close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

3294 lenkov yu. a avtomatika energosistem

код для вставкиСкачать
I
621.31
А22
I
'
,у. ^ггрд!:терство образования
и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
АВТОМАТИКА ЭНЕРГОСИСТЕМ
Павлодар
/
Министерство образования и науки Республики Казахстан
11авл0дарский государственный университет
им. С. Торайгырова
Энергетический факультет
Кафедра «Электроэнергетика»
АВТОМАТИКА ЭНЕРГОСИСТЕМ
Сборник лабораторных работ
11авлодар
Кереку
2014
УДК 621.31 ш
ББК 31.261 8я2
ащ
1
е
Н
.
й
!
.
Рекомендовано к изданию учебно-методическим советом
энергетического факультета Павлодарского государственного
университета им. С. Торайгырова
Ренензенты:
Марковский В. П. - канд. техн. наук, профессор;
Калиев Б. 3. — канд. техн. наук, профессор кафедры «Энерго­
сберегающих технологий» Инновационного Р. врачи некого универси­
тета.
1 щ
С о став и тел и : Ю. Л. Лсньков, А. К. Ашимова
Л46 Автоматика энергосистем : сборник лабораторных работ /сост. :
Ю. Д. Леньков, А. К. Ашимова. - Павлодар : Кереку 2014 71с.
В сборнике лабораторных работ рассматриваются принципы
действия и схемы устройств автоматического управления и
регулирования, широко используемые на электрических станциях и
подстанциях.
Рассмотрены
устройства
АГТВ,
АВР,
АЧР,
автоматического включения на параллельную работу синхронных
генераторов и устройства ликвидации асинхронного режима.
Сборник лабораторных работ предназначен для студентов спе­
циальности «Электроэнергетика».
| *-314:681.5(07)
атында^ы ЛМ У^<31.061.8я2
Академик С.Бейсембае,,,,
АцШмова Д. К., 2014
| | 1 С. ТорайДырова, 2014
За достоверность материалов, грамма 1 ИЦ1ЛкИ1 и
графические ошибки
ответственность несут авторы и составители
В веление
Выработка электрической энергии в любой момент времени
должна соответствовать ее потреблению. В связи с этим при
увеличении потребления электрической энергии потреби гелями или
уменьшении должна увеличиваться тли уменьшаться выработка
электрической энергии на электрических станциях.
Нарушение нормального режима работы любого элемента
энергосистемы участвующего в производстве, распределении и
потреблении электрической энергии приводит к нарушению всего
производственного процесса.
Электрические процессы при нарушении нормального режима
работы протекают так быстро, что оперативный персонал
электрических станций и подстанций не в состоянии своевременно
обнаружить их начало и прекратить их дальнейшее развитие.
Поэтому для быстрейшего выявления отклонения параметров
нормального режима работы энергосистемы от номинального
значения и их восстановления используются устройства автоматики.
Все устройства автоматики энергосистем делятся на автоматику
управлениями
нормальными
режимами
и
прошвоаварийную
автоматику.
В сборнике лабораторных работ рассматриваются принципы
действия и схемы устройств АПВ, АВР, АЧР, автоматического
включения на параллельную работу синхронных генераторов и
устройства ликвидации асинхронного режима широко используемых
на электрических станциях и подстанциях энергосистем.
3
\
Л аб о р л го р н ая работа
повторною включения
№
I.
У стройства
автоматическим о
1.1 Цель работы
Изучить классификацию, требования, схемы и принцип действия
устройств трехфазного автоматического повторног о включения (АПВ)
линии электропередачи с односторонним питанием.
1.2 Общие сведения
Устройства АПВ предназначены для повторного включения
элемента электроустановки после его аварийного или ошибочного
отключения. Если после включения элемент остается в работе, ЛПВ
называется туспешным.
Наиболее
эффективно
применение ЛПВ
на линиях с
односторонним питанием, так как в этих случаях каждое успешное
действие
ЛПВ
восстанавливает
питание
потребителей
и
предотвращает аварию.
л
Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) [1],
применение устройств ЛПВ обязательно на воздушных и смешанных
(к аб е л ь н о - воздушных) линиях напряжением выше 1 кВ.
Устройствами ЛПВ оснащаются шины станций и подстанций, все
одиночно работающие трансформаторы мощностью более 1 МВ Л на
подстанциях энергосистем, имеющие выключатель и максимальную
токовую защиту
с
питающей
стороны,
когда отключение
трансформатора
приводит
к
обесточению
электроустановок
потребителей,
а
так
же
ответственные
электродвигатели,
отключаемые
для
обеспечения
самозапуска
других
электродвигателей.
Устройства
ЛПВ
должны
также
предусматриваться на обходных, шиносоединительных и секционных
выключателях [ 1\.
В эксплуатации получили применение следующие виды АПВ:
трехфазные,
осуществляющие
включение
трех фаз
выключателя после их отключения релейной зашитой;
- однофазные, осуществляющие включение одной фазы
выключателя, отключенной релейной защитой при однофазном КЗ;
- комбинированные, которые осуществляют включение трех
фаз при межлуфазных повреждениях или одной фазы при
однофазных коротких замыканиях;
I по условиям контроля встречного напряжения на линиях с
двусторонним питанием (несинхронные НАГ1В, быстродействующие
БЛПВ, с проверкой отсутствия напряжения АГТВОН, с проверкой
наличия напряжения А11ВПН, с ожиданием синхронизма ЛПВОС, с
улавливанием синхронизма напряжений АГ1ВУС, в сочетании с
самосинхронизацией генераторов и синхронных компенсаторов
АПВС).
Классификация устройств АПВ может быть выполнена по
следующим признакам:
- по числу циклов включения (кратности действия). В
эксплуатации получили применение в основном АПВ однократного и
дву кратного действия, реже трехкратные АПВ;
- по способу воздействия на привод выключателя. Различают'
механические, встроенные в пружинныи или грузовой привод
выключателя, и электрические,’ осуществляющие воздействие на
электромагнит включения выключателя с выдержкой времени;
по виду включаемого оборудования. Различают АПВ линий,
АПВ шин, АПВ трансформаторов, АПВ электродвигателей.
Несмотря на большое разнообразие существующих в настоящее
время схем АПВ, определяемое конкретными условиями их установки
и эксплуатации, все они должны удовлетворять следующим основным
требованиям [2]:
1) устройства АПВ должны приводиться в действие при всех
возможных аварийных отключениях выключателя находящегося в
работе, г.е. при возникновении несоответствия между положением
ключа управления и выключателя;
2) устройства АПВ не должны приводиться в действие при
оперативном отключении выключателя персоналом, а также в тех
случаях, когда выключатель отключается релейной защитой сразу
после его включения персоналом, поскольку повреждения в этом
случае обычно бывают устойчивыми;
3) Схемы АПВ должны предусматривать возможность запрета
действия АПВ при срабатывании отдельных защит (например, газовой
или дифференциальной зашит трансформатора, действующих при
внутренних повреждениях), а также при действии ряда устройств
противоаварийной автоматики (автоматическая частотная разгрузка,
автоматика отделения местных электростанций);
4) схемы АПВ должны обеспечивать определенное количество
новгорных включений, г.е. действовать с заданной кратностью;
5) время действия АПВ должно быть минимально возможным,
для того чтобы обеспечить быструю подачу напряжения потребителям
и восстановление нормального режима работы;
6) длительность включающего импульса от устройства АПВ
должна быть достаточной для надежною включения выключателя;
5
1)
схем и ЛПВ лолжны обеспечивать автоматический возврат в
исходное положение готовности к ново м у действию после включения
в работу выключателя.
1.3 При ни ни действия электрического однократного АПВ
1.3.1
Принцип
действия
однократного
АПВ
на
электромеханических реле
В
эксплуатации
в
настоящее
время
распространены
электромеханические реле повторного включения однократного
действия типа РПВ-58 и двукратного действия типа РПВ-258.
Принципиальная схема однократного АПВ для линии с масляным
выключателем, оснащенным электромагнитным приводом, приведена
на рисунке 1.1 (21.
Рисунок 1.1 - Схема электрического АПВ однократного действия
масляного выключателя
В комплектное устройство РПВ-58 входят: реле времени КТ1 с
добавочным рсэисгором К! для обеспечения термической стойкости
реле: промежуточное реле К Ы с двумя обмотками, параллельной и
6
доследова Iел ыдой; конденсатор ( , обеспечиваюшнй оджжраIносIк
действия АПН; иряднмй р е ж с ю р К2 и рагрялный резистор К)
Дистанционное > правление выключа гелем а рассматриваемой
схеме
производится
ключом
управления
ЧА,
у
кою рот
прел>смогрена фиксация положения нослелией операции, и Iакнм
обраюм после операции включения ключ остается в положении
включено (Н2| а после операции от ключ ей ня - в положении
отключено (02). Когда выключатель включен и ключ управления NА
находится в положении 112, к конденса юр> ( подводи к н «плюс*>
операгивного гока через контакты ключа 1 2 , а ««минус» - чере«
«аридный речи с юр К2. Мри иом конденсагор С мрижен и схема АНН
находится в состоянии готовности к действии*.
При включенном выключателе реле положения о 1 клв>чено К(ч) I ,
осу щес гвляющее к о т роль исправности цепи вк тючения, током не
об«екаегея, и к о ж а м е ю в цепи пуска АПН разомкнут. Пуск АНН
происходит при отключении выключателя под дейс!вием релейной
шшиты или само про из вольном
в результате вошикновения
нееоотве тс гвия между положением ключа 8 А, коI орое не изменилось,
и положением выключателя, который теперь отключен.
Несоответствие положений ключа управления и вы ключ л ел я
характеризуется тем, что через контакты ключа 1-2 на схему ДНИ по
прежнему подается «плюс» оперативного юка, а ранее разомкнутмй
блок - контакт выключателя 5И}Т переклк>чае 1 ся и тамыкаег цепь
обмотки реле положения отключено КО Г, которое срабатывая, подает
«минус» оперативного юка на обмотку реле времени КI I
При срабатывании реле времени рашыкается его мгновенный
размыкающий контакт КТ 1.1, вводя в цепь обм о 1 Ки реле резистор К I,
что приводит к повышению термической стойкости реле при
длительном протекании тока.
По истечении установленной выдержки времени реле КТ 1
замыкает контакт К 11.2 и подключает параллельную обмотку I реле
К Ы к конденсатору С. Реле К Ы срабатывает от тока разряда
конденсатора и, самоудерживаясь через вторую обмотку, включенную
последовательно с обмоткой контактора КМ, подает импульс на
включение выключателя. Благодаря использованию у реле КЫ
последовательной обмотки, обмотка 2, обеспечивается необходимая
длительность импульса для надежного включения выключателя,
поскольку параллельная обмотка, обмотка I, этого реле обтекается
током кратковременно при разряде конденсатора. Выключатель
включается, размыкается его вспомогательный контакт 8() Г и
возвращаются в исходное положение реле КС)I, К Ы и К I I.
1
7
Если повреждение на линии было неустойчивым, то линия
остается в работе. После размыкания контакта реле времени КТ 1.2
конденсатор С начнет заряжаться через зарядный резистор К2.
Сопротивление л о г о резистора выбирается таким, чтобы время
заряда составило 20-25 с. Таким образом, спустя указанное время
схема ЛИВ будет автоматически подготовлена к новому действию.
Гели
повреждение было устойчивым, то
выключатель,
включившись, вновь отключится защитой и вновь сработают реле
КОТ и К М . Реле К Ы , однако, при этом второй раз работать не будет,
так как конденсатор С был разряжен при первом действии АПВ и
зарядиться еще не успел. Таким образом, рассмотренная схема
обеспечивает однократность действия при устойчивом КЗ на линии.
При оперативном отключении выключателя ключом управления
§А несоответствия между положением ключа управления и
выключателя не возникает и АПВ не действует, так как одновременно
с подачей импульса на отключение выключателя контактами ключа 7
- 8, через еще замкнутые контакты ключа управления 1-2 и
замкнувшиеся контакты 3 -4 конденсатор С разряжается через
резистор КЗ. Поэтому срабатывает только реле КОТ, а реле КТ1 и
КЫ не сработают.
Для предотвращения многократного включения выключателя на
устойчивое КЗ, что может иметь место в случае запинания контактов
реле КЫ в замкнутом состоянии, в схеме управления устанавливается
специальное промежуточное реле КВ8 типа РП—232 с двумя
обмотками:
рабочей
последовательной
1 и
удерживающей
параллельной 2. Реле КВЯ срабатывает при прохождении тока по
катушке электромагнита отключения У АТ и удерживается в
сработанном положении до снятия команды на включение. При этом
цепь обмотки контактора КМ разомкнута размыкающим контактом
КВ8.2. чем и предотвращается включение выключателя.
1.3.2
Микроэлектронное реле повторного включения РПВ-01
Реле повторного включения РПВ-01 и РПВ-02 выполнены на
интегральных микросхемах и имеют унифицированную конструкцию
[3, 4|. Функциональная схема РПВ-01 представлена на рисунке 1.2.
Реле РПВ-01 содержит:
. „|
- элемент формирования сигналов на включение выключателей
без выдержки времени (БАПВ):
- элемент формирования сигналов на включение выключателей с
выдержкой времени (АПВ);
- элемент подготовки к новому действию (11Д);
- элемент выдержки времени (ЭВ);
8
9
Рисунок 1 .2 -Функциональная схема реле повторного включения РПВ-0
- элемент однократности действия (ЭОД);
- элемент управления (ЭУ) выходным электромагнитным реле
КЬ2;
- .
^ *'%:;« - У '" I
|
- элемент информации (И З ) о действии РПВ.
Для удовлетворения требований, предъявляемых к устройствам
ЛПВ. на вход РПВ-01 поступают дискретные потенциальные сигналы
от цепей у правления выключателем через электромагнитные реле:
- при возникновении несоответствия между положением ключа
управления и выключателя - сигнал пуска (СП), сформированный
контактом реле К Ы элемента пуска ЭГ1;
- при оперативном отключении выключателя или отключении
выключателя релейной защитой после включения его на КЗ
персоналом - сигнал запрета СЗ, сформированный элементом
запрета действия ЗД;
- при подготовке АПВ к новому действию, возврату в исходное
состояние, - сигнал на разрешение подготовки к включению СРВ,
сформированный элементом РВ.
Для исключения ложных действий
устройства РПВ-01 при
перерывах его питания предусмотрен элемент ЗП, на вход которого
подается напряжение Нп от источника оперативного тока. При его
наличии устройство РП В -01 готово к работе.
Рассмотрим работу устройства РПВ-01 в режиме БАПВ и в
режиме Л11В. 11ри использовании устройства РПВ-01 в режиме БАПВ
накладка 8Х замкнута. При возникновении несоответствия между
положением выключателя и его ключа управления срабатывает реле
К Ы элемента ЭП и подает сигнал на вход 1 элемента ©XI БАПВ и на
вход 1 элемента 0 X 2 АПВ. Па их инвертирующих входах 2 сигналы
о т сту т с т ву
ж ю т , и по это мУу на выходе каждого элемента появляется
дискретный выходной сигнал в виде 1.
