Автоматическое повторное включение кратко

Обновлено: 30.06.2024

Автоматическое повторное включение применяется на всех воздушных и воздушно-кабельных линиях напряжением выше 1кВ. АПВ представляет собой устройство, которое предназначено для повторного включения линии после исчезновения напряжения. Работа АПВ уменьшает перерывы питания и связанные с этими перерывами экономические потери из-за нарушения работы предприятий-потребителей электроэнергии.

АПВ разделяются по следующим признакам

В зависимости от вида повреждения устройства повторного включения бывают трехфазные и однофазные, а также комбинированные, которые работают как однофазные при замыкании одной фазы в следствии кз, а при трехфазных кз – как трехфазные.

Также АПВ делятся в зависимости от количества повторных включений на АПВ однократного и многократного действия.

По виду оборудования, на котором применяется АПВ, разделяют на АПВ шин, линий, трансформаторов и электродвигателей.

По виду контроля – простое, несинхронное, быстродействующее, с проверкой наличия напряжения, с проверкой отсутствия напряжения, с ожиданием синхронизма, с улавливанием синхронизма, с самосинхронизацией.

К схемам устройств АПВ предъявляются следующие требования

- схема должна срабатывать при аварийном отключении выключателя линии с соблюдением заданных условий (наличие синхронизма с сетью, отсутствие или наличие напряжения, восстановление значения частоты).

- схема не должна срабатывать при отключении выключателя обслуживающим персоналом или релейной защитой сразу при включении. Также бывает предусмотрена защита от включения АПВ при действии определенных защит.

- схема должна обеспечивать заданное количество повторных включений, обычно это 1, 2 или 3. При этом недопустимо многократное включение на короткое замыкание, так как это может привести к тяжелым последствиям.

- время повторной подачи напряжения должно быть минимально возможным для предотвращения простоя потребителей, за исключением особых случаев.

- схемы должны обеспечивать возврат в исходное положение готовности по включении выключателя, на который действовало АПВ.

Выдержки времени на срабатывание и возврат АПВ на линии

Вначале разберем линию с односторонним питанием. Существует две уставки, которые характеризуют устройства повторного включения. Первая, это выдержка времени на повторное включение. Она выбирается исходя из двух условий. Первое условие – это готовность привода выключателя, второе – исчезновение дуги и нормализация изоляционной среды. Каждое условие представляет собой сумму времени готовности выключателя (времени гашения дуги и нормализации среды) и времени запаса.

По большему значению из двух условий и принимается время срабатывания.

Вторая уставка в АПВ – это время возврата АПВ. Эта величина состоит из наибольшего времени действия защиты, времени отключения выключателя и величины времени запаса.

На линиях с двусторонним питанием, к вышеизложенным двум условиям по определению выдержки времени на повторное включение, добавляется третье. А добавляется оно из-за того, что питания у линии два и отключаться перед работой АПВ она должна с двух сторон.

Несинхронное АПВ

НАПВ является наиболее простым АПВ и применяется при разделении двух частей энергосистемы независимо от разности частот их напряжений.

Расчет несинхронного режима

Существуют экспериментально-расчетные исследования целесообразности применения НАПВ. Ниже приведены выражения для определения возможности этого режима для отдельных элементов энергосистемы.

_НС

Суммарное сопротивление рассчитывается в режиме, когда по оборудованию протекает максимально возможный ток.

Для предотвращения повторного включения линии на устойчивое КЗ с одной из сторон линии используется контроль напряжения.

Если его не использовать, то устройство будет производить два включения двух выключателей на КЗ, что будет негативно сказываться на выключателях и работе энергосистемы. Поэтому сначала включается АПВ стороны, где не предусмотрен контроль напряжения и, если неисправность устранилась, то сработает АПВ с другой стороны, среагировав на наличие напряжения на линии.

НАПВ применяют на линиях, которые обладают высокой пропускной способностью и на которых, согласно расчетам, после асинхронного режима частота выравнивается и происходит синхронизация частей энергосистемы.

Если НАПВ используется на линии с двухсторонним питанием, то повторное включение будет сопровождаться толчками тока и активной мощности. Это вызвано тем, что напряжение по обоим концам может иметь различные значения величины и частоты.

Это может отразиться на поведении релейной защиты, неправильном её срабатывании. Поэтому на транзитных участках, где соединяются разные части энергосистемы необходимо следить за правильностью срабатывания релейной защиты и анализировать ее поведение.

2020 Electricalblog - электрика и электроэнергетика

Автомати́ческое повто́рное включе́ние (АПВ) — одно из средств релейной защиты, повторно включает отключившийся выключатель через определённое время, бывает однократного, двукратного и трехкратного действия ( в некоторых современных схемах возможно до восьми циклов АПВ).

Содержание

Применение

Все повреждения в электрической сети можно условно разделить на два типа: устойчивые и неустойчивые. К устойчивым повреждениям относятся такие, для устранения которых требуется вмешательство оперативного персонала или аварийной бригады. Такие повреждения не самоустраняются со временем, эксплуатация поврежденного участка сети невозможна. К таким повреждениям относятся обрывы проводов, повреждения участков линий, опор ЛЭП, повреждения электрических аппаратов.

