Устройство и принцип работы автоматического выключателя

Секционный выключатель назначение

Рассмотрим принцип действия схем АВР на примере двухтрансформаторной подстанции, приведенной на рис. 3.2. Нормально оба трансформатора Т1 и Т2 включены и осуществляют питание потребителей секций шин низшего напряжения.
Рис. 3.2. (см. скан) Схема АВР секционного выключателя на подстанции: а — схема первичных соединений; б — цепи переменного напряжения; в — цепи оперативного тока

При отключении по любой причине выключателя Q1 трансформатора 77 его вспомогательный контакт SQL2 размыкает цепь обмотки промежуточного реле KL1. В результате якорь реле KL1, подтянутый при включенном положении выключателя, при снятии напряжения отпадает с некоторой выдержкой времени и размыкает контакты.

Второй вспомогательный контакт SQ1.3 выключателя Q1, замкнувшись, подает плюс через еще замкнутый контакт KL1.1 на обмотку промежуточного реле KL2, которое своими контактами производит включение секционного выключателя Q5, воздействуя на контактор включения YAC.5. По истечении установленной выдержки времени реле KL1 размыкает контакты и разрывает цепь обмотки промежуточного реле KL2. Если секционный выключатель Q5 включится действием схемы АВР на неустранившееся КЗ и отключится релейной защитой, то его повторного включения не произойдет. Таким образом, реле KL1 обеспечивает однократность АВР и поэтому называется реле однократности включения. Реле KL1 вновь замкнет свои контакты и подготовит схему АВР к новому действию лишь после того, как будет восстановлена нормальная схема питания подстанции и включен выключатель QL Выдержка времени на размыкание контакта KL1 должна быть больше времени включения выключателя Q5, для того чтобы они успели надежно включиться.

С целью обеспечения АВР при отключении выключателя Q2 от его вспомогательного контакта SQ2.2 подается команда на катушку отключения YAT1 выключателя Q1. После отключения Q1 схема АВР запускается и действует, как рассмотрено выше.

Аналогично рассмотренному выше АВР секционного выключателя будет действовать и при отключении трансформатора 72.

Кроме рассмотренных случаев отключения одного из трансформаторов потребители также потеряют питание, если по какой-либо причине останутся без напряжения шины высшего напряжения Б (или А), Схема АВР при этом не подействует, так как оба выключателя Т1 (Q1 и Q2) или Т2 (Q3 и Q4) останутся включенными. Для того чтобы обеспечить действие схемы АВР и в этом случае, предусмотрен специальный пусковой орган минимального напряжения, в состав которого входят реле KV1, KV2 и KV3. При исчезновении напряжения на шинах подстанции Б, а следовательно, и на шинах В минимальные реле напряжения, подключенные к трансформатору напряжения TV1, замкнут свои контакты и подадут плюс оперативного тока на обмотку реле времени КТ через контакт реле KV3. Реле КТ при этом запустится и по истечении установленной выдержки времени подаст плюс на обмотку выходного промежуточного реле KL3, которое произведет отключение выключателей Q1 и Q2 трансформатора Т1. После отключения выключателя Q1 схема АВР подействует, как рассмотрено выше.

Реле напряжения KV3 предусмотрено для того, чтобы предотвратить отключение трансформатора Т1 от пускового органа минимального напряжения в случае отсутствия напряжения на шинах высшего напряжения А резервного трансформатора, когда действие схемы АВР будет заведомо бесполезным. Реле KV3, подключенное к трансформатору напряжения TV2 шин А, при отсутствии напряжения размыкает контакт KV3.1 и разрывает цепь от контактов KV1.1 и КV2.1 к обмотке реле времени КТ.

Аналогичный пусковой орган минимального напряжения предусматривается для отключения трансформатора Т2 в случае исчезновения напряжения на шинах А (на рис. 3.2 не показан).

На рис. 3.3 приведена схема АВР на переменном оперативном токе для секционного выключателя подстанции с двумя трансформаторами, питающимися без выключателей на стороне высшего напряжения от двух линий. Секционный выключатель Q3 нормально отключен. Оперативный ток для питания схемы автоматики подается от трансформаторов собственных нужд Т3 и Т4. Особенностью схемы является то, что при исчезновении напряжения на одной из линий (W1 или W2) устройство АВР включает секционный выключатель Q3, а при восстановлении напряжения на линии автоматически восстанавливает нормальную схему подстанции.

Пусковым органом схемы автоматики являются реле времени КТ1 и КТ2 типа РВ-03 (ЭВ-235), контакты которых КТ1.2 и КТ2.2 включены последовательно в цепи YAT1. Последовательно с контактами этих реле включен мгновенный контакт реле времени КТ3.1 трансформатора Т2, которое контролирует наличие напряжения на этом трансформаторе. Обмотки реле КТ1 и КТ2 включены на разные трансформаторы (Т3 и TV1), что исключает возможность ложного действия пускового органа в случае неисправности в цепях напряжения. Реле КТ1, подключенное к трансформатору собственных нужд ТЗ, установленному до выключателя трансформатора Т1, используется также для контроля за появлением напряжения на Т1 при включении линии W1.

При исчезновении напряжения в результате отключения линии W1 запустятся реле времени КТ1 и КТ2 и разомкнут свои мгновенные контакты КТ1.1 и КТ2.1, снимая напряжение с обмотки реле времени КТ3 типа РВ-01 (ЭВ-248). Это реле при снятии с его обмотки напряжения мгновенно возвращается в исходное положение, а при подаче напряжения срабатывает с установленной выдержкой времени.

Если действием схемы АПВ линии напряжение на подстанции восстановлено не Вудет, то с установленной выдержкой времени (большей времени АПВ лйнии) замкнутся контакты реле времени KTL2 и КТ2,2, фиксирующие отсутствие напряжения на 1-й секции, и создадут цепь на катушку отключения YAT1 выключателя Q1 трансформатора Т1 с контролем напряжения на 2-й секции (контакт КТ3.1). При отключении выключателя 01 замкнется его вспомогательный контакт SQL1 (рис. 3.3, в) в цепи катушки включения YAC3 секционного выключателя Q3 через еще замкнутый контакт KQCl. 1 реле однократности включения. Секционный выключатель включится и подаст напряжение на секцию подстанции, при этом подтянется реле времени КТ2, замкнет контакт КТ2.1 и разомкнет КТ2.2. Реле КТ1 останется без напряжения, поэтому его контакт КТ1.1 останется разомкнутым, а реле времени КТ3 будет по-прежнему находиться в исходном положении, держа разомкнутыми все свои контакты.

Рис. 3.3. (см. скан) Схемы АВР секционного выключателя на переменном оперативном токе для подстанции с двумя трансформаторами, подключенными к линиям электропередачи без выключателей: а — схема подстанции; б — цепи управления и АВР выключателя Q1; в — цепи управления и АВР выключателя Q3 (пунктиром обведены цепи, относящиеся к трансформатору Т2); г — цепи ускорения защиты Q3

При восстановлении напряжения на линии W1 напряжение появится и на трансформаторе Т1, поскольку его отделитель оставался включенным. Получив напряжение, реле КТ1 подтянется, замкнет контакт KTL1 и разомкнет контакт КТ1.2. При замыкании контакта КТ1.1 начнет работать реле времени КТ3, которое своим проскальзывающим контактом КТЗ.2 создаст цепь на включение выключателя Q1, а конечным контактом КТ3.3 — цепь на отключение секционного выключателя при этом автоматически будет восстановлена исходная схема подстанции. Цепь на отключение в рассматриваемом случае секционного выключателя создается лишь при условии, что включен выключатель Q2 трансформатора Т2. Если включение выключателя Q3 будет неуспешным вследствие наличия устойчивого повреждения на 1-й секции, она должна быть выведена в ремонт. Схема автоматики, аналогичная приведенной на рис. 3.3, обеспечивает действие АВР при отключении трансформатора Т2.

Для быстрого отключения в случае включения выключателя Q3 на К3 в схеме предусмотрено ускорение защиты секционного выключателя после АВР. Ускорение осуществляется контактами реле KQC1 и КQС2, которые шунтируют контакт реле времени защиты секционного выключателя.

Разъединители. Устройство и работа. Применение и особенности

Разъединители — аппараты коммутации, служащие для выключения и включения цепи тока без потребителя, или с небольшой нагрузкой. Таким небольшим током может служить ток намагничивания трансформатора, либо другой ток не выше 15 ампер.

Также разъединители служат для образования разрыва цепи при выключении электрической сети. Это нужно для создания безопасности при проведении работ по ремонту электрооборудования. В этом случае разъединитель образует видимый разрыв между цепью рабочего оборудования и устройств, находящихся в ремонте.

Устройство

Конструкцию разъединителей можно изучить на примере аппарата коммутации с 3-мя полюсами, рубящего вида.

Он представляет собой находящиеся на одной раме три полюса. У всех полюсов есть по два контакта: подвижный и неподвижный. Подвижные виды клемм полюсов скреплены изоляторами с одним валом. Также вал соединен с рычагом механизма привода аппарата. При управлении механизмом разъединителя сразу включаются все три ножа одновременно.

Соединение контактов сделано жестким с помощью специальных пружин. Они нажимают на пластины из стали, придавливают ножи подвижного контакта к стационарному.

Во время короткого замыкания по разъединителю проходит большой ток, который приводит к его разрушению. Для решения этой проблемы в конструкцию разъединителя вмонтировали магнитный замок, который включает в себя 2 пластины, находящиеся по сторонам двигающегося контакта. Эти пластины намагничиваются от действия тока короткого замыкания, сильно притягиваются друг к другу, и создают дополнительную упругость между контактами.

В конструкции разъединителей не предусмотрено устройство для гашения электрической дуги, поэтому при включенной нагрузке выключать разъединитель запрещается. Для таких целей предназначены другие устройства, например, выключатели. Чтобы не произошло выключение цепи разъединителем при включенной нагрузке, в их конструкции предусмотрены механические блокираторы. Также для этих целей служат механические фиксаторы.

Требования к разъединителям

Такие требования нужны для обслуживания разъединителей электромонтером, либо другим обслуживающим персоналом:

• Конструкция разъединителей выполняется такой, чтобы был виден разрыв цепи по классу напряжения.
• Приводы должны быть оборудованы жесткого закрепления ножей в выключенном и включенном положении. Также должны быть хорошие упоры для ограничения поворота ножа больше положенного.
• Разъединители должны быть приспособлены для любых погодных условий.
• Изоляторы и тяги должны иметь достаточную прочность, не разрушаться при выполнении переключений.
• Главные ножи разъединителей обязательно должны оснащаться блокировкой с ножами заземления, не допускающей одновременного включения.

Защиты и автоматика секционного выключателя 6(10) кВ

Для секционного выключателя (СВ) защиты практически аналогичны защитам ввода 6(10) кВ. При этом надо помнить, что в СВ сходятся сигналы присоединений обеих секций.

Например, если говорить про УРОВ, то на СВ заводятся сигналы УРОВ с каждого присоединения подстанции в то время, как на ввод только УРОВ присоединений своей секции. То же самое с сигналами ЛЗШ и дуговой защиты.

СВ 6(10) кВ — это своего рода узел, куда сводится множество защитных сигналов. Поэтому в терминале СВ должно быть достаточно дискретных входов.

Для сетей в односторонним питанием (а мы рассматриваем именно такие) СВ в нормальном режиме всегда отключен. Если срабатывает АВР, то он сначала отключает ввод потерявший питание, а потом включает СВ. Может быть и наоборот, но это больше характерно для быстродействующего АВР (БАВР), который сегодня набирает популярность.

Алгоритма АВР в терминале СВ как такового нет. Он просто выполняет команды АВР терминалов вводов, которые управляют СВ через дискретные входы.

