сильного ветра, обледенение проводов, перекрытия воздушной изоляции и т. д. После того, как причина отключения исчезает при помощи АПВ на отключенную линию, или на объект мгновенно подается питание. Он остается под напряжением, продолжая работать, а потребитель продолжает получать электроэнергию безостановочно.
Повреждения, которые самоустраняются принадлежат к категории неустойчивых неисправностей, после кратковременного пропадания напряжения линия или объект снова начинает работу.
Работа АПВ происходит с задержкой времени от 0,2 – 0,5 до нескольких секунд в зависимости от напряжения в линии, чем выше напряжение, тем меньше выдержка времени. Так, на линии 110 – 500 кВ время срабатывания – 0,15 сек. Время действия устройства зависит также от сечения и материала проводов, чем меньше сечение проводов, меньше воздушный промежуток между проводами тем более не успешное срабатывание АПВ. Задержка времени необходима для возращения диэлектрической прочности изоляции воздушного промежутка в области горения дуги.
Рис. №1. Схема, поясняющая работу АПВ в современном микропроцессорном блоке защиты УМПЗ. Количество циклов и время выдержки задается уставками, для использования АПВ принимают во внимание кратность и время выдержки.
АПВ применяется для питающих объекты (КЛ) кабельных и (ВЛ) воздушных линий электропитания, для секций и систем шин подстанции, а также комплексных распредустройств (КРУН), для двигателей и трансформаторов.
Существует запрет на действие АПВ во время возникновения внутренних повреждений трансформаторов, они не должны конфликтовать с действием по срабатыванию дифференциальной и газовой защит.
Максимальной эффективностью пользуются АПВ для защиты ВЛ, они входят в обязательный перечень защиты линии электропередач. Для КЛ, системы шин распределительной установки и трансформаторов применение АПВ не считается действенным, так как вероятность появления неисправности на этих объектах с последующим АПВ ничтожна мала. Для КЛ также редко происходит успешное АПВ, это следствие того, что расстояние между кабельным жилами очень мало, появившееся короткое замыкание приобретает устойчивый характер, появляются значительные разрушения в изоляции кабеля.
Наиболее распространенными считаются АПВ однократного действия, их устройство отличается простотой и, самое важное, в случае не успешного действия АПВ на линии пропадает вероятность получения еще большего повреждения на аварийном участке. Многократное АПВ применяют лишь в случае ВЛ с очень большой протяженностью, более 10 км, которая питает потребителей II–III категории и только в том случае, когда приемная подстанция не имеет АВР ввода и вводной выключатель рассчитан на то, чтобы выдержать многократное АПВ.
Рис. №2. Схема линии с неселективной токовой отсечкой и АПВ. Схема демонстрирует действие КЗ, если оно произошло вне общей зоны действия защит 1 общ, а зоне действия ТО2 (место КЗ), то защита отключает линию W 2, линия W1 останется под напряжением, в том случае если КЗ будет устойчивым АПВ отключит линию.
АПВ предусмотрено с выключателями, работающими на переменном и постоянном токе.
Требования к АПВ согласно правилам эксплуатации и практики
Устройство АПВ – конструкция
Рис. №3.Схема однократного АПВ воздушной линии (ВЛ)
Оперативный ток в линии подается при помощи токового реле КА, оно включается в линию посредством тр-ра тока ТА. При возникновении (КЗ) короткого замыкания в линии электропередач катушка реле возбуждается, релейные контакты КА:1 в электрической цепи 1 замыкаются, на электромагнит отключения YAT приходит питающее напряжение и происходит срабатывание выключателя Q, линия отключается. Происходит замыкание блок-контактов Q:3 в цепи 4, на указательное реле KH приходит питающее напряжение, оно замыкает свою контактную систему в цепи 2 и поступает на включающий выключатель электромагнит YAC.
Происходит размыкание его блок-контактов Q:3 и осуществляется замыкание Q:2. На катушку промежуточного реле KL приходит питающее напряжение, его контакты KL:1 самозапитываются, а контакты KL:2 производят разрыв цепи питания отключающего электромагнита YAC.