Неустойчивые повреждения характеризуются тем, что они самоустраняются в течение короткого промежутка времени после возникновения. Такие повреждения могут возникать, например, при случайном схлёстывании проводов. Возникающая при этом электрическая дуга не успевает нанести серьёзных повреждений, так как через небольшой промежуток времени после возникновения короткого замыкания цепь обесточивается аварийной автоматикой. Практика показывает, что доля неустойчивых повреждений составляет 50—90 % от числа всех повреждений.

Включение отключенного участка сети под напряжение называется повторным включением. В зависимости от того, остался ли этот участок сети в работе или же снова отключился, повторные включения разделяют на успешные и неуспешные. Соответственно, успешное повторное включение указывает на неустойчивый характер повреждения, а неуспешный на то, что повреждение было устойчивым.

Для того чтобы ускорить и автоматизировать процесс повторного включения, применяют устройства автоматического повторного включения (АПВ).

Устройства АПВ получили широкое применение в электрических сетях. Их использование в сочетании с другими средствами релейной автоматики позволило полностью автоматизировать многие подстанции, избавляя от необходимости держать там оперативный персонал. Кроме того, в ряде случаев АПВ позволяет избежать тяжелых последствий от ошибочных действий обслуживающего персонала или ложных срабатываний релейной защиты на защищаемом участке.

В ПУЭ указано, что устройствами АПВ должны в обязательном порядке снабжаться все воздушные и кабельно-воздушные линии с рабочим напряжением 1кВ и выше. Кроме того, устройствами АПВ снабжаются трансформаторы, сборные шины подстанций и электродвигатели.

Классификация

В зависимости от количества фаз, на которые действуют устройства АПВ, их разделяют на:

однофазное АПВ — включает одну отключенную фазу (при отключении из-за однофазного короткого замыкания)
трёхфазное АПВ — включает все три фазы участка цепи.
комбинированные — включает одну или три фазы в зависимости от характера повреждения участка сети.

Трёхфазные АПВ могут в зависимости от условий работы сети разделяться на

простые (ТАПВ)
несинхронные (НАПВ)
быстродействующие (БАПВ)
с проверкой наличия напряжения (АПВНН)
с проверкой отсутствия напряжения (АПВОН)
с ожиданием синхронизма (АПВОС)
с улавливанием синхронизма (АПВУС)
в сочетании с самосинхронизацией генераторов и синхронных компенсаторов (АПВС)

В зависимости от того, какое количество раз подряд требуется совершить повторное включение, АПВ разделяются на АПВ однократного действия, двукратного и т. д. Наибольшее распространение получили АПВ однократного действия, однако в ряде случаев применяются АПВ с другой кратностью действия.

По способу воздействия на выключатель АПВ могут быть:

механические — они встраиваются в пружинный привод выключателя.
электрические — воздействуют на электромагнит включения выключателя.

Поскольку механические АПВ работают без выдержки времени, их использование было принято нецелесообразным, и в современных схемах защитной автоматики используются только электрические АПВ.

По типу защищаемого оборудования АПВ разделяются соответственно на АПВ линий, АПВ шин, АПВ электродвигателей и АПВ трансформаторов.

Принцип действия АПВ

Требование к АПВ

К схемам и устройствам АПВ применяется ряд обязательных требований, связанных с обеспечением надёжности электроснабжения. К этим требованиям относятся:

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.

Требования к АПВ согласно правилам эксплуатации и практики

АПВ должно обеспечить действие защиты в ускоренном порядке до своего срабатывания и после.
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).
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.
При отключении высоковольтного выключателя ключом вручную по телеуправлению и при оперативном выключении, дистанционно, в случае КЗ, АПВ выводится из работы.
АПВ блокируется от многократных включений, предупреждая устойчивое КЗ, а также при неисправностях в самом устройстве АПВ.
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:

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.
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.
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.
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.
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.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта Электронщик , буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Делитесь информацией в соцсетях, ставьте лайки, если вам понравилось - это поможет развитию канала

Электрические сети характеризуются значительной протяжённостью, что во многом усложняет выполнение их технического обслуживания и ремонта, требуя времени на доставку персонала и необходимого оборудования. Решить эту проблему помогают системы автоматического повторного включения (АПВ), что позволяет предотвратить аварийные ситуации. Рассмотрим особенности применяемых АПВ и требования к ним.

Назначение АПВ

Назначение автоматического повторного включения предполагает запуск включающих устройств после аварийного обесточивания линий. Использование АПВ позволяет максимально сократить временной промежуток отключения ЛЭП.

Нештатные ситуации могут быть(короткие замыкания):

кратковременными – по случайной причине, действующей непродолжительное время (от перемещения животных, падения деревьев и пр.);
устойчивыми – если возобновление работы линии невозможно без вмешательства персонала, при обрыве провода, повреждении изолирующего покрытия и прочих последствиях.

В результате возникновения аварии АПВ срабатывает при любом исходе. Но возобновление работы становится возможным, только если устранено влияние воздействующего фактора.

