Схемы управления приводами выключателей.

3.1 Общие требования к схемам управления.

Дистанционное управление коммутационными аппаратами (в основном выключателями) при ведении оперативных переключений в нормальном режиме или при ликвидации аварийных состояний осуществляется вручную оператором или автоматически от устройств релейной защиты. Действие систем управления сопровождается работой устройств сигнализации, которые дают оперативному персоналу необходимую информацию о состоянии оборудования и срабатывании защиты (автоматики). Для предупреждения неправильных действий или работы предусматриваются специальные блокировки.

К системам дистанционного управления выключателями предъявляется ряд требований:

- цепи управления должны допускать отключение выключателя, как со щита управления, так и по месту его установки.

- на щите управления и в распределительном устройстве должна быть предусмотрена сигнализация положения выключателя.

- цепи управления должны иметь контрольные устройства, сигнализирующие об обрыве этих цепей.

- управляющий импульс должен сниматься с исполнительного элемента после выполнения команды, так как обмотки электромагнитов приводов не предназначены для длительного обтекания током

- схема управления должна предусматривать блокировку от «прыгания», исключающую возможность при КЗ многократных включений выключателя при одном командном импульсе.

- схема должна предусматривать возможность не только ручного управления, но и подачи соответствующего импульса от устройств релейной защиты и автоматики.

Команды дистанционного управления подаются вручную, как правило, при помощи ключей управления. Промышленностью выпускаются разные типы ключей управления. Остановимся на серии ключей ПМО (переключатель малогабаритный с самовозвратом рукоятки из оперативных положений «Включено» и «Отключено»), как наиболее широко применяемых в схемах управления приводами выключателей.

Все ключи серии ПМО набираются из стандартных деталей: контактных пакетов, механизма возврата и фиксации, лицевого фланца с рукояткой. Наиболее ответственные детали ключа – контактные пакеты. Пакет состоит из пластмассовых контактодержателей, в которых закрепляются неподвижные контакты и подвижного контактного мостика. В зависимости от формы контактов и порядка их замыкания пакету присваивается определенный номер. Контактные пакеты насаживаются на общий центральный пластмассовый вал квадратного сечения, связанный с рукояткой ключа. Собранные пакеты стягиваются специальными шпильками. В одних пакетах контактный подвижный мостик жестко связан с центральным валом, в других подвижный контакт имеет свободный ход на разные углы (45⁰, 90⁰, 135⁰). Контакты второго типа могут сохранить одно и то же положение при нескольких положениях рукоятки ключа управления. Подвижные мостики могут насаживаться на вал под разными углами по отношению друг к другу и к рукоятке. Номера пакетов, форма и положение подвижных контактов, характер движения рукоятки ключа подбираются в соответствии со схемой управления.

Ключ ПМОВ имеет три положения рукоятки: «Включить», «Отключить» и среднее – нейтральное (фиксированное) положение. Разновидность ключей ПМО – ключ ПМОФ – имеет несколько (в зависимости от конструкции) фиксированных положений, а ключ ПМОВФ кроме двух положений с возвратом имеет еще четыре фиксированных положения рукоятки.

Наряду с ключами ПМО в электроустановках применяются ключи серий К и МК (малогабаритные). Принцип их устройства и действия аналогичен описанному выше.

3.2 Схема управления с использованием ключа типа ПМОВФ-1336

Исполнительными элементами схем управления выключателей с электромагнитными приводами являются электромагниты включения YAC и отключения YAT. Электромагнит YAC должен развивать большое усилие, так как кроме перемещения контактной системы выключателя с его помощью необходимо взвести отключающие пружины. Поэтому такие электромагниты потребляют большой ток и, их питание осуществляется от источника питания через специальные шинки питания привода EV. Контакты ключа управления не рассчитаны на включение и отключение цепи YAC. Эту операцию выполняет промежуточный пускатель (контактор) КМ, катушка которого питается от шинок управления, через замыкающиеся при подаче команды на включение контакты ключа.

Электромагнит отключения YAT предназначен для освобождения защелки привода, после чего выключатель отключается под действием отключающих пружин. Больших усилий при этом от электромагнита не требуется, он выполняется компактным и потребляет небольшой ток, поэтому YAT питается от шинок управления непосредственно через контакты ключа или реле управления.

Подача ключом ПМОВФ команды на включение выключателя осуществляется в два приема: из положения рукоятки «Отключено» в положение «Предварительно отключено» (предварительная команда) и из положения «Предварительно включено» в положения «Включить» (основная команда). Выполнение команды в два приема снижает вероятность ошибочных действий персонала. После подачи команды и освобождения рукоятки ключа, последняя, под воздействием механизма возврата, переходит в положение «Включить».

При подаче команды «Включить» образуется цепь: +ЕС, контакты ключа 5-8, замкнутые вспомогательные контакты выключателя (на схеме не обозначены), обмотка промежуточного пускателя КМ, шинка управления –ES. По обмотке промежуточного пускателя КМ протекает ток, в результате чего контакты замыкаются и собирают цепь питания электромагнита включения YAC, и выключатель включается. Аналогично происходит включение выключателя от действия устройств автоматики, выходные контакты которых включаются параллельно контактам ключа управления.

 

Рис. 3.2.1

Команда на отключение выполняется с помощью ключа так же в два приема: из положения «Включить» в положение «Предварительно отключено» (предварительная команда) и из положения «Предварительно отключено» в положение «Отключить» (основная команда). После команды «Отключить» рукоятка возвращается в положение «Отключено».

Цепь команды на отключение: +EC, контакты ключа 6-7, вспомогательный контакт выключателя (который замкнулся при включении выключателя), обмотка электромагнита отключения YAT, -ES. Сердечник YAT втягивается, при этом, освобождая защелку привода и, выключатель отключается.

При использовании малогабаритных ключей типа МК цепи включения и отключения замыкаются с помощью контактов реле: реле команды «Включить» КСС и реле команды «Отключить» КСТ. Это связано с тем, что контакты ключа МК не рассчитаны на непосредственное переключение цепей управления, как при использовании ключей типов ПМО или К. Применение малогабаритных ключей позволяет уменьшить габариты пультов управления, а небольшие токи в цепи контактов ключа и обмотках реле – использовать соединительный контрольный кабель меньшего сечения.

3.3 Схема управления с использованием ключа типа МКВ.

На рис. 3.3.1 представлена схема управления выключателем с электромагнитным приводом и ключом типа МКВ.

Подача команды на включение выключателя осуществляется поворотом рукоятки ключа в положение «Включено» (поворот на 45⁰ по часовой стрелке). При этом замыкается цепь обмотки реле команды «Включить» КСС: +ЕС, контакты ключа 1-3, обмотка реле КСС, -ES. Реле замыкает свои контакты в цепи промежуточного пускателя КМ и далее работа схемы не отличается от рассмотренной ранее схемы с применением ключа типа ПМОВФ. После подачи команды на включение рукоятка ключа возвращается в нейтральное положение.

Команда «Отключено» производится поворотом ключа в соответствующее положение (поворот на 45⁰ против часовой стрелки), при этом создается цепь питания обмотки реле команды «Отключить» КСТ. Его контакты замыкают цепь электромагнита отключения YAT, что приводит к отключению выключателя. После подачи команды на отключение рукоятка ключа возвращается в нейтральное положение.

В этой схеме, как и в предыдущей, имеется возможность подать импульс на включение выключателя реле от устройств автоматики и на отключение от устройств релейной защиты.

3.4 Схема управление пневматическим приводом выключателя.

Управление системой подачи воздуха производится при помощи электромагнитных клапанов. Команда на включение некоторых выключателей может быть подана без промежуточного пускателя, непосредственно контактами ключа ПМО, К и другими. При использовании в схемах управления ключей типа МК во всех случаях требуется применять релейную схему управления.

Схемы управления воздушными выключателями разнообразны, что обусловлено различными типами применяемых выключателей, особенностями приводов, а в ряде случаев – специфическими требованиями энергосистемы.

Выключатели с номинальным напряжением 110 кВ и выше изготавливаются в виде однополюсных аппаратов, из которых образуют трехфазные группы. Каждый полюс выключателя имеет отдельную пневматическую систему, которая позволяет при необходимости производить пофазное включение и отключение выключателя. В связи с этим существуют схемы трехфазного и пофазного управления.

На рис. 3.4.1 показана упрощенная схема трехфазного управления воздушным выключателем полюсного исполнения. Каждый полюс управляется своими электромагнитами включения и отключения, YAC и YAT соответственно. Катушки YAC всех фаз соединены параллельно и поэтому получают питание одновременно при подаче команды «Включить», что обеспечивает одновременное включение трех фаз выключателя. Так же соединены и катушки YAT.

Вспомогательные контакты трех фаз выключателя в цепи включения соединяются последовательно, а в цепи отключения параллельно. Последовательное соединение не допускает включения неисправного выключателя (у исправного выключателя вспомогательные контакты отдельных фаз находятся в одинаковом положении). Параллельное соединение вспомогательных контактов в цепи отключения обеспечивает прохождение команды на отключение выключателя даже при отказе вспомогательных контактов одной или двух фаз.

Операции выключателем допускаются только при наличии определенного давления воздуха в резервуаре. Давление контролируется с помощью электроконтактного манометра ЭКМ, который, при снижении давления ниже допустимого, замыкает свой контакт и подает напряжение на обмотку промежуточного реле KL. Реле KL размыкает свой контакт в цепи управления выключателем и запрещает операции с ним.

При подаче ключом управления кратковременного импульса, недостаточного для завершения операции, может произойти повреждение выключателя. Для надежного завершения начатой операции контакты ключа управления шунтируются одним из замыкающих вспомогательных контактов YAC или YAT.

В остальном работа данной схемы строится на тех же принципах, что рассмотренные ранее.

3.5 Блокировки в схемах управления приводами выключателей.

Различают два основных вида блокировок: блокировки безопасности и оперативные.

В схемах управления приводом выключателя есть еще одна, обязательная блокировка: блокировка от многократного включения выключателя на существующее КЗ (блокировка от «прыгания»).

Блокировка от «прыгания» может быть выполнена на механическом принципе или путем использования специальной электрической схемы.

На рис. 3.5.1 изображена схема электрической блокировки от «прыгания» с использованием специального промежуточного реле (тип РП-232, -252) KBS. Реле имеет две обмотки: последовательную KBS1 и параллельную KBS2.

При включении выключателя на КЗ ключом управления или устройством автоматики срабатывает релейная защита данного присоединения, подавая команду на отключение выключателя. Создается положение, когда одновременно существуют две команды: на включение выключателя контактами ключа управления или от устройств автоматического включения и на отключение контактами релейной защиты. Неправильная работа привода выключателя в этом случае блокируется с помощью реле KBS.

После включения выключателя на КЗ и срабатывания релейной защиты создается цепь отключения: +ЕС, контакты релейной защиты, обмотка KBS1, вспомогательные контакты выключателя В, обмотка электромагнита отключения YAT, -ES. Происходит отключение выключателя и одновременное срабатывание реле KBS. Срабатывая, реле, своими нормально замкнутыми контактами, размыкает цепь в команде «Включить» замыкает вторую пару контактов в цепи самоподхвата второй обмоткой реле KBS2, что обеспечивает его подтянутое состояние после отключения выключателя в течении всего времени, пока сохраняется положение ключа «Включено»или будут замкнуты контакты устройств автоматического включения.

После снятия команды на включение (отпускание рукоятки ключа) схема управления возвращается в исходное состояние.

Блокировками безопасности называются устройства, предупреждающие вход лиц эксплуатационного или ремонтного персонала в камеры распределительных устройств или испытательного оборудования, в которых не исключена возможность прикосновения или опасного приближения к токоведущим частям или к частям оборудования, находящимся под напряжением.

Часто, в качестве блокирующих устройств таких камер, применяют электрические замки, которые можно отпереть лишь при снятии напряжения с оборудования.

В камерах КРУ, после выката тележек с оборудованием, доступ к частям оставшимся под напряжением, предотвращается специальными металлическими шторками, закрывающимися автоматически.

Оперативные блокировки представляют собой устройства, препятствующие неправильным действиям персонала при осуществлении переключений в схемах электрических соединений.

Наиболее характерным видом оперативных блокировок являются блокировки от неправильных операций разъединителями и заземляющими ножами.

3.6 Виды сигнализаций в схемах управления приводом выключателя

В общем случае на щитах управления должны предусматриваться следующие виды сигнализации: положения коммутационных аппаратов, аварийная, предупреждающая и командная.

Сигнализация положения коммутационных аппаратов (выключателей, разъединителей и их заземляющих ножей) служит для информации оперативного персонала о состоянии схемы электрических соединений в нормальных и аварийных условиях.

Сигнализация положения выключателей выполняется, как правило, с помощью сигнальных ламп. Лампы располагают непосредственно у ключа управления, либо встраивают в мнемоническую схему щита. Световая сигнализация положения выполняется по-разному, в зависимости от схемы управления выключателем.

Сигнализация аварийного отключения применяется для извещения персонала об отключении выключателя релейной защитой. Выполняется сочетанием светового и звукового сигналов. Назначение звукового сигнала - привлечь внимание персонала к произошедшему отключению, а светового - указать отключившийся аппарат.

Предупреждающая сигнализация извещает персонал о ненормальных режимах работы контролируемого оборудования и частей электроустановки или о ненормальном состоянии вторичных цепей защиты и автоматики.

Командная сигнализация предназначена для передачи наиболее важных команд обслуживающему персоналу агрегатных щитов управления в процессе эксплуатации.