Это действие осуществляется для того, чтобы при включении линии на устойчивое КЗ (короткое замыкание), линия была отключена защитой, и произошло предупреждение повторного включения высоковольтного выключателя нагрузки. Для введения в работу схемы однократного АПВ в изначальное (исходное) положение требуется кнопкой SBT осуществить разрыв цепи питания катушки промежуточного реле KL.
Типы АПВ
Устройство автоматического включения подразделяется на несколько основных типов:
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.
Работа АПВ и АПВА: применение, принцип работы, классификация и основные требования к оборудованию
АПВ, или автоматический повторный включатель, представляет собой средство электроавтоматики, которое отвечает за включение отключившихся выключателей через определённый промежуток времени. АПВА делится на несколько типов по количеству действий. Бывают однократные, двухкратные, трёхкратные включатели, но встречаются и системы, которые включают в себя восьмикратный цикл устройства.
Основные цели применения
В электрических сетях все типы повреждений можно разделить на две группы:
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.
После поломки за повторное включение сетевого участка отвечает как раз АПВ. Повторное автоматическое включение напряжения может быть как успешным, так и неуспешным. Если после поломки напряжение восстановилось, значит проблему можно отнести к неустойчивому типу. В случае если напряжение при АПВ не восстанавливается через короткий промежуток времени, значит, тип повреждения устойчивый.
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.
Классификация устройства АПВ
АПВА можно разделить на несколько типов в зависимости от численности фаз:
Устройства АПВ с трёхфазным типом классифицируется на:
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.
Основные требования к устройству АПВ
Для обеспечения надёжного напряжения к системам устройства АПВ предъявляется ряд обязательных требований. К ним относятся требования:
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:
От этих четырёх основных требований напрямую зависит эффективность функционирования релейной защиты любого электрического оборудования и цепей.
Устройства АПВ двукратного действия на подстанциях с переменным оперативным током.
Требование к АПВ
К схемам и устройствам АПВ применяется ряд обязательных требований, связанных с обеспечением надёжности электроснабжения. К этим требованиям относятся:
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.
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.
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):
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.
4. 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.
Ссылки по теме
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.
Основные цели применения
В электрических сетях все типы повреждений можно разделить на две группы:
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.
Применение
Все повреждения в электрической сети можно условно разделить на два типа: устойчивые и неустойчивые.
К устойчивым повреждениям относятся такие, для устранения которых требуется вмешательство оперативного персонала или аварийной бригады. Такие повреждения не самоустраняются со временем, эксплуатация поврежденного участка сети невозможна. К таким повреждениям относятся обрывы проводов, повреждения участков линий, опор ЛЭП, повреждения электрических аппаратов.
Неустойчивые повреждения характеризуются тем, что они самоустраняются в течение короткого промежутка времени после возникновения. Такие повреждения могут возникать, например, при случайном схлёстывании проводов. Возникающая при этом электрическая дуга не успевает нанести серьёзных повреждений, так как через небольшой промежуток времени после возникновения короткого замыкания цепь обесточивается действием релейной защиты. Практика показывает, что доля неустойчивых повреждений составляет 50—90 % от числа всех повреждений
Включение отключенного участка сети под напряжение называется повторным включением. В зависимости от того, остался ли этот участок сети в работе или же снова отключился, повторные включения разделяют на успешные и неуспешные. Соответственно, успешное повторное включение указывает на неустойчивый характер повреждения, а неуспешный на то, что повреждение было устойчивым.
Для того, чтобы ускорить и автоматизировать процесс повторного включения, применяют устройства автоматического повторного включения (АПВ).
Устройства АПВ получили широкое применение в электрических сетях. Их использование в сочетании с другими средствами релейной защиты и автоматики, позволило полностью автоматизировать многие подстанции, избавляя от необходимости держать там оперативный персонал. Кроме того, в ряде случаев АПВ позволяет избежать тяжелых последствий от ошибочных действий обслуживающего персонала или ложных срабатываний релейной защиты на защищаемом участке.
В ПУЭ указано, что устройствами АПВ должны в обязательном порядке снабжаться все воздушные и кабельно-воздушные линии с рабочим напряжением 1 кВ и выше. Кроме того, устройствами АПВ снабжаются трансформаторы, сборные шины подстанций и электродвигатели.