Как работают устройства автоматики повторного включения (апв) в электрических сетях

Основные цели применения

В электрических сетях все типы повреждений можно разделить на две группы:

• устойчивые;
• неустойчивые.

К устойчивым типам относятся повреждения в электрической сети, которые не восстанавливаются самостоятельно через время. Для их устранения требуется помощь специалистов, а точнее, аварийной бригады. К подобным повреждениям чаще всего относится разрыв проводов или повреждения на участке линии, из-за которых дальнейшая эксплуатация электросети невозможна.

Повреждения неустойчивого типа характеризуются восстановлением напряжения спустя некоторое время после поломки. Например, такая поломка может проявиться после схлёстывания проводов, при этом возникает электрическая дуга, которая не наносит существенных повреждений в электросети. Из-за небольшого количества времени при коротком замыкании, вся цепь электросети находится под релейной защитой. На практике количества неустойчивых повреждений составляет около 50–90% от всех случаев поломок электросети.

После поломки за повторное включение сетевого участка отвечает как раз АПВ. Повторное автоматическое включение напряжения может быть как успешным, так и неуспешным. Если после поломки напряжение восстановилось, значит проблему можно отнести к неустойчивому типу. В случае если напряжение при АПВ не восстанавливается через короткий промежуток времени, значит, тип повреждения устойчивый.

Решение проблемы возможно и без присутствия системы, но это устройство отвечает за ускорение процесса восстановления, а также полностью берёт на себя работу автоматизации.

Сама система устройства АПВ и АПВА получила большое распространение и используется в электрических сетях и подстанциях. Устройство сочетают с другими типами релейной автоматики, что позволяет полностью автоматизировать работу на подстанциях, при этом исчезает потребность в использовании оперативного работника непосредственно на объекте электросети. Также использование устройства автоматического повторного включения на подстанциях даёт возможность избежать фактора ошибок при работе обслуживающего персонала.

Как указано в ПУЭ, устройство АПВ должно обязательно использоваться на всех кабельно-воздушных и воздушных линиях, которые имеют рабочее напряжение мощностью в 1 кВ или выше. Дополнительно системой автоматического повторного включения могут быть снабжены трансформаторы, электродвигатели, а также сборные шины подстанций.

Лучшие производители

Среди производителей провода АПВ пользуются спросом все представители. Но по распространенности можно выделить:

1. ООО «Рыбинсккабель», Рыбинск.
2. АО «Самарская кабельная компания», Самара.
3. ООО «Сибирский Кабельный Завод», Томск.

Именно эти заводы изготавливают более-менее качественную кабельную продукцию по доступным ценам.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео по теме статьи:

Вот мы и рассмотрели характеристики, область применения и назначение провода АПВ. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной!

Также читают:

• Марки алюминиевых проводов и кабелей
• Характеристики кабеля АВБбШв
• Какая бывает гофра для электропроводки

Выдержки времени на срабатывание и возврат АПВ на линии

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

По большему значению из двух условий и принимается время срабатывания.

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

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

Принцип работы устройства АПВ

Схема применения устройства может быть разной в зависимости от конкретного случая. В автоматике применяется принцип выключения ВЛ с напряжением ниже 220 кВ, а точнее говоря, устройство проверяет состояние и положение ключа включателя. Точнее говоря, если устройство получило сигнал об отсутствии напряжения, но выключатель находится во включённом состоянии, значит, произошло отключение электроэнергии незапланированного типа. Такой принцип работы позволяет разделить проблему и в случае запланированного отключения напряжения устройство АПВ или АПВА просто не реагирует.

Разновидности автоматического повторного включения

В комплексе работ по усовершенствованию управления энергетикой большое значение отводится автоматизации технологических процессов по производству и передаче электроэнергии. В данном случае, автоматизация распределительных сетей и подстанций выходит на первое место.

Всевозможные устройства автоматики позволяют обеспечить комплексную автоматизацию сетей с автоматическим восстановлением электроснабжения потребителей в случаях возникновения каких-либо аварийных режимов.

Одним из основных типов автоматики в данном случае считается автоматическое повторное включение трансформаторов, шин, линий электропередач.

В общем, АПВ выключателей в энергосистеме – это основное средство, повышающее надёжность работы энергосистемы и обеспечивающее бесперебойность питания потребителей.

Опыт эксплуатации показал, что большое число нарушений изоляции электроустановок является неустойчивым и самостоятельно устраняется после снятия напряжения. Такие ситуации возможны при грозовом перекрытии изоляции, падении деревьев, схлестывании проводов при ветровой нагрузке и т. д.

При правильно выбранном времени срабатывании устройств РЗА, электрическая дуга, возникающая в месте нарушения изоляции, значительных нарушений нанести не успевает и включённое повторно оборудование продолжает оставаться в работе.

То есть, с уверенностью можно говорить об успешной работе АПВ. По многолетним статистическим данным, оно бывает успешно в 70% от общего количества случаев нарушений электроснабжения.

Основные разновидности

. Из наиболее распространённых видов АПВ, применяемых сегодня в электроэнергетике, можно выделить следующие виды:

АПВ КОНЛ

(АПВ с контролем отсутствия напряжения на линии). Данный вид повторного включения считается наиболее распространённым, который применяется в сетях всех уровней напряжения, когда восстановление электроснабжения потребителей происходит при отключении выключателя от действия линейных защит. Происходит контроль отсутствия напряжения на линии электропередач при помощи линейных ТН.

АПВ КС

(АПВ с контролем синхронизма). Используется для повторного включения выключателей линий, имеющих двустороннее питание, когда проверяется синхронность напряжений на его вводах. Для этих целей используются либо линейные трансформаторы напряжения, либо конденсаторы связи, с которых происходит отбор синхронизируемых напряжений.

ЧАПВ

(АПВ после работы автоматической частотной разгрузки). Данный вид “повторки” применяется, когда в энергосистеме в случае снижения частоты питающей сети произошло отключение потребителей, что позволяет уменьшить общую нагрузку узла и сохранить в целости генерирующие установки.

В итоге по мере восстановление в системе частоты происходит включение потребителей при помощи устройств частотного АПВ после работы АЧР.

АПВ шин и трансформаторов

Короткие замыкания на шинах подстанций происходят очень редко, но в таких случаях отключается большое число ответственных потребителей, поэтому очевидна вся важность АПВ шин

В данном случае подразумевается восстановление питания шин подстанции в следующих моментах:

При погашении шин подстанции со стороны основного источника питания с повреждением элементов линии. Происходит включение выключателя от АПВ КННЛ от другого источника с обязательным контролем наличия напряжения на линии.

При погашении шин в результате действия их защит и отключении всех присоединений. В данном случае производится повторная подач напряжения на шины включением выключателя опробующей ВЛ, находящейся под напряжением со стороны источника питания с предварительным контролем отсутствия напряжения на шинах (АПВ КОНШ).

Характеристики.

• Провод способен выдержать температуру от -50 до +70 градусов. Но монтаж следует проводить при температуре не более -15 градусов.
• Данный кабель имеет хорошую гибкость и может гнуться на 90 градусов. Помимо этого, он не портится под воздействием различных вибраций, грибков, перепадов напряжения и всех видов шумов, не распространяет горение.
• Для наружного применения данный провод не подходит, так как материал изоляции плохо переносит воздействие наружной среды. Также, его нельзя использовать в цехах с высоким температурным режимом.
• Срок службы данного провода составляет 15 лет.
• Стоимость провода достаточно низкая, так как он имеет определенные требования к условиям размещения.

Требование к АПВ

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

• АПВ должно обязательно срабатывать при аварийном отключении на защищаемом участке сети.
• АПВ не должно срабатывать, если выключатель отключился сразу после включения его через ключ управления. Подобное отключение говорит о том, что в схеме присутствует устойчивое повреждение, и срабатывание устройства АПВ может усугубить ситуацию. Для выполнения этого требования делают так, чтобы устройства АПВ приходили в готовность только через несколько секунд после включения выключателя. Кроме того, АПВ не должно срабатывать во время оперативных переключений, осуществляемых персоналом.
• Схема АПВ должна автоматически блокироваться при срабатывании ряда защит (например, после действия газовой защиты трансформатора, срабатывание устройств АПВ нежелательно)
• Устройства АПВ должны срабатывать с заданной кратностью. То есть однократное АПВ должно срабатывать 1 раз, двукратное — 2 раза и т. д.
• После успешного включения выключателя, схема АПВ должна обязательно самостоятельно вернуться в состояние готовности.
• АПВ должно срабатывать с выставленной выдержкой времени, обеспечивая наискорейшее восстановление питания в отключенном участке сети. Как правило, эта выдержка равняется 0,3-5 с. Однако, следует отметить, что в ряде случаев целесообразно замедлять работу АПВ до нескольких секунд.

> См. также

• УРОВ
• АПАХ

10.1.1 Назначение АПВ

Многолетний опыт эксплуатации линий электропередачи показал, что значительная часть коротких замыканий (КЗ), вызванных перекрытием изоляции, схлестыванием проводов и другими причинами, при достаточно быстром отключении линий релейной защитой, самоустраняется. При этом электрическая дуга, возникшая в месте КЗ, гаснет, не успев вызвать существенных разрушений, препятствующих повторному включению линий под напряжение. Такие самоустраняющиеся повреждения принято называть неустойчивыми.

Статистические данные о повреждаемости линий электропередачи за длительный период эксплуатации показывают, что доля неустойчивых повреждений весьма высока и составляет 50–90%. Учитывая, что отыскание места повреждения на линии электропередачи путем ее обхода требует длительного времени, и что многие повреждения носят неустойчивый характер, обычно при ликвидации аварий оперативный персонал производит опробование линии путем включения ее под напряжение. Операцию включения под напряжение отключившейся линии называют повторным включением. Линия, на которой произошло неустойчивое повреждение, при повторном включении остается в работе. Поэтому, повторные включения при неустойчивых повреждениях принято называть успешными.

Реже на линиях возникают такие повреждения, как обрывы проводов, тросов или гирлянд изоляторов, падение или поломка опор и т. д. Такие повреждения не могут самоустраниться, и поэтому их называют устойчивыми. При повторном включении линии, на которой произошло устойчивое повреждение с коротким замыканием, линия вновь отключается защитой. Поэтому, повторные включения линий при устойчивых повреждениях называют неуспешными.

Повторное неавтоматическое включение линий на подстанциях с постоянным оперативным персоналом или на телеуправляемых объектах занимает несколько минут, а на подстанциях не телемеханизированных и без постоянного оперативного персонала 0,5–1 час и более. Поэтому, для ускорения повторного включения линий и уменьшения времени перерыва электроснабжения потребителей широко используются специальные устройства автоматического повторного включения (АПВ). Время действия АПВ обычно не превышает нескольких секунд. Поэтому, при успешном включении они быстро подают напряжение потребителям, чего не может обеспечить оперативный персонал.

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) обязательно применение АПВ – на всех воздушных и смешанных (кабельно-воздушных) линиях напряжением 1000 В и выше. Автоматическое повторное включение восстанавливает нормальную схему также и в тех случаях, когда отключение выключателя происходит вследствие ошибки персонала, или ложного действия релейной защиты.

Наиболее эффективно применение АПВ на линиях с односторонним питанием, так как в этих случаях каждое успешное действие АПВ восстанавливает питание потребителей и предотвращает аварию.

Вкольцевых сетях отключение одной из линий не приводит к перерыву питания потребителей. Однако и в этом случае применение АПВ целесообразно, так как ускоряет ликвидацию ненормального режима и восстановление нормальной схемы сети, при которой обеспечивается наиболее надежная и экономичная работа.

Опыт эксплуатации показал, что неустойчивые КЗ часто бывают не только на воздушных линиях, но и на шинах подстанций. Поэтому на подстанциях, оборудованных быстродействующей защитой шин, также применяются АПВ, которые производят повторную подачу напряжения на шины в случае их отключения релейной защитой. Автоматическое повторное включение шин имеет высокую успешность и эффективность, поскольку каждый случай успешного действия предотвращает аварийное отключение целой подстанции, или ее части.

Устройствами АПВ оснащаются также все одиночно работающие трансформаторы мощностью 1000 кВА и выше, а так же ,трансформаторы меньшей мощности, питающие ответственную нагрузку. Автоматическое повторное включение трансформаторов выполняется так, что их действие происходит только при отключении трансформатора от максимальной токовой защиты. Повторное включение при повреждении самого трансформатора, когда он отключается защитами от внутренних повреждений, как правило, не производится. Успешность действия АПВ трансформаторов и шин так же высока, как у воздушных линий, и составляет 70–90%.

Какие преимущества дает УРОВ?

Изначально УРОВ, в виде панели с электромеханическими реле, применялось на подстанциях и станциях с РУ 220 кВ и выше. Его применение обусловлено повышенными требованиями к надежности отключение короткого замыкания за наименьший промежуток времени.

Представьте, что на линии 220 кВ, в соответствии с принципом ближнего резервирования, установлены комплекты основной (ДФЗ) и резервных защит (ДЗ, ТЗНП, ТО), и все это бесполезно из-за механической неисправности привода выключателя. Сигнал на отключение защитами выдан, но ничего не происходит, и линия продолжает «гореть».

Остается надежда только на защиты дальнего резервирования, которые установлены на противоположных концах соседних линий.

По требованию дальнего резервирования эти защиты обязаны чувствовать КЗ на смежной лини и устранять их. Но во-первых, выдержки времени в этом случае могут быть достаточно большими (особенно, если ДЗ или ТЗНП начинают чувствовать КЗ только после отключения некоторых параллельных линий). А во-вторых, дальнее резервирование удается обеспечить не всегда. К тому же при действии защит дальнего резервирования происходит отключение множества выключателей на разных подстанциях, что затрудняет работу диспетчера при локализации аварии.

В таких случая, требуется меры по усилению ближнего резервирования, т.е. установке устройства резервирования при отказе выключателя.

УРОВ принимает команду отключения выключателя от защит и если через время Туров отключения не происходит, то устройство дает команду на отключение смежных выключателей. Просто и надежно

При этом время отключения от УРОВ всегда определено как сумма времени действия собственной защиты присоединения плюс ступень селективности. К тому же УРОВ «использует» чувствительность своей защиты, которая выше, чем у защиты дальнего резервирования.

На напряжении 110 кВ и ниже УРОВ использовался реже из-за стоимости панели и отсутствия жестких требований к скорости отключения, как на сверхвысоком