Действие устройства отключения нагрузки при снижении

Напряжения

При снижении напряжения в сети ниже предела реле минимального напряжения замыкает контакты КV (рис.28).

Обычно снижение напряжения происходит при КЗ или перегрузки линии, что приводит также к снижению частоты в энергосистеме.

При снижении частоты реле частоты замыкает контакты КF. Сочетание замкнутых контактов КV и КF приводит к пуску реле времени КТ.

Реле КТ с выдержкой времени, необходимой для отстройки от кратковременной перегрузки линии, замыкает свои контакты в цепи промежуточного реле КL. Промежуточное реле замыкает цепь для отключения нагрузки. Отключение нагрузки позволяет устранить перегрузку линии и напряжение и частота в энергосистеме восстанавливаются.

 

Рис. 28. Простейшее устройство отключения нагрузки при снижении напряжения.

Устройство автоматического ограничения повышения напряжения на линии АОПН

Назначение   АОПН.

Устройства АОПН предназначены для ограничения длительности повышения напряжения на электрооборудовании энергосистемы, вызванного односторонним отключением линий электропередач.

Устройства АОПН устанавливаются на линиях напряжением 330 кВ и выше, а иногда на линиях 220 кВ большой протяженности.

Если напряжение не превосходит уровень, допустимый более 20 мин, применение АОПН не требуется.

 

Причины повышения напряжения.

При одностороннем отключении линии на холостом ходе возникают условия близкие к резонансу и напряжения на шинах электростанции или подстанции при отключенном конце линии могут соответственно в 1,5 и 2,0 раза превышать номинальные. Величина повышения напряжения зависит от заряда емкости линии относительно земли, которая, в свою очередь, зависит от длины линии.

Принцип действия АОПН.

Устройства АОПН реагируют на повышение напряжения на шинах подстанции или на примыкающем конце линии и контролируют значение и направление реактивной мощности на линиях электропередачи, отходящих от подстанции. Контроль реактивной мощности обеспечивает выявление линии электропередачи, зарядная мощность которой явилась причиной повышения напряжения, и способствует несрабатыванию устройств в режиме синхронных качаний и в асинхронном режиме.

АОПН учитывают допустимую длительность перенапряжений и отстроенной от длительности коммутационных и атмосферных перенапряжений и качаний.

АОПН действуют с выдержкой времени:

- в первую очередь на включение шунтирующих реакторов;

- если же шунтирующие реакторы, имеющие выключатели, отсутствуют или включение реакторов не приводит к требуемому снижению напряжения, устройства действуют на отключение линии, вызвавшей повышение напряжения.

 

Автоматика действует главным образом при отключенной линии с одной стороны, например выключателем Q4, или во время ее включения, т.е. при холостом ходе линии (рис. 29). При этом, в условиях близких к резонансу, напряжения на шинах ЭС или ПС и отключенном конце линии могут соответственно в 1,5 и 2,0 раза превышать номинальные.

Например (рис.29), линия напряжением 500 кВ и длиной 500 км при удельной емкостной проводимости b _с = 3,7·10⁶·1/(Ом’км) (емкостью 0,5 мкФ) и сопротивлении х_с =0,6·10³ Ом генерирует реактивную мощность Q_л =250 Мвар.

 

Напряжения на шинах  

Напряжения на конце линии

Рис. 29. Пример линии с двухсторонним питанием.

 

Снижение напряжения достигается быстродействующим включением компенсирующих реакторов LR1, LR2 (выключатели Ql, Q2), уменьшающих емкостное сопротивление Хс электропередачи.

Однако, при недостаточной эффективности действия АОПН на их включение, т.е. при напряжении на шинах Uш>Uном, автоматика с выдержкой времени отключает находящуюся на холостом ходу линию.

Устройство АОПН (рис. 30) включает в себя три основных органа:

- пусковой орган;

- избирательный орган реактивной мощности;

- орган выдержки времени.

 

В качестве пускового реле используется реле максимального напряжения KV1-KV3 и грубой ступени KV4-KV6 включённые на фазные напряжения трансформатора напряжения.

Напряжение срабатывания реле KV1-KV3 отстраиваются от максимального рабочего напряжения. 

где Uраб.max – максимальное рабочее напряжение:

Котс =1.05 – 1.1 – коэффициент отстройки;

Кв – коэффициент возврата реле напряжения.

 

В качестве реле напряжения используется реле РН-58 с коэффициентом возврата Кв=0.95.

Напряжение срабатывания второй грубой ступени для реле напряжения KV4-KV6 принимается равным:

 

Рис. 30. Схема АОПН.

 

Избирательный орган реактивной мощности (реле KW1-KW3) определяет односторонне отключенную линию, которая явилась причиной повышения напряжения. Принцип определения односторонне отключенной линии состоит в том, что со стороны включённого конца этой линии реактивная мощность направлена к шинам подстанции, а реактивная мощность остальных линий, отходящих от подстанции, направлена от шин.

Мощность срабатывания реле KW1-KW3 должна соответствовать такому значению реактивной мощности, которая создает на шинах подстанции повышенное напряжение, равное напряжению возврата чувствительной ступени устройства АОПН. Этому условию (рис.31) соответствует значение, определяемое по следующему выражению:

 

 

Рис. 31. Линия с двухсторонним питанием.

 

Вторым условием выбора мощности срабатывания реле является обеспечение их чувствительности к стоку реактивной мощности линии:   

где b₀ - удельная емкостная проводимость линии; ℓ — длина линии.

 

Мощность срабатывания органов реактивной мощности определяется по выражению

где Qc - мощность срабатывания реле KW1-KW3,

За Qрасч принимается наибольшее значение реактивной мощности O₁ или Qл.

kч – коэффициент чувствительности реле реактивной мощности KW.

Рис. 32. Характеристики органа реактивной мощности в устройстве АОПН.

 

В устройстве АОПН применяются реле реактивной мощности типа РБМ-276, имеющие регулируемый угол максимальной чувствительности в диапазоне 75-105°. Угол максимальной чувствительности реле выбирается таким, чтобы для включений и загруженной линии передаваемая активная мощность создавала тормозное действие на реле. При такой настройке уменьшается вероятность излишнего срабатывания реле в нормальных режимах работы электропередачи.

При направлении активной мощности от шин в линию этому условию соответствует характеристика 2 на рис. 32.

Штриховкой обозначена зона срабатывания реле. Для устройства АОПН, установленного на противоположном конце линии, где активная мощность имеет направление от линии к шинам, реле настраиваются по характеристике 3. Если же возможен реверсивный режим работы электропередачи, реле настраивается по характеристике 1 с углом максимальной чувствительности 90°. В этих условиях для исключения возможности срабатывания реле в нормальном режиме вводится блокировка по току, которая выводит из действия устройство АОПН работающей линии. Блокировка выполнена с помощью реле тока КА1-КА3, контролирующих ток в каждой фазе линии. Ток срабатывания реле тока отстраивается от максимального тока в условиях действия устройства АОПН.

Устройство АОПН имеет двухступенчатое управление. С первой выдержкой времени, создаваемой проскальзывающим контактом КТ1.2 реле времени КТ1 чувствительной ступени АОПН, производится включение шунтирующего реактора с помощью промежуточного реле KL2. Эта выдержка времени отстраивается от возможных непродолжительных перенапряжений, например, при качаниях на электропередаче, при несимметричных К3. Если включение шунтирующего реактора не привело к снижению перенапряжений до допустимого значения, с большей выдержкой времени, создаваемой упорным контактом реле времени КТ1.3, производится отключение линии, являющейся источником перенапряжений.

Вторая ступень устройства АОПН, фиксирующая повышение напряжения сверх (1,2 - 1,4), действует с небольшой выдержкой времени, создаваемой реле времени КТ2, на отключение линии. Эта выдержка времени отстраивается от кратковременных коммутационных перенапряжений и составляет 0,1-0,5. Отключение линии

сопровождается запретом АПВ.