Устройство автоматического повторного включения (УАПВ) © Ставропольский государственный аграрный университет Ставрополь2010

План лекции 1. Требования к устройствам АПВ и расчёт их параметров 2. Схемы и устройства АПВ 3. Устройства АПВ на переменном оперативном токе оперативном токе 4. Устройства АПВ на выпрямленном оперативном токе оперативном токе

Согласно ПУЭ, устройствами АПВ должны оборудоваться воздушные и смешанные кабельно-воздушные линии всех типов напряжением выше 1000 В при наличии на них соответствующих коммутационных аппаратов. В эксплуатации применяются устройства АПВ, различающиеся по следующим основным признакам:

по числу фаз выключателей, включаемых устройством АПВ, – трехфазное (ТАПВ) и однофазное (ОАПВ); по числу фаз выключателей, включаемых устройством АПВ, – трехфазное (ТАПВ) и однофазное (ОАПВ); по способу проверки синхронизма при АПВ – для линий с двусторонним питанием; по способу проверки синхронизма при АПВ – для линий с двусторонним питанием; по способу воздействия на привод выключателя – механические и электрические устройства АПВ; по способу воздействия на привод выключателя – механические и электрические устройства АПВ;

по кратности действия – АПВ однократного и многократного действия. Схемы УАПВ различаются также по способу пуска, по способу возврата в положение готовности к действию, по типу элементов схемы электроснабжения, оборудованных устройством АПВ.

Несмотря на указанные различия, все устройства АПВ должны удовлетворять следующим основным требованиям: Несмотря на указанные различия, все устройства АПВ должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Они должны находиться в состоянии постоянной готовности к действию и срабатывать при всех случаях аварийного отключения выключателя, кроме случаев отключения выключателя релейной защитой после включения его дежурным персоналом; не должны приходить в действие при оперативных отключениях выключателя дежурным персоналом, что обеспечивается пуском устройств АПВ от несоответствия положений выключателя и его ключа управления, которое возникает всегда при любом автоматическом отключении выключателя.

В эксплуатации используется также пуск устройства АПВ при срабатывании релейной защиты. Однако такой пуск не обеспечивает действие АПВ при аварийных отключениях, не сопровождающихся срабатыванием релейной защиты, поэтому его рекомендуется применять лишь в некоторых частных случаях. Схемы АПВ должны допускать возможность автоматического вывода их из действия при срабатывании тех или иных защит. В эксплуатации используется также пуск устройства АПВ при срабатывании релейной защиты. Однако такой пуск не обеспечивает действие АПВ при аварийных отключениях, не сопровождающихся срабатыванием релейной защиты, поэтому его рекомендуется применять лишь в некоторых частных случаях. Схемы АПВ должны допускать возможность автоматического вывода их из действия при срабатывании тех или иных защит.

2.Устройства АПВ должны иметь минимально возможное время срабатывания t АПВ1 для того, чтобы сократить продолжительность перерыва питания потребителей. Практически можно выполнить АПВ действующим без замедления. Однако эта возможность ограничивается рядом условий. Для успешного действия АПВ необходимо, чтобы время срабатывания t АПВ1 было больше: 2.Устройства АПВ должны иметь минимально возможное время срабатывания t АПВ1 для того, чтобы сократить продолжительность перерыва питания потребителей. Практически можно выполнить АПВ действующим без замедления. Однако эта возможность ограничивается рядом условий. Для успешного действия АПВ необходимо, чтобы время срабатывания t АПВ1 было больше:

времени t ГП, необходимого для восстановления готовности привода к работе на включение (для применяемых типов приводов с учетом условий их работы t ГП 0,2-4÷0,3 с); времени t ДС, необходимого для деионизации среды в точке повреждения (для установок напряжением до 220 кВ t ДС 0,2 с);

времени t ВЗ, необходимого для обеспечения возврата реле защиты, установленной на выключателе, расположенном ближе к источнику питания, чем рассматриваемый выключатель с устройством АПВ (максимальное время возврата t B3 = 0,2÷0,3 с могут иметь реле типа РТ-80). Определяющим обычно является условие t АПВ1 > t Г.П. При этом с учетом времени запаса t ЗАП = 0,4÷0,5с время срабатывания УАПВ для линий с односторонним питанием t АПВ1 = t Г.П. +t ЗАП = 0,5÷0,7с.

В отдельных случаях для воздушных линий напряжением 35 – 110кВ, когда велика вероятность их повреждения при падении деревьев и по другим аналогичным причинам, для эффективности АПВ его выдержку времени целесообразно принимать несколько повышенной – около нескольких секунд. Схема УАПВ во всех случаях должна быть выполнена так, чтобы продолжительность воздействия на включение выключателя была достаточной для его надежного включения. В отдельных случаях для воздушных линий напряжением 35 – 110кВ, когда велика вероятность их повреждения при падении деревьев и по другим аналогичным причинам, для эффективности АПВ его выдержку времени целесообразно принимать несколько повышенной – около нескольких секунд. Схема УАПВ во всех случаях должна быть выполнена так, чтобы продолжительность воздействия на включение выключателя была достаточной для его надежного включения.

3.Автоматически с заданной выдержкой времени устройства АПВ должны возвращаться в состояние готовности к новому действию после включения в работу выключателя. При выборе выдержки времени t АПВ2 на возврат устройства АПВ в состояние готовности к действию должны выполняться следующие требования:

устройство не должно производить многократные включения выключателя на неустранившееся короткое замыкание, что обеспечивается при условии, если релейная защита с максимальной выдержкой времени tрзmax успеет отключить выключатель, включенный на короткое замыкание, раньше, чем устройство АПВ вернется в состояние готовности к новому действию, т. е. должно быть t АПВ2 t АПВ1 +t с.з.max +t О.В. +t ЗАП где t зап – время, принимаемое равным ступени селективности защиты линии;

устройство должно быть готовым к действию не раньше, чем это допускается по условиям работы выключателя после успешного включения его в работу устройством АПВ. Опыт показывает, что для однократного АПВ оба указанных в п. 3 требования выполняются, если принять t АПВ2 = 15÷25 с. Для УАПВ двукратного действия время возврата в состояние готовности после второго цикла принимается равным t АПВ2 = 60÷100с.

Схемы устройств автоматического повторного включения Схемы устройств АПВ, подобно схемам релейной защиты, выполняются на постоянном и переменном, в том числе выпрямленном, оперативном токе. Механические АПВ грузовых и пружинных приводов типов ПГ-10, ПГМ-10, УПГ-51 и других вообще не требуют оперативного тока. Они действуют при срабатывании встроенных в привод реле прямого действия и включают отключившийся выключатель без выдержки времени. Условия работы механических приводов в цикле АПВ крайне тяжелые

При включении выключателя возникают увеличенные ударные нагрузки, расстраивающие привод. К недостаткам схем АПВ с механическими приводами следует также отнести отсутствие в них выдержки времени. Эти недостатки можно устранить путем использования электрических АПВ на переменном (выпрямленном) оперативном токе.

Устройства АПВ на переменном оперативном токе Автоматическое повторное включение при наличии переменного оперативного тока можно осуществить на выключателях с грузовыми и пружинными приводами. В их схему управления входят различные вспомогательные контакты. В зависимости от того, с какими деталями или узлами привода связаны эти контакты, их можно разделить на три группы:

первая группа связана с механизмом натяжения включающей пружины и переключается при изменении состояния пружины; вспомогательные контакты, разомкнутые при ненатянутых пружинах и замыкающиеся только в момент их полного натяжения, называют контактами готовности привода, другие контакты, связанные с пружиной, действуют в обратном порядке и используются в качестве контактов конечного выключателя в цепи электродвигателя заводящего включающую пружину;

вторая группа связана с валом привода и переключается при изменении положения выключателя по любой причине; эти вспомогательные контакты используются как в цепях управления, так и в цепях сигнализации; к третьей группе относится так называемый аварийный вспомогательный контакт который замыкается при включении выключателя, остается замкнутым при действии релейной защиты и размыкается только при оперативном отключении выключателя.

На схеме все вспомогательные контакты показаны в положении, соответствующем отключенному выключателю и полностью заведенной включающей пружине. На схеме все вспомогательные контакты показаны в положении, соответствующем отключенному выключателю и полностью заведенной включающей пружине.

При окончании натяжения пружины контакт Q.6 замыкается, а конечный выключатель – контакт Q.4 – размыкает цепь электродвигателя М. Операции включения и отключения осуществляются кнопочными выключателями SB1 и SB2. При окончании натяжения пружины контакт Q.6 замыкается, а конечный выключатель – контакт Q.4 – размыкает цепь электродвигателя М. Операции включения и отключения осуществляются кнопочными выключателями SB1 и SB2.

Для выполнения АПВ мгновенного действия параллельно контакту выключателя SB1 включается аварийный вспомогательный контакт Q.5, создающий цепь несоответствия и обеспечивающий автоматическое повторное включение выключателя только при его отключении релейной защитой.

. Последовательно с контактом Q.5 включены указательное реле КН и накладка SX. В цепь электродвигателя дополнительно включается замыкающий вспомогательный контакт выключателя Q.3, обеспечивающий завод включающих пружин только при включенном положении выключателя.

При успешном АПВ выключатель остается включенным, пружины заводятся и привод приходит в состояние готовности через время t r.n = 6 ÷ 15с. В случае неуспешного АПВ выключатель отключается

При этом однократность действия УАПВ можно обеспечить, если время включенного состояния выключателя меньше времени, необходимого для завода включающих пружин, т. е. наибольшая выдержка времени релейной защиты должна быть меньше указанного минимального времени подготовки привода к включению.

Накладка SX имеет то же назначение, что и накладки SX1 и SX2 в рассмотренной выше схеме; в положении SX2 привод подготавливается к действию при отключенном выключателе, а после включения выключателя контактом кнопочного выключателя SB1 накладка вновь переводится в положение SX1.

Во включенном положении выключателя двигатель заводит пружины, и УАПВ снова готово к действию. Недостаток схемы – применение ручной операции с накладкой SX.

Схему УАПВ можно упростить и сделать ее более универсальной, если последовательно с аварийным вспомогательным контактом Q.5 включить импульсный замыкающий вспомогательный контакт Q.3 выключателя, исключив вспомогательный контакт из цепи электродвигателя.

Благодаря этому электродвигатель может заводить пружины при любом положении выключателя и необходимость в переключении накладки при неуспешном АПВ отпадает. Накладка SX служит только для вывода схемы УАПВ из действия.

Наличие в схеме импульсного замыкающего контакта Q.3 обеспечивает однократность действия УАПВ. Мгновенно действующее УАПВ с импульсным замыкающим контактом можно выполнить на выключателях, оборудованных приводом типа ПП-67, у которого имеется такой контакт.

Электрическое мгновенно действующее устройство АПВ, как и механическое, начинает включать выключатель еще до того, как элементы выключателя и привода придут в состояние покоя, следствием чего являются дополнительные механические удары и плохая работа привода.

Наряду с этим короткие замыкания не всегда успевают самоустраниться, так как время бестоковой паузы мало(около 0,2 ÷ 0,3 с). Устройство АПВ с выдержкой времени не имеет указанного недостатка. На данном рисунке показана схема, отличающаяся от предыдущих наличием реле времени КТ, например типа ЭВ-218 с импульсным замыкающим контактом КТ. Наряду с этим короткие замыкания не всегда успевают самоустраниться, так как время бестоковой паузы мало(около 0,2 ÷ 0,3 с). Устройство АПВ с выдержкой времени не имеет указанного недостатка. На данном рисунке показана схема, отличающаяся от предыдущих наличием реле времени КТ, например типа ЭВ-218 с импульсным замыкающим контактом КТ.

Реле времени запускается при отключении выключателя и замыкании вспомогательного контакта Q.3. Для обеспечения однократности действия устройства АПВ минимальное время подготовки привода к включению должно быть больше, чем наибольшая выдержка времени релейной защиты и время действия АПВ, вместе взятые.

Устройство АПВ на выпрямленном оперативном токе.

В устройстве АПВ используется комплектное реле типа РПВ-358, в которое входят:

реле времени КТ, создающее выдержку времени tАПВ1 от момента пуска устройства АПВ до замыкания цепи контактора включения выключателя; промежуточное реле KL1 с двумя обмотками – обмоткой тока KL1.1 (последовательной) и обмоткой напряжения KL1.2; реле при срабатывании замыкает цепь включения выключателя;

конденсатор С1, в результате разряда которого срабатывает реле KL1 и обеспечивается однократность действия УАПВ; конденсатор С1, в результате разряда которого срабатывает реле KL1 и обеспечивается однократность действия УАПВ;

резистор R1, обеспечивающий термическую стойкость реле времени, R2, ограничивающий скорость заряда конденсатора С1, и R3, разряжающий конденсатор С1 при срабатывании устройств защиты, после действия которых не должно происходить АПВ, и при отключении выключателя ключом управления SA (запрет АПВ); резистор R1, обеспечивающий термическую стойкость реле времени, R2, ограничивающий скорость заряда конденсатора С1, и R3, разряжающий конденсатор С1 при срабатывании устройств защиты, после действия которых не должно происходить АПВ, и при отключении выключателя ключом управления SA (запрет АПВ);

диод VD, предотвращающий разряд конденсатора С1 при понижении напряжения на блоке питания и заряда (UGV) вследствие близких коротких замыканий.

Для питания электромагнита отключения YAT выключателя используется предварительно заряженный конденсатор С2 блока питания и заряда UGV.

В схему введено промежуточное реле KL2 для разделения оперативных цепей электромагнита отключения и реле РПВ Электромагнит включения УAC выключателя получает питание от трансформатора собственных нужд Т1 через мощный выпрямитель VS.

Схема действует следующим образом. При отключении выключателя по любой причине вследствие замыкания его вспомогательного контакта Q.1 срабатывает реле положения выключателя KQT и замыкает свой контакт KQT.1 в цепи пуска устройства АПВ Схема действует следующим образом. При отключении выключателя по любой причине вследствие замыкания его вспомогательного контакта Q.1 срабатывает реле положения выключателя KQT и замыкает свой контакт KQT.1 в цепи пуска устройства АПВ

Если отключение произошло не от ключа управления SA, то он остается в положении «Включено», а его контакт SA.1 замкнут. Таким образом, фиксируется несоответствие положений ключа управления и выключателя, необходимое для пуска реле времени КТ. Если отключение произошло не от ключа управления SA, то он остается в положении «Включено», а его контакт SA.1 замкнут. Таким образом, фиксируется несоответствие положений ключа управления и выключателя, необходимое для пуска реле времени КТ.

Его контакт KT.1, размыкаясь без выдержки времени, включает резистор R1, обеспечивая термическую стойкость реле, а контакт КТ.2 с заданной выдержкой времени подключает обмотку KL1.2 промежуточного реле к конденсатору С1.

Вследствие разряда конденсатора реле KL1 срабатывает и замыкает контакт КL1.1 в цепи контактора включения выключателя КМ, в которую включена последовательная обмотка KL1.1 реле.

Она удерживает реле KL1 в возбужденном состоянии до полного включения выключателя. При успешном АПВ выключатель остается во включенном положении. Действие устройства АПВ фиксируется указательным реле КН.

Схема становится готовой к новому повторному действию после заряда конденсатора С1. Время заряда принимается t АПВ2 = 20 с. При этом обеспечивается однократность действия устройства АПВ, так как конденсатор заряжается только при включенном положении выключателя. Включения выключателя при неуспешном АПВ не происходит. Схема становится готовой к новому повторному действию после заряда конденсатора С1. Время заряда принимается t АПВ2 = 20 с. При этом обеспечивается однократность действия устройства АПВ, так как конденсатор заряжается только при включенном положении выключателя. Включения выключателя при неуспешном АПВ не происходит.

В схему УАПВ включено двухобмоточное реле блокировки KBS с замедленным возвратом t в.р = 0,3 ÷ 0,4 с. Замедление достигается закорачиванием последовательной обмотки KBS.2 реле его замыкающим контактом KBS.3.

Реле предназначается для предотвращения многократных включений выключателя при неисправностях в оперативных цепях, например при сваривании контакта KL1.1.

В таких случаях при первом воздействии на отключение выключателя реле KBS срабатывает и самоудерживается контактом KBS.1 в цепи обмотки KBS.1, а его контакт KBS.2 размыкает цепь контактора КМ электромагнита включения YAC выключателя.