Можно сказать, что РЗА секционного выключателя для стандартной схемы довольно простые и обычно не вызывают вопросов даже у начинающих специалистов.

Кстати, вопрос для начинающих: почему на СВ 6(10) кВ не используют токовую отсечку? Ведь на шинах ток КЗ максимальный и отключать его следует как можно быстрее. Ответы пишите в комментариях.

В следующий раз рассмотрим защиты и автоматику ТН 6(10) кВ

БЭМП РУ-СВ содержит все перечисленные в статье защиты

Отсечки на СВ не применяют, потому что вряд ли получится отстроить ее по току от отсечек отходящих линий, а так же выдержать коэффициент чувствительности в конце зоны защиты т.е. перед тт отходящей линии, если конечно сборные шины сделаны не из какой-нибудь стали )) ЛЗШ помогает быстро отключить повреждение на шинах. В сетях с напряжением 35 кВ иногда применяется ускоряющаяся отсечка на СВ, но, возможно, это только в старых схемах и в сетях 6 (10) кВ не применяется вовсе

Отсечку не отстраивают от других отсечек. Она отстраивается в основном от бросков тока намагничивания и максимального тока КЗ в конце зоны. А у СВ зона имеет нулевую длину (шины), поэтому токи КЗ в начале и конце зоны одинаковые. Таким образом, отсечку просто нельзя выбрать. А так в целом ответ правильный

Получается по току отстраивают только МТЗ. Хотя логично, зона защиты мтз одного присоединения перекрывает зону мтз другого и для надежности отстраивают ток срабатывания одной мтз от другой, с отсечкой это даже невозможно, спасибо )

Селективность МТЗ обеспечивается выдержкой времени. По току МТЗ смежных участков согласуются по чувствительности, чтобы вышестоящая защита не пустилась без пуска нижестоящей. Если интересна эта тема, то предлагаю посмотреть Курс по МТЗ — https://pro-rza.ru/kursy/videokurs-2-maksimalnaya-tokovaya-zashhi/

Соглашусь с Александром, ТО по своей сути будет не селективно работать по отношению к отходящим фидерам, что бы её сделать селективной, нужно либо увеличить ток срабатывания (уменьшить чувствительность) или сделать выдержку времени ( лишить быстродействия), таким образом встает вопрос «Зачем она нужна?». ЛЗШ и ДгЗ справятся с задачей быстрее и надежнее.

Интернет форумы — крайне вредная штука! Вопрос поставлен некорректно. Для начала нужно понимать в каком режиме работает сеть. 1. Например при работе подстанции от двух вводов и замкнутом секционном выключателе — возникает КЗ на одной из секций. В этом случае мы делим шины секционным выключателем без выдержки времени (чтобы уменьшить токи КЗ), и только потом разбираемся на какой из шин КЗ. 2. На сборных шинах генераторного напряжения — все то же самое! 3. Например при КЗ на присоединении, подключенному к шинам, отказал основной комплект РЗА вместе с УРОВ и поврежденный участок сети будет отключен последующей защитой. Блокировка местного АВР от последующей защиты невозможна ввиду её удаленности. При снижении напряжения на шинах запустится местный АВР секционным выключателем на КЗ. При включении СВ всегда работает ускорение чувствительной защиты СВ и МТЗ сработает за 0,15..0,2с. То есть с минимальной задержкой времени, необходимой для отстройки от бросков тока намагничивания трансформаторов и броска апериодической составляющей пусковых токов электродвигателей. А вот отсечка в этом случае должна работает без выдержки времени. Поскольку в этом случае нет ни какой разницы: КЗ у нас на шинах, или неотключаемое КЗ за выключателем на присоединении. С уважением А.Л.Соловьёв

Александр Леонидович, добрый день. Я рассматривал стандартную распределительную подстанцию 6-10 кВ с базовыми присоединениями — это у есть в первой статье цикла по защитам 6-10 кВ (https://pro-rza.ru/zashhity-tipovyh-prisoedinenij-6-10-kv/). Конечно режимы работы СВ могут быть разными, но мы рассматриваем основной случай, когда СВ разомкнут в нормальном режиме. Кольцевых режимов через СВ в распределительной сети крайне мало, сегодня параллельная работа трансформаторов почти никогда не предусматривается (сами сети против). Шины станций действительно лучше сразу разделять, чтобы уменьшить воздействие на генераторы, но это другая тема.

Что же касается 3 вопроса, то у вас какая-то странная схема, когда СВ есть, а вводных выключателей нет. КЗ на линии, где отказал комплект РЗА, должно отключаться защитой ввода, а не удаленной защитой присоединения. При этом блокировка АВР пройдет в штатном режиме и СВ не включится. Если же у вас вместо выключателей на вводах стоят ВНА, то и АВР по 6(10) кВ делать нельзя, ровно по тем причинам, которые вы описали (нет возможности блокировать АВР при КЗ). В этом случае АВР можно сделать по 0,4 кВ ниже.

1. Во первых — параллельную работу трансформаторов никто не отменял. Действительно, применяется не часто, но применяется при режимах с большой разницей в нагрузках трансформаторов. 2. Хорошо, что про шины генераторного напряжения Вы согласны. 3. Приезжали ко мне слушатели, у которых в схемах: СВ есть, АВР есть, УРОВ есть, на вводах ВНА, а выключатель вводной линии находится за 300 метров.

Поэтому я и начал с того, что: «Для начала нужно понимать в каком режиме работает сеть» потому что универсальных решений в релейной защите на все случаи жизни быть не может. Поэтому на СВ и применяют терминалы у которых 3…4 группы разных уставок для всех предполагаемых режимов работы сети.

