Автоматическое повторное включение
статья

Автоматическое повторное включение.

Предназначение АПВ

Основное предназначение АПВ в том, чтобы восстановить работу объекта электросистемы будь это потребитель, участок линии электропередачи, участок подстанции или электродвигатель. Обязательное условие существования АПВ — отсутствие запрета на осуществление включения во второй раз.

Причина, вызвавшей остановку работы объекта может быть неисправность на ВЛ или КЛ. К основным типам неисправности относятся короткие замыкания, схлесты проводов из-за сильной пляски или провиса, произошедшие во время сильного ветра, обледенение проводов, перекрытия воздушной изоляции и т. д.  После того, как причина отключения исчезает при помощи  АПВ на отключенную линию, или на объект мгновенно подается питание. Он остается под напряжением, продолжая работать, а потребитель продолжает получать электроэнергию безостановочно.

Повреждения, которые самоустраняются принадлежат к категории неустойчивых неисправностей, после кратковременного пропадания напряжения линия или объект снова начинает работу.

Работа АПВ происходит с задержкой времени от 0,2 – 0,5 до нескольких секунд в зависимости от напряжения в линии, чем выше напряжение, тем меньше выдержка времени. Так, на линии 110 – 500 кВ время срабатывания – 0,15 сек. Время действия устройства зависит также от сечения и материала проводов, чем меньше сечение проводов, меньше воздушный промежуток между проводами тем более не успешное срабатывание АПВ. Задержка времени необходима для возращения диэлектрической прочности изоляции воздушного промежутка в области горения дуги.

Рис. №1. Схема, поясняющая работу АПВ в современном микропроцессорном блоке защиты УМПЗ. Количество циклов и время выдержки задается уставками, для использования АПВ принимают во внимание кратность и время выдержки.

АПВ применяется для питающих объекты (КЛ) кабельных и (ВЛ) воздушных линий электропитания, для секций и систем шин подстанции, а также комплексных распредустройств (КРУН), для двигателей и трансформаторов.

Существует запрет на действие АПВ во время возникновения внутренних повреждений трансформаторов, они не должны конфликтовать с действием по срабатыванию дифференциальной и газовой защит.

Максимальной эффективностью пользуются АПВ для защиты ВЛ, они входят в обязательный перечень защиты линии электропередач. Для КЛ, системы шин распределительной установки и трансформаторов применение АПВ не считается действенным, так как вероятность появления неисправности на этих объектах с последующим АПВ ничтожна мала. Для КЛ также редко происходит успешное АПВ, это следствие того, что расстояние между кабельным жилами очень мало, появившееся короткое замыкание приобретает устойчивый характер, появляются значительные разрушения в изоляции кабеля.

Наиболее распространенными считаются АПВ однократного действия, их устройство отличается простотой и, самое важное, в случае не успешного действия АПВ на линии пропадает вероятность получения еще большего повреждения на аварийном участке. Многократное АПВ применяют лишь в случае ВЛ с очень большой протяженностью, более 10 км, которая питает потребителей II–III категории и только в том случае, когда приемная подстанция не имеет АВР ввода и вводной выключатель рассчитан на то, чтобы выдержать многократное АПВ.

Рис. №2. Схема линии с неселективной токовой отсечкой и АПВ. Схема демонстрирует действие КЗ, если оно произошло вне общей зоны действия защит 1 общ, а зоне действия ТО2 (место КЗ), то защита отключает линию W 2, линия W1 останется под напряжением, в том случае если КЗ будет устойчивым АПВ отключит линию.

АПВ предусмотрено с выключателями, работающими на переменном и постоянном токе.

Требования к АПВ согласно правилам эксплуатации и практики

1. АПВ должно обеспечить действие защиты в ускоренном порядке до своего срабатывания и после.
2. При срабатывании АПВ устройство должно автоматически вернуться в изначально готовое положение (примечание не всегда, особенно на старых МВ 6-10 кВ польского производства не работает МУН, а также типов ВМГ-133 и ВМП-10, поэтому после неуспешного срабатывания однократного АПВ фидера, бригада ОВБ, выезжающая на место неисправности и после ее устранения, после введения объекта в работу должна проследить готовность МВ к последующему срабатыванию, и при невозможном автоматическом возврате устройства, сделать готовность, вручную).
3. Запрет АПВ при срабатывании некоторых видов релейных защит и автоматики, например, дифференциальной и газовой зашиты трансформатора. При срабатывании защит силовых электродвигателей ключ АПВ должен быть выведен в отключенное положение.
4. При отключении высоковольтного выключателя ключом вручную по телеуправлению и при оперативном выключении, дистанционно, в случае КЗ, АПВ выводится из работы.
5. АПВ блокируется от многократных включений, предупреждая устойчивое КЗ, а также при неисправностях в самом устройстве АПВ.
6. При плановом и оперативном переключении и выводе в ремонт отходящего фидера ВЛ и КЛ ключ АПВ выводится в положении выключено, чтобы не было ложного повторного включении выключателя.