С выхода БА11В сигнал поступает па вход 2 синтезированного
элемента 0X1 и на вход 1 ПХ2 элемента управления ЭУ. На вход 1
элемента 0X1 поступает сигн&п от ЛПВ, а на вход 2 элемента 0 X 2 от элемента ЭЙ. В связи с этим на выходе 0X1 появляется сигнал
равный 1, а на выходе 0 X 2 сигнал равный 0.
Появление на выходе элемента 0 X 2 нуля приводит к
переключению транзистора УТ из закрытого состояния в открытое и
соответственно к срабатыванию выходного реле К1.2. Реле К О
сработав, замыкает своим контактом цепь удерживающей обмотки,
которая включена последовательно с электромагнитом включения
выключателя. Под действием БАПВ выключатель включается.
10
ВЛИВ одновременно переключает триггер Ы
сигналом.
ьос \ у пающим на его вход записи 8 элемента однократное!и действия
ЗО Д с выхода элемента ОХ 1. Напряжение на выходе ЭОД, появляется
с небольшой задержкой 1 3 и подается на инверсные входы 2 Б АПВ и
АПВ, на входах 1 которых присутствует сигнал от элемента ЭП. В
результате чего выходные сигналы ЬАПВ и АГШ исчезают,
обеспечивая тем самым однократность действия. Устройство БАПВ
используется только на линиях с воздушными выключателями.
При использовании устройства РПВ-01 в режиме АПВ
масляного выключателя накладка 5Х разомкнута. По сигналу '311,
поступающему на вход 1 0 X 2 , срабатывает элемент АПВ и запускает
реле времени ЭВ выдержки времени срабат ывания 1 С.
Одновременно сигнал пуска с выхода ЭП поступает на вход 2
0 X 2 , а от АПВ сигнал поступает на вход 1 0X 1. После срабатывания
реле времени ЭВ его сигнал поступает на вход 2 0X1 и на вход 1 0X 2
элемен та ЭУ. В результате на выходе элемента 0 X 2 появляется 0, что
приводит к переключению транзистора УТ из закрытого состояния в
открытое и соответственно к срабатыванию выходного реле КЬ2.
Контакт реле КЬ2, соединенный последовательно с удерживающей
обмоткой, замыкает пень электромагнита включения масляною
выключателя [4].
Для возвращения схемы в исходное состояние в нее включены
элемент подготовки к новому действию ПД, реле времени ЭВ с
выдержкой времени 1 в (не менее 10 с) и элемент 0X2.
Взаимодействие этих элементов следующее. При пуске сигнал ЭП
поступает на инверсный вход 2 0 X 3 элемента ПД и запрещает
запуск элемен та ЭВ выдержки времени 1 в возврата схемы в исходное
положение. После включения выключателя сигнал ПД исчезает, и на
выходе микросхемы 0 X 3 появляется сигнал, который запускает
элемент времени и подводи тся к входу 1 микросхемы 0X 2. На вход 2
0X 2 сигнал подается после срабатывания элемента ЭВ с выдержкой
времени 1В. На выходе 0 X 2 появляется сигнал, поступающий на вход
считывания К триггера 5Т, который приходит в исходное состояние и
снимает запрет повторного действия БАПВ и Л11В.
При исчезновении напряжения источника питания В., замыкается
контакт элемента 311 и на один входов
8 записи триггера 51
поступает единичный логический сигнал, на выходе ЭОД с задержкой
времени 13 появляется напряжение. Данное напряжение поступает на
инверсные входы 2 элементов 13X1 и 0 X 2 , что приводит к запрету
действия Л!!В.
1.3.3
У стройство д в у к р атн о го ЛПВ на реле РПВ-258
11а рисунке 1.3 приведена схема двукратного АПВ для
тедемеханизированной подстанции на постоянном оперативном гоке.
Особенность данной схемы управления выключателем состоит в
использовании ключа управления ЯЛ без контактов, фиксирующих
предыдущую команду', поэтому для контроля несоответствия
состояния выключателя применяется специальное реле фиксации
коо.
ч ч
Комплектное реле ЛПВ типа РПВ-258 (А К 8) состоит из реле
времени КТ1 с проскальзывающим и упорным контактами (выдержки
времени I» умв И Ц Лцц первого и второго циклов), конденсаторов С! и
С 2, зарядных К.2, К 4 и разрядных КЗ, К5 резисторов, промежуточного
реле КЫ с параллельной 1 и последовательной 2 обмотками.
Последовательная обмотка реле К Ы необходима для его
самоудсрживания током контактора КМ, при срабатывании ЛПВ, и
обеспечивания требуемого времени подачи команды на включение
выключателя. Многократное включение выключателя на устойчивое
КЗ предотвращается с помощью реле блокировки от прыгания КВ5.
Данное реле входит в схему управления выключателем и имеет
рабочую (последовательную 1) и удерживающую (параллельную 2)
обмО ТКИ.
У
?
Подготовка
ЛПВ
к действию
осуществляется
зарядом
конденсаторов С Г, С2 при включенном положении выключателя. В
случае КЗ на линии защита отключает выключатель, а реле К<ЗТ
получив питание, замыкает контакт КОТ.1 и запускает реле времени
КТ.
При достижении времени первого цикла ЛПВ замыкается
контакт К 1 1.2 и срабатывает выходное реле К Ы за счет разряда на
его обмотку 1 конденсатора С К при этом выпадает флажок
указательного реле КП1. Автоматическое повторное включение во
втором цикле (при неуспешном первом) происходит благодаря
разряду конденсатора С.2 на обмотку 1 реле К Ы через контакт КТ1.3,
выпадает флажок реле КП2. Если и второй цикл АПВ оказывается
неуспешным,
выключатель отключается
и реле
КТ снова
последовательно замыкает контакты КТ.2 и КТ.З, однако это не
приводит к действию К Ы , т.к. оба конденсатора разряжены.
От Т>
Рисунок 1.3 - Схема электрического Л1Щ двукратною действия
Заряд конденсаторов и подготовка устройства к новому действию
в случае успешного А11В происходит через высокоомные зарядные
резисторы К2 и К4. Быстрый разряд конденсаторов при блокировке
действия А11В обеспечивается подключением низкоомных разрядных
резисторов КЗ и К5 к минусу источника оперативною тока.
Назначение и особенности работы остальных элементов схемы
необходимо разобрать самостоятельно с учетом требований,
предъявляемых к устройствам АПВ.
13
1.4 $а гание на табора торную раГшп
Итучигь схемы и принцип действия Vстройств однократною и
двукратною \ПВ линии. Объяснить требования к устройствам ДИВ,
ниши но схеме, какими элементами тгн требования реаттмх ю тся .
1.5 ( о тержанне ог«мма
•
' I <>Гче г ютжен содержать цель работы и задание,
приннимиатьные схемы устройств оджнератного и двукратного АПВ
1МЖШ. .... г ^
1.5.2 Привести описание работы устройства АПВ типа РПВ-01
Коя гр^нмы е вопросы
I Какие ви 1 ы АПВ при меня инея на линиях с односторонним
питанием
-• Какие требования предъявляются к устройствам ЛПВ°
Какие типовые релей но- к он гшггм ые и микросхемные
) стропеткв автоматического повторно! о нн тючеиня применяются в
МК*рГОСЯСТГЧЯЧ? ' ' - > ,0 4 '
^
4 Vкажите область применения устройств АПВ?
5. Как •^ччпечнвается олнократжчть действия устройства
А1 ИГ* ‘ Щ
.. .
Ш
6. I 1очему
ержка вре
эффектней
7
* а* «всп у чи вается тапрет на срабатывание АПВ при
внутренних ионреж тениях в силовом трансформаторе*
я Поясни!с рабоI\ олнокрв 1 ж м о АПН гнна РНВ-58 при
ВОИ1ИК-1ЮВСНИН 1гесо<пиетет«ия между Положением выключателя и
к тм»ча \ прав тения ’
' \
."
7^':^ 4 Поасйнге работу тиукрат н о т АПВ типа РПВ 258 при
рнмникж ж иии несоответствия межл> положением выключателя и
вл**ча у п р к ц д ш а ?
.-л V.
10 Как формируются сигналы пуска и тапрета действия РПВП . Как ф\ икниипирует элемент однократности действия РИН*
в$?
щ ;г
12 Как обеспечивается готовность РПН-01 к новом) лейсгйию
и при каких \ слстишч?
’ Щ* т
Я
14
Лаборагорная работа № 2. У стройств антома ш чсскою
вк.поченнм р си крн 1111| о ш и ан н м
2.1 Цель работы
И »\чн 1 ь классификацию, требования, схемы и принцип действия
устройств автоматического включения резервною питания (АВР).
2.2 О бщ ие с вслен мм
Для повышения надежности электроснабжения потреби!елей их
питание осуществляется одновременно от двух и более источников
(линий, трансформаторов), поскольку аварийное отключение одного
из них не приводит к нарушению электроснабжения потребителей.
Несмотря
на
эти
преимущества
многостороннего
питания
потребителей, большое количество подстанций, имеющих два и более
источника питания, работают по схеме одностороннего питания.
Одностороннее питание имеют также секции собственных нужд
электростанций.
Применение схемы
одностороннего
питания
позволяет снизить значение токов КЗ, уменьшить потери
электроэнергии в питающих трансформаторах, упростить релейную
защиту, со |да I ь необходимый режим по напряжению и т.п.
Используются две основные схемы одностороннего питания
потребителей при наличии двух источников питания.
На рисунке 2.1, а, б, г один источник включен и питает
потребителей, а второй отключен и находится в резерве. В
соответствии с этим первый источник называется рабочим, а второй —
резервным. На рисунке 2.1, в все источники нормально включены, но
работю т
раздельно на выделенных
потребителей. Деление
осущес 1 вляе 1 ся с помощью секционного выключателя.
Недостатком одностороннего питания является то, что аварийное
отключение рабочего источника приводит к прекращению питания
по Iреби гелей.
Этот
недостаток
устраняется
автоматическим
включением резервного источника или выключателя, на котором
осуществлено деление сети. Автоматическая операция в последнем
случае называек'я авюматическим включением резервного литания —
АВР.
Опыт жеплуатации показывает, что АВР является очень
эффективным средством повышения надежности электроснабжения.
Успешность АВР составляет 90 - 95%. Простота схем н высокая
эффективность
обусловили
широкое
применение
АВ1 > на
электростанциях и в электрических сетях.
15
Устройства ЛИР предназначены для переключения потребителя
на резервный источник питания при неисправности основного
(рабочего) по возможности так, чтобы технологи чески и процесс
потребителя при этом не пострадал.
Классификация УЛВР производится:
но типу элементов питания (Л В Р линий, трансформаторов,
собственных н у ж д и т.д.);
г
Рисунок 2.1 —Иринкины осуществления АВР
- г,о направленности действия (одно- и многосторонние). УАВР
одностороннего действия производят переключение потребителя
только в одном направлении, например, всегда с первой линии на
вторую, но не способны конструктивно совершить переключение со
второй линии на первую;
16
V
"
характеру резерва (АВР с явным и ножным резервом).
^ и э ю щ и й элемент относится к явному резерву, если до действия
АВР он не нес никакой нагрузки;
•
но виду оборудования (АВР на выключателях, отделителях, на
постоянном или переменном оперативном токе);
- по способу возврата (АВР с ручным, телемеханическим и
автоматическим возвратом первичной схемы к нормальному
состоянию);
*
- но локальности размещения (местные и сетевые АВР). Местные
АВ1 рас пол а гаются в пределах одной электроустановки, хотя может
быть и на разных панелях.
К устройствам АВР предъявляются следующие требования |Ш |:
I)
схема АВР должна приходить в действие при исчезновении
напряжения на шинах потребителя по любой причине, в том числе
при аварийном, ошибочном или самопроизвольном отключении
выключателей раоочего источника питания, а также при исчезновении
напряжения на шинах, от которых осуществляется питание рабочего
источника. Включение резервного источника питания допускается
также при КЗ на шинах потребителей, так как многие КЗ на шинах
самоликвидирующиеся;
2) для уменьшения длительности перерыва питания потребителей
команда на включение выключателя резервного источника питания
должна подаваться сразу же после отключения выключателя рабочего
источника;
-3) действие АВР должно быть однократным, чтобы исключить
многократное
включение резервного источника питания
на
устойчивые КЗ;
4) схема АВР не должна приходить в действие до полного
отключения выключателя рабочего источника питания, чтобы
избежать включения резервного источника на КЗ в иеотключившимся
рабочем источнике;
5) для того чтобы схема АВР действовала при исчезновении
напряжения на шинах, питающих рабочий источник, когда его
выключатель остается включенным, схема АВР должна дополни 1 ься
специальным пусковым органом минимального напряжения;
6) для ускорения отключения резервного источника питания при
его включении на неус гранившееся КЗ должно предусматриваться
ускорение релейной защиты резервно! о источника после АВР.
Ускоренная защита обычно д>
выдержки времени.
Ускорение защиты в системе собственных нужд электростанций
и мол с 1акции, мигающих большое число электродвигателей,
осу щесгвляется с выдержкой времени до 0.5 с.
Данная выдержка времени необходима, для исключения
неправильного
срабатывания
ускоренной
защиты
в случае
щ
кратковременного замыкания контактов токовых реле в момент
включения выключателя мод действием толчка тока, обусловленного
сдвигом по фазе между напряжением энергосистемы и затухающей
ЭДС тормозящихся электродвигателей, который может тостигать
180*\
2.3 Схсмы устройств АВР
2.3.1
Схеада АВР линии на постоянном оперативном токе
С хема устройства АВР линии одностороннего действия с явным
резервом на постоянном оперативном токе приведена на рисунке 2.2.
В нормальном режиме подстанция Б питается по рабочей линии №1
01 подстанций А, выключатель 0 3 отключен. Со стороны подстанции
В линия XV2 постоянно включена и находится под напряжением.
+
1 КУЗ. 1/
рай
К VI.!
КХ'2.1
ч
1кТ.!^
9,
У
ВДС2.1
5<?Т2.2 ,
ш тч
КУЗ
КХ1.2
У' 9яотз. I
КХ2.1 I
VА<Ш
Рисунок 2.2 ДВР линии одностороннего действия
Пуск устройства АВР и подача сигнала на включение резервной
линии (выключателя 0 3 ) производится от блок-контакта выключателя
0 2 рабочей линии XVI. Для обеспечения действия устройства АВР в
тех случаях, когда питание потребителей прекращается при
включенном выключателе на вводе от рабочего источника (например,
при повреждениях в питающей сети за пределами резервируемою
объекта), в схеме предусматривается специальный пусковой орган
минимального напряжения (ПОН). В задачу ПОН входит отключение
18
1 выключателя 0 2 рабочей линии при устойчивом исчезновении
напряжения на шинах подстанции Ь, после чего немедленно
Происходит включение резервной линии.
Для
Ю[о,
ч Iооы
исключить
мно! окра гное
включение
резервиру ющет о выключателя на КЗ в рабочем источнике действием
АВР, используется промежуточное реле однократности включения
К1— с задержкой на возврат. При отключении выключателя (}2
рабочей линии по любой причине реле КК2 обесточивается, но через
замкнувшийся контакт реле К Ы .2 и временно замкнутый контакт
КЬ2.1 продолжает проходить сигнал на включение выключателя
резервной линии. Выдержка времени на возврат реле К1Д должна
быть достаточной
для
однократного
надежного
включения
выключателя резервной линии.