Схемы и случаи бывают разные, это правда. Просто не вижу смысла рассказывать об этом начинающим релейщикам (о чем и написал в первой статье). Им сначала нужно дать общий фундамент, а уж потом смотреть исключения. Если сказать, что есть условные 25 режимов работы СВ и сразу всех их описывать (при том, что первый режим — это 95% всех решений в энергетике), то у читателя будет каша в голове. Но это мой подход и он, конечно, может быть не оптимальным. Моя аудитория, в основном, именно начинающие специалисты. Для них я и пишу статьи и видео. А опытные спецы и без меня знают, как работает СВ)

В том то всё и дело, что информация для «начинающих». В результате упрощения в вышеприведенных материалах не видна разница между защитами вводного выключателя и секционного. А делительные защиты — тема вообще закрытая для данного форума. С уважением А.Л.Соловьёв.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Назначение электрического оборудования первичных цепей

Назначение аппаратов и других элементов РУ удобно рассмотреть применительно к схеме конкретной установки (рис.1). Как видно из схемы, в каждом присоединении предусмотрены выключатели и соответствующие разъединители.

Выключатели

Выключатели Q являются важнейшими коммутационными аппаратами. Они предназначены для включения, отключения и повторного включения электрических присоединений. Эти операции выключатели должны совершать в нормальном режиме, а также при коротких замыканиях (КЗ), когда ток превосходит нормальное значение в десятки и сотни раз. Выключатели снабжены приводами для неавтоматического и автоматического управления. Под неавтоматической операцией включения или отключения понимают операцию, совершаемую человеком, который замыкает цепь управления привода выключателя особым ключом обычно на расстоянии, т.е. дистанционно. Автоматическое включение и отключение происходит без вмешательства человека с помощью автоматических устройств, замыкающих те же цепи управления.

Выключатели предусмотрены также в сборных шинах. Эти выключатели называют секционными QB. В РУ станций секционные выключатели при нормальной работе обычно замкнуты. Они должны автоматически размыкаться только в случае повреждения в зоне сборных шин. Вместе с ними должны размыкаться и другие выключатели поврежденной секции. Таким образом поврежденная часть РУ будет отключена, а остальная часть останется в работе.

При наличии достаточного резерва в источниках энергии и линиях электроснабжение не будет нарушено.

Разъединители

Разъединители QS имеют основное назначение — изолировать (отделять) на время ремонта в целях безопасности электрические машины, трансформаторы, линии, аппараты и другие элементы системы от смежных частей, находящихся под напряжением. Разъединители способны размыкать электрическую цепь только при отсутствии в ней тока или при весьма малом токе, например токе намагничивания небольшого трансформатора или емкостном токе непротяженной линии.

В отличие от выключателей разъединители в отключенном положении образуют видимый разрыв цепи. Как правило, их снабжают приводами для ручного управления. Операции с разъединителями и выключателями должны производиться в строго определенном порядке. При отключении цепи необходимо сначала отключить выключатель и после этого отключить разъединители, предварительно убедившись в том, что выключатель отключен. При включении цепи операции с выключателем и разъединителями должны быть выполнены в обратном порядке. Таким образом, замыкание и размыкание цепи с током совершает выключатель. Разъединители образуют дополнительные изолирующие промежутки в цепи, предварительно отключенной выключателем.

Разъединители размещают так, чтобы любой аппарат или любая часть РУ могли быть изолированы для безопасного доступа и ремонта. Так, например, в каждой линейной цепи должны быть предусмотрены два разъединителя — шинный или линейный, с помощью которых выключатели могут быть изолированы от сборных шин и от сети. В цепи генератора достаточно иметь только шинный разъединитель, обеспечивающий безопасный ремонт генератора и выключателя; при этом генератор должен быть отключен и остановлен. Для ремонта двухобмоточных трансформаторов и соответствующих выключателей достаточно иметь шинные разъединители со стороны высшего и низшего напряжений.

Заземляющие устройства

Для безопасной работы в РУ и в сети недостаточно изолировать рабочее место от смежных частей, находящихся под напряжением. Необходимо также заземлить участок системы, подлежащий ремонту. Для этого у разъединителей предусматривают заземляющие ножи, с помощью которых участок, изолированный для ремонта, может быть заземлен с обеих сторон, т.е. соединен с заземляющим устройством установки, потенциал которого близок к нулю. Заземляющие ножи снабжают отдельными приводами. Нормально заземляющие ножи отключены. Их включают при подготовке рабочего места для ремонта после отключения выключателей и разъединителей и проверки отсутствия напряжения.

Использование разъединителей не ограничивается изоляцией отключенных частей системы в целях безопасности при ремонтах. В РУ с двумя системами сборных шин разъединители используют также для переключений присоединений с одной системы сборных шин на другую без разрыва тока в цепях.

Токоограничивающие реакторы

Токоограничивающие реакторы LR представляют собой индуктивные сопротивления, предназначенные для ограничения тока КЗ в защищаемой зоне. В зависимости от места включения различают реакторы линейные и секционные.

Измерительные трансформаторы тока

Измерительные трансформаторы тока ТА предназначены для преобразования тока до значений, удобных для измерений. В присоединениях генераторов, силовых трансформаторов, линий со сложными видами защиты необходимы два-три комплекта трансформаторов тока.

Измерительные трансформаторы напряжения

Измерительные трансформаторы напряжения TV предназначены для преобразования напряжения до значений, удобных для измерений. Трансформаторы напряжения присоединяют к сборным шинам станций; их предусматривают также в присоединениях генераторов, трансформаторов и линий.

На принципиальных схемах измерительные трансформаторы обычно не показывают.

Вентильные разрядники

Вентильные разрядники F, а также ограничители перенапряжений предназначены для защиты изоляции электрического оборудования от атмосферных перенапряжений. Они должны быть установлены у трансформаторов, а также у вводов воздушных линий в РУ.

Токопроводы

Токопроводы представляют собой относительно короткие электрические линии (как правило, от нескольких метров до нескольких сотен метров) с жесткими или гибкими проводниками, укрепленными на опорных или подвесных изоляторах, предназначенные для соединения электрических машин, трансформаторов и электрических аппаратов в пределах станции, подстанции, распределительного устройства.

Требования, предъявляемые к электрическому оборудованию и токопроводам

Требования, предъявляемые к электрическому оборудованию и токопроводам, заключаются в следующем.

• Изоляция оборудования должна обладать достаточной электрической прочностью, чтобы противостоять наибольшему рабочему напряжению, а также коммутационным и атмосферным перенапряжениям.
• Оборудование и проводники должны: проводить в течение неограниченного времени наибольшие рабочие токи соответствующих присоединений; при этом температура в наиболее нагретых точках не должна превышать нормированные значения для продолжительного режима;
• выдерживать тепловое и механическое действия токов КЗ, т.е. обладать достаточной термической и электродинамической стойкостью;
• быть экономичными и надежными в эксплуатации, т.е. вероятность повреждений должна быть мала, а требования к уходу и ремонту минимальными;
• быть безопасными для лиц, обслуживающих установку.

Кроме перечисленных общих требований, к электрическому оборудованию предъявляют ряд частных требований в соответствии с назначением и условиями работы оборудования.

Номинальные параметры электрического оборудования — это параметры, определяющие свойства электрического оборудования, например номинальное напряжение, номинальный ток и многие другие. Номинальные параметры назначают заводы-изготовители. Они указываются в каталогах, справочниках, на щитках оборудования. При проектировании установки и выборе оборудования номинальные параметры сопоставляют с соответствующими расчетными значениями напряжений и токов, чтобы убедиться в пригодности оборудования для работы в нормальных и анормальных условиях. Ограничимся здесь лишь определением понятия номинального напряжения электрической сети и электрического оборудования.

Номинальное напряжение — это базисное напряжение из стандартизованного ряда напряжений, определяющее уровень изоляции сети и электрического оборудования. Действительные напряжения в различных точках системы могут несколько отличаться от номинального, однако они не должны превышать наибольшие рабочие напряжения, установленные для продолжительной работы:

Номинальное междуфазное напряжение, действующее значение, кВ… 3..6..10..20..35..110

Наибольшее рабочее напряжение, действующее значение, кВ… 3,5..6,9..11,5..23..40,5

Номинальное междуфазное напряжение. действующее значение, кВ… 150..220..330..500..750..1150

Наибольшее рабочее напряжение, действующее значение, кВ… 172..252..363..525..787..1210

Для сетей с номинальным напряжением 220 кВ включительно наибольшее рабочее напряжение принято равным 1,15 номинального; для сетей с номинальным напряжением 330 кВ — 1,1 номинального и для сетей 500 кВ и выше — 1,05 номинального. Электрическое оборудование должно быть рассчитано на продолжительную работу при указанных напряжениях.

Изоляция электрического оборудования должна также противостоять перенапряжениям, т.е. кратковременному действию напряжений, превышающих наибольшее рабочее напряжение. Различают перенапряжения коммутационные и атмосферные.

АВР на 2 ввода с секционным выключателем

2021-01-09 Промышленное

Схема АВР на два ввода от трансформаторных подстанций с секционированием построена на базе автоматических выключателей с мотор-приводами, обеспечивающими автоматическое переключение вводов. В качестве логического устройства, управляющего работой схемы, используется программируемое реле EKF PRO-Relay.

Помимо данных устройств, в работе схемы задействованы реле контроля фаз для контроля фазных напряжений, симметрии и последовательности чередования фаз, автоматы питания цепей управления схемы АВР и мотор-приводов, промежуточное реле, через которое происходит переключение питания цепей управления либо с первого, либо со второго ввода, в зависимости от наличия напряжения на одном из них.

Автоматические выключатели оснащаются контактами состояния для сигнализации положения и контактами аварийного срабатывания.

Также в схеме задействованы переключатель выбора режимов работы ручной/автоматический, кнопка сброса ошибки АВР, лампы для индикации работы схемы.

Область применения и механизм работы

Сейчас приборы применяют в основном на производстве. Пакетники используются для пуска и выключения вентиляционных систем, подъемников, привода конвейера и т.д. Применяется как силовой элемент для отключения нагрузки в различных электрических установках. Также приборы могут использоваться для распределения тока в жилых домах, сетях освещения промышленных помещений. Незаменим аппарат и для аварийного подключения резервной нагрузки, то есть для переключения напряжения с одной электроцепи на другую. Некоторые типы приборов можно использовать в условиях высокой влажности, запыления и других негативных факторов.

Пакетник не может осуществлять защиту электроцепи от аварийного режима, поэтому в схеме обязательно должен быть предусмотрен автоматический предохранитель либо выключатель. Он защитит систему питания от короткого замыкания или электрической перегрузки.

Пакетный выключатель имеет только два положения переключателя – отключено, включено. После того, как человек повернул рубильник, в действие приходят подвижные шайбы, передающие, в свою очередь, движение на контакты. В результате они, в зависимости от первоначального положения, замыкаются (ток поступает) либо размыкаются (ток прекращает поступать).

Существуют одно-, двух- и трехполюсные аппараты. Первые два рассчитаны на нагрузку 10-25 А, допустимое напряжение – 220В. Трехполюсные приборы могут выдержать напряжение в 380 В, при этом нагрузка несколько понижена, она не должна быть больше 15 А.

Выпускаются открытые, закрытые и полностью герметичные пакетники. В выключателях открытого типа защитная оболочка отсутствует. Эти пакетники используют для переключения соединений при безопасном напряжении и только в помещениях. Закрытые аппараты оборудованы корпусом из пластика или металла. Клеммы этих приборов закрыты от прикосновений, а само устройство отлично защищено от грязи и запыления. Закрытые модели допускается устанавливать вне щитового шкафчика.

Герметичные электроприборы заключены в негорючую, противоударную, герметичную оболочку из пластика. Высокий уровень защиты позволяет монтировать приборы в открытом пространстве. Некоторые модели снабжены прозрачным окном, через которое можно отслеживать состояние контактов.

Вывод пакетника обычно не изолирован, следовательно, при подключении находится под напряжением. При замене аппарата нужно будет полностью отключить ток.

Популярность пакетных устройств постепенно снижается, но производство таких электроприборов не прекращено. Надежность, доступность, быстрота срабатывания помогают пакетникам все еще оставаться востребованным товаром.

Программируемое реле EKF PRO-Relay

Основное управление логикой работы осуществляется программируемым реле EKF PRO-Relay. Это позволяет добиться более гибкой реализации основных функций системы управления.

В данной схеме программируемое реле контролирует положение автоматических выключателей, обеспечивает включение-выключение вводов, с помощью него задаются и изменяются временные задержки на срабатывание выключателей, выполняются функции диагностики.

Кроме того, в случае необходимости, можно без лишних затрат изменить алгоритм работы схемы АВР, выводить необходимую информацию о работе АВР на верхний уровень по Modbus, правда для этого необходим дополнительный интерфейсный модуль.

В качестве программного обеспечения для PRO-Relay используется PRO-Design. Программу можно бесплатно скачать с официального сайта EKF.

Также для загрузки программы понадобится кабель ILR-ULINK, который необходимо будет приобретать отдельно.

Алгоритм работы схемы АВР

Вводной автомат QF1 питает секцию 1, QF2 питает секцию 2. В нормальном режиме работы каждый из подключенных к АВР потребителей получает питание от своей секции, при этом секционный выключатель находится в выключенном состоянии.

При пропаже питания на первом вводе, второй ввод запитывает, через секционный выключатель, секцию 1 и секцию 2 и соответственно наоборот, при пропаже питания на втором вводе, первый ввод, через секционный выключатель, обеспечивает питание секций 1 и 2.

АВР осуществляет свою работу в автоматическом режиме после подачи питания на программируемое реле согласно заложенному алгоритму, с 5 сек задержкой включения и отключения при пропаже и появления напряжения на одном из вводов и включение и отключение секционного выключателя.

При исчезновении напряжения на вводе 1 контакты реле KSV1 размыкаются, с 5 сек. задержкой подается команда на отключение автоматического выключателя QF1. Через определенный промежуток времени, включается секционный выключатель, при условии что:

• Отключен вводной автомат QF1
• Есть напряжение на вводе 2 (контакты реле KSV2 замкнуты)
• Отсутствует сигнал Блокировка АВР
• Переключатель выбора режимов работы SA1 в положении авто

При срабатывании выдается световая индикация на двери щита QF1 (Ввод1) – выкл. QF2 (Ввод2) – вкл. QF3 (Секционный) – вкл. Если напряжение на вводе 1 появится раньше, чем истечет время задержки 5 сек, то команда на включение секционного выключателя не подается.

При восстановлении питания на первом вводе подается команда, с задержкой, на отключение секционного выключателя QF3. Затем приходит команда на включение вводного автомата первого ввода.

При восстановлении ввода выдается световая индикация на двери щита QF1 (Ввод1) – вкл. QF2 (Ввод2) – вкл. QF3 (Секционный) – выкл.

При исчезновении напряжения на вводе 2 контакты реле KSV2 размыкаются, подается команда на отключение автоматического выключателя QF2. Весь процесс повторяется аналогично первому вводу.

При пропаже напряжения на обоих вводах контроллер отключается.

Блокировка работы АВР происходит при переключении мотор-приводов автоматических выключателей в ручной режим, при отключении QF1, QF2, QF3 по срабатыванию защиты по сигналу от контакта аварийного состояния, при неисправности блока управления АВР. При этом есть возможность перейти в ручной режим управления.

Сброс (квитирование) аварии осуществляется оператором методом отключения и включения питания контроллера, либо кнопкой на лицевой панели шкафа.

Задействованные входа-выхода программируемого реле

Входы DI

I1 – NO контакт реле контроля фаз KSV1 I2 – NO контакт реле контроля фаз KSV2 I3 – Переключатель SA1 (Ручной- Авто) I4 – Кнопка SB1 Сброс ошибки (блокировки) АВР I5 – Контакт состояния включено-выключено (Обозначение на схеме OF) QF1 I6 – Контакт аварийного срабатывания (Обозначение на схеме SY) QF1 I7 – Контакт состояния включено-выключено (Обозначение на схеме OF) QF2 I8 – Контакт аварийного срабатывания (Обозначение на схеме SY) QF2 I9 – Контакт состояния включено-выключено (Обозначение на схеме OF) QF3 IA — Контакт аварийного срабатывания (Обозначение на схеме SY) QF3

Выходы DO

Q1 – Индикация Работа АВР в автоматическом режиме Q2 — Индикация Работа АВР в ручном режиме Q3 — Индикация Ошибка работы АВР Q4 – Отключить мотор привод автоматического выключателя QF1 Q5 – Включить мотор привод автоматического выключателя QF1 Q6 – Отключить мотор привод автоматического выключателя QF2 Q7 – Включить мотор привод автоматического выключателя QF2 Q8 – Отключить мотор привод автоматического выключателя QF3 Q9 – Включить мотор привод автоматического выключателя QF3

Схема АВР — Скачать

Программа — Скачать

Аппараты вторичных цепей. Релейная защита и элементы системной автоматики

Автоматические устройства, в частности релейная защита, необходимы там, где требуется быстрая реакция на изменение режима работы и немедленная команда на отключение или включение соответствующих цепей. Так, например, при КЗ, когда ток в ряде цепей резко увеличивается, необходимо немедленно отключить поврежденный участок системы, чтобы но возможности уменьшить размеры разрушения и не помешать работе смежных неповрежденных цепей. Такая команда может быть подана только автоматическим устройством, реагирующим на изменение тока, направление мощности и другие факторы и замыкающим цепи управления соответствующих выключателей.

Автоматическое отключение элементов системы, должно быть избирательным (селективным). Это означает, что в случае повреждения в любой цени отключению подлежит только поврежденная цепь ближайшими к месту повреждения выключателями. Работа остальной части системы не должна быть нарушена. Так, например, при замыкании в точке К1 (рис.2) ток проходит по цепям генераторов, повышающих трансформаторов, поврежденной и неповрежденной линий. Однако отключению подлежит только поврежденная линия с обеих сторон. Связь станции с системой сохранится по другой линии.

