Назначение и принцип действия АПВ.

Автомати́ческое повто́рное включе́ние (АПВ) — одно из средств электроавтоматики, повторно включающее отключившийся выключатель через определённое время, бывает однократного, двукратного и трехкратного действия (в некоторых современных схемах возможно до восьми циклов АПВ).

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 этомэлектрическая дуга не успевает нанести серьёзных повреждений, так как через небольшой промежуток времени после возникновениякороткого 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 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 иэлектродвигатели.

Классификация[править | править вики-текст]

В зависимости от количества фаз, на которые действуют устройства АПВ, их разделяют на:

· однофазное АПВ — включает одну отключенную фазу (при отключении из-за однофазного короткого замыкания).

· трёхфазное АПВ — включает все три фазы участка цепи.

· комбинированные — включает одну или три фазы в зависимости от характера повреждения участка сети.

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 зависимости от того, какое количество раз подряд требуется совершить повторное включение, АПВ разделяются на АПВ однократного действия, двукратного и т. д. Наибольшее распространение получили АПВ однократного действия, однако в ряде случаев применяются АПВ с другой кратностью действия.

По способу воздействия на выключатель АПВ могут быть:

· механические — они встраиваются в пружинный привод выключателя.

· электрические — воздействуют на электромагнит включения выключателя.

Поскольку механические АПВ работают без выдержки времени, их использование было принято нецелесообразным, и в современных схемах защитной автоматики используются только электрические АПВ.

По типу защищаемого оборудования АПВ разделяются соответственно на АПВ линий, АПВ шин, АПВ электродвигателей и АПВ трансформаторов.

Принцип действия АПВ

Реализация схем АПВ может быть различной, это зависит от конкретного случая, в котором схему применяют. Один из принципов, применяемый в автоматике выключателей ВЛ напряжением до 220 кВ, заключается в сравнении положения ключа управления выключателем и состояния этого выключателя. То есть, если на схему АПВ поступает сигнал, что выключатель отключился, а со стороны управляющего выключателем ключа приходит сигнал, что ключ в положении «включено», то это означает, что произошло незапланированное (например, аварийное) отключение выключателя. Этот принцип применяется для того, чтобы исключить срабатывание устройств АПВ в случаях, когда произошло запланированное отключение выключателя.

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 защитытрансформатора, 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.

Перегрузочная способность силового трансформатора, проверка трансформатора по перегрузочной способности.Особенности систем электроснабжения и электрооборудования как подсистемы электрического хозяйства промышленных объектов.

3. Практическое задание.

Задача.

Билет №17.

1. Способы гашения дуги в электрических аппаратах низкого и высокого напряжения. Принцип работы дугогасящих камер выключателей.

В коммутационных аппаратах свыше 1 кВ применяются способы 2 и 3 описанные в п.п. 4.1.3. а также широко применяются следующие способы гашения дуги:

1. Гашение дуги в масле.

Если контакты отключающего аппарата поместить в масло, то возникающая при размыкании дуга приводит к интенсивному газообразованию и испарению масла (рис. 3.4, г 80 %); быстрое разложение масла приводит к повышению давления в пузыре, что способствует ее лучшему охлаждению и деионизации. Водород обладает высокими дугогасящими свойствами. Соприкасаясь непосредственно со стволом дуги, он способствует ее деионизации. Внутри газового пузыря происходит непрерывное движение газа и паров масла. Гашение дуги в масле широко применяется в выключателях.-). Вокруг дуги образуется газовый пузырь, состоящий в основном из водорода (70

2. Газовоздушное дутье.

Охлаждение дуги улучшается, если создать направленное движение газов -дутье. Дутье вдоль или поперек дуги (рис. 3.5) способствует проникновению газовых частиц в ее ствол, интенсивной диффузии и охлаждению дуги. Газ создается при разложении масла дугой (масляные выключатели) или твердых газогенерирующих материалов (автогазовое дутье). Более эффективно дутье холодным неионизированным воздухом, поступающим из специальных баллонов со сжатым воздухом (воздушные выключатели).

3. Многократный разрыв цепи тока.

Отключение большого тока при высоких напряжениях затруднительно. Это объясняется тем, что при больших значениях подводимой энергии и восстанавливающегося напряжения деионизация дугового промежутка усложняется. Поэтому в выключателях высокого напряжения применяют многократный разрыв дуги в каждой фазе (рис. 3.6). Такие выключатели имеют несколько гасительных устройств, рассчитанных на часть номинального напряжения. Число разрывов на фазу зависит от типа выключателя и его напряжения. В выключателях 500-750 кВ может быть 12 разрывов и более. Чтобы облегчить гашение дуги, восстанавливающееся напряжение должно равномерно распределяться между разрывами. На рис. 3.6 схематически показан масляный выключатель с двумя разрывами на фазу.

При отключении однофазного КЗ восстанавливающееся напряжение распределится между разрывами следующим образом:

U ₁/ U ₂= (C ₁+ C ₂)/ C ₁

где U ₁, U ₂-напряжения, приложенные к первому и второму разрывам; С 1 – емкость между контактами этих разрывов; C ₂– емкость контактной системы относительно земли.

Рис. 3.6. Распределение напряжения по разрывам выключателя: а – распределение напряжения по разрывам масляного выключателя; б – емкостные делители напряжения; в – активные делители напряжения.

Так как С ₂значительно больше C ₁, то напряжение U ₁> U ₂и, следовательно, гасительные устройства будут работать в неодинаковых условиях. Для выравнивания напряжения параллельно главным контактам выключателя (ГК) включают емкости или активные сопротивления (рис. 3.6, б, в). Значения емкостей и активных шунтирующих сопротивлений подбирают так, чтобы напряжение на разрывах распределялось равномерно. В выключателях с шунтирующими сопротивлениями после гашения дуги между ГК сопровождающий ток, ограниченный по значению сопротивлениями, разрывается вспомогательными контактами (ВК).

Шунтирующие сопротивления уменьшают скорость нарастания восстанавливающегося напряжения, что облегчает гашение дуги.

4. Гашение дуги в вакууме.

Высокоразреженный газ (10^-610-^-8 Н/см²) обладает электрической прочностью, в десятки раз большей, чем газ при атмосферном давлении. Если контакты размыкаются в вакууме, то сразу же после первого прохождения тока в дуге через нуль прочность промежутка восстанавливается и дуга не загорается вновь.

5. Гашение дуги в газах высокого давления.

Воздух при давлении 2 МПа и более обладает высокой электрической прочностью. Это позволяет создавать достаточно компактные устройства для гашения дуги в атмосфере сжатого воздуха. Еще более эффективно применение высокопрочных газов, например шестифторисгой серы SF₆(элегаз). Элегаз обладает не только большей электрической прочностью, чем воздух и водород, но и лучшими дугогасящими свойствами даже при атмосферном давлении.

2. Шинные конструкции: виды шин и токопроводов.

Шина — проводник с низким сопротивлением. Термин «шина» не распространяется на геометрическую форму, габариты или размеры проводника^[1]. В низковольтных электрических установках шины используют для подсоединения нескольких отдельных электрических цепей. В высоковольтных установках шинами, как правило, соединяют друг с другом высоковольтные устройства в тех местах, где требуется низкое активное и реактивное сопротивление; это позволяет существенно сократить площадь установки, расход материала и трудозатраты. В открытых установках — электрических подстанциях и высоковольтных распределительных устройствах — шины могут эксплуатироваться на открытом воздухе без защитных кожухов. Жёсткие шины изготавливают из меди, стали или алюминия, в форме пластин (полосок), прутков и профилей трубчатого, прямоугольного или иного сечения. Гибкая шина может представлять собой металлическую пластину из меди (или комплект пластин) или кабельное изделие из скрученных жил. Шины могут выпускаться оголёнными или в защитной оболочке.

Шинопровод

Шинопровод представляет собой устройство из неизолированных или изолированных проводников, изоляторов и конструкций, которые служат для передачи и распределения электроэнергии в производственных помещениях, на территориях промышленных предприятий и т. д. По сравнению с обычными видами электропроводок шинопроводы имеют высокую надежность электроснабжения и меньшие затраты времени и средств при монтажных работах, они дают возможность переместить в цехе электроприемники в любое место и безопасно отсоединить и присоединить их без перерыва в электроснабжении других электроприемников. Кроме того, они занимают мало места и не требуют особого ухода. Наибольшее распространение шинопроводы получили в установках до 1 000 В в виде комплектных магистральных или распределительных линий. Наряду с этим в устройствах 6, 10, 35 кВ кабельные и обычные шинные магистрали также стали заменяться комплектными шинопроводами. Их устанавливают на электростанциях (в блоке генератор—трансформатор), на крупных подстанциях (в качестве шинных магистралей), на промпредприятиях (для питания энергоемких установок) и др.

Конструкция шинопровода зависит от размеров шин, их формы и взаимного расположения, типа изоляторов и способа защиты шин от воздействия окружающей среды. Шинопроводы могут быть открытыми (неизолированные шины на опорных изоляторах) или закрытыми, с изоляционным или металлическим корпусом. Наибольшее применение комплектные закрытые шинопроводы находят в сетях низкого напряжения. В шинопроводах чаще всего используют плоские алюминиевые шины. Шинопроводы различных серий и типов комплектуются из отдельных секций различной конфигурации. Секции могут быть прямые, угловые, ответвительные и другой формы. В состав комплектного шинопровода, кроме секций могут входить: ответвительные коробки, содержащие защитную аппаратуру ответвлений; переходные узлы для соединения между собой шинопроводов различного типа и другие конструктивные элементы.

По назначению шинопроводы подразделяют на магистральные, распределительные, осветительные и троллейные.

Магистральные шинопроводы

Магистральными называются шинопроводы, предназначенные для сооружения магистральных линий, связи подстанций по стороне низкого напряжения, для питания распределительных шинопроводов, распределительных пунктов, отдельных крупных электроприемников напряжением до 1 000 В частотой 50 Гц. Шинопроводы представляют собой комплектную электрическую сеть, состоящую из конструкций для крепления и отдельных секций, соединяемых между собой предусмотренным способом. Они изготавливаются отдельными секциями нормализованной длины — прямые и фигурные (угловые и ответвительные), что позволяет собрать шинопровод любой конфигурации.