обоснование прменения авоматического повторного включения. Введение Применение автоматического повторного включения

• Название: Введение Применение автоматического повторного включения
• Дата: 01.06.2022
• Размер: 397.4 Kb.
• Имя файла: обоснование прменения авоматического повторного включения.odt
• Тип: Документы; #562697

Введение
1. Применение автоматического повторного включения
Автомати́ческое повто́рное включе́ние (АПВ) — одно из средств электроавтоматики, повторно включающее отключившийся выключатель через определённое время, бывает однократного, двукратного и трехкратного действия (в некоторых современных схемах возможно до восьми циклов АПВ).

В виду большой протяженности электрических сетей их обслуживание и ремонт, в случае повреждения, усложняются необходимостью доставления бригады к месту выполнения работ. Из-за чего большинство внештатных ситуаций, которые приводят к отсутствию напряжения, решает автоматическое повторное включение (АПВ) без необходимости вмешательства работников.

Автоматическое повторное включение предназначено для включения выключателей после того, как аварийное отключение обесточило линию. При этом АПВ позволяет уменьшить перерывы в электроснабжении на количество кратковременных аварий. Посмотрите на рисунок 1, в случае замыкания в точке К1 с последующим отключением высоковольтного выключателя Q1 происходит срабатывание АПВ1. Допустим, что замыкание самоустранилось и снабжение линии от подстанции ПС1 до ПС2 восстановилось.
В то же время, при замыкании в точках К2 и К3 выключатель Q2 отсекает линию до подстанции ПС3. Допустим, что это устоявшиеся замыкания, при срабатывании АПВ2 напряжение снова будет подано в сеть, но так как в точках К2 и К3 происходит замыкание, Q2 снова отключит линию.
Поэтому все аварийные ситуации по их продолжительности можно условно поделить на:
Кратковременные – те, которые обуславливаются относительно непродолжительным фактором (перемещением животных, падением веток и прочих элементов), которые создали протекание токов короткого замыкания на доли или несколько секунд, после чего и причина, и замыкание  самоустранились.
Устоявшиеся – обусловленные постоянным фактором, который не может самоустраниться без вмешательства персонала (обрыв провода, разрушение изоляции и прочие). В таких ситуациях возникают устойчивые кз, которые устраняются только отключением выключателей и последующим ремонтом.
На практике автоматическое повторное включение срабатывает во всех ситуациях, но успешное включение происходит только в случае, когда причина устранилась, то есть при кратковременных повреждениях. Если же после первой повторной подачи автоматическое восстановление не произошло, в зависимости от типа, могут применяться следующие ступени повторного включения. В соответствии с местными условиями системы АПВ могут иметь различные особенности работы.

Так как 50% всех отключений удается повторно запитать от однократного АПВ, то первая ступень считается наиболее эффективной. Вторая отстраивается с временным промежутком в несколько секунд или десятков секунд, и, как показывает статистика, позволяет запитать потребителя еще в 15% случаев.
Классификация
В зависимости от количества фаз, задействованных для повторного включения все АПВ подразделяют на:

Однофазные – предназначены для автоматического ввода только одной фазы, на которой произошло замыкание, как правило, применяются для линий 500кВ и выше;
Трехфазные – характеризуются воздействием на привод выключателя, который сразу повторно включает все три фазы;
Комбинированные — осуществляют автоматическое включение электрических аппаратов посредством логического выбора одной или всех трех, в зависимости от типа замыкания.

В свою очередь, трехфазные АПВ подразделяются на такие классы:
С односторонним питанием – когда линия запитывается только от одного источника, соответственно, оперативный ток запускает цепь повторного включения только для одного высоковольтного выключателя.
С двухсторонним питанием – когда участок сети получает электроснабжение сразу от двух источников и система АПВ вынуждена повторно включать сразу два коммутационных аппарата.

Также двухстороннее АПВ подразделяется на:
Несинхронное повторное включение, когда система выполняет одновременный ввод выключателей с двух сторон. При этом синхронность включения и процессов в линии не соблюдается.
С ожиданием синхронизма – подает питание сначала с одной стороны, а затем с другой.

