Методические указания по проведению лабораторных работ по изучению устройств АВР

    Глава 3. Специальный раздел

    3.1. Общие сведения

    Для повышения  надежности питания потребителей осуществляется их двустороннее электроснабжение. В этом случае при повреждении одного из питающих элементов и его отключении работа потребителей будет продолжаться по исправным звеньям энергосистемы. Вместе с тем при двустороннем (а в ряде случаев и многостороннем) электропитании, выполненном путем кольцевания электрических сетей и параллельной работы силовых трансформаторов, релейная защита становится более сложной, осложняются условия работы аппаратуры из-за увеличения токов короткого замыкания, утяжеляется эксплуатация параллельно работающих звеньев энергосистемы.

    Секционированная  схема питания значительно упрощает релейную защиту, повышает четкость её работы, увеличивает остаточные напряжения на шинах питающих подстанций при коротких замыканиях в распределительной сети и уменьшает величины токов короткого замыкания, позволяет во многих случаях создать необходимые режимы по условию напряжения и перетоков мощности. Основной недостаток секционированной схемы заключается в перерыве электропитания при повреждении питающих элементов. Этот недостаток в значительной степени устраняется автоматическим включением резервирующих элементов при отключении  основных элементов, по которым происходит питание потребителей в нормальных условиях.

    Резервирующие элементы нормально могут быть отключены  или находиться под напряжением, не неся нагрузки.

    В других случаях резервирующие элементы могут быть нормально частично загружены, то есть вся нагрузка потребителя распределена между двумя (или более) питающими источниками и эти источники резервируют один другого.

    Осуществление ввода резерва при помощи ручных переключений, производимых персоналом, приводит к длительному перерыву электропитания, и, как правило, сопряжено с нарушением технологического процесса производства. Прекращение электропитания собственных нужд электростанций на 20-30 с. вызывает необходимость остановки котельных агрегатов и в конечном итоге приводит к полному сбросу мощности станции. Последующий пуск агрегатов и выход станции на нормальные параметры занимают несколько часов. Перерыв электроснабжения некоторых химических производств более чем на 3 с вызывает нарушение их технологического процесса. Для выхода на нормальные параметры после такого нарушения необходимо около суток и более.

    При радиальной схеме электропитания существенное повышение надежности работы потребителей дает применение устройств АВР, ограничивающих время перерыва электропитания величиной менее 1-2 с.

    Одна  из первых установок АВР в энергетических системах СССР была предложена в 1930 г. для организации электроснабжения агрегатов собственных нужд Горьковской электростанции. Вначале для установок собственных нужд электростанций устройства АВР выполнялись таким образом, что они действовали только при внутренних повреждениях силовых трансформаторов или генераторов собственных нужд. Впоследствии действие устройств АВР было распространено и для случая повреждения на шинах, так как короткие замыкания на них после обесточения часто самоустранялись.

    При устранившемся коротком замыкании  на шинах (или на линиях, отходящих от шин к потребителю, если произошел отказ в отключении поврежденной линии) восстанавливается электропитание; при неустранившемся коротком замыкании – происходит отключение выключателя, включившегося устройством АПВ. Например, если действует дифференциальная или газовая защита трансформатора основного питания включается устройство АВР, если – максимальная токовая защита – работает устройство АПВ.

    Автоматическое  включение резервных линий позволяет удешевить и упростить схемы электропитания. Применение устройств АВР для воздушных линий электропередачи не исключает установку на них устройств АПВ и рассматривается как резервирующее мероприятие — отключившаяся линия включается обратно от устройства АПВ, а если работа устройства АПВ оказалась неуспешной, эта линия автоматически отключается с приемной стороны и потребители устройствами АВР переключаются на питание от другой резервирующей линии, к которой подключена также «своя» нагрузка.

    Метод автоматического включения резервного оборудования применяется не только для резервирования электропитания потребителей, но и для обеспечения надежности работы ответственных механизмов для собственных нужд электрических станций и промышленных предприятий взамен постоянной дублированной работы этих механизмов. Часто предусматривают автоматическое включение резервных питательных насосов, дымососов, механизмов углеподачи, вентиляторов и др.

    Автоматическое  переключение на резервный источник питания, как правило, производится для обеспечения аварийного освещения и работы устройств связи и телемеханики в случае исчезновения на электростанции или подстанции переменного тока, которым эти установки нормально питаются.

    Упрощение релейной защиты, достигаемое за счет применения устройств АВР, позволило в ряде городских сетей обеспечить приемлемую для потребителей надежность электропитания без больших капитальных затрат на реконструкцию этих сетей. Было разработано устройство так называемого автоматического избирательного резервирования (АИР). Это устройство обеспечивает избирательное включение трансформаторных подстанций к резервирующей магистрали после отключения поврежденного участка магистрали основного питания; для осуществления избирательного отключения используются реле простейших типов (реле тока, напряжения, времени и промежуточные).

    Данные  по работе устройств АВР за 5 лет, составленные по сведениям Минэнерго СССР приведены в таблице 3.1. 
 
 
 

    Таблица 3.1.

    Основные  показатели работы устройств  АВР за 5 лет эксплуатации

    Как показывает анализ, АВР является важным средством повышения надежности работы энергосистем. Успешность действия устройств АВР составляет 90—95%. Эффективность работы устройств АВР, так же как и устройств АПВ, определяется тем, как быстро после подачи напряжения будут достигнуты нормальные параметры производственного процесса. Это в свою очередь зависит от времени перерыва электропитания и от того, произойдет ли после такого перерыва самозапуск электродвигателей и как быстро они достигнут доаварийной производительности. Очевидно, что работа устройств АВР не может считаться, эффективной, если не произойдет самозапуска двигателей потребителей или если за время самозапуска технологические параметры достигнут критических значений и будет остановлено производство. Данное обстоятельство требует комплексного решения вопросов в части выбора: схемы электропитания (многостороннего без устройств АВР или радиального с устройствами АВР), устанавливаемых устройств релейной защиты, применяемых типов электродвигателей, характеристик двигателей и нагрузки, типов коммутационной аппаратуры, схем управления ею и устройств технологических блокировок.

    3.2 Требования к схемам АВР.

       Устройства  АВР нашли широкое применение в энергосистемах. Применяются различные схемы АВР в зависимости от местных условий. Возможны следующие варианты устройств автоматического включения АВР:

       1. АВР с приоритетом первого ввода, когда электропитание потребителей осуществляется исключительно от первого ввода. В случае пропадания напряжения на нем происходит переключение на второй ввод. При восстановлении напряжения на первом вводе происходит автоматический возврат на этот ввод.

       2. АВР с равноценными вводами может работать длительное время, как от первого, так и от второго ввода. В случае пропадания напряжения на первом вводе или принудительном отключении электропитания, происходит автоматическое переключение на второй ввод, без возврата на первый, независимо оттого, что электропитание может быть восстановлено на первом вводе. Автоматическое переключение на первый ввод происходит в случае пропадания электропитания на втором вводе, при условии наличия электропитания на первом вводе. Возможно ручное переключение с одного ввода на другой.

       3. АВР без возврата. При пропадании  электропитания на первом вводе,  АВР автоматически переключается  на второй ввод. При восстановлении электропитания на первом вводе, переключение производится только в ручном режиме.

       4. АВР может работать в таком  режиме, когда каждый ввод работает  независимо от другого на своего потребителя. В случае выхода из строя одного из вводов, все потребители подключаются к исправному вводу.

       С устройствами автоматического включения АВР могут быть совмещены:

       а) световая индикация и звуковая сигнализация;

       б) приборы учета и распределения электроэнергии;

       в) приборы контроля нагрузки и параметров электропитания.

       Устройства АВР могут быть изготовлены на токи от 10 А до 1000 А.

       Устройства  АВР в сетях сельскохозяйственного  назначения, как правило,   должны   удовлетворять   следующим   требованиям:

         1. Устройства АВР действуют при исчезновении напряжения на шинах резервируемого потребителя по любым причинам, в том числе и при коротких замыканиях на шинах.

       На  крупных  подстанциях  существуют другие принципы выполнения АВР. Например, АВР блокируется при повреждениях на шинах. Это повышает надежность электроснабжения потребителей, питающихся от неповрежденных шин, но усложняет схемы автоматики, требует более качественной их эксплуатации. Поэтому в распределительных сетях 6—10 кВ с целью упрощения допускают включение резервного источника на короткое замыкание от АВР, тем более что повреждения на шинах относительно редки и часто бывают неустойчивыми.

       2. Устройства АВР должны обеспечивать  однократность действия при включении  на короткое замыкание.

       3. Как правило, резервное питание  включается только после отключения основного.   Этим  предполагается исключить или, вернее, ограничить  до  минимума   возможность включения резервного источника на поврежденное оборудование основного источника.

       Такое  выполнение   повышает    надежность  электроснабжения    потребителей,    питающихся   от  резервного источника, так как при АВР не происходит посадки напряжения,  что неизбежно   было бы при включении на короткое замыкание.   Уменьшается также   вероятность  развития   аварии   из-за  возможности    несрабатывания (отказа) релейной защиты или выключателя, участвующих в переключениях. Требования к защите резервного источника снижаются, пропадает необходимость проверки ее чувствительности при повреждении на основном источнике.