Русский   English  
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Автоматичне повторне включення (АПВ) вимикачів в сучасних енергосистемах є одним з основних засобів підвищення надійності роботи енергосистем і безперебійності живлення споживачів. Тривалий досвід експлуатації показав, що значна кількість порушень ізоляції електроустановок взагалі і повітряних ліній особливо є нестійким і самоусувається після зняття напруги. Такі пошкодження виникають в результаті грозових перекриттів ізоляції, схрещювання проводів при вітрі і скидання ожеледі, падіння дерев, зачіпання проводів ліній рухомими механізмами (крани, стогомети). Якщо час дії релейного захисту невелика, то електрична дуга, що виникла в місці порушення ізоляції, не встигне нанести значні ушкодження (перегорання проводів, повне руйнування ізолятора) і включена повторно лінія залишається в роботі, тобто відбувається успішне АПВ. Стійкі пошкодження, такі як обрив проводів, замикання проводів обірваним грозозахисним тросом, поломки і падіння опор, відбуваються значно рідше. У цих випадках АПВ є неуспішним, лінія знову вимикається релейним захистом [1].

Пристрої автоматичного повторного включення (АПВ) застосовуються для швидкого відновлення живлення споживачів або міжсистемних і внутрішньосистемних зв’язків шляхом автоматичного включення вимикачів, відключених пристроями релейного захисту або з інших причин, не пов’язаних з оперативним впливом. АПВ використовується для автоматичного включення різного обладнання напругою вище 1 кВ. Є одним з найважливіших і найбільш складним елементом автоматики керування вимикачем.

На обладнанні, розташованому на відкритому повітрі (повітряні лінії електропередачі, ошиновка трансформаторів, збірні шини ВРП) досить часто виникають короткі замикання, викликані зовнішніми причинами (удари блискавки, вплив вантажопідйомних механізмів, тварин і птахів) або незадовільним станом самого обладнання (дотик рослинністю, схрещення проводів тощо), які в деяких випадках досить швидко самоусуваються. Застосування АПВ в цих випадках дозволяє скоротити час відновлення нормальної роботи мережі. Повторні включення при нестабільних пошкодженнях прийнято називати успішними якщо на ВЛ виникають пошкодження, які не можуть самоусунутися (обриви проводів, тросів або гірлянд ізоляторів, падіння або поломка опор і т. д). Такі ушкодження називають стійкими. При повторному включенні ПЛ, на якій відбулося стійке пошкодження, знову виникає КЗ, і вона знову вимикається захистом. Повторні включення ліній при стійких пошкодженнях називаються неуспішними.

Застосування АПВ дозволяє використовувати підстанції з відділювачами і короткозамикачами на стороні високої напруги трансформаторів. Включення короткозамикача призводить до виникнення штучного короткого замикання на землю, відключається захистами в голові лінії. У безструмову паузу відключається відокремлювач, після чого АПВ відновлює роботу транзиту.

1. Цілі і завдання

Метою роботи є оцінка ефективності, та обґрунтування застосування в електроенергетичних системах АПВ як засоби автоматичного керування. У програмному середовищі Mathcad створити математичну модель ділянки мережі і виконати поставлені завдання.

2. Актуальність теми

В даний час при інтенсивному зростанні енергоспоживання промисловими та іншими об’єктами, що виникає потреба в їх надійному та ефективному електропостачанні. З цим завданням відмінно справляються пристрої автоматичного повторного включення (АПВ) [7]. Так як АПВ швидко ліквідує перерви в електропостачанні при КЗ на одиночних лініях живлення з підхопленням рухового навантаження. Запобігають серйозні порушення технологічного процесу споживачів. Скорочується кількість вимикачів у розподільних мережах нижчих напруг. Зменшуються наслідки помилкового або мимовільного відключення вимикача, а також з’являється можливість підвищення швидкодії релейного захисту.

3. Основна частина

3.1 Призначення і класифікація АПВ

АПВ призначений для включення лінії або окремих фаз ліній після їх відключень в результаті дії захисту або з інших причин (крім відключення персоналом).

АПВ – передбачається для швидкого відновлення живлення шляхом швидкого автоматичного включення вимикачів QF, що відключаються пристроями РЗіА.

АПВ – обов’язково для всіх ПЛ і КЛ при напрузі від 1 до 35 кВ, вище 35 кВ – за проектом.

Рисунок 1 – Структурна схема АПВ
(анімація:4 кадра, 20 циклів повторення, 51.7 кілобайт)

Рисунок 2 – Принципова схема АПВ

АПВ має працювати таким чином, щоб воно не діяло при навмисному вимкнути QF персоналом місцево, дистанційно або за допомогою ТУ. АПВ не має [10].

Автоматичне повторне включення АПВ класифікується за п’ятьма основним ознаками – це:

3.2 Основні вимоги до АПВ

  1. АПВ має працювати відповідно до встановленої витримці часу, після спрацьовування повинно повертатися в стан готовності до нового спрацьовування [3].
  2. Тривалість імпульсу, що йде на включення повинна гарантувати надійне включення обладнання.
  3. АПВ не повинно включатися при оперативних перемиканнях, при будь-оперативної команді, в тому числі і при сигналі по телекеруванню.
  4. При стійкому КЗ на лінії або будь-якій іншій ділянці схеми необхідно виключити багаторазове спрацьовування АПВ.
  5. Схеми пристроїв АПВ повинні мати блокування від інших пристроїв протиаварійної автоматики і релейних захистів таких як частотне розвантаження та захисту трансформаторів від внутрішніх пошкоджень.
  6. У пристрої АПВ повинне бути передбачене подальше налаштування прискореної дії захисту до або після АПВ [4].

Рисунок 3 – Схема прискореної дії захисту 1 – Після АПВ, 2 – До АПВ. Робота схеми здійснюється за рахунок дії проміжного реле прискорення KL2.1 типу РП-252

Рисунок 4 – Схема АПВ трансформатора застосовувана для високовольтного вимикача навантаження, обладнаного приводом електромагнітного дії з боку 6/10 кВ працює на змінному оперативному струмі, а – принципова схема пристрою автоматичного повторного включення, б – схема елементів ланцюгів включення

Двопозиційне реле фіксації 12РП є блокуванням від багаторазового дії, вихідне реле 11РП відноситься до ланцюга включення АПВ і служить для розділення ланцюгів змінного і випрямленого струмів, а також призначений для включення контактора приводу вимикача [5].

Електромагніт включення живлення від випрямного пристрою, контакти реле 11РП включаються попарно послідовно і паралельно, з метою підвищення значення розривної потужності так, як в ланцюзі обмотки контактора присутня велика індуктивність при значенні напруги 300 В.

3.3 Обґрунтування застосування АПВ

Розглядається еквівалентна схема рис. 5,а, в якій дві паралельні ЛЕП пов’язують дефіцитну підсистему I з підсистемою 2 значно більшої потужності. Ставиться задача забезпечення стійкості при короткому замиканні на одній з ліній. При цьому в якості засобів протиаварійного керування розглядаються швидкодіючі АПВ лінії (БАПВ) і ВІН. [6]

Рисунок 5 – Еквівалентна схема та графік завантаження

В якості вихідних даних задані: річний графік завантаження ЛЕП Pi = f(ti) (рис. 5,б), математичне очікування числа випадків короткого замикання на ЛЕП – n, ймовірність невдалого БАПВ – T, тривалість безструмової паузи при АПВ навантаження – tАПВН, середня тривалість відключення навантаження без БАПВ – t0, питома збиток у споживача при відключенні його на час і при короткочасному відключенні на час tАПВН–ηА. Приймається, що в разі успішного БАПВ при всіх значеннях Pi стійкість зберігається без використання додаткових заходів.

Зіставляються три варіанти протиаварійних заходів:

  1. БАПВ не застосовується, при необхідності для забезпечення стійкості застосовується ВІН.
  2. Застосовується БАПВ, за фактом виявлення неуспішного БАПВ здійснюється ВІН.
  3. Застосовується БАПВ і одночасно ВІН, причому в разі успішного БАПВ здійснюється АПВ навантаження.

Для спрощення завдання шкоди будемо визначати без урахування можливості порушення стійкості із-за відмови ВІН. В результаті розрахунків перехідних процесів в кожному i-му режимі завантаження зв’язку (Pi) за умов розрахункового (найбільш важкого) короткого замикання визначаються значення мінімально необхідної потужності яка вимикає навантаження в кожному з трьох варіантів –

Значення річних збитків у кожному з варіантів обчислюються за виразами:

Із загальних міркувань очевидно, що Для деякого i-го режиму можна на підставі зіставлення (39–41)встановити недоцільність застосування БАПВ у вигляді умов:

які після перетворень приводяться до виду:

Застосування БАПВ явно недоцільно, якщо ці співвідношення виконуються у всіх розрахункових режимах. В інших випадках необхідно розрахувати і зіставити У1 з У2, У1 з У3 і лише при У1 < У2 і У1 < У3 можна стверджувати, що застосування БАПВ недоцільно. Для встановлення пріоритету одного з двох розглянутих варіантів управління ВІН при застосуванні БАПВ необхідно визначити співвідношення У2 і У3, розрахованих за (40), (41).

Багаторічний досвід експлуатації ліній електропередачі показав, що значна частина коротких замикань (КЗ), викликаних перекриттям ізоляції, схлестыванием проводів і іншими причинами, при досить швидкому відключення ліній релейним захистом, самоусувається. При цьому електрична дуга, що виникла в місці КЗ, гасне, не встигнувши викликати істотних руйнувань, що перешкоджають повторному включенню ліній під напругу. Такі самоустраняющиеся пошкодження прийнято називати нестійкими.

Статистичні дані про пошкодження ліній електропередачі за тривалий період експлуатації показують, що частка нестійких ушкоджень досить висока і складає 50-90%. Враховуючи, що відшукання місця пошкодження на лінії електропередачі шляхом її обходу вимагає тривалого часу, і що багато ушкодження носять нестійкий характер, зазвичай при ліквідації аварій оперативний персонал виробляє випробування лінії шляхом включення її під напругу. Операцію включення під напругу отключившейся лінії називають повторним включенням. Лінія, на якій відбулося нестійке пошкодження, при повторному включенні залишається в роботі. Тому, повторні включення при нестабільних пошкодженнях прийнято називати успішними. Рідше на лініях виникають такі ушкодження, як обриви проводів, тросів або гірлянд ізоляторів, падіння або поломка опор і т. д. Такі пошкодження не можуть самоусунутися, і тому їх називають стійкими. При повторному включенні лінії, на якій відбулося стійке ушкодження з коротким замиканням, лінія знову вимикається захистом. Тому, повторні включення ліній при стійких пошкодженнях називають неуспішними.

Повторне неавтоматичне включення ліній на підстанціях з постійним оперативним персоналом або на телекерованих об’єктах займає кілька хвилин, а на підстанціях не телемеханизированных і без постійного оперативного персоналу 0,5-1 годину і більше. Тому для прискорення повторного включення ліній і зменшення часу перерви електропостачання споживачів широко використовуються спеціальні пристрої автоматичного повторного включення (АПВ). Час дії АПВ зазвичай не перевищує декількох секунд. Тому, при успішному включенні вони швидко подають напругу споживачам, чого не може забезпечити оперативний персонал.