С улавливанием синхронизма – подбирает время включения в соответствии с удаленностью точки замыкания для предотвращения возникновения несимметричных режимов, ударов тока и прочих эффектов.
Быстродействующие АПВ – позволяют осуществить повторное включение в максимально короткий промежуток времени.
Помимо вышеизложенных способов классификации, АПВ могут различаться по способу включения – от механического воздействия или посредством электрического сигнала. Также существует разделение по количеству ступеней включения – одна или несколько, в зависимости от того, сколько раз АПВ пытается повторно включить питание. Принцип действия повторного включения может отстраиваться как от наличия напряжения в линии, так и от его отсутствия.

Принцип работы.

Рассмотрите принцип работы автоматического повторного включения на примере такой схемы.



Рис. 2: Принципиальная схема АПВ

• 
  Как видите на рисунке 2, напряжение подается на шину управления ШУ, на схеме показан пример питания от источника постоянного тока + ШУ и – ШУ. В данном примере устройство АПВ управляется механизмами:
  
• 
  контроля синхронизации;
  
• 
  положения контактов выключателя;
  
• 
  запрета АПВ;
  
• 
  разрешения подготовки.
  

Релейная защита реализуется посредством реле времени РВ и промежуточного РП. Последнее имеет две обмотки: по току РП I и по напряжению РП U. В нормальном режиме к ШУ приложено напряжение, которое заряжает конденсатор С при наличии соответствующего сигнала от цепей разрешения подготовки. Но повторное включение блокируется сигналом цепи запрета АПВ, который отстраивается на основе резисторов R1 и R2, находящихся в последовательном соединении с управленческими цепями.
В случае отключения трансформатора, линии или других участков, сигнал контроля синхронизации замыкает цепь для РВ.  Которое при отсчете установленного промежутка времени выполняет замыкание собственных контактов, они, в свою очередь, шунтируют резистор R. После чего происходит разряд конденсатора на обмотку напряжения РП. При этом возбуждается и токовая катушка, которая притягивает контакты реле и замыкает цепь на включение выключателя.

Если трехфазное кз прекратилось и электроснабжение возобновится, то контроль синхронизации подает сигнал на размыкание обмотки РВ. После чего в цепь снова вводится сопротивление R и происходит возврат реле в обесточенное состояние. После возврата устройства в режим ожидания сразу происходит заряд конденсатора С для готовности к последующему повторному включению.
Узел Н позволяет вывести повторное включение на время проведения каких-либо плановых манипуляций оперативным персоналом.
Предъявляемые требования

Для обеспечения заявленных режимов и безопасных условий работы оборудования, к устройствам автоматического повторного включения предъявляется ряд требований:

Быстродействие – должна обеспечивать скорость перехода, определяемая типом питаемых устройств и категорией потребителя. Но, при этом, скорость не должна выполнять повторное включение до полного рассеивания электрической дуги. Так как в противном случае, даже при кратковременных повреждениях возможна повторная ионизация изолирующего промежутка.
Устойчивость к аварийному режиму – устройства ТАПВ и резервных защит не должны снижать качество и скорость реагирования из-за перепадов электрических величин.

Селективность АПВ – система должна отстраивать свою работу в соответствии с другими устройствами аварийной автоматики, не прерывая действия защит.


Рисунок 3: Согласование АПВ с другими защитами

В случае оперативных отключений с целью проведения плановых работ, АПВ должно выводиться из цепи, чтобы ошибочно не подать напряжение на шины подстанции и не подвергнуть угрозе персонал.
После срабатывания повторного включения коммутационное устройство должно возвращаться во включенное положение. При неуспешном АПВ должен происходить автоматический возврат в отключенное положение.
Для некоторых видов защит (газовой, дифференциальной и прочих, реагирующих на повреждение трансформатора) должен устанавливаться запрет на повторное включение. Также отключенное положение должно сохранятся при возникновении аварийного режима в силовых электрических машинах.
При повторных включениях должны блокироваться неконтролируемые многократные АПВ во избежание разрушающих воздействий устойчивых токов кз на устройства.



Рис. 4

Особенности эксплуатации АПВ

Следует отметить, что работа повторного включения должна контролироваться исключительно теми работниками,  на балансе которых находятся соответствующие распределительные сети. При этом допуск постороннего персонала может производиться только под надзором ответственного работника.

Помимо того, что все случаи срабатывания АПВ для обратного включения тех же шин, линий или трансформаторов фиксируют приборы учета, они должны регистрироваться оперативными работниками в соответствующем журнале. После чего специалисты, обслуживающие устройства защиты шин, линий и силового оборудования подстанции должны провести анализ работы повторного включения с составлением соответствующих документов.

Периодически, для проверки работоспособности устройств АПВ, персонал обязан вывести его из работы. После чего производится комплекс испытательных мер, как совместно с остальными защитами, так и отдельно. По результатам проверки должен выдаваться протокол об исправности или неисправности АПВ. В последнем случае применяются меры для восстановления или отладки нормальной работы повторного включения, и производится внеочередная проверка.

Если для линии предусмотрено включение резерва, то повторное включение может не использоваться. Чтобы работа АПВ не нарушала переход системы на резервное питание.

Отключение нагрузки

Отключение нагрузки (ОН) используется с целью предотвращения нарушения устойчивости также как и ОГ, в случае необходимости разгрузки «опасного сечения». ОН следует выполнять в приемной части энергосистемы. При этом механизм воздействия на энергосистему оказывается в значительной степени аналогичным воздействию от отключения генераторов в передающей части.

Важные особенности ОН связаны с практической реализацией этого мероприятия в условиях реальной сложной энергосистемы. При организации ОГ приходится иметь дело с крупными ступенями отключения, определяемыми мощностью каждого отключаемого генератора, то время как отдельные потребители имеют существенно меньшую мощность. Для обеспечения возможности более дифференцированного подхода к отключению потребителей необходимо увеличение количества телесвязей для передачи команд на отключение, что сопряжено с существенными дополнительными затратами. В последнее время ведутся разработки так называемой системы автоматической циркулярной разгрузки, суть которой заключается в организации системы передачи команд от центрального передатчика к местным приемникам, от которых осуществляется воздействие на отключение тех или иных потребителей в соответствии с заданным кодом.

ОН является наименее желательным воздействием, т.к. снижает основной показатель надежности электроснабжения потребителей. Вместе с тем, в современных условиях во многих случаях отказаться от ОН, особенно для решения задач устойчивости межсистемных связей ЕЭС, практически невозможно. Этому есть две основные причины. Первая заключается в том, что при необходимости разгрузки электропередачи в сторону существенно меньшей по мощности части энергосистемы снижение генерации в передающей части оказывается неэффективным. Вторая причина, обуславливающая необходимость применения ОН наряду с ОГ, заключается в том, что в ряде случаев разгрузка той или иной межсистемной связи только за счет ОГ оказывается ограниченной по условиям устойчивости других связей.

2. Обоснование применения АПВ испособа управления отключением нагрузки при неуспешном АПВ
Рассматривается эквивалентная схема рис. 5,а, в которой две



Рис. 5
параллельные ЛЭП связывают дефицитную подсистему I с подсистемой 2 значительно большей мощности. Ставится задача обеспечения устойчивости при коротком замыкании на одной из линий. При этом в качестве средств противоаварийного управления рассматриваются быстродействующие АПВ линии (БАПВ) и ОН.

В качестве исходных данных заданы: годовой график загрузки ЛЭП P_i=f(t_i) (рис.21,б), математическое ожидание числа случаев короткого замыкания на ЛЭП - n , вероятность неуспешного БАПВ- т , длительность бестоковой паузы при АПВ нагрузки - t_АПВН, средняя длительность отключения нагрузки без БАПВ - t_о , удельный ущерб у потребителя при отключении его на время t_о-η_о и при кратковременном отключении на время t_АПВН-η_А. Принимается, что в случае успешного БАПВ при всех значениях P_i устойчивость сохраняется без использования дополнительных мероприятий.

Сопоставляются три варианта противоаварийных мероприятий:

1. БАПВ не применяется, при необходимости для обеспечения устойчивости применяется ОН.

2. Применяется БАПВ, по факту выявления неуспешного БАПВ осуществляется ОН.

3. Применяется ЬАПВ и одновременно ОН, причем в случае успешного БАПВ осуществляется АПВ нагрузки.