В случае повреждения генератора или трансформатора отключению подлежит только поврежденный элемент. На рис.2 участки системы, подлежащие отключению в случае их повреждения, разграничены пунктирными линиями. Каждый участок отключается одним или двумя выключателями. В случае повреждения выключателя отключению подлежат два смежных участка.

Рис.2. Электрическая схема станции и участка сети Пунктирные линии разграничивают участки станции и сети, подлежащие отключению в случае их повреждения

Избирательность релейной защиты обеспечивают различными способами, например соответствующим выбором времени или тока срабатывания защит смежных участков сети, применением реле, реагирующих на направление мощности, и др.

Время отключения цепи при КЗ слагается из времени срабатывания релейной защиты и времени отключения выключателя, исчисляемого от момента подачи команды на отключение до момента погасания дуги в разрывах выключателя.

Время отключения основных линий системы стремятся по возможности уменьшить, чтобы не нарушить устойчивости параллельной работы электростанций. Время отключения новейших выключателей составляет два периода и время релейной защиты еще 0,5 периода. Полное время отключения составляет таким образом 2,5 периода. Для распределительных сетей 2,5-периодное отключение не требуется. Здесь применяют более простые защиты и менее быстродействующие выключатели, стоимость которых значительно ниже. Полное время отключения составляет несколько десятых долей секунды и более.

Автоматическое повторное включение

Автоматические устройства для повторного включения (АПВ) воздушных линий после отключения их защитой имеют назначение быстро восстановить работу линии после отключения. Эффективность повторного включения воздушных линий основана на том, что большая часть замыканий связана с грозовыми разрядами и приводит к перекрытию изоляторов по поверхности. После автоматического отключения линии электрическая прочность воздушного промежутка быстро восстанавливается и при повторном включении линия остается в работе.

Первоначально команда на повторное включение подавалась вручную дежурным на щите управления. Позднее операцию включения стали автоматизировать. В настоящее время автоматическое повторное включение, однократное и двукратное, получило широкое применение. Оно способствует повышению надежности электроснабжения, в особенности при питании потребителей по одиночным линиям.

Полное время автоматического повторного включения исчисляется от подачи команды релейной защиты на отключение выключателя до повторного замыкания его контактов. Оно должно быть возможно малым, чтобы не нарушать работу потребителей, но в то же время достаточным для деионизации дугового промежутка в месте перекрытия. Время повторного включения зависит от напряжения сети и быстродействия выключателя. В устройствах двукратного повторного включения для первого включения выбирают минимальное время из условия деионизации дугового промежутка. Если первое включение оказывается неуспешным и линия отключается вновь, происходит второе включение с интервалом в несколько секунд.

Автоматический ввод резерва

Автоматические устройства для включении резервной цепи (АВР) должны автоматически включать резервный трансформатор или резервный агрегат взамен отключенного защитой, а также автоматически подключать секцию сборных шин (с соответствующей нагрузкой), потерявшую питание, к соседней секции, обеспеченной питанием, с целью быстрого восстановления электроснабжения. Перерыв в подаче энергии должен быть относительно невелик, не более 0,5 с, чтобы электродвигатели, потерявшие питание, не успели остановиться, а после восстановления питания могли быстро войти в нормальный режим работы.


КОНСТРУКЦИЯ

THO/II

Стандартным элементом селективных автоматических выключателей серии ТНО; ТНО/II является выключатель нагрузки ТН12, закрытый в герметичном стальном резервуаре, наполненном газом SF6. Резервуар отвечает критериям герметичности в соответствии с нормой IEC 56. Это означает, что его повторное наполнение во время нормальной работы выключателя нагрузки не требуется. В соответствии с существующими правилами технического надзора для оборудований под давлением, аппарат не подлежит обязательному технадзору устройств под давлением из-за низкого содержания SF6 в резервуаре. В сочетании с современной и надежной системой дистанционного радиоконтроля он гарантирует многолетнюю работу без необходимости прохождения техосмотров, регулировки и консервации контактов, что особенно важно на протяженных воздушных сетях. Контакты выключателей нагрузки внутри резервуара соединены с проходными изоляторами, позволяющими установку «самоочищающихся» силиконовых изоляторов 24 (25)кВ, 36кВ, с отличными гидрофобными свойствами, к которым присоединяются мостики воздушной или кабельной линии, а также возможно присоединение угловых адаптеров. Для дистанционного управления использован простой и надежный электрический привод с однопружинным или двухпружинным механизмом, гарантирующим мгновенное соединение и разъединение главных контактов выключателя нагрузки в течение 50 мс. Моторные приводы, которые установлены в выключателях нагрузки и секционных выключателях серии ТНО, взаимодействуют со всеми системами управления и надзора путем радиокоммуникации в системах Smart Grid.

Электрические приводы выполнены в двух версиях:

• Однопружинный привод «Т-1» — с полным временем срабатывания 5, 6с,
• Двухпружинный привод «Т-2» — взаимодействует с полной автоматикой АПВ, служащей для быстрого разъединения поврежденных фрагментов сети в перерыве без напряжения со временем срабатывания на «разъединить» 0,1с.

Моторный привод Т-1 или Т-2 встроен непосредственно в резервуар выключателя нагрузки и сцеплен с его главным рабочим валом, что исключает возможность вмешательства в устройство неуполномоченных лиц и сводит к минимуму возможность ошибочных сигнализаций и не срабатываний. Пружинный механизм, а также двигатель имеют сигнальные контакты, информирующие систему SCADA о состоянии положения аппарата, а также оптический индикатор, который виден с земли. Каждый выключатель нагрузки оснащен ручным приводом, который позволяет управлять аппаратом вручную с земли, этот привод предназначен для механической блокировки во взведенном или разомкнутом положениях с возможностью установки навесного замка. Подробная информация о выключателях нагрузки (секционных выключателях) находится на сайте www.zpue.com, а также в техпаспорте.

ХАРАКТЕРИСТИКА

• Нет необходимости проводить регулярные техосмотры и техобслуживания главных контактов выключателя нагрузки, что в значительной степени снижает эксплуатационные затраты.
• Безаварийная работа в экстремальных природных условиях (изморозь, обледенение, ветер, лесная зона)
• Низкий расход и предотвращение старения всех активных компонентов вызвано использованием SF6, что дает в результате более высокую надежность и отличную механическую, а также электрическую прочность.
• Каждый выключатель нагрузки серии ТНО оснащен датчиком давления «прессостат» SF6, который контролирует давление в резервуаре и отвечает за правильную работу выключателя нагрузки, а также в случае аварии автоматически отсекает систему питания двигателя и в то же время предотвращает выполнение команды «разъединить».
• Выключатели нагрузки серии ТНО оснащены ручным аварийным приводом, который может выполнять коммутационные операции при полной нагрузке номинального тока в случае разрядки аккумуляторов, встроенных в шкаф объектной телемеханики.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя

Многих интересует, для чего нужен автоматический выключатель, а также устройство и принцип действия автоматического выключателя. Сегодня в нашей статье мы постараемся ответить на эти вопросы.
Итак, начнем с первого вопроса. Автоматический выключатель устанавливают для того, чтобы защитить кабели, провода, а также электроприборы от короткого замыкания (к.з.) и перегрузки.

Устройство автоматического выключателя

Модульный автоматический выключатель внешне представлен в виде корпуса и рычага управления, которые выполнены из ПВХ-пластиката пониженной горючести. Также невооруженным взглядом можно определить клеммы (нижняя и верхняя) для подключения кабеля или провода. Внутри же корпуса защитного аппарата размещаются следующие элементы:

Работа автоматического выключателя в различных режимах происходит по такому принципу:

1. Нормальный режим.

Во время взвода рычага управления выключателем приводится в движение механизма взвода и расцепления, тем самым осуществляя коммутацию силовых контактов. После коммутации ток протекает от питающего провода или кабеля, подключенного к винтовому зажиму, через этот зажим по контактам, сначала по неподвижному, а затем и по подвижному. Далее ток проходит через гибкую связь, катушку электромагнита, снова через гибкую связь и биметаллическую пластину, и в конце через нижний винтовой зажим к отходящей линии, «питающей» электроприбор.

2. Короткое замыкание.

В данном режиме электромагнитный расцепитель автоматического выключателя должен произвести мгновенное отключение нагрузки. Принцип действия заключается в следующем:

За защиту от перегрузки отвечает тепловой расцепитель. Принцип работы данного расцепителя заключается в следующем: когда ток, протекающий через биметаллическую пластину, становится равным или больше установленного значения, пластина нагревается и постепенно изгибается. Достигнув определенного угла изгиба, она надавливает своим кончиком на рычажок спускового механизма. Таким образом автомат отключается.

Стоит отметить, что терморасцепитель, в отличие от магнитного, является более медлительным. Для его срабатывания требуется больше времени, но зато он более точный и легче поддается настройке.

Мы рассказали об устройстве и принципе работы автоматического выключателя. Также вы можете посмотреть наше видео, в котором детально показано, как устроен автомат и принцип его работы.

Параметры выключателей нагрузки, секционных выключателей серии ТНО

Соответствие нормам:

• PN-EN 62271-103:2011 — Высоковольтная аппаратура распределения и управления. Часть 103: Выключатели нагрузки с номинальным напряжением выше 1кВ до 52 кВ включительно;
• PN-EN 62271-1:2009+A1:2011 — Высоковольтная аппаратура распределения и управления. Часть 1: Общие постановления;
• PN-EN 62271-102:2005; PN-EN 62271-102:2005/A1:2011 — Высоковольтная аппаратура распределения и управления. Часть 102: Разъединители и заземлители высокого напряжения переменного тока;
• PN-EN 60529:2003 — Степень защиты, обеспечиваемая корпусами (IP код);
• PN-EN 62271-4:2014-03 — Высоковольтная аппаратура распределения и управления. Часть 4: Процедуры обращения с гексафторидом серы (SF6) и его смесями;
• PN-EN 61140:2005/A1 — Защита от поражения электрическим током – общие аспекты для установок и оборудования;

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

• THO-24-T1b — выключатель нагрузки для воздушных линий с номинальным напряжением 24(25)кВ со стандартным моторным приводом, а также индикацией блокировки выключателя нагрузки.
• THO-24-T2 — выключатель нагрузки для воздушных линий с номинальным напряжением 24(25)кВ с аккумуляторным моторным приводом.
• THO/T-24-T1 — выключатель нагрузки для воздушных линий с номинальным напряжением 24(25)кВ с моторным приводом без аккумулятора.
• THO-36-T1 — выключатель нагрузки для воздушных линий с номинальным напряжением 36кВ со стандартным моторным приводом.
• THO-36-T2 — выключатель нагрузки для воздушных линий с номинальным напряжением 36кВ с аккумуляторным моторным приводом.
• THO/T-36-T1 — выключатель нагрузки с заземлителем для воздушных линий с номинальным напряжением 36кВ с моторным приводом без аккумулятора.
• THO-24/II-T1 — секционный выключатель с двумя разъединителями для воздушных линий с номинальным напряжением 24(25)кВ со стандартным моторным приводом.
• THO-24/II-T1b — секционный выключатель с двумя разъединителями для воздушных линий с номинальным напряжением 24(25)кВ со стандартным моторным приводом, а также индикатором блокировки выключателя нагрузки.
• THO-24/II-T2 — секционный выключатель с двумя разъединителями для воздушных линий с номинальным напряжением 24(25)кВ с аккумуляторным моторным приводом.
• THO/T-24/II-T1 — секционный выключатель с двумя разъединителями для воздушных линий с номинальным напряжением 24(25)кВ с моторным приводом без аккумулятора.

Примечание: * моторный привод с индикацией установки блокировки возможен только в моторном приводе Т1, без заземлителя.