Згідно з Правилами улаштування електроустановок (ПУЕ) обов’язкове застосування АПВ - на всіх повітряних і змішаних (кабельно-повітряних) лініях напругою 1000 В і вище. Автоматичне повторне включення відновлює нормальну схему також і в тих випадках, коли відключення вимикача відбувається внаслідок помилки персоналу, або помилкового дії релейного захисту. Найбільш ефективно застосування АПВ на лініях з однобічним живленням, так як в цих випадках кожне успішне дію АПВ відновлює харчування споживачів і запобігає аварію. У кільцевих мережах відключення однієї з ліній не призводить до перерви живлення споживачів. Однак і в цьому випадку застосування АПВ доцільно, оскільки прискорює ліквідацію ненормального режиму і відновлення нормальної схеми мережі, при якій забезпечується найбільш надійна і економічна робота. Досвід експлуатації показав, що нестійкі КЗ часто бувають не тільки на повітряних лініях, але і на шинах підстанцій. Тому на підстанціях, обладнаних швидкодіючої захисту шин, також застосовуються АПВ, які проводять повторну подачу напруги на шини у разі їх відключення релейного захистом. Автоматичне повторне включення шин має високу успішність і ефективність, оскільки кожен випадок успішної дії запобігає аварійне відключення цілої підстанції, або її частини.

Пристроями АПВ оснащуються також всі поодиноко працюючі трансформатори потужністю 1000 кВА і вище, а так само трансформатори меншої потужності, що живлять відповідальну навантаження. Автоматичне повторне включення трансформаторів виконується так, що їх дія відбувається тільки при відключенні трансформатора від максимального струмового захисту. Повторне включення при пошкодженні самого трансформатора, коли він відключається захистами від внутрішніх ушкоджень, як правило, не проводиться. Успішність дії АПВ трансформаторів і шин так само висока, як у повітряних ліній, і становить 70-90 %.

У ряді випадків АПВ успішно використовуються на кабельних іна змішаних кабельно-повітряних тупикових ліній 6-10 кВ. При цьому, незважаючи на те, що пошкодження кабелів бувають, як правило, стійкими, успішність дії АПВ становить 40-60 %, Це пояснюється тим, що АПВ відновлює живлення споживачів при нестабільних пошкодженнях на шинах, при відключенні ліній внаслідок перевантаження, при помилкових і неселективних дії захисту. Застосування АПВ дозволяє в ряді випадків спростити схеми релейного захисту і прискорити відключення КЗ в мережах високої напруги, що також є позитивною якістю цього виду автоматики.

Висновки

Виконаний в роботі аналіз показав, що застосування в електроенергетичних системах АПВ як засоби автоматичного керування, дозволяє істотно підвищити надійність енергосистеми Крім того, в ряді випадків АПВ дозволяє уникнути важких наслідків від помилкових дій обслуговуючого персоналу або помилкових спрацьовувань релейного захисту на захищаємій ділянці.

Зауваження

На момент написання даного реферата магістерська робота ще не завершена. Приблизна дата завершення: травень 2017 р. Повный текст роботи, а також матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після вказаної дати.

Список джерел

  1. Голубев М. Л. Библиотека электромонтера / Автоматическое повторное включение в распределительных сетях – Энергоиздат 1982, c. 3-4 [Электронный ресурс]. – Режим доступа:http://www.proektant.org/books/0059-ELE-1982.pdf
  2. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://enargys.ru/avtomaticheskoe-povtornoe-vklyuchenie-apv/#prettyPhoto
  3. «Библиотека электромонтера. Автоматическое повторное включение» Овчинников В. В. М. Энергоатомиздат 1987 – 410 с.
  4. «Автоматика энергосистем» 3-е издание, переработанное и дополненное Беркович М. А., Гладышев В. А., Семенов В. А.. М. Энергоатомиздат 1991 – 385 с.
  5. «Релейная защита энергетических систем» Чернобровов Н. В., Семенов В. А. Энергоатомиздат 1998 – 292 с.
  6. Кощеев Л. А. Автоматическое противоаварийное управление в электроэнергетических системах, УДК 621.311/621.316 – с. 94 -96.
  7. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://vunivere.ru/work32056.
  8. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://dororz.ru/.
  9. Автоматическое повторное включение/ Овчинников В. В./ Энергоатомиздат – 1986 – 96c.
  10. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://leg.co.ua/knigi/rzia/releynaya-zaschita-i-avtomatika-v-elektroustanovkah-2.html.