Автоматизация электроснабжения

Автоматизация в системах электроснабжения потребителей призва­на обеспечивать защиту оборудования и исключать аварийные ре­жимы его работы, осуществлять постоянный контроль за парамет­рами сети и оборудования, переключать питание при необходимости с одной линии на другую. Благодаря автоматизации повышается на­дежность работы электрических установок, сокращается количество обслуживающего персонала, что уменьшает эксплуатационные рас­ходы и способствует сокращению числа аварий по вине персонала.

Как известно из «Правил устройства электроустановок», все электроприемники потребителей электроэнергии делят на три кате­гории в отношении надежности электроснабжения.

К первой категории относят электроприемники, перерыв в элек­троснабжении которых представляет опасность для жизни людей, может нанести значительный ущерб народному хозяйству, привести к массовому браку продукции, расстройству сложного технологиче­ского процесса, нарушить особо важные элементы городского хозяй­ства.

Ко второй категории относят электроприемники, перерыв в элек­троснабжении которых связан с простоем рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушением нормальной деятельности значительного количества городских жителей.

К третьей категории относят все остальные токоприемники, не вошедшие в определение первой и второй категорий.

В условиях городского хозяйства к первой категории относят ответственные электроприемники различных сооружений с массо­вым скоплением людей (метро, городской электрический транспорт, театры, кино, крупные стадионы, универмаги и т. д.); операцион­ные лечебных учреждений и родильных домов; технические и сило­вые установки, определяющие работоспособность радиосвязи, те­лефона, противопожарных, водопроводных, канализационных установок и т. д. Сюда относят также силовое оборудование высот­ных зданий (пожарные насосы, лифты); аварийное освещение. Ко второй категории относят электроприемники всех зданий высотой более пяти этажей, административно-общественных зданий, лечеб­ных и детских учреждений, школ и учебных заведений, централь­ных тепловых пунктов, квартальных котельных и т. д. К третьей ка­тегории относят электроприемники небольших поселков, производ­ственных предприятий, не вошедшие в первые две категории, и т. д. Потребители первой категории должны обеспечиваться электро­энергией от двух независимых фидеров, а в ряде случаев иметь свои автономные (аварийные) источники питания. Перерыв в подаче электроэнергии допустим лишь на время автоматического включе­ния резервного питания.

Для приемников второй категории допустим перерыв электро­снабжения на время, необходимое для включения резерва вручную обслуживающим персоналом. Однако для рационального построе­ния городских электросетей автоматизируют в ряде случаев резерв­ное питание и для приемников второй категории.

Средства автоматики получили широкое распространение как в системах электроснабжения промышленных предприятий, так и в городских электрических сетях. Из различных устройств автомати­зации рассмотрим наиболее ответственные и часто встречающиеся — автоматическое повторное включение (АПВ) и автоматическое включение резерва (АВР).

Автоматическое повторное включение (АПВ) предназначено для быстрого автоматического восстановления питания потребите­лей после самоликвидации кратковременных коротких замыканий. Как показывает опыт эксплуатации, при кратковременных ко­ротких замыканиях изоляция поврежденного места быстро восста­навливается и отключившаяся линия при повторном включении остается в работе. Эффективность АПВ тем выше, чем быстрее следует оно за аварийным отключением выключателя, т. е. чем меньше время перерыва питания потребителей.

Цикл АПВ — время от момента подачи сигнала на отключение выключателя до его повторного включения выбирается таким, что­бы: а) за время бестоковой паузы успело произойти восстановле­ние изоляции в месте ее нарушения; б) выключатель был готов к повторному включению; в) после включения выключатель мог отключить поврежденную цепь в случае ее невосстановления.

В электрических системах применяют устройства АПВ: одно­кратное— с одним циклом, двукратное — с двумя последователь­ными циклами и трехкратное — с тремя последовательными цик­лами.

Наиболее распространено устройство АПВ однократное, как наи­более простое, обеспечивающее 70—90% успешных включений. Двукратное АПВ при неуспешном первом цикле АПВ дает во вто­ром цикле 10—15% успешных включений. Это устройство применя­ется на необслуживаемых подстанциях, на подстанциях без выключателей на стороне пита­ния и на одиночных ли­ниях тупиковых подстан­ций. Трехкратное АПВ применяется редко и дает всего 2—3% успешных включений.

Рассмотрим схему АПВ (рис. 19.1), снаб­женную выключателем с электромагнитным при­водом. В схеме примене­но типовое устройство АПВ с управлением на постоянном токе напря­жением ПО В (очерчено штриховой линией), типа РПВ-58, состоящее из ре­ле 1ЭВ, 2ЭВ, конденса­тора С, трех резисторов.

В исходном состоянии схемы выключатель В включен, переключатель автоматики ПА установ­лен в положение А, ключ КУ — в положение 0, кон­денсатор С — заряжен.;При срабатывании ре­лейной защиты, в случае короткого замыкания, за­мыкается контакт 1РЗ, включается катушка привода выключателя КО и выключатель В отключается (в схему могут быть введены контакты реле защиты 2РЗ, запрещающие АПВ). Пуск схемы АПВ происходит при положении ключа Л «Включено» и включенного контакта реле положения 1ЭП. Реле.времени 1ЭВ замыкает с выдержкой свой контакт в цепи реле 2ЭП, которое срабатывает от конденсатора С. Реле 2ЭП замы­кает контакт в цепи контактора К, который включает катушку включения привода выключателя В, и происходит включение вы­ключателя. Это сигнализируется лампами Л К, ЛЗ, Л С. Однократность действия обеспечивается тем, что: а) при от­ключении выключателя В защитой реле 2ЭП он не может срабо­тать вторично, так как конденсатор С разрядился при первом срабатывании; б) при отключении выключателя В ключом управле­ния реле 2ЭП не включится, так как конденсатор С разряжен замкнутыми контактами КУ через резистор; в) при срабатывании защиты, после которой АПВ не должно срабатывать, замыкаются контакты 2РЗ и разряжают конденсатор С, что исключает дейст­вие АПВ.

В схеме предусмотрена блокировка АПВ с помощью реле ЗЭП, действующая при неудачном АПВ.

Автоматическое включение резерва. Одним из наиболее эффек­тивных способов обеспечения потребителей электроэнергией явля­ется наличие двух электрических соединений с источником питания или наличие двух источников питания и соединение каждого со своей группой нагрузки.

В первом случае нарушение электроснабжения восстанавлива­ется автоматически включением резервной линии секционным вы­ключателем. Питание потребителей при этом переводится на одну линию или на один трансформатор. Во втором случае включается резервный источник питания, после отключения рабочего источ­ника.

Пуск в действие АВР может осуществляться реле минимально­го напряжения, контролирующим напряжением на отдельных сек­циях шин. Эффективное действие АВР обеспечивается при доста­точной мощности резервного источника питания или (при необхо­димости) автоматической разгрузкой по току (отключение потре­бителей).

Рассмотрим типовую схему АВР, выполненную на секционном выключателе с пружинным приводом (рис. 19.2). В состав схемы входит: двигатель привода Д, отключаемый конечным выключате­лем ВК выпрямитель, питающий реле блокировки РБ; выключа­тели 1В и 2В, включенные при отключенном выключателе В; лампа ЛГ, сигнализирующая о готовности АВР к работе; избиратель уп­равления, ус тановленный в положение АВР; реле минимального на­пряжения 1РН — 4РН и реле блокировки РБ (включены в исходном состоянии); контакт пружинного привода В _пр, (замкнут).

Схема АВР работает следующим образом. При исчезновении на­пряжения на первой секции срабатывают реле напряжения 1РН и 2РН и включается реле 1РВ от трансформатора напряжения 1ТН. Реле 1РВ с выдержкой времени через промежуточное реле 1РП от­ключает выключатель 1В, и его блок-контакт 1В включает электро­магнит включения выключателя В_вкл. При этом освобождается пру­жина привода выключателя В, который, включаясь, восстанавлива­ет питание первой секции. Одновременно заводится двигатель Д для последующих операций включения. При исчезновении напря­жения на второй секции схема работает аналогично. Реле блоки­ровки РБ обеспечивает однократность действия АВР, так как при отключении выключателей вводов 1В и 2В реле РБ размыкает с выдержкой времени цепь включающего электромагнита В _вкл.