В устройстве АВР используется ИОН с блокировкой по
напряжению на резервной линии \У2. Пусковой орган состоит из двух
минимальных реле напряжения КУ1 и КУ2, определяющих
исчезновение рабочего питания, контакты реле для надежности
включены последовательно. Проверка наличия напряжения на
резервной линии осуществляется с помощью реле максимальною
напряжения К УЗ. Реле времени КТ необходимо для отстройки по
времени ПОН от внешних коротких замыканий, отключаемых
соответствующими защитами и не приводящих к полной потере
рабочего питания.
При исчезновении напряжения на шинах подстанции Б
срабатывают минимальные реле К VI и КУ2 и замыкают свои
контакты КУ 1.1 и КV2 1 и при наличии напряжения на линии \№2
(контакт блокирующего реле КУ3.1 замкнут) пускают реле времени
КГ, которое через заданную выдержку времени производит
отключение выключателя 0 2 . Далее схема работает, как рассмотрено
выше.
Эффективность работы устройства АВР определяется тем, какбыстро после подачи напряжения будут достигнуты нормальные
параметры производственного процесса. Это в свою очередь, зависит
от времени КЗ, времени перерыва питания и от того, произойдет ли
после восстановления питания самозапуск электродвигателей с
достижением доаваринной производительности. 11ри перерывах
электропитания более 0,5 с, что имеет место при работе устройства
АВР, асинхронные двигатели могут заметно затормозиться и даже
остановиться.
При
восстановлении
напряжения
двигатели
начинают
разворачиваться, потребляя при этом увеличенный ток самошт туска. 13
19
результате но питающим линиям, как правило, проходит гок,
превосходящий
нормальный.
V величение
гока
оценивается
коэффициентом пуска К„. величина которого зависит от состава
нагрузки и наличия у лвигателей защиты, отключающей их при
понижении напряжения. Защита минимального напряжения устанав­
ливается на менее ответственных аф егатах. отключаемых для
облегчения пуска лвигателей ответственных механизмов, по у с л о в и я м
технологии или техники безопасности.
Длительность процесса самозапуска зависит от величины
напряжения на зажимах двигателя после успешного действия АВР.
момента сопротивления приводимого механизма и величины
скольжения, до которой затормозился двигатель ко времени
повторной подачи напряжения.
Г:ели двигатель остановился, то после подачи напряжения он
сможет развернуться и достичь нормального скольжения только в том
случае, если момент Мл. развиваемый двигателем, будет больше
момента
сопротивления
Мс
нагрузки.
Величина
момента,
развиваемого двигателем, пропорциональна квадрату напряжения на
его зажимах, остаточное напряжение на зажимах двигателей, при
котором еще обеспечивается самозаиуск, составляет (0,55 1 0,66) II ном
2.3.2 Схема АВР лвухтрансформаторной полстян пн и
Принцип действия схем АВР рассмотрим
на примере
лвухтрансформаторной подстанции, приведенной на рисунке 2.3.
Нормальное питание потребителей осуществляется от рабочего
трансформатора Т1, а трансформатор Т2 отключен и находится в
автоматическом резерве.
При отключении выключателя щ I, трансформатора Т1, по любой
причине его блок - контакт 8ОС 1.2 размыкает цепь обмотки
промежуточного реле К Ы . В результате реле К Ы теряет питание и с
некоторой выдержкой времени размыкает свои контакты К1 1 1 и
Я*
к м . 2. '
Ьлок - контакт 8 0 'П .З выключателя 0 1 , при его отключении,
замыкается и подает плюс оперативного гока через ещё замкнутый
контакт К Ь 1.1 на обмотку промежуточного реле КЬ2, которое своими
контактами К1_2.1 и К1.2.2 производит включение выключателей 0 3 и
0 4 резервною трансформатора. По истечении установленной
выдержки времени реле К М разомкнет контакт К Ы .! в цепи обмотки
промежуточного
реле
КЬ2.
Если резервный
трансформатор
включается действием схемы АВР на устойчивое КЗ, то он
отключится релейной зашитой и его повторного включения не
про и ю йдек Гаким образом, реле К Ы обеспечивает однократность
20
. ч и н ш АВР и полом у нанаваскя реле однокра Iнос|и включении
К1.1 вновь мм к не 1 с ной кин Iак Iы н м ои и ю н и I схему АВР
новому действию лишь после им о. как будс» восстановлена
нормальная схема шпання подстанции и 6 удс 1 включен выключай* н>
01.
Рисунок
2.3
транс форма 1о ров
Схема
АВР
од нос горо инею
действия
Для того ч 1 обы обеспечить действие схемы АВР при отключении
выключателя (}2 от его блок - контакта 5С?Т2.2 подается команда на
электромагнит
отключения
У АТ I
выключателя
<31.
После
отключения выключателя 01 схема АВР действует, как рассмотрено
выше.
21
С целыо обеспечения действия схемы АВР при отсутствии
напряжения на шинах высшего напряжения полстанции, так как в
ном случае выключатели рабочего трансформатора остаются
включенными, предусмотрен специальный пусковой орган. В состав
пускового органа минимального напряжения входят два реле
минимального напряжения К V I , К \ ’2. реле времени КТ и реле
контроля наличия напряжения, на шинах высшего напряжения
резервного трансформатора. КУЗ. При исчезновении напряжения на
высшей стороне рабочего трансформатора *Г1, а следовательно и на
шинах
потребителя
реле
КУ1
и КУ2,
подключенные к
трансформатору напряжения ТУ1, замкнут свои контакт ы в цепи реле
времени КТ. Последнее сработает в том случае, если на шинах
высшего
напряжения
резервного трансформатора
Т2 будет
напряжение и реле КУЗ будет держать замкнутым свои контакты
КУЗ.!. Гаким образом реле КУЗ предотвращает отключение рабочего
трансформатора Т1 от пускового органа минимального напряжения
при отсутствии напряжения на шинах высшего напряжения
резервного трансформатора.
При срабатывании реле КТ, с помощью контакта КТ.1, подает
питание на реле К 1-3. Последнее срабатывает и замыкает свои
контакты К Ы . 1 и К1.3.2 соответственно в цепях электромагнитов
отключения УАТ2 ( 0 2 ) и УА Н ( 0 1 ).
2.3.3 Схема АВР трансформаторов собственных нужд 6/0,4 кВ
На рисунке 2.4 приведена схема АВР трансформаторов СН 6/0,4
кВ обеспечивающая автоматическое включение выключателя 0 4
резервного трансформатора СИ и автоматического выключателя 0 3
ввода резервного питания к шинам 0,4 кВ как без выдержки, гак и с
выдержкой времени [5].
При отключении выключателя 0 2 по любой причине замыкаются
вспомогательные контакты 50Т 2.2. 50Т 2.3 и размыкается контакт
50С 2.1. Размыкание контакта 5>0С2.1 приводит к обесточиванию реле
положения включено К 0С 2 выключателя 0 2 . но его контакты
остаются замкнутыми, так как имеют выдержку времени на
размыкание. При замыкании контактов 50 Т 2 .2 и 8 0 Г 2 .3 создается
цепь для включения без выдержки времени соответственно
выключателя О"* резервного трансформатора Т2 и автоматического
выключателя 0 3 ввода резервного питания 0,4 кВ.
Для ускорения включения резервного питания при любом
отключении выключателя 01 предусмотрена блокировка между
выключателем 01 и автоматическим выключателем 0 2 рабочего
трансформатора Г1. Цепь блокировки выполнена с помощью блок —
ком гак га § 0 11.1 вык. иона геля П1 и заисдсна чсрс* к о щ ам ы
»крскмю‘Ш1 СЛя 5 Д В I , и Iк> ному ома л с й с |н )с 1 ю л ько при
включенном
положении
переключателя.
11ри
отключении
выключателя <„>1 1а мыкается его блок-кон гак » ЭД'| 1.1 и подается
команда на отключение выключателя 02.
К 1ШШ.1М6 кИ|»«*1«|Ш
М1*1I)
1р4Н(фари«1«ра
Ч А Е2
КМО
К1 V I
КV I I
КАШ
/
^
1
КТ101»
1
#
к
н
з
УДТ2
Т чотГГ "
« косз
КУЮТ
К I 10
ЧАШ
* ЫД2.2
NА К 2
50Т4.1
В клю чение 01 К *
Рисунок 2.4 - Схема АВР трансформа торов собственных ну ж л
6/0,4 кВ
действия схемы АВР при исчезновении напряжения на
шинах 6 кВ РУСИ, ми гающих рабочий трансформа гор 6/0,4 кВ, когда
выключатель 01 остается включенным, предусмотрен пусковой орган
минимального напряжения, выполненный с реле напряжения КУЮ и
реле времени КТ 10.
При исчезновении напряжения на рабочем трансформаторе
замыкаются контакты реле напряжения КУЮ, что приводит к
срабатыванию реле времени КТ 10, которое замыкает свои контакты в
цени отключения выключателя 0 2 . Автоматическое отключение
23
последнего производится только при наличии напряжения на шинах 6
кВ резервного трансформатора собственных нужл. Контроль этого
напряжения осуществляется с помощью реле К 1 V 1, контакты
которого включены последовательно с контактами ре те времени
к т 1°:
Ш Ш Ш Я
~
Л
В данной схеме предусмотрен запрет ДВР при действии зашит
рабочего трансформатора от внешних КЗ. При замыкании контактов
выходного реле защиты срабатывает блокировочное реле КВ1,
которое самоудерживается своим контактом КВ 1.2, а контактом
К В !. I разрывает цепь включения выключателя (^3 ввода резервного
питания на секцию (рисунок 2.4,г).
На рисунке 2.4 показаны цепи ДВР, относящиеся к одному
рабочему фансформатору. Такие же цепи выполняются и для других
рабочих трансформаторов, резервируемых одним и тем же резервным
трансформатором 6/0,4 кВ.
2.3.4
Автоматическое
включение
резервных
электродвигателей собственных нужл
Ответственные механизмы собственных нужд электростанций
выполняю гея парными, которые получают питание от разных секций
6,3 кВ собственных нужд [5]. Любой из этих механизмов может быть
как рабочим, так и резервным.
При отключении рабочего электродвигателя, а также при
недостаточной его производительности по сигналу технологического
датчика ( хпектроконтактного манометра) устройством АВР должен
включаться в работу резервный электродвигатель.
На рисунке 2.5 приведена схема АВР лвигателей 6 кВ двух
насосов |6 |.
Схема АВР управляется переключателем 8АВ с тремя
фиксированными положениями. При постановке переключателя 8АВ
в положение « !» в качестве рабочею насоса является насос N1 и
оперативный ток подается на схему АВР и цепи управления
выключателя О - резервного насоса N2.
Если
в качестве рабочего насоса является
насос N2
переключатель 8АВ ставиться в положение «2» и оперативный ток
подается на схему АВР и цепи управления выключателя С?1.
резервного насоса.
При постановке переключателя 8ДВ в положение «0» схема АВР
выводится из работы.
.7■.
пс »
<32
0
кЪР
зашита минимального
напряжения секции ВЛ
I
<1-
—
$АВ
ОЛ
У К Х 2 .4
*
9 Ъ <}Т2.3
' Ч
г
/
т
X
---------------------
И .3 .2
>
д.
КСС2
О
УАС
а
9 ъОС 2.2 д УЛТ<?:
зашита минимального
напряж ения секции ВВ
К1
<И>
О
КОС 2
сигнал от Р >
сигнал от реле
п
а- поясняющая схема; б - цепи пуска АВР; и, г - цепи включения
и отключения соответственно выключателей 0 1 и 0 2
Рисунок 2.5 - Схема АВР двигателем 6 кВ двух насосов
Рассмотрим работу схемы АВР в режиме, когда в работе
находится насос N2, переключатель 8АВ в положении 2. а насос N1
в резерве.
При нормальном давлении в обшей магистрали контакт К8Р. I
электроконтактного манометра замкнут, а контакт К8Р.2 разомкнут. С
гю.мошью контакта К § Р. I осуществляется подготовка устройства АВР
к действию. При замыкании контакта К8Р. 1 срабатывает реле К Ы ,
имеющее выдержку времени при размыкании контактов до 0,5 с,
которое замыкает контакт К1.1.1, включенный параллельно контакту
К8Р.1, и разгружает последний при понижении давления в общей
магистрали, а путем замыкания контакта К Ы .2 подготавливает цепь
выходного реле К 1.2.
При работающем насосе N2 в цепи реле К1.2 замкнут контакт
КОС2.1. имеющий выдержку времени при размыкании до 0,5 с, реле
положения включено выключателя 0 2 и разомкнут блок-контакт
$0Т2.1. Контакт КОС 1.1 реле положения включено выключателя 0 1 ,
в цепи реле К1.2, разомкнут, а блок-контакт 8 0 Г1.1 замкнут.
При отключении по любой причине выключателя О - замыкается
его блок-контакт $ 0 1 2 .1 и через еще замкнутые контакты К0С2.1 и
К Ы .2 получает питание реле КК2. Последнее, сработав, размыкает
контакт К1.2.1, в пени реле К Ы , и замыкает контакты КЬ2.2 , КЬ2.3 и
К1.2.4. При замыкании контакта К1.2.3
получает питание реле
команды включить КС'С 1, которое без выдержки времени замыкает
контакт КС’С’1.1 в цепи электромагнита включения VАСдо
выключателя 01- После включения выключателя 01 размыкается
блок-контакт 8 0 Г'1.3. Однократность действия АВР обеспечивается
размыканием
контакта
К 0С 2.1,
реле
положения
включено,
выключат ел я 0 - после его отключения. После замыкания контакта
К!.2.2 срабатывает указательное реле КП. сигнализируя о работе
схемы ДВР.
Схема АВР будет действовать аналогично, если в качестве
рабочего насоса будет насос N1, а насос N2 будет в резерве.
При снижении давления в общей магистрали размыкается
контакт К8Р. 1 и замыкается контакт К8Р.2, что приводит к
срабатыванию реле К 1.2 через предварительно замкнутый контакт
К Ы .2. Путем шмыкания контакта К I-2.3 получает питание реле КСС1
и включает выключатель 01 резервного насоса в дополнение к
работающем} насосу. Однократность действия АВР в этом режиме
обеспечивается с помощью контакта К1.2.1. который размыкается с
выдержкой времени около 0,5 с, после срабатывания К1.2. !:ше через
0,5 с после ш> го размыкается контакт К Ы .2 и реле К1.2 возвращается
26
в исходное положение.
При ремонте одного из насосов переключи! ель ЬАВ
устанавливается в положение «О», АВР выводится из работы и
снимается питание с реле К1.3. Реле К1.3 путем размыкания контактов
К1.3.1 и К1.3.2 разрывает цепь отключения оставшегося в работе
электродвигателя от групповой защиты минимального напряжения
соответствующей секции собственных нужд 6,3 кВ. 11ормапьно эта
цепь предназначена для пуска АВР при исчезновении напряжения на
секции собственных
нужд 6,3
кВ, от
которой
питается
электродвигатель рабочего насоса.