Устройство АПВ – конструкция

Рис. №3.Схема однократного АПВ воздушной линии (ВЛ)

Оперативный ток в линии подается при помощи токового реле КА, оно включается в линию посредством тр-ра тока ТА. При возникновении (КЗ) короткого замыкания в линии электропередач катушка реле возбуждается, релейные контакты КА:1 в электрической цепи 1 замыкаются, на электромагнит отключения YAT приходит питающее напряжение и происходит срабатывание выключателя Q, линия отключается. Происходит замыкание блок-контактов  Q:3 в цепи 4, на указательное реле KH приходит питающее напряжение, оно замыкает свою контактную систему в цепи 2 и поступает на включающий выключатель электромагнит YAC.

Происходит размыкание его блок-контактов Q:3 и осуществляется замыкание Q:2. На катушку промежуточного реле KL приходит питающее напряжение, его контакты KL:1 самозапитываются, а контакты KL:2 производят разрыв цепи питания отключающего электромагнита YAC.

Это действие осуществляется для того, чтобы при включении линии на устойчивое КЗ (короткое замыкание), линия была отключена защитой, и произошло предупреждение повторного включения высоковольтного выключателя нагрузки. Для введения в работу схемы однократного АПВ в изначальное (исходное) положение требуется кнопкой SBT осуществить разрыв цепи питания катушки промежуточного реле KL.

Типы АПВ

Устройство автоматического включения подразделяется на несколько основных типов:

1. АПВ на переменном оперативном токе. В конструкции предусмотрены различные группы вспомогательных контактов, которые завязаны в схему с определенными деталями и узлами, отвечающими за безотказную работу привода выключателя. Подразделяются на три контактных группы: 1 группа отвечает за работу механизма натяжения пружин включения, переключения контактной группы происходят изменения натяжения пружины. 2 –отвечает за работу вала привода выключателя и срабатывает при изменении состояния и положения выключателя. З группа – это аварийная контактна группа, замыкаемая при исчезновении напряжения и выключении выключателя, размыкается только при оперативном отключении выключателя.
2. АПВ на выпрямленном оперативном токе. Работа устройства построена на основе комплектного реле РПВ-358, его работа начинается после отсутствии напряжения и выключении высоковольтного выключателя при всех возможных неисправностях. Реле предупреждает многократное срабатывание выключателя при появлении неисправностей во внутренних оперативных цепях.
3. АПВ с двухсторонним питанием. Особенность схемы в том, что восстановление рабочего состояния линии подразумевает подачу питания на линию с двух противоположных сторон. При использовании этой схемы необходимо предотвратить несинхронное повторное включение. В некоторых случаях от несинхронного включения отказываются и используют АПВ без синхронизма. Это допускается при большом количестве параллельных цепей, при наличии быстродействующей защиты. Если включение при разнообразных углах между ЭДС источников не будет угрожать потребителю, то произойдет быстрое восстановление синхронизма.
4. АПВ трехфазного включения без синхронизма линии с двухсторонним питанием. Подразделяется на устройство для линий с параллельными связями, аналогично по устройству с АПВ с односторонним питанием. В категорию входят быстродействующее АПВ и несинхронное УАПВ. При этом несинхронное УАПВ может сопровождаться появлением сверхтоков и уменьшением величины напряжения, а также кратковременным возникновением токов и напряжений обратной и нулевой последовательности, это происходит из-за замыкания фаз выключателя без соблюдения одновременности.
5. АПВ трехфазного включения с контролером, осуществляющим синхронизм линий с обоюдосторонним питанием. В конструкции устройства предусмотрено реле, которое не дает включить линию при значительных величинах углов между векторами ЭДС, в этом случае толчок уравнительного тока превышает возможно допустимое значение. К этой группе устройств можно отнести УАПВ с ожиданием синхронизма (АПВУС на линиях с мощными параллельными связями) и с улавливанием синхронизма (УАПВУС для линий со слабыми параллельными связями).

 Современные микропроцессорные устройства АПВ

Микропроцессорные устройства МУРЗ занимают освобождающиеся ниши традиционных электромеханических и полупроводниковых устройств. У этих устройств также имеются множество недостатков, которые хотя и привели к ослаблению надежности электросетей вследствие утраты и замены традиционных релейных устройств, благодаря своему постоянно растущему усовершенствованию занимают все более основательное место по защите электрообъектов. 

Рис. №4. Устройство УЗА-10 РС – устройство релейной защиты, автоматики и управления присоединений.

Современные микропроцессорные устройства, призванные заменить обычную релейную защиту, предназначены для новых и подвергаемых реконструкции подстанций. Они адаптируются со всеми видами высоковольтных выключателей, работают с различными приводными механизмами. УЗА-10 РС11 монтируется в релейных шкафах распределительных устройств с питанием от трансформаторов тока и от цепей питающего оперативного напряжения. Микропроцессорные блоки выполняют функцию однократного АПВ. Имеют светодиодную индикацию, показывающую действие защит и функцию автоматики устройства. Замена электромеханических и полупроводниковых реле на новые современные микропроцессорные устройства не требует существенных изменений и реконструкции в существующих цепях управления и автоматики. Для проверки устройств не нужны специализированные установки.

Рис. №5. Таблица выполняемых функций микропроцессорным устройством

Функциональные блоки микропроцессорных устройств отличаются четким разграничением задач и ограничиваются исключительно функциями релейной защиты, этим достигается увеличение степени надежности для создания новой концепции построения релейной защиты.