Для упрощения задачи ущерб будем определять без учета возможности нарушения устойчивости из-за отказа ОН.

В результате расчетов переходных процессов в каждом i -ом режиме загрузки связи (Pi ) по условиям расчетного (наиболее тяжелого) короткого замыкания определяются значения минимально необходимой мощности отключаемой нагрузки в каждом из трех вариантов - ∆P'_Hi ∆P²_Hi ∆P³_Hi.

Значения годовых ущербов в каждом из вариантов вычисляются по выражениям: ,




Из общих соображений очевидно, что ∆P¹_Hi < ∆P³_Hi < ∆P²_Yi . Для некоторого i -го режима можно на основании сопоставления (39) — (41) установить нецелесообразность применения БАПВ в виде условий:


которые после преобразований приводятся к виду:


Применение БАПВ заведомо нецелесообразно, если эти соотношения выполняются во всех расчетных режимах. В других случаях необходимо рассчитать и сопоставить У₁ c У₂ ,У₁ c У₃ и лишь при У₁ < У₂ и У₁ < У₃ можно утверждать, что применение БАПВ нецелесообразно. Для установления приоритета одного из двух рассматриваемых вариантов управления ОН при применении БАПВ необходимо определить соотношение У₂ и У₃ , рассчитанных по (40), (41)
3. Обоснование применения отключения нагрузки
В схемно-режимных условиях предыдущего примера (рис. 21,а,б) рассматривается совокупность аварийных возмущений [j ], каждое из которых оценивается математическим ожиданием числа случаев в год q_j . Сопоставляется два варианта противоаварийных мероприятий:

1. При всех аварийных ситуациях, в которых возникает опасность нарушения устойчивости параллельной работы, применяется ОН (без АПВ нагрузки).

2. Задача сохранения устойчивости не ставится; в случае нарушения устойчивости применяется ДС и АЧР в дефицитной части.

В первом варианте для каждой аварийной ситуации ( ij ) определяется минимально необходимое для обеспечения устойчивости расчетное значение ∆P_Hij . Как уже отмечалось в разделе 2.1.3, объем отключения потребителей с учетом запасов на неточность расчета (излишних отключений при сохранении устойчивости без ОН), незнание текущего значения мощности отключаемых потребителей и др. приходится принимать равным , αP_Hij где α > 1 .

Во втором варианте при разрыве связи в результате деления после нарушения устойчивости для восстановления исходного значения частоты в дефицитной энергосистеме только за счет АЧР расчетное значение мощности отключенной нагрузки составляет ∆P_АЧРij = P_12i + P_Г1j , где ∆P_Г1j − переток мощности по связи 1-2 в предаварийном i-ом режиме, ∆P_Г1j- аварийно отключаемая генераторная мощность в подсистеме I при j-ом возмущении типа аварийного дефицита (при других видах аварийных возмущений ∆P_Г1j =0 ). Очевидно, что действовать АЧР будет лишь после нарушения устойчивости. Кроме того, при отделении дефицитной энергосистемы в ней будет реализован резерв мощности на электростанциях. Поэтому реальное значение мощности отключаемой нагрузки под действием АЧР следует считать равным β∆P_АЧРij , где β<1.

Годовые ущербы от отключения потребителей в двух рассматриваемых вариантах определяются выражениями: ,
У₁ = αη₀ t₀ ∑ ∑ ∆P _Hij q_jt_i ,

У₂ = βη_ч t₀ ∑ ∑ ∆P_АЧРij q_jt_i
где η₀ η_Ч , - удельный ущерб от отключения нагрузки действием ОН и АЧР соответственно.

Очевидно, что соотношение У₁ и У₂ зависит от конкретных условий данной энергосистемы (значений параметров в выражениях У₁ и У₂) и в общем случае определено быть не может. Отметим лишь, что по мере усложнения схемы энергосистемы с увеличением количества "опасных сечений" в ней все большие преимущества получает первый вариант решения задачи, т.к. нарушение устойчивости в такой схеме может приводить к многочастотному асинхронному ходу и сопряжено с повышенной опасностью потери живучести. При этом резко возрастает объем отключения нагрузки от АЧР, не говоря уж о социальном, экологическом и других видах ущерба при больших системных авариях.
Заключение