2.4 Задание на лабораторную работу
Изу чить схемы и принцип действия устройств АВР. Объяснить
требования к устройствам АВР, найти по схеме, какими элементами
эти требования реализуются.
2.5 Содержание отчета
2.5.1 Отчет должен содержать цель работы и задание,
принципиальные схемы устройств АВР.
2.5.2 Привести описание работы устройства АВР линии
одностороннего действия при отключении выключателя 0 2 и при
исчезновении напряжения на шинах потребителя..
Контрольные вопросы
1. Какие требования предъявляются при выполнении схем АВР?
2. Как обеспечивается однократност ь действия схем АВР?
3. Для чего предназначен орган минимального напряжения?
4. Как предотвращается ложное действие пускового органа
минимального напряжения при неисправностях в цепях напряжения?
5. Для чего необходима выдержка времени в пусковом органе
минимального напряжения?
6. Почему включение резервною трансформатора должно
происходить только после отключения рабочею?
7 .1 1очему схема АВР должна действовать однократно?
8.
Как
функционирует
устройство
АВР
резервною
трансформатора собственных нужд электростанции напряжением 6кВ
и 0,4 кВ?
9. Как функционирует
устройство АВР электродвигателей
напряжением 6 кВ?
10. Исходя из каких соображений выбирается выдержка времени
27
реле однократности включения устройства АВР?
11. Исхоля Ир каких соображений выбирается выдержка времени
11\ сково!о органа минимального напряжения устройства АВР?
12. Как работает АВР линии одностороннего действия при
отключении выключателя 0 2 ?
I 3. П ояснш с работу А В Р на двух трансформаторной иодстаниии.
28
Л абораторн ая работа
ш сгопш и р а и ру !кн
№
3.
Устройства
аню м аптчкоп
3.1 Цсмь работы
Изучить классификацию, требования, схемы и принцип действия
>с 1 ройс 1 в автоматической частотной разгрузки (АЧР) и частотного
автоматическо? о повторного включения (ЧАПВ).
3.2
Н а ш а ч е н н е автом атический ч а с т о т о й р а л р у з к н
Частота является одним из основных показателей качества
электроэнергии. Согласно ГОСТ 13109 - 97 «Норма качества
электрической энергии в системах электроснабжения общего
назначения» нормально допустимое значение отклонения частоты не
должно превышать ± 0,2 Гц, а предельно допустимое значение
отклонения частоты не должно превышать ± 0,4 Гц |7 |.
Допустимая длительность работы тепловых электрических
станций при частоте ниже номинального значения определяется в
значительной степени работой механизмов собственных нужд.
Мощность, выдаваемая электростанцией при снижении частоты,
определяется как производительностью механизмов собственных
нужд, так и реакцией на снижение частоты турбин и их систем
регулирования |2].
Снижение частоты в энергосистеме приводит к снижению
производительности механизмов собственных нужд электростанций.
В первую очередь снижение частоты сказывается на работе таких
механизмов собственных нужд, как питательные и циркуляционные
насосы, вентиляторы, дымососы, т.е. механизмов, производительность
которых имеет высокую зависимость от частоты. Снижение
производительности механизмов собственных нужд ведет к снижению
мощности паровых турбин, а в условиях дефицита мощности в
энергосистеме - к дальнейшему снижению частоты. Этот процесс
носит название «лавина частоты».
Процесс снижения частоты в энергосистеме сопровождается
также снижением напряжения, которое происходит вследствие
уменьшения частоты вращения возбудителя, расположенного на
одном валу с генератором. Вырабатываемая генератором реактивная
мощность снижается, что приводит к снижению напряжения в сети.
При дальнейшем лавинообразном снижении частоты лавинообразно
снижается вырабатываемая генератором реактивная мощность. Этот
процесс носит название «лавина напряжения».
29
Снижение частоты представляет опасность для лопаточного
аппарата турбин, гак как при отклонениях частоты от номинального
значения и приближении её к значениям частот собственных
колебаний лопаточного аппарата турбины в нем возникают
усталостные напряжения, которые приводят к сокращению срока
службы турбины, а при резонансных частотах может произойти
разру шепие лопаток турбин.
Аварийное снижение частоты в энергосистеме, вызванное
внезапным возникновением значительного дефицита активной
мощности, протекает очень быстро - в течение нескольких секунд. Па
рисунке 3.1 показан характер изменения частоты в энергосистеме.
Г
С
I - характер изменения частоты в аварийных режимах без
действия автоматической частотной разгрузки; 2 - характер изменения
частоты с помощью автоматической частотной разгрузки; 3 - граница
допустимой зоны снижения частоты в энергосистеме
Рисунок 3.1 - Характер изменения частоты в энергосистеме
Поэтому дежурный персонал, не успевает принять каких - либо
мер. вследствие чего ликвидация аварийного режима должна
возлагаться на устройства автоматики. Для предотвращения развития
аварии должны быть немедленно мобилизованы все резервы активной
мощности, имеющиеся на электростанциях. Все работающие агрегаты
загружаются до предела с учетом допустимых кратковременных
псрсгр\зок.
При отсутствии вращающегося резерва мощное!и единственно
возможным способом восстановления частоты является отключение
части наименее ответственных потребителей, которое осуществляется
с помощью специальных устройств — автоматической ч а с т о т о й
разгрузки (АЧР).
Следует отметить, что АЧР всегда связана е определённым
народнохозяйственным ущербом, поскольку отключение линий,
питающих потребителей влечёт за собой недовыработку продукции.
Несмотря на это АЧР широко используется в энергосистемах. Она
является средством предотвращения значительно больших убытков из
за полног о расс тройства работы энергосистемы.
3.3 Требовавши предъявляемые к АЧР
11ри осуществлении автоматической частотной разгрузки
необходимо выполнять следующие требования |2,8|:
1) частотная разгрузка должна выполняться после максимального
использования имеющегося в энергосистеме вращающегося резерва
на тепловых электростанциях;
2) мощность, отключаемая устройствами АЧР, должна быть
достаточной для ликвидации максимального реально возможного
дефицита мощности;
3) устройства АЧР должны выполняться таким образом, чтобы
полностью исключить возможность возникновения лавины частоты и
напряжения. В настоящее время на основании требований заводов изготовителей ооорудования, опыта эксплуатации и анализа
экспериментальных данных по работе электростанций и потребителей
при снижении частоты устройства АЧР должны выполняться с таким
расчетом, чтобы:
была
полностью
исключена
возможность
даже
кратковременного снижения частоты ниже 45 Гц;
- время работы с частотой ниже 47 Гц не превышало 20 секунд;
- время работы с частотой ниже 48,5 Гц не превышало 60 секунд;
4) устройства АЧР должны размещаться таким образом, чтобы
обеспечить ликвидацию любого дефицита мощности независимо от
места его возникновения и характера развития аварии (местные или
общесистемные дефициты мощности, каскадное развитие аварии и
т.п.);
5) мощность потребителей, отключаемых АЧР, должна по
возможности приближаться к возникающим дефицитам мощности,
т.е. система АЧР должна быть самонастраивающейся;
31
6) автоматическая частотная разгрузка должна обеспечивать
по.тьём час готы до значении 49 - 49,5 Г и. при которых энергосистема
може 1 Л.ШГС.1ЫЮ работать нормально. Дальнейший польём частоты
осу шествлястся
автоматическим
включением
резервных
I илрогенера горой или же мероприятиями, проводимыми лиспетчером
энергосистемы;
7) автоматическая частотная разфузка не должна ложно
срабатывать в случаях кратковременного снижения частоты
вызванных КЗ. а так же циклами АГ1В и АВР;
8)
действие
АЧР
должно
удовлетворять
требованию
минимизации ущерба при отключении потребителей» т.е. в первую
очередь должны отключаться менее ответственные потребители.
3.4 Современные принципы выполнения АЧР
Особенностью
современных
объединенных
энергосистем,
крупных по мощности и больших по протяженности, является
многообразие возможных аварийных ситуаций. Поэтому АЧР
выполняемся применительно к условиям объединённых энергосистем
с учетом многообразия возможных аварий ввиду вероятностною
характера значений дефицита мощности, его территориального
распространения, возможности срабатывания различных устройств
автоматики в зависимости от характера развития аварийных
процессов.
Основной
принцип, положенный в о с н о в у
современной
автоматической частотной разгрузки, существенное увеличение числа
очередей [3,4]. Ступени между очередями при этом принимаются
минимальными. В результате чего, значение разгрузки, приходящееся
на одну' очередь, значительно меньше, чем при малом числе очередей,
применявшемся ранее. Чем больше число очередей, тем меньше
нагрузка, отключаемая каждой очередью, тем более гибкой
становится вся система разгрузки. Таким образом, автоматическая
частотная разгрузка стала близкой к системе автоматического
регулирования, ч то и обеспечивает ее «самонастройку» с точки зрения
объема
0 1 ключаемой
нагрузки
в
условиях
объединенных
энергосистем. «Самонастройка» разгрузки, кроме выполнения её
большим числом очередей, достигается также разбиением всех
устройств на несколько категорий:
1) АЧР1 — быстродействующая разгрузка, имеющая различные
у ставки по частоте;
V,, I
2) АЧР2 - медленнодействующая разтрузка с одной уставкой по
частоте н разными уставками но времени;
!й
3)
Дополнительная разгрузка - действующая мри больших
удефицит ах мощности и предназначенная для ускорения от ключения
потребителей и увеличения объёма отключаемой нагрузки.
АЧР1 предназначена для предотвращения глубокого снижения
частоты в первое время развития аварии и имеет уставки по частоте
48,5 - 46,5 1 ц. В этом диапазоне частот назначается до 1 5 - 2 0
очередей [8]. Уставки каждой очереди различаются на Д/’= 0,1 Гц и
имеют минимальную выдержку времени 0,2 - 0,5 с для устранения
ложной работы реле частоты в переходном режиме.
АЧР2 предназначена для восстановления частоты до нормального
значения, если она длительно остается пониженной, или, как говорят,
«зависает». АЧР2 выполняется с единой уставкой но частоте 49,3 Гц и
различными уставками по времени. Число очередей АЧР2 до 10 с
задержкой по времени между смежными очередями Д 1 = 2 — 3 с.
Минимальная уставка по времени АЧР2 принимается равной 10 - 15
с. АЧР2 начинает действовать, когда все очереди АЧР1
уже
сработали и производит разгрузку мелкими порциями, обеспечивая
подъем частоты до уровня 49,0 - 49,5 I ц.
3.5 Схемы устройств АЧР с ЧАПВ
3.5.1
Схема АЧР с ЧАПВ в КРУ 6 — 10 кВ иа рслейноконтактных элементах
Схема АЧР с ЧАПВ в КРУ 6 - 1 0 кВ представлена на рисунке 3.2
т
Схема работает следующим образом. При аварийном снижении
частоты и достижении уставки срабатывания реле КГ2, последнее
замыкает свой контакт КР2 и подает питание на реле К Ы . Реле К Ы
сработав путем замыкания контакта КЫ.1 запускает моторное реле
времени КТЗ и размыкает контакт К1.4.2 в цепи моторного реле
времени КТЗ.
При дальнейшем снижении частоты и достижении уставки
срабатывания реле К Ы , устройства АЧР1, последнее замыкает свой
контакт КЫ в цепи реле КГЗ. Последнее, сработав, замыкает контакт
КГ3.1 и Iгадает питание на обмотку I двухпозиционного реле К Ы и
размыкает контакт КГ3.2 в цени реле времени КТЗ.
Реле К Ы п о л у чив питание, переключает контакты КЫ .1 и К Ы .2
в цени своих обмоток 1 и 2. Замыканием контакта К Ы .З производится
переключение уставки срабатывания реле КН1 на уставку ЧАПВ, а
замыканием контакта К Ы .4 подготавливается цепь иа срабатывание
реле времени ЧАПВ К 13. Контактом К Ы .5 подается напряжение на
шинку АЧР1, к которой подключены индивидуальные реле питающих
.пиши, а контактом К Ы .6 подается напряжение на ш и н к у АЧР1+2. к
которой подключены индивидуальные реле питающих линий, при
совместной работе АЧР1 и Л 41*2.
ЕС
ШАЧР1
Ш \ЧР1
Рисунок 3.2 - Схема АЧР с ЧЛ11В в КРУ 6 - 10 кВ
Г.сли после отключения потребителей устройством АЧР1. частота
продолжает оставаться ниже уровня уставки реле КР2, срабатывает
К12 и переключает двухпозициопное реле КЬ2, контакт КЬ2.1
размыкается, а К1.2.2 замыкается. Путем размыкания контакта К1.2.3
снимается питание с реле КТ2. Замыканием контакта К1.2.4
производится переключение уставки срабатывания реле КР2 на
уставку ЧАПП. а замыканием контакта К1.2.5 подготавливается цепь
па срабатывание реле времени ЧАПВ К 13.
34
контактом К. 1.2.6 полается напряжение на шинку АЧР2, к
I о юрой подключены индивидуальные реле питающих линий, а
кон гамом К. 1.2.7 полается напряжение на шинку АЧР1+2, к которой
подключены индивидуальные реле питающих линий, при совместной
работе АЧР1 и АЧР2.
Следующий этап работы устройства реализуется только после
подъема частоты до уставки ЧА11В и выше. В этом случае реле
понижения частоты К1*1 и КР2 размыкают контакты, реле
повторители К О и КГ4 обесточиваю гея, запуская своими контактами
К О . 2 или КЬ4.2 реле времени ЧАГ1В К 13. По истечении заданных
уставок по времени реле КТЗ замыкает поочередно контакты К 13.1 и
КТ3.2 и подает напряжение на обмотки 2 реле К Ы и КГ2, в
результате это ю реле возвращаются в исходное положение. Реле КЫ
и КЬ2 возвращаясь в исходное положение, снимают напряжение с
шинок АЧР. После снятия напряжения с шинок АЧР производился
частотное АПВ.
Одновременно контакты К Ы .З(К Ь2.4) реле К Ы (К Ь 2 ) переводят
реле КР1(КР2) на уставку очереди АЧР1 (АЧР2).
3.5.2
Микро электронное аналоговое комплексное устройство
АЧР и ЧАПВ
Функциональная схема аналогового комплексного устройства
АЧР и ЧАПВ представлена на рисунке 3.3. Данное устройство
содержит три бесконтактных реле частоты КР1, КР2, К1 3 и три КСэлемента выдержки времени 13 Г1, ОТ2, 1>ГЗ, которые могут
выводиться из действия накладками 5X1, 8X2, 8X3 |3,4|. Данное
устройсIво позволяет реализовать две очереди АЧР1. либо АЧР2 или
комбинированную АЧР1, АЧР2 и ЧАПВ.
Измерительные реле частоты КР1, КЬ2, КГЗ функционируют на
основе времяимпульспого сравнения фаз ЭСФ двух напряжений, а
именно
входного
Цвх =
вторичного
измерительного
трансформатора напряжения Т1.У и напряжения у к = I К, снимаемого
с резистора последовательного IX К - резонансного контура,
настроенного на частоту / ИК1 = 50 Гц. При частоте [ Щ [тт = 50 Гц
напряжения у нч и_Цк совпадают по фазе, а при отклонении частоты
от номинального значения расходятся по фазе.
При снижении частоты до частоты срабатм ван их реле КР1 ЭС Ф
данного реле релейно формирует дискретный потенциальный сигнал,
возбуждающий, при замкну той накладке 8X1, выходное
35
о.
г *,
Н
о
С
О.
н
I
I
I
'Л
кр:*
с
и
I,
О
О
и
КЬ2
О.
14
О»
с;
•
к|
а.
14
2
кп
о
X
о
а
5^
А
I
гп
гп
14
>*
О
<
36
электромагнитное реле К1Л быстродействующей очереди АЧР1. Если
используется две очереди АЧР1, то аналогичным образом, при
снижении частоты до частоты срабатывания реле КР2 Э С Ф данного
реле релейно формирует дискретный потенциальный сигнал,
возбуждающий, при замкнутой накладке
3X2, выходное
электромагнитное реле КЬ2. Реле К1Л и К Ь2 сработав подают
команду на отключение потребителей подключенным к очередям
АЧР1.
При использовании двух очередей АЧР2 накладки 5X1 и 5X2
разомкнуты и от реле КР1 запускается элемент выдержки времени
ОТ1, а от реле КР2 запускается элемент выдержки времени ЭТ2,
которые с установленными выдержками времени возбуждают
соответственно реле К Ы и КЬ2. Если используются АЧР1 и АЧР2,
то накладка 3X1 замкнута, а накладка 5X2 разомкнута.
При восстановлении частоты до уставки срабатывания Ч А П В
измерительное реле частоты
К РЗ
с помощью инвертора
ОЬ1
формирует дискретный потенциальный сигнал, запускающий элемент
выдержки времени ОТЗ устройства Ч А П В . Устройство содержит
логический элемент БХ (ЗА П РЕТ ), не допускающий действия Ч А П В
при срабатывании А Ч Р с помощью элемента 0\У. По истечении
установленной выдержки времени на ОТЗ срабатывает реле К О и
осуществляет подключение отключенной нагрузки очередями А Ч Р.
3.6 Задание на лабораторную работу
Изучить схемы и принцип действия устройств А Ч Р и Ч А П В.
Объяснить требования к устройствам А Ч Р.
3.7 Содержание отчета
3.7.1 Отчет должен содержать цель работы и задание,
принципиальные схемы А Ч Р с Ч А П В в К Р У 6 - 10 кВ на релейно­
контактных элементах и микроэлектронное аналоговое комплексное
устройство А Ч Р и Ч А П В.
3.7.2 Привести описание работы микроэлектронного аналогового
комплексного устройства А Ч Р и Ч А П В при использовании АЧР1 и
АЧР2.
Контрольные вопросы
1. Для чего предназначено А Ч Р?
2. Назначение А ЧР1?
3. Назначение А ЧР2?
37
4. Назначение дополнительной частотой ра й ручки?
5. Почему система ЛЧР выполняется с несколькими ступенями?
6 . Каково назначение ЧА П В?
7. Укажите требования предъявляемые к схемам ЛЧР?
8 . До
какого значения должна подниматься частота в
энергосистеме после срабатывания устройств А ЧР?
9. Какова начальная уставка по частоте устройства ЧЛ П В?
10. Какова начальная уставка по частоте устройства АЧР1?
11. Какова начальная уставка по частоте устройства ЛЧР2?
12. Какова начальная уставка по времени устройства ЧЛ П В?
13. Какова начальная уставка по времени устройства АЧР2?
14. Чему равен минимальный интервал по времени между
смежными очередями ЧЛ П В?
15. Поясните работу схемы АЧР с ЧЛПВ в КРУ 6-10 кВ.
16. Поясните работу схемы микроэлектронного аналогового
комплексного устройства ЛЧР и ЧЛПВ при работе двух очередей
АЧР1.
,
22
17. Поясните работу схемы микроэлектронного аналогового
комплексного устройства АЧР и ЧАП В при работе двух очередей
в/
лчр 2 .
•г;-*У
|
а
Й
*
»Т‘л 1
г
;ч
§
/
"
;Л
'
.
'
.т
л
18. Поясните работу схемы микроэлектронного аналогового
комплексного устройства ЛЧР и ЧАПВ при использовании АЧР1 и
г
;
- ^ -
38
Лабораторная работа № 4. Устройства автоматической
синхронизации генераторов
4.1 Цель работы
Изучить классификацию, требования, схемы и принцип действия
устройств
полуавтоматической
самосинхронизации
и
синхронизаторов с постоянным временем опережения (С11ВО).
4.2 Общие сведения
Процесс включения синхронного генератора на параллельную
работу с другими генераторами или с эисргосистомои называется
синхронизацией.
Различают синхронизацию автоматическую, при которой все
операции
производятся
специальными
автоматическими
устройствами без вмешательства персонала, и полуавтоматическую,
при которой действия персонала сведены к минимуму и
ограничиваются
только
регулированием
частоты
вращения
синхронизируемого ге!тератора, в то время как другие операции
производятся автоматически.
Автоматизация всех операций при синхронизации позволяет
исключить тяжелые последствия ошибочных действий персонала. Для
включения синхронных генераторов на параллельтю работу в
настоящее время применяю» два способа: самосинхронизация и
точная синхронизация.
При включении синхронного генератора на параллельную работу
способом самосинхронизации он невозбужден н разворачивается
турбиной до скорости близкой к синхронной. Мри определенном
скольжении и ускорении его ротора по отношению к ротору
эквивалентною генератора энергосистемы включается в сеть, после
чего сразу же подается возбуждение и происходит втягивание ротора
в синхронизм.
При точной синхронизации генератор разворачивается до
иолсинхронных оборотов и возбуждается. В момент ею включения в
сеть необходимо обеспечить выполнение следующих \слонин:
- примерное равенст во частот синхрони зирхюшею гоператора и
ш.
ш
сети:
- примерное равенство напряжений генератора и сети:
- отсутствие сдвига фаз синхронизируемых напряжений.
т
4.3
Лвгимаш чесьгое вклю чение синхронных итераторов но
способу са мосип \ рои и за ци и
Включение нсвозбу жденного генератора в сеть эквивалентно для
энергосистемы внезапному трехфазному короткому замыканию за
сопротивлением I оператора;
Согласно Н У ) способ самосинхронизации, как основной способ
включения на параллельную работу, может предусматриваться для:
-турбогенераторов мощнос тью до 3МВт;
- турбогенераторов с косвенным охлаждением мощностью более
3 МВт, работающих непосредственно на сборные шины, если
периодическая составляющая переходного тока при включении в сеть
способом самосинхронизации не превосходит 3,51,. ном
- турбогенераторов с косвенным охлаждением, работающих в
блоке с трансформаторам и.
Согласно НУ"), при аварийных режимах в электрической системе
включение на параллельную работу всех генераторов вне зависимости
от системы охлаждения и мощности может производиться способом
самосинхронизации.
На тепловых электростанциях операция самосинхронизации
турбогенераторов осуществляется, как правило, полуавтоматически.
Регулирование частоты вращения генератора и её подгонка к под
синхронной возлагаются на персонал. Включение генератора в сеть
производится автоматически устройством самосинхронизации при
заданном значении скольжения.
На рисунке 4.1 приведена схема устройства полуавтоматической
самосинхронизации применяемой на тепловых электростанциях [2 ].
Основным элементом устройства является реле разности частот
КР, контролирующее разность частот напряжений генератора и сети.
В качестве реле КТ широко применяется реле частоты типа ИРЧ 01 А, обмотка 2 которого подключается последовательно с реостатом
К1 к трансформатору напряжения I V! включаемого генератора.
Обмотка 1 подключается к трансформатору напряжения сети ГУ2.
Устройство полу автоматической синхронизации вводится в работу
ключом 8 А. замыкающим цепи трансформаторов напряжения Т\'1 и
IV 2 , цепи оперативного постоянного напряжения и выходные цепи.
Реле ИРЧ - 01А в момент подачи напряжения на его обмотки
может кратковременно замыкать свои контакты. Чтобы исключить
неправильное действие устройства, обмотки 1 и 2 реле КГ
подключаются к трансформаторам ТУ 1 и Т\ 2 не одновременно:
сначала подключается обмотка 1 , а затем через время в несколько
секунд, устанавливаемое на проскальзывающем контакте
реле
40
времени КГ. I подключается обмотка 2. Подключение обмотки 2
осуществляется с помощью промежуточного реле КГЗ. Кроме того,
вводится дополнигельная выдержка на кчштакге К 1.2^ в цепь
контактов КГ. 1 и КТ.2. исключающая неправильное срабатывание
устройства в момент подачи напряжения на обмотку 2 реле КГ .
к
ост к ме
и I й!
/КМ
и
к
г
:
/ К Ь.1
/К П I
и 1:
К !:
о
ТГ I. г 1
II * 1
В
ГМ
1Г К1: 1
М I1
на вклю чение 0 1
на отключение АГП
П
Р исунок 4.1 - Схема полуавтоматической самосинхронизации
Реле КГ срабатывает при частоте скольжения равной частоте
срабатывания и подаст питание на выходное реле устройства К Ы ,
которое с помощью контакта К1.1.1 самоулерж ивас! с я. а контактом
КЫ .З замыкает цепь включения выключателя 01. После включения
выключателя генератора включается автомат гашения моля
генератора, подающий возбуждение на обмотку ротора генератора.
Возбужденный генератор окончательно втягивается в синхронизм.
Самоудержание выходного реле К1.1 обеспечивает надежное
включение выключателя и АГП генератора. Промежуточное реле К1._.
имеющее задержку при возврате, ограничивает длительность сигнала
на включение выключателя и АГП. Во избежание опасного
воздействия номинального напряжения
трансформатора I V 1
возбужденного генератора на обмотку | реле КГ, не рассчитанную на
это напряжение, цепь обмотки 2 размыкаек'я кош актм КГЗ._ после
возврата реле К1.3, вызванною размыканием котакш К1.1.2. Реле К\ ,
предназначен^ для исключения подачи номинальною напряжения
возбхжденного генератора па обмотку 2 реле КГ до включения
41
генератора ы сем,. что может произойти вследствие ошиоочных
действий персонала. Размыкающий контакт реле К.У размыкает цель
реле времени К Г н исключает, таким образом, возможность
срабатывания реле К1.3.
4.4 Автом атическое вклю чение синхронных генераторов но
способу точной синхроншанни
4.4.1
А втом атические
синхронизаторы
с
постоянным
временем опережения тина А С 1-4 н ^ Б А С
На электрических станциях широкое применение получили
синхронизаторы с постоянным временем опережения следующих
типов: АСТ — I. У БАС (устройство бесконтактное автоматической
синхронизации).
„
Автоматические синхронизаторы типа АС Г - 4 и У Ь
обеспечивают
автоматизацию
всех
операций
при
точной
синхронизации [К|. Данные автосинхронизаторы имеют следующие
основные утлы:
- узел опережения, определяющий момент подачи импульса иа
включение выключателя;
I узел контроля разности частот, определяющий допустимость
скольжения для включения синхронизируемого генератора,
- узел контроля разности напряжения, сравнивающий напряжения
сети и синхронизируемою генератора;
- узел выравнивания частоты вращения синхронизируемого
генератора и сети;
узел
блокировок,
обеспечивающий
соответствующее
взаимодействие элементов в схеме автосинхронизатора.
Схема автоматического синхронизатора с постоянным временем
опережения типа АС I -4 приведена на рисунке 4._.
На работу синхронизатора АСТ-4 не оказывает существенного
влияния изменение напряжения генератора и сети. Синхронизатор
нормально функционирует при отклонении напряжения в пределах
Д1) = ±15% от номинального значения [9|. Синхронизация
допускается при разности частот Д/ = 0,2 щ 0,3 I ц.
Учитывая, что генераторы снабжаются автоматическими
регуляторами напряжения, обеспечивающими подгонку напряжения
генератора к напряжению сети
в пределах Щ = ± 1 0 % от
номинальною
напряжения,
синхронизатор
выполняется
оез
устройства подгонки напряжения |8 |.
На зажимы автосинхронизатора подается напряжение от двух фаз
трансформатора напряжения энергосис темы и напряжение от трех фаз
42
трансформатора
напряжения
синхронизируемого
генератора
(заземленная фаза «в» - общая для ТУ генератора и >иергоеистемы).
Рисунок 4.2 — Схема синхронизатора с постоянным временем
опережения типа ЛС Г-4
СаВНТЬ
На включение выключателя
Рисунок 4.2 - Продолжение
Узел опережения автосинхронизатора состой! из трансреактора
(дифферен цирую т е го трансформатора) II- и двухобмоточною
поляризованного реле КЬрС. Обмотка 2 этого реле включена
последовательно с резистором КЗ и параллельно с первичной
обмоткой гранереактора Т 1-, а обмотка 1 - включена в цепь вторичной
обмотки трансреактора П. последовательно с резистором К2. К
первичной обмотке трансреактора IШ подводитея выпрямленное
напряжение биения, рисунок 4.3.
В течении каждого периода биений выпрямленное напряжение
непрерывно меняет свое значение, потто му во вторичном оомогке
трансреактора
индуктируется
ЭДС.
Вторичное
напряжение
трансреактора мсняс'1 знак в момент максимума первичного
напряжения, а при совпадении фаз векторов ЭДС генераюра и
энергосистемы достигает наиоольшего амплитудного значения,
рисунок 4.3.
‘
^^
Ток, протекающий по обмотке 2 реле КЦН), пропорционален
на11ряжению оиеиия:
(» У Ч * |
Е = к г ■2 •1 ■51П—— .
2
44
.
(4.1)
I - входное напряжение: 2 - напряжение на вторичной оомотке
дифференцирующего трансформатора (трансрсактора)
Р исунок
И
Я
4.3 - Диаграмма, поясняющая работу узла опережен
По обмотке 1 реле К Ц „ протекает вторичный юк трансреактора.
пропорциональный производной выпрямленного напряжения биения:
I1
(Оя
■
соя
2*М
1
2
(4.2)
2
В выражениях (4.1) и (4.2) |
и к2 - коэффициенты
пропорциональности, знамения которых изменяют регулировкой
сопротивлений резисторов К I н КЗ.
Реле опережения включено таким образом, что когда токи обеих
обмотках имеют положительный знак, на подвижную систему реле
действует тормозной момент. Реле КЬро сработает и переключит свои
контакты лишь после того, как ток в обмотке I изменит знак и станет
равным току в обмотке 2. рисунок 4.3. Таким образом, условие
срабатывания реле КЬро имеет следующий вид.
Со < ы 1
(4.3)
Момент времени, в который происходит срабатывание реле К!,^.
45
явля-сIся ьс.шмшюп постоянной и не зависит 01 скольжения шь. Зю и
ес1 ь
время
опережения,
задаваемое
узлом
опережения
авгосинхрониза 1ора.
Разброс времени опережения не превышает грех электрических
градусов при разности частот Д/ = 0,04 — 0,25 I ц.
Значение времени опережения автоеинхронизатора регулируется
с помощью резистора КЗ. Чем больше значение сопроIийления
резистора КЗ. к*м меньше юк в обмотке 2 реле и тем больше время
опережения.
^
Щ
^
Контроль разное ги частот синхронизируемых напряжений
осуществляется
при помощи реле К К
включенного через
выпрямитель \ N2 и резистор К4 на напряжение оиения 11$ . Реле К Р
срабатывает, если напряжение на его зажимах будет равно или
меньше напряжения срабат ывания, г.е.
*ЯГ */«5Л0П* 1оП
----- о----- '
(Л у|\
2
< Цкн = 2 ■и в
где
" допустимая, задаваемая при расчете разность частот
синхронизируемых напряжений;
I
- время опережения оптимума, равное собственному
времени включение выключателя
Изменение частоты, при которой реле К1* отпускает свой якорь,
производится изменением сопротивления резистора К4. рисунок 4.2.
Для предотвращения ложной работы автосинхронизатора ири
большом скольжении параллельно обмотке реле К1 включен
конденсатор С 2 . Емкость его выбирается такой, чтобы при разности
частот, большей 0,5 * 1,0 Гн, реле К1; не отпускало свой якорь и
блокировало работу
автосинхронизатора.
Благодаря наличию
конденсатора напряжение на обмотке реле К1* при большой разности
частот не снижается до нуля, а изменяется, как показано пунктирной
линией на рисунке 4 .4 , так как вследствие разряда конденсатора
поддерживается напряжение на обмотке реле. При малой разности
частот наличие конденсатора не влияет па раооту реле К г, гак как
напряжение на его обмотке в этом случае снижае1ся по кривой
напряжения биения.
> . , . . _Напряжение срабатывания
Мкн- определяемое по (4.4),
выбирается из условия совместимой работы реле контроля частоты и
реле опережения. Если частота скольжения со* >
шп, то, как видно
из рисунка 4 .4 , первым срабатывает реле опережения, а затем реле
контроля частоты и включения выключателя не произойдет. Если
I
46
Г
I
1
частота скольжения о>я < о>$лоп, первым срабатывает реле контроля
частоты, вторым - реле опережения и в этом случае полается импульс
на включение выключателя 18).
14
I
КГ
Рисунок 4.4 - Диаграмма, поясняющая совместную работу узла
опережения и узла контроля разности частот
Контроль разности напряжений синхронизируемою генератора и
энергосистемы осуществляется при помощи реле К V , включенного
через выпрямитель У83 межлу фазой В. обшей для генератора и
энергосистемы, и средней точки резистора Кб, включенного на
напряжение биений. Параллельно обмотке реле К У включен
конденсатор СЗ, емкос ть которого подбирается таким образом, чтобы
отпускание якоря реле происходило при частоте биений 4/ < 0,2 -50,3 Гц . Уставка реле К У регулируется при помощи резистора К7
Если
напряжения
синхронизируемою
I оператора
и
энергосистемы равны по значению и совпадают по фазе, то к обмотке
реле К У будет подведено максимальное напряжение и якорь реле
будет
подтянут
II ку
к •>/3 •Ц ф
(4 5 )
где к - коэффициент пропорциональности:
Мф - фазное напряжение.
При равенстве напряжений синхронизируемого генератора и
энергосистемы и расхождении векторов
И(
и II] на 180
напряжение, подведенное к реле К Л . будет равно нулю и оно
отпускает свои якорь.
47
1:ели напряжения не раины между сооой, ю реле КЧ оуле!
находиться иол напряжением при всех значениях угла 5 и ею якорь
будет подтяну г.
I ели ра лгое I ь между значениями синхронизируемых напряжении
не превышает заданное шаченне, ю при угле 6 близком к 180, реле
контроля разности напряжений отпускает свой якорь, при тюм
замыкается к о та м К\М и размыкаемся контакт К\'.2 |8 |. В это же
время «акже замыкаются контакт реле опережения К!.,*,: и контакт
реле конIроля частоты К1*.2, что приводит к срабатыванию реле К Ы .
Последнее после срабатывания самоудсржнваегся через свои
контакты М Ы и К Ы .2 , а контактом К1.1.3 подготавливает непь для
срабатывания выходною реле К1.2. Реле К1.2 срабатывает после тою,
как реле К\ полтине! якорь и замкнет кон такт К V .2, а контакты КЬр*, |
и КР.1 в это время буду г замкнуты.
Выходное реле К 1.2 срабатывает, в том случае если первым
замкнется контакт реле контроля частоты КI *. 1 , а за I ем кон!ак! реле
опережения К1.ри ь т'.е. при частоте скольжения и>,< шч_ми|, рисунок 4.4.
После срабатывании реле К 1.2 с помощью контакта К 1-2.2
становится на самоудержание, контактом К1.2.3 подаст импульс на
включение выключателя, а контактом К1-2.1 разрывает цепь реле К Ы .
Исли ак >
реле опережения К Т {Ч, сработает раньше реле
контроля частоты К 1* и разомкнет свой контакт К 1
в цепи реле
К1.1. Последнее, потеряв питание, разомкнет свой контакт К Ы .З в
цепи обмотки реле К 1.2. Последующее срабатывание реле КР, не
приведет к срабатыванию реле К Ы , так как цепь его обмотки остается
разомкнутой контактом К 1*.2 и импульс на включение выключателя
не будет подан.
- г
д
'л
Конденсатор С4 и резистор К11 в цепи обмотки реле КЬ2
предусмотрены дли оо.1егчения работы кон такюв. Пень реле К1.2
контролирч етси вспомогательным контактом выключатели 80Т,
замкнчтым, когда выключатель отключен. После включения
выключатели контакт ЭДТ размыкается и реле К1.2 теряет питание.
Узел выравнивании частоты вращения состоит из двух реле
скольжения К1.„, «Прибавить», и К1.ч, «Убавить», и одного реле
времени КТ. Реле КЦ, через выпрямитель У84 и резистор К9, рисунок
4.2, включено на напряжение Икти* ^ \. ~ 1А
Реле К1.х через выпрямитель У85 и резистор К 10 , рисунок 4.2,
включено на напряжение 1Ак1 >~ Уе л ~ 1Л сБлагодаря такому включению КЦ, и К1.ч напряжения скольжения
на обмотках реле сдвинуты относительно друг друга на угол 60 .
тЩ
йи
48
Уставки срабатывания реле К1.„ и К1.ч выбираются одинаковыми
и регулируются резисторами, соответственно К 1) и КII).
Если частота вращения синхронизируемого генераюра меньше
частоты вращения эквивалентного генера юра >псри»еиетемы. т.с.
вектор напряжения генера 1ора отстает 01 нек юра напряжения
терт осистемы. чю.т $ изменяется в по южи тельной нопп.юемкти.
и поэтому в Iечетнте кажлою периола биений первым срабатываем
реле К1.„. Реле К1 „ сработав контактом К I * ратмыкасч нет» реле
К1.х, контактом КГ,,,: лапус кает реле КТ, контактом К! 1(я разрывает
цепь на ««Убавить», а контактом К Ь „| по тасч импульс на
«Прибавит*
В том случае, когда частота вращения синхронизируемого
генератора больше частоты вращения эквивалентом» генератора
энергосистемы, угол <5 изменяется в отрицательной полуплоскости, и
поэтому в течение кажлою периода биений первым срабатывает реле
КЦ. Реле К Ц сработав контактом К1.ч , размыкает цепь реле К1 II*
контактом К Ц : запускает реле времени К !, контактом К Ц *
разрывает цепь на «Прибавить», а кон тактом К1.ч ; но лает импульс на
«Убавить» |8 |.
Для ограничения длительности импульса па «Прибавить» и
« У б а в и т ь » еллжит реле времени КГ. В первый момент включения
обмотка реле КТ шунтируется емкостью коиленеаюра С 5. При
достижении напряжения на конденсаторе С 5 уставки реле К I .
последнее сработает и прекратит подачу импульса на М ИЧВ путем
размыкания контакта К 1.3. Контактом К Г. 1 размыкается цепь заряда
конденсатора С 5, а контактом КТ.2 конденсатор С 5 подключает ся к
разрядному резистору
К 12. После разряда конденсатора С5 и
возврата реле К!.,, и К1.х реле времени вновь ююво к повторному
действию.
Автосинхронизатор типа У БАС имеет такую же структурную
схем\, что и автосинхронизатор типа Л С I
4. по выполнен с
использованием полупроводниковых логических »лемситов серии
«Логика Т».
Использование
полу проводниковых
логических
элементов позволяет легко реализовать весьма сложные функции
точной синхронизации и. кроме тою. делает это устройство надежным
в работе;
Недостатком автосинхронизаторов АС I 4 и У ЬАС является то.
что они имеют заметные погрешности во времени опережения, так
форма огибающей напряжений биений искажается, что приводит к
запрету действия автосинхронизаторов при неравенстве напряжений
более 10®о. Кроме тот о. возникают отказы в действии при малых
49
скольжеиняч. ко1 да условия включения иаиоолее олагопризтш.
Другим нслоскиком является то, чго учел выравнивания частоты
вращения е греми гея свест и скольжение к нулю, в окрестности
ко 10 р01 о ав I осинхронизатор персе гае г лейс I воват ь.
М икро К1СК1 р о и м ы й
4 .4 .2
аналоговый
автоматический
синхронн ш гор
Микро электронный аналоговый автоматичсский синхронн «агор
типа С.А-1 с вычисляемым углом опережения устанавливает угол
опережения о с у чегом ускорения вращения генератора а , [3.4]:
ш Ш
•1
щ
|У
Я
ш »-0 ‘ 1он ± »
I
Й В
( 4 6)
/ <Ь±
Фу нкциональнам схема автоматического синхронизатора
вычисляемым углом опережения приведена на рисунке 4.5.
с
п<»<>
\ \ Е . \ 1
1
тч
I А12
111К
Рпсмюк 4.5 — Функциональная схема автоматического
синхронизатора с вычисляемым углом опережения типа СА -1
Условие срабатывания синхронизатора б + бон
ей
2 * Т1
ИЛИ
т>
,
й25 Щ
+ — *г
2 тт.
(4.7)
7
°п1 ш
и
смертельный орган угла опережения (ИОУО) с о с т о и т из
время им! |ульсти о преобразователя ВЦ ]1У 0 угла сдвига фаз б
между 1 I . \ и
низких частот / Г , выделяющего
6
‘
50
постоянную составляющую напряжения Iиропорциональную углу
Й, двух дифференциаторов АПК А 1)2 и сумма гора-компаратора
\\ТА1 сравнивающего напряжения согласно (4.7)
л
I" :.о +
*
8
1
а>
п_
+
~
с!г
3
,
1
1
4
1
Чш * (М1>
О
)
(4.л)
где 1:^) - напряжение на выходе 7.1 при у глах 6 = 0; 2п> п .
Схема время или1\л кс ного измерительною преобразователя ВПП
угла сдвига фаз б = <оч * С между напряжением Ц1П на шипах
электростанции
и
)Д (
синхронного
генератра
Егх = 11г
представлена на рису икс 4.6.
ПИП выполнен па транзисторных элементах несовпадения по
знаку мгновенных значений Щ| и Егх = 11г, рисунок 4.7.
При положительных напряжениях иш и и, открыты токами базы
1*6 транзисторы V I I и У ГЗ, а при отрицательных напряжениях иш и
иг открыты транзисторы \ Г2 и V I 4 и напряжение 1!ф на выходе ВИИ
фазы практически равно нулю. В течение времени несовпадения 1НСП
мгновенных значении напряжении иш и иг. . один из двух у казанных
транше торов закрыт обратными напряжениями на их эмиттерных
переходах [3,41.
В положи тельные иолупериоды напряжения
и, закрыты
транзисторы V I I или V 14, а в отрицательные иолупериоды - V"12 и
VГЗ. Напряжение Уф на выходе ВИН равно части Г)ДС источника
питания Еп. определяемой делителем на резисторах К.1, К2.
Напряжение 1}ф ,на выходе ВИН, представляет собой прямоугольные
импульсы с изменяющейся длительностью
Гл = 1НСП = Я/а)с,
пропорциональной уг лу сдвига фаз <
5(рисунок 4.7).
Постоянная составляющая 11^ времяимпульепого напряжения Уф
пропорциональна углу 5 ц № *I при стабильной ЭДС ишания Е„. Щ
выделяется высокодобротным инерционным фплыром / V нижних
частот. Минимальное напряжение 11й0 при углах 6 = 0, 2тг •п равно
^5о = рЩ В, а при у глах 5 = п •я максимальное шачепие равное
1^0 = 10.5 В.
На выходе активного дифференциатора А Ш , включенного в
режим инвертора, формируется сигнал в виде напряжения Ид =
-ТсШй/сП. моделирующего производную угла сдвига фаз 5. т.е.
часто|у скольжения синхронною генератора <оч.
/
51
52
Рисунок 4.6 - Схема измерительного органа угла опережения
а
в
о
Г
I-
и
*/
I
II /
1А-*
м
П.
О
и*—
.
О
и..
I
г
я
5е л : 2г.
О
11
-л
%/
и..
<
А>
С
’
Рисунок 4.7 - Графики, иллюстрирующие формирование сигнала
по углу сдвига фаз и других сигналов измерительным органом угла
опережения
Напряжение 11в 1 Т, •Т^стИя/сН2 на выходе дифференциатора
А02 отображает ускорение ач вращения гурбогсисраюра.
#
Постоянные времени дифференциаторов Тг = К ос1 *€5 и Т-* =
Щ с 2 ‘В 2 устанавливаются дискретными изменениями сопротивлений
резисторов обратной святи К ос1 и Кос2.
Су ммаюр-комнаратор \\1:Л1
суммируе1 и сравнипае!
поступающие на его входы напряжения. В момент времени их
равенства он выдает дискретный (единичный) си шал 11в. рисунок 4.7,
по которому нрп выполнении всех условий 1очной синхронизации
формируется сигнал на включение выключателя с вычисленным
у глом опережения &Ш1.
; , }
|
Измерительный орган утла опережения содержи! выпрямитель
А$\; напряжения 1^, выходное напряжение НУ которого отображает
абсолютное значение угловой скорости частоты скольжения ±и>5.
Измерительный
орган
разности
амплитуд
(ИОЛ)
автоматического синхронизатора СА-1 представлен на рису нке 4.8.
Напряжение иш от трансформатора напряжения системы
поступает на вход промежуточного трансформатора напряжения
Т 1Л 1 , а напряжение
иг, от трансформатора
напряжения
синхронизируемого генератора, поступает на вход промежуточного
трансформатора напряжения Т 1 Л '2 .
Данные
напряжения
выпрямляются
с
помощью
двух
выпрямителей \’.Ч1 и V
из которых с помощью простейших КС частотных фильтров выделяются постоянные составляющие 1)0ш и
110г и их разность Д1)0 = 110и| — 110г. Релейпость действия
измерительного органа обеспечивается компараторами ЬА1 и ЕА2,
выполненными на интегральных операционных усилителях в
инвертирующем и дифференциальном включении соответственно,
сравнивающими возможные разнонолярные напряжения +ДУ0,
пропорциональные разности амплитуд АУт « 11тш — 11тг
с
допустимым значением их разности Д11ту, которое устанавливается с
помощью резисторов К1 и К2 источника питания Ёп.
Компаратор НА 1 срабатывает при отрицательной ( —Ди0), а НА2 |
при положительной (-НС10). разности амплитуд, превышающих по
абсолютному значению допустиму ю А11ту.
Дискретные сигналы с выходов компараторов 1:А1 и ЕА2 в виде
положительных
постоянных
напряжений
О* = 112 = Ей,
соответствчющих логическим единицам, поступают на вход
логического элемента 01/ (ИЛИ) и после интегрального инвертера
ОУ1
( III; ) . превращаются
в
запрещающий
сигнал
Ит ,
соответствующий логическому нулю. При разностях амплитуд,
меньше допуст имой, напряжения II! = 1)2 % *~ЕП, которые не
т
г
V
Д Я д . 1--
;
Я
та
;
54
г
м
о.
« а
0
X
о
1
эс
г
-г
'о»
л■
>
проходят череч элемент 1)\\ и поэтому на входе инвертора 01] 1 будет
логический нуль, а на выходе разрешающий единичный логический
сигнал Цт .
.
^
?х
Измерительный орган частоты скольжения (НОС ) представлен на
рисунке 4*9. На входы измерительного органа чаечоч ы скольжения,
рисунок 4.9. поступают сигналы в виде напряжений
и
с
выхода ичмерн Iсльного органа угла опережения пропорциональные
соо1вечегвенно углу сдвига фаз мел, 1ч напряжениями Ь1Ши Кг,
абсолютному значению частоты скольжения и ускорению вращения
синхронного I енераюра.
Сумматор-компаратор
\\НА1
контролирует
максимально
допустимую
часчогч скольжения оэч , в момент включения
выключателя генератора путем сравнения напряжения 13§ на ею
Ш
инвертирующем
входе
с
напряжением,
11 = М^шадил ^5
поступающим на шорой вход.
При частоте скольжения Щ
иа иыхо^е У ЕЛ 1
появляется разрешающий сигнал в виде положительного напряжения
Ыс. При часю ю скольжения
> <о5дШ| на выходе \\ ГЛ1 появляется
запрещающий сш нал в виде отрицательного напряжения IIс.
Сумматор-компаратор \\1*А2 формирует запрещающий сигнал
I ) у п а действие еннхронизачора по предельным абсолютным
значениям часто ил скольжения Д пр = 1 Гц и ускорению вращения
турбо1 енера юра а51|р. Формирование сигнала
производи 1ся
яд
нулем сравнения напряжения II ы или 0$ с установленным
напряжением 11ч киу. Благодаря диодам \ 01, V 132 на инвертирующий
вход \\1:Л2 поступает большее из указанных напряжений: 1)ш или
положительное значение
(при положительном ускорении). При
отрицательном ускорении напряжение 1$й меняет знак и через диод
У Ю на иеипвертнру ющий вчод \\1.Л2, его абсолютное значение
вычшастся из напряжения
Сигнал 1’,пс выхода ПОЛ и сигналы с выходов сумматоров••
И
компараторов \\1‘Л1 (П О У О )и \У1лЛ2 (НОС'), соответственно 1.1в и
и с поступают в .101 пческую часть синхронизатора ЛЧ, рисунок 4.5.
Логическая часть синхронизатора обеспечивает его действие на
включение выключателя синхронизируемого генератора, если
сигналы 11ш “ О, I с “ О, а 1.'в = 1.
1
:>6
а
п
•1X Фк «
*и
4
л
л
О
о
г-
57
/
4.5 Ь .и ш п с и;| .кю о р аю р и )ш раооп
I Ну чип» схемы н 11р111111Ш1 действия усIройеIв нолуавюмашчеСКО11 слмосипхронп >ацпи и синхронизаторов С ПОС1оянным временем
опережения (СИВО). Перечислить фсбоиания к ним, показать по схе­
ме, какими моментами ни фсбоиании реализуются.
4.6 Со.&ержанне отчета
4.6.1 0 1401 должен содержап> ноль работы и задание, принципи­
альные схемы \с фонегв полуавтоматической самосинхронизации и
еннхроинзаюров с постоянным временем опережения (СИВО).
4.6.2 Приноси! описание работы устройства автоматическою
синхронизатора с вычисляемым углом онережения тина СА-1 при
час то 1о с ко. Iьжо пня (л)5 > и>сдОП.
Коп I рольные вопросы
1. Наилино преимущества и недостатки самосинхронизации и
IОЧНО!! синхрошпанпи СИН\рОН1ТЫХ ГСНСраТОрОВ. В каких условиях
применяет ся самосинхронизация и точная синхронизация?
2. Назовите иреимутцества и недостатки синхронизаторов с
постоянным временем опережения.
3. Как осуществляется контроль скольжения в синхронизаторах с
постоянным временем опережения?
4. Какие основные элементы входят в состав автоматического
синхронизатора?
^
^_
5. Каково назначение реле разности частот в устройстве
полуавтомат ичес кой синхронизации?
6. Пояснию работу синхронизатора с постоянным временем
опережения при
> шч ки|.
7. Поясни ю работу синхронизатора с постоянным временем
онережения тина АС Г-4 при щ > <оч ,оп.
8. Поясни ю работу сип хроника юра с постоянным временем
опережения типа СА-1 при а>ч < соч ии,.
9. Поясни 10 работу синхронизатора с постоянным временем
опережения шна АС Г-4 при шч < юч10|1.
10. Поясните работу синхронизатора с постоянным временем
опережения типа СА-1 при от, > ш.
М. В чем проймущества автоматического синхронизаюра с
вычисляемым у глом опережения (СА-1)?
12. Поясни 10 рабо1\ схемы полуаш оматической синхронизации?
13. В связи с чем необходимо опережающее воздействие на
включение выключателя генератора при его Iочной синхронизации и
какие известны способы его обеспечения?
14. Как функционирует измерительный орган угла опережения
автоматическою синхронизатора СЛ-1?
15. Как функционирует измерительный оркш разности амплитуд
Э,1С генератора и напряжения на шинах
электростанции
автоматического синхронизатора СЛ-1?
! 6. Как функционирует измерительный оркш
частоты
скольжения анюмашческою сннхроннзаюра СЛ-1?
59
. 1абора I ори а и работа Л» 5.
. шкаптанин асинхронною режима
Ус I райе I ва
авш м аш чссш
5.1 Цель рабоп .1
ИзуниIь классификацию, требования, схемы и принцип действия
устройств автматичеекой диквилапни асинхронною режима.
5.2 Общие сведении
Дсиичронный
режим
наступает
вследствие
нарушения
устойчивости параллельной работы отдельных частей энергосистемы.
Асинхронный режим наступает вследствие неполного соответствия
дозировки прогивоаварииных управляющих воздействии тяжести
возмущения. ».е. недостаточной эффективности ДИНУ, при отказе
оыстродеиствутощих защит, при нерасчетных повреждениях, при
отказе про швоаварийной автоматики, при несинхронном А 1ТВ [2,4].
Допустимый.
хотя
и нежелательный
для
синхронных
генераторов, асинхронный режим представляет серьезную опасность
для энергетической системы. При возникновении асинхронного
режима
происходят
периодические
изменения
угла
между
эквивалентными
)ДС
несинхронно
работающих
частей
энергосистемы связанных линиями электропередач и, напряжения в
различных точках электропередачи. тока и активной мощности
электропередачи.
В зависимое 1 и от ситуации асинхронный режим может быть
допустимым кратковременно, а иногда и относительно длительным
или недонуешмым вообще.
_
1
Существус! два способа ликвидации асинхронного режима:
- ресинхронизация;
-л."
- деление асинхронно работающих час Iей энергосистемы.
Ресинхронизацией
называется
процесс
восстановления
синхронизма из состояния асинхронного режима. Для этого
принимаю 1ся все возможные меры, направленные на выравнивание
часто!
несинхронно работающих
частей
энергосистемы.
В
энергосистеме. рабо1ающсй с повышенной частотой, производится
быстрая разгру *ка генераторов или отключение части потребителей. В
энергосистеме. раоо1аюшеи с пониженной частотой, производится
быстрая загрузка работающих генераторов, до номинальной
мощности, частотный пуск гидрогенераторов или их перевод из
режима синхронных компенсаторов в генераторный режим, а также
отключение части потребителей усчройствами АЧР при большом
снижении частоты.
к*
60
Деление
выполняется
асинхронно работающих частей
жор» осистемы
и гс\ случаях, когда недону с» им длительный
асинхронный режим или пила респнхроничипня невозможна \2А\.
5.3
Принципы
вы п о лн ен и я
\ с г роиств
.ш к в и иш ин
а<ии1роп9Ю1 о режима
В со т не к I вин с харакчерными при шаками асинхронно! о
режима « жергоежпемах применяются устройства. реашруютие на
и вменения
тка,
активной
мощности
в линии
электропередачи.
напряжения на шинах поле гаинии, сопротивления на «ажимах реле
сопротивления
|2,10|.
В
некоторых
случаях
применяю гея
комбинированные ус гройства, с помощью которых осуществляется
контроль и тенен ия не одною, а нескольких режимных иарамс I ров.
К
устройствам.
выявляющим
асинхронный
режим.
пре.гьявляюгея следующие требования:
- селекIивносI ь. 1 .е. способность оыичап» асинхронный режим в
данном сечении электрической сети от асинхронною режима в
смежных сетях;
- чувствительность
к
асинхронному
режиму:
*
щГ
-быстрота срабатывания;
- способность определения лиака скольжения:
- простота выполнения и надсж!юсть функционирования.
5.4
Автом атика ликвидации асинхронною режима
•электромеханических реле со счетчиком циклов качаний
на
11ринпиниадьная схема устройс гва ав мшат икн ликвидации
асинхронного режима со счетчиком циклов качаний приведена на
рисунке 5.1. В качестве пусковою органа используются токовые реле
КА, включенные на гок каждой фаты линии, контакты которых
соединены последовательно. Данный пусковой орган не реагирует на
однофазные и двухфазные К а также на многократные срабатывания
разрядников ( П |
При возникновении асинхронного режима и достижении током
уставки срабатывания 1Ср. точка «б», рисунок 5.1.6. токовые реле
пускового органа К А срабатывают, а вместе с ними срабатывают
промежуточные реле К1.1 и К1.2, котрыс являются их
повторителями. Реле К М в каждом цикле асинхронного режима
запускает реле К1.2.
61
О
о
с.
Г—
С
1«С
в»
С.
А
О
ч
>
®2
*
^
ло
^">
гг*з
X
с
с1
11
о
и
С )Ц
м 2
1
м х
! ев
СС X
«V
5
?
тГ*•ч. С
ьВ
О с;
О- *
#О
с 3
*^
Г; тттш
X
ЧГ* Ш
^И
иХ
]
_ О
О —
со О
оз
и
о
щ. л
»
г*ч <
21 г—
О <
з* сз
О
2? о
г* X
КЯ о
сз X
сЗ
2 Щ
о. ез
«с
62
?
I
ко -
С-
Реле КЬ2 сработав, и мы кает свои контакты К1.2.1 и запускает
ретс К1.3. начало отсчета первого никла качании. Кроме юго
заммкакчея контакты К!.2.3 в цепи реле К1.5. К12.5 в цепи реле К1 7.
КТ2,7 в пени реле КС.1: и размыкаются контакты К !.2.2 в пени реле
К1.4, К1.2.4 в цени реле К1.6 и КК2.6 в цени реле К1.8.
Реле К1.3 сработав с помощью контакта К1.3.1 становится на
самоудержание, а контактами К 1-3.2 и К !-3.3 нолгогавливаег цепи на
срабатывание соответственно реле К1.4 и К Г.
При снижении тока до \ставки возврата 1И1Н. точка «а», рисунок
5.1.6. реле тока вместе с реле повторителями возвращаются в
исходное положение. Реле К1.2 вернувшись в исходное положение с
помощью контакта К1.2.2 запускает реле К! 4. которое фиксирует
окончание первого цикла качании, путем самоудержания в
сработанном положении с иомощыо контакта К1.4.1.
В промежутки времени 1р от момента возврата юковых реле при
снижении тока, ючка «а», и до момента времени их нового
срабатывания при увеличении тока, точка «б», запускается реле
времени К1 и косвенно контролирует продолжительность периодов
асинхронного режима Г. Нели 1р < 1КТ. ю реле времени запускаясь в
момент времени «а», не успеет сработать до момента времени «б», и
полому после повторного срабатывания токовых реле и реле
повторителей начнется отсчет второго никла качании, реле К1.5.
начало отсчета второго никла качании и К1.6 окончание второго цикла
качаний. >
Таким образом, осуществляется счет циклов изменении гока а.
следовательно, и циклов асинхронных провороюв. После того как
схема отсчитает заданное число циклов, в данном случае |ри цикла, на
следующем цикле сработает выходное реле К1.9 и полает команду на
отключение линии.
Возврат схемы осуществляется после прекращения асинхронного
режима с помощью реле времени К Г. контакт которого шунтирует
обмотки промежуточных реле ККЗ - К1.8. вследсмше чего они
возвращаются в исходное положение.
Если продолжи телыюсI ь периода такова, что промежуток
времени 1р > 1|СГ. то реле времени при первом же во игра I с реле тока.
точка «а», сработает и. зашунтировав обмотки реле КЬЗ - К1.8,
приостановит работу счетчика цикла качаний.
В тех случаях, когда схема АЛДР устанавливается на
подстанции, расположенной вблизи электрическою центра качаний, в
качестве пусковых органов целесообразно использовал» вместо реле
тока, реле минимальною напряжения.
*
5.5
Типовое
у е кройсгво
асинхронных режимов
а в I ома кикн
ликвидации
эксплуатации используется типовое устройство
IА Р,
разработанное
проектным
и научно-исследовательским ОАО
«Пнстшч I )иер! осе1ьпроект», в виде панели 111112704. Данная панель
функциониру ег с иснолыованием информации оо изменениях
комплексных соирошвлеиий и активной мощности. Измерительная
часть данной панели соеIопт из грех комплектов направленных реле
сопротивления К/1, К/.2 и К/3, рисунок 5.2, и измерительного реле
активной мощности К \Ч двухстороннего действия с двумя кош актами
замыкающим К\\ .1 и размыкающим К\\ .2 |2,3.4|.
Выявление
пару шення
устойчивости
электропередачи
оеущесгвдяеи'я с помощью двух реле сопрогивления К/1 и К/2, а
определение знака (изменения направления) активной мощности
осуществляется с помощью максимального реле мощности К\\'. Реле
сопрогивления обеспечивают повышенную чувствительность и
позволяю I определить сечение асинхронного режима, в котором
размещается электрический центр качаний ( )11К).
Необходимое взаимодействие реле К/1 и К/2 обеспечивается
логической часгыо первой ступени, состоящей из элемента (ЗА И РЫ )
В
1)Х, элемента времени задержки ОТI и элемента (И) 0X1.
При нарушении синхронизма годограф сопротивления на
зажимах реле сопротивления
сначала входит в зону срабатывания
чувствительного реле сопротивления К/1, зочка <ш», а затем грубого
реле К/2, гочка «А», рисунок 5.3. Нели время задержки Т3 элемента
01 1 меньше минимально возможной разновременности Тр
срабатывания реле сопротивления К/1 и К/2, то сигнал срабатывания
реле К/1 успевает пройги на вход 1лош че!ш ш элемента 0X1.
После срабатывания реле К/2 его сигнал поступает па вход 2
логического элемента 0X1, что приводит к формированию на ею
выходе сигнала прошвоаварийного управляющего воздействия,
который поступает на входы 1 элементов 0X2 и 0X3. Чтобы сигнал
на выходе 0X1 не исчезал, поскольку после срабатывания реле К/2
сигнал на выходе элемента (ЭХ исчезает, предусмотрена цепь обратной
связи ОС. соединяющая выход элемента 0X1 с входом элемента
задержки ОТ 1.
‘ {
Г - "
Поочередного срабатывания реле сопротивления К/1 и К/2
недоез а I очно для сслскшвного определения нарушения синхронизма,
так как такая очередность срабатывания реле имеет место при
синхронных качаниях.
*'
64
сс
щ
V
.N
О
С.
и
V
[г1
- ^
>5
о
х
эс
гI
« «р
я
1С
ГI
А
1*
I ^
1N
1^
N I
6>
юрможеки*
1Л
Л
К21
V
г-^/о
Е
замкнут контакт
Г*
замкнут контакт
ки\2
Й '.1
замкнут контакт
К 21 I. К 2 - . 1 . К 2 5 1
Рисунок 5.3 - Характеристики срабатывания реле сопротивления
и угловая диаграмма работы реле
Вюрым условием срабатывания первой ступени является
прохождение угла 6 между векторами
)ДС двух частей
энергосистемы через критическое значение. Ото определяется
измерительной частью второй ступени устройства, состоящей из реле
соирот ивлейия к/2 и к/3 и реле мощности к\№, а именно
повелением измерительного реле мощности и его взаимодействием с
реле сопротивления к/2 и к/3.
При синхронных качаниях критическии угол 6кр изменяется в
пределах 6 < Дьр < тг и активная мощность направлена от шин
электростанции в линию. Замыкающий контакт реле мощности кЧ\. 1
при этом замкпх I и па выходе 1 реле к\\ появляется дискретный
единичный сн1 пал. а на выходе 2 логический нуль, так как кошакт
к\\.2 разомкну ». При срабатывании реле сопротивлений к/2 или
к/3, сигналы па выходах элементов 0X5 и 0X7 отсутствуют, так как
на входе 2 элемента 0X5 и на входе 1 элемента 0X6 присутствует
логический нуль с выхода 2 реле мощности к\\\ Поэтому
о тсутствую ! единичные логические сигналы на входах 2 элементов
0X2 п 0X3 первой ступени и управляющие сигналы при синхронных
качаниях не формируются.
При возникновении асинхронного режима, т.е. при угле 6 > <5кр,
активная мощность линии направлена в шины электростанции и реле
направления мощности к\\ изменяет свое состояние: контакт кXV.I
^ 2
'•
66
размыкается, а контакт КХХ.2 замыкается и на выходе I реле КХХ
появляется логический нуль, а на выходе 2 - логическая единица.
Если эквивалентная 'ЗДС Ё, онережае! эквивалентную )ДС Е2 |
процесс ускорения, то последовательное срабатывание реле идет в
направлении против часовой стрелки, а при отставании жвивалентной
ЭДС
Е, от эквивалентной )ДС
Е2. процесс торможения,
последовательное срабатывание реле идет в направлении по часовой
стрелке.
При достижении вектором Е, положения 0 - б срабатывает реле
сопротивления К/1 и сигнал, с его выхода, пройдя через хтсмепты ОХ
и ОТ 1. поступает на вход 1 элемента 0X1. После срабатывания реле
К/2 его сигнал поступает па вход 2 элемента 0X1 и иа входы 1
элементов ОХХ'1 и
0ХУ2. На выходе элемента Г)Х1 формируется
сигнал в виде логической единицы, который посту пае! на входы I
элементов 0X2 и 0X3.
После срабатывания реле К/3 его сигнал поступает на входы 2
элементов 0\\’1 и ОXX2. На выходах элементов ОXV'! и ОХХ2
формируются лог ические единицы. С выхода ОXV I логическая
единица подается на вход 1 элемента 0X4. а с выхода 0ХХ2
логическая единица подается на вход 2 элемента 0X6. Пока контакт
реле мощности КХХ. I замкнут на вход 2 элемента 0X4 поступает
логическая единица, что приводит к формированию логической
единицы на ею выходе. На выходе элемента 0X6 выходной сигнал
равен нулю, так как на входе 1 присутствует нуль. После размыкания
контакта КХХМ и замыкания контакта К XV.2 состояние элемента 0X4
не изменяется, благодаря наличию обратной связи, и иа его выходе
будет логическая единица. Единичный логический сигнал будет и на
входе I элемента 0X5. Поэтому поступающая логическая единица с
выхода 2 реле КXV на вход 2 элемента 0X5 проходи 1 на его выход, а
далее на вход 2 элемента 0X2. Присутствие двух логических единиц
на входах элемента 0X2 приводит к формированию управляющего
воздействия УВт1 на снижение частоты вращения синхронных
генераторов первой части электроэнергетической системы.
Если при наступлении асинхронного режима )Д( Ьд отстает
относительно
ЭДС Е2 . это свидетельствует о торможении
синхронных генераторов первой чаем и электроэнергетической
системы. Передаваемая по линии активная мощпосм» направлена к
шинам электростанции и поэтому реле направления мощности КХХ
держит замкнутым контакт КXV.2 и разомкнутым контакт КХХ.I, так
как нарастает отрицательный угол й. 1аким образом. иа выходе I реле
КXV присутствует нуль, а на выходе 2 единичный лотический сигнал.
67
9
оному Iюс.к* сраоа I ывания реле К/3 до! нческая единица с выхода
иемеша О XX I не проходи» па выход эдемеша 1)\4 п е н я т С | « м
логическим сш ил.юм на сю входе 2. Ло» нческая единица с выхода
0X6 не проходи» на вычол эдемеша 0X7. так как на сю входе I
црис\ Iс »н\сI до1 ичсский нуль с выхода I реде К\Х (3,4
1)рц досшжопии век»ором
положения 0 -1 . рисунок 5.3. реде
мощности раюмкнет кош акт К XV.2. а при достижении век юром Е 1
нодоження О-в тамкне I с я кон»ак'1 КХХ.1. Вследствие чею на выходе I
реде КXX появляется логическая единица, а на выходе 2 до1 ический
нуль. Лошческая единица с выхода I реде КХХ' поступает на вход I
элемента О X7. разрешая ирохождению енгнада ог эдемеша 0X6 на
вход 2 эдемеша 0X3 формирующего управляющее воздействие УВу1
»1а увеличение час го гы вращения синхронныч «енераторов первой
час »и элекфоэпергети ческой системы.
1/ '
11р»» доеIаючносIп и эффективноеIи управляющих воздействий
первой ст\пени асинхронны!! режим прекрашае1ся. В »ом случае если
ресинхронизация не наступает через два- три цикла асинхронною
режима.
в юрой
сту неиыо
формируются
дополнительные
управляющие воздействия УВ Т2 и У 8|ц. Формирование управляющих
воздействий У В г2 иди УВу2 происходит после отсчета нескольких
циклов асинхронного режима счетчиком С I, который запускается
выходными единичными логическими сигналами элементов 0X5 или
0X7 через элемент ОХХЗ и выдает логическую единиц} »»а вход 2
элемента 0X8. На вход 1 элемента 0X8 поступает единица от
элемента 0X6. которая формируется при срабатывании реле К/2
через элемент ОХХ 2 и реде КХХ |3,4|.
\)лемен I выдержки времени ОТ2 котродируе» дли гелыюс гь
каждою цикла асинхронного режима Т*. Г сл и Т5 > Тькр« при котором
ресинхронизация обеспечивается, то счетчик циклов приводи»ся в
исходное сосюяппе и действие в юрой с »упени у строи с I ва
прпостанавл ивас»ся н\ 1ем сия гия единичных логических сигналов с
входов I п 2 эдемеи юв ОХ1) или 0X10. При этом элемент выдержки
ОТ2 иодас! лотчеекмо единицу па вход К счетчика С I. Счетчик С I
возвращается в исходное состояние, прекращая действие устройства.
Однако если спустя допустимое время асинхронного режима,
которое коп»рол ирус гея элементом выдержки 013. около 30с,
ресинхронизация не наступает*, то действует третья ступень
устройства. Третья ступень формирует |юисйствис УВ^ которое
воздействует на отключение линии электропередачи, разделяя
электроэнергетическую систему на две самостоятельно й несинхронно
68
работающие части |2.3.4|.
^5 ^ щ п п с пи лабораторную раб01Л
Изучи 1ь схемы и принцип действия устройств автматическои
ликвидации асинхронного режима.
ч 7 Содержание отчета
Отчет лолжей содержать цель работы и задание, принципиальные
схемы
изученных
устройств
автоматической
ликвидации
асинхронного режима.
Контрольные вопросы
I . Укажите характерные признаки асинхронною режима.
|
2 Какие с\ шествуют способы ликвидации асинхронною режима.
|
Назовите способы выявления асинхронною режима и
принципы
выполнения п уск о в ы х органов.
4. Поясните принцип работы схемы АЛАР со счетчиком циклов
качаний если
> |®§|
5. Поясните принцип работы схемы АЛАР со счетчиком циклов
качаний если 1р < *кт...р
6. Как достигается отстройка измерительной ч а с т А-1
и
панели ИII'12704 от возникновения КЗ на линии и от синхронных
качаний генераторов?
7. Как функционирует и какие управляющие воздействия
вырабатывает первая сгуиеиь типовой панели 11II 1:704?
8. Как действует и какие управляющие возденемвия формирует
вторая ступень типовой панели 111112704.’
..„т т
Ц Какие из измерительных реле в типовой напели
Iонрететяют
ускоряющие или тормозящие протвоаварииные
управляющие воздействия на синхронные генераторы, иеооходнмые
для ликвидации асинхронного режима ?
10. Поясните назначение счетчика циклов асинхронно!о режима
и элемента времени 1)12 второй ступени типовой панели 111112704*.
11. Поясните работу типовой панели 111112704 в том случае если
эквивалентная >ДС К, опережает эквивалентную )ДС | 2?
12. Поясните работу типовой панели 111112704 в том случае если
эквивалентная Э Д Г
слегает от эквивалентной )Д( К*?
Ц
Ли Iера I >|>а
I 11рави-1111ропсIиа искгроустановок Республики Кашхстан. Асыиа. 2003. - 592 с.
__
| Л» |ома гика шерюсисгем
учеб. для юхникумов^
М. А. Беркович. Н. А. I малышей, В. А. Семенов. - 3-е н и , иерерао. и
доп 1 М. | Оперта гомнзда г, 1991. - 240 с.
3 Овчарепко II. II. Автоматика иекфических станами и
э 1скгрожср 1 сп 1чсскн\ спсIсм : учебник для нузав / ПОД ред.
Л. Ф. Дьякова. М. И М
'Щ Ш В
2000 " 504 с* I
1 Овчарепко П. II. Автоматика энергосистем: учебиик ия вузов.
- 3-е ни., и с п р а в л е н н о е / II. И. Овчаренко; иол рел. чл.-корр. РАН.
д-р., техн. наук, проф. А. Ф . Дьякова. - М. : Издательский дом МЭИ,
2009. - 476 с.
5 БаГпер И. П., Богданова 11. А. Релейная защита и автоматика
элементов соСкмвенных нчжд тепловых электростанций. - 3-е изд..
перерой и доп. - М. '■ )иергоатомиздаг. 1989. —11_ с.
6
(.обстнсипые
нужды
тепловых
электростанции
/
М. Аббасова. К). М 1олодпов, В. А. Зильберман, Л. I . Мурзаков,
под ред. К). М. I олодпова. М. : ')нергоатомиздаг. 1991.-272 с.
7 1ОСТ 13109-97 Норма качества электрической энергии в
системах электроснабжения общего назначения. - М., 1997. - 25 с.
N Павлов Г. М.. Меркурьев Г. Я Автоматика энергосистем. Саикг-11егербург : Издание Центра подготовки кадров РАО «НОС
России», 2001. - 388 с.
^ 9
Рабинович Р С. Автоматическая частотная разгрузка
энергосистем, - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Энергоатомиздат, 1989.
а 352 с.
10 Гоник
М. П.. 111липкий Н. С. Автоматика ликвидации
асинхронного р еж и м а.
М .: )нер§'оатом издав, 1988. 1111
Техническое обслуживание релейной защиты и автоматики
электростанций и электрических сетей. Электроавтоматика. - Ч. 4 /
сост. : Ф. Д. Кузнецов, А. К. Ьелотелов; под ред. Ь. А. Алексеева. М. : Изд-во 11Ц )11Л(\ 2001. - 72 с.
70
I
Содержание
Введение
■
>
1
Лабораторная работа Л ° I. V с тройства авгом аш чеекою
4
повторно» о включения
Лабораторная раоога X® 2. Устройства автомаш ческого
15
включения резервного питания
Лабораторная работа Л 3. Устройства автоматической
->о
частотной ра прутки
Лабораторная работа № 4. Устройства автоматическом
39
смнхронтаимм генераторов
Лабораторная работа „V» 5. Устройства ато м аги ческо й
60
ликвидации асинхронно! о режима
Литература
70
Ю . А. Леньков, А. К. Ашимова
АВТОМАТИКА ЭНЕРГОСИСТЕМ
Сборник лабораторных работ
Технический редактор 3. Ж . Ш оку бае ва
Ответственный секретарь Е . В. Самокиш
Подписано в печать 27.10.2014 г.
Г арнитура Тхтез.
Формат 29,7 х 42 % . Бумага офсетная.
Усл.печ. л. 2,58 Тираж 300 экз.
Заказ № 2417
Издательство « К Е Р Е К У »
Павлодарского государственного университета
им. С.Торайгырова
140008, г. Павлодар, ул. Ломова, 64
ерждаю
Гфо^ектор по У Р
П Г У нм. С. Торайгырова
(г | Ч
1-а
Н. Э.Пфейфер
2014 г.
Составители: Ю . А. Леньков, А. К. Ашимова
Кафедра «Электроэнергетика»
Автоматика энергосистем
сборник лабораторных работ
Утверждено на заседании кафедры
л
Протокол №
4*________^ _____ 2014 г
Заведующий кафедрой
П. Марковский
Одобрено учебно-методическим советом Э Ф №
Протокол № 3_____
Председатель У М С
/^7
20/у г,
Д. Т. Амренова
СОГЛАСОВАНО
Декан Э Ф
Нормоконтролер
ОМК
■—
А7Я>Кислов
^3
Г. С. Баяхметова
2014 г.
2014 г.
ОДОБРЕНО
Начальник У М О
А. Б. Темиргалиева ^ /
<С 2014 г.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
4 070 Кб
Теги
3294, avtomatiki, lenkor, energosistem
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа