Устройства автоматического повторного включения с контролем синхронизма

Устройства АПВ с контролем синхронизма применяют на лини­ях с двусторонним питанием, когда отключение рассматриваемой линии может сопровождаться нарушением синхронизма, а применение несинхронного УАПВ недопустимо из-за больших толчков уравнительного тока. В устройствах АПВ с контролем синхрониз­ма предусматриваются реле, не допускающие включения линии при больших значениях углов между векторами ЭДС, при которых толчок уравнительного тока превышает допустимое значение.

К рассматриваемой группе устройств АПВ относятся УАПВ с ожиданием синхронизма (АПВОС) и УАПВ с улавливанием син­хронизма (АПВУС). Устройства АПВОС разрешают включать ли­нию только при наличии синхронизма, а поэтому могут устанавли­ваться лишь на линиях, имеющих достаточно мощные параллель­ные связи, которые обеспечивают сохранение синхронизма при отключении рассматриваемой линии. Применение УАПВ без про­верки синхронизма недопустимо, так как при выводе из работы параллельных связей или при их одновременном повреждении с рассматриваемой линией синхронизм будет нарушен.

Устройства АПВУС устанавливаются на линиях, имеющих сла­бые параллельные связи или не имеющих их. При отключении та­ких линий нарушается синхронная работа; несмотря на это уст­ройство АПВУС разрешает включить линию в определенном диа­пазоне углов между векторами напряжений, если разность частот несинхронно работающих частей энергосистемы не превышает до­пустимого значения.

Устройство АПВОС предусматривает поочередное включение выключателей с обоих концов линии. При этом на том конце ли­нии, который включается раньше, достаточно производить АПВ с контролем отсутствия напряжения на линии, а проверку наличия синхронизма осуществлять при включении выключателя с проти­воположного конца. Обычно устройства АПВОС обоих концов ли­нии имеют одинаковую схему, содержащую как орган, контроли­рующий отсутствие напряжения, так и орган контроля синхро­низма.

Изображенная на рис. 11.5 схема отличается от рассмотрен­ных выше (см. рис. 7.5, 11.2 и 11.4) тем, что в цепь пуска реле времени КТ включены контакт реле контроля синхронизма KSS и контакты реле контроля напряжения KSV. Контакт KSV.1 замк нут при отсутствии напряжения на линии, а контакт KSV2 — при наличии напряжения. Положение накладки SX1 определяет дейст­вие УАПВ. Если накладка замкнута, то повторное включение вы­ключателя происходит при отсутствии напряжения на линии. При этом в устройстве АПВОС противоположного конца линии наклад­ка SXI должна быть разомкнутой. С этого конца линии осущест­вляется контроль наличия синхронизма. Выключатель сможет включиться только при наличии напряжения на линии и при условии, что угол между вектором этого напряжения и вектором напряжения на шинах не превышает допустимого значения.

В условиях эксплуатации имеются случаи приваривания кон­такта реле KSS. Это приводит к включению выключателя на ус­тойчивое короткое замыкание после неуспешного АПВ на проти­воположном конце. Наличие контакта KSV.2 предотвращает такие включения.

Реле контроля синхронизма сравнивает два напряжения: на­пряжение на шинах и напряжение на включаемой линии. Оно реа­гирует на геометрическую разность этих напряжений т, е. на на­пряжение биения Ů _δ . Реле KSS контроля синхронизма типа РН-55 использует обычную электромагнитную систему минимального ре­ле напряжения. Но реле вместо одной имеет две независимые об­мотки, каждая из которых включается на одно из сравниваемых напряжений так, что при равенстве их значений и совпадении по фазе результирующий магнитный поток отсутствует и контакт KSS.1 реле замкнут.

При смещении векторов сравниваемых напряжений относитель­но друг друга результирующий магнитный поток и вместе с ним вращающий момент в реле возрастают. При некоторых значениях угла δ_в.р между векторами сравниваемых напряжений реле раз­мыкает соответствующий контакт и запрещает действовать устрой­ству АПВОС. Реле типа РН-55 позволяет установить угол воз­врата δ_в.р ≈ π/6 при коэффициенте возврата не менее k _в = 1,25.

Выдержка времени t _АПВ1(1)устройства АПВ, которое осущест­вляет проверку отсутствия напряжения на линии и включает вы­ключатель первым, выбирается по выражению (11.1). Выдержка времени t _АПВ1(2)на том конце линии, где проверяется синхронизм, определяется из диаграммы работы реле (рис. 11.6):

t _АПВ1(2) = 2,25δ _в.р t _вкл /(δ _вкл – 1,25δ _в.р).                     (11.4)

В выражении (11.4) t _вкл – время от момента, когда угол δ достигает значения δ _в.р реле KSS, до момента замыкания контактов выключателя. В него входят время срабатывания реле контроля синхронизма t _к.с, время срабатывания выходного промежуточеого реле t _п и время включения выключателя t _в.в:

t _вкл = t _к.с + t _п + t _в.в.  

Напряжение срабатывания реле контроля напряжения (при за­мыкании контакта KSV.1) принимается равным U _c.p = (0,4÷0,5) U _ном.

Устройство АПВУС, как и АПВОС, осуществляет поочередное включение выключателей: сначала включается выключатель на том конце линии, на котором контролируется отсутствие напряже­ния, а затем включается выключатель на другом конце, если по­зволяют органы, контролирующие разность частот. Устройство АПВУС отличается от рассмотренного устройства АПВ (см. рис. 7.5) наличием органов, контролирующих разность частот на­пряжений разделившихся частей энергосистемы. Наиболее рас­пространен орган контроля разности частот, состоящий из двух минимальных реле напряжения KSV1 и KSV2. К обоим реле под­водится напряжение биения U _δ (рис. 11.7). Время t _1,2 , в течение которого оба реле держат замкнутыми контакты в цепи обмотка реле времени, зависит от скорости изменения напряжения, харак­теризующей разность частот. Повторное включение разрешается, когда время t _1,2 достигает или превышает заданное время контро­ля t _к (на рис. 11.7 второй период биения). Схема собрана так, что пуск устройства АПВУС происходит только в конце периода бие­ния.

Уставки УАПВУС выбираются таким образом, что повторное включение происходит при малых углах между напряжениями, без значительных толчков уравнительного тока. Поэтому устрой­ства релейной защиты при АПВУС обычно действуют правильно и не требуют дополнительных мер.

Отбор напряжения линий электропередачи для УАПВ. Рас­смотренные устройства АПВ, осуществляющие контроль напря­жения на линии или проверку синхронности напряжений на линии и шинах, требуют измерения соответствующих напряжений. Для этого обычно применяются трансформаторы напряжения. Однако на линиях трансформаторы напряжения устанавливаются редко. Поэтому в схемах АПВ измерение напряжения линии выполняется с помощью специальных устройств отбора напряжения, основан­ных на использовании емкостных делителей. В качестве емкостных делителей напряжения можно использовать, например, высокоча­стотные конденсаторы связи, изоляторы вводов масляных выключателей и силовых трансформаторов, а также проходные, опорные и подвесные изоляторы.

Отбор напряжения с помощью высокочастотных конденсаторов связи возможен, если на линии используется соответствующая за­щита, а ее каналом связи является защищаемая линия, на концах которой установлены высокочастотные заградители и конденсато­ры связи. Отбор напряжения с помощью вводов масляных выклю­чателей возможен, если эти вводы имеют специальную конструк­цию. Промышленность выпускает такие вводы для выключателей на напряжение 110кВ и выше — это так называемые конденсатор­ные вводы. Их внутренняя бакелитовая изоляция разделена на ряд слоев с помощью концентрических цилиндров из металлической фольги. Такой ввод (рис. 11.8) можно рассматривать как емкост­ный делитель, состоящий из конденсатора С1 (между токоведущим стержнем 1 и последним металлическим цилиндром 2) и кон­денсатора С2 (между заземленным фланцем 3 и последним метал­лическим цилиндром 2). Цилиндр 2 снабжен выводом, который используется для подключения устройства отбора напряжения.

Отбор напряжения с помощью проходных, опорных и подвес­ных изоляторов обеспечивает меньшую, чем в рассмотренных слу­чаях, точность замера. Это объясняется тем, что токи утечки, опре­деляющие значение и фазу напряжения, зависят от состояния по­верхности изоляторов. Поэтому такие устройства рекомендуется применять только для контроля напряжения на линиях.