Устройство и принцип работы

Ознакомиться с устройством и принципом работы АПВ можно на примере следующей схемы:

Подача тока здесь осуществляется через управляющую шину ШУ. Управление АПВ производится с помощью следующих механизмов:

контролирующего синхронизацию;
управляющего контактами выключающего устройства;
запрещающим включение;
разрешающим подготовку.

Временное и промежуточное реле (РВ и РП) обеспечивают защиту. Промежуточное реле выполнено с двумя обмотками: токовой и напряжения. При нормальной работе на ШУ подаётся ток, заряжающий конденсирующий элемент С, если поступает соответствующий сигнал от цепи разрешения подготовки.

Возможность повторного включения предотвращается за счёт запрещающей схемы, настройка которой обеспечивается последовательно подключёнными резисторами R1 и R2.

При отключении линии АПВ срабатывает посредством подачи сигнала схемой, контролирующей синхронизацию. Замыкаются её контакты и шунтируется резистор R, а конденсатор разряжается на катушку РП. Одновременно также происходит возбуждение токовой катушки, замыкающей контакты реле в сети.

В случае прекращения трёхфазного КЗ, АПВ срабатывает, и обмотка РВ размыкается. Затем подключается резистор R, и происходит возврат реле к обесточенному состоянию.

Использование узла Н позволяет обеспечить безопасное выполнение работ по обслуживанию линии оперативным персоналом.

Классификация

Количество включений выключателя с помощью АПВ:

По способу воздействия на выключатель АПВ могут быть:

Механические — они встраиваются в пружинный привод выключателя.
Электрические — воздействуют на электромагнит включения выключателя.

АПВ классифицируются по числу фаз, используемых при срабатывании. Устройства могут быть:

Однофазными – автоматически вводят только одну фазу при замыкании. Обычно задействованы для линий в 500 кВ и более;
Трёхфазными – обеспечивают срабатывание выключателя, с включением всех трёх фаз;
Комбинированными – могут срабатывать, благодаря возможности логического выбора схемы, нужной или нескольких фаз.

Трёхфазные устройства АПВ могут в зависимости от условий работы сети разделяться на

простые (ТАПВ);
несинхронные (НАПВ);
быстродействующие (БАПВ);
с проверкой наличия напряжения (АПВНН);
с проверкой отсутствия напряжения (АПВОН);
с ожиданием синхронизма (АПВОС);
с улавливанием синхронизма (АПВУС);
в сочетании с самосинхронизацией генераторов и синхронных компенсаторов (АПВС);
особой разновидностью АПВ является частотное автоматическое повторное включение (ЧАПВ).

В то же время предусмотрено разделение трёхфазных устройств на следующие подвиды:

с односторонней подачей напряжения – когда срабатывает только один высоковольтный выключатель, а питание производится из одного источника;
с двусторонней – с возможностью включения двух коммутационных аппаратов.

Двухсторонние АПВ делятся на:

схемы с несинхронным повторным включением – когда одновременно вводятся два выключателя без соблюдения синхронности;
ожидание синхронного срабатывания – происходит включение последовательно, с противоположных сторон;
улавливающие синхронизм – подбирается момент для одновременного включения, чтобы максимально сгладить возможные нежелательные эффекты;
быстрого действия – максимально сокращающие время ожидания повторного срабатывания.

Кроме указанного разделения, предусмотрена классификация по способам срабатывания – механическим включением или электрическим сигналом. Дополнительно АПВ разделяют по числу ступеней на одно- и многоступенчатые – пытающиеся включить питание разово или многократно.

Предъявляемые требования

Чтобы обеспечить штатную и безопасную работу АПВ, устройства должны соответствовать следующим требованиям:

Скорости срабатывания – чтобы повторное включение производилось после того, как рассеется электрическая дуга;
Устойчивости к работе в аварийном режиме – колебание характеристик тока и напряжения не должна вызывать выхода из строя и отказов;
Избирательности – устройство должно быть настроено для совместной работы с другими элементами в системе;
При отключении системы для оперативных работ, АПВ должно исключать возможность самопроизвольного включения;
Обеспечения самовозврата в исходное положение;
Возможность ограничения повторного срабатывания при некоторых разновидностях защиты;
Наличие блокировки устройства от многократного включения при КЗ.

Перечисленные требования позволяют обеспечить безопасность обслуживающего персонала и исключить аварийные ситуации.

Особенности эксплуатации АПВ

Обслуживание АПВ должно быть закреплено за отдельными подразделениями. Посторонний персонал может допускаться только при постоянном контроле ответственных специалистов.

Персонал, обслуживающий АПВ, должен вести оперативные журналы, с фиксацией фактов включения устройств. Такие ситуации должны всесторонне анализироваться, чтобы исключить возможные аварии.

Оборудование должно проходить периодическое техническое обслуживание, с подключением линий на это время по резервной схеме.

Надлежащее техническое состояние и организованное обслуживание АПВ позволят предотвратить возможные аварии и обеспечить бесперебойную подачу напряжения потребителям.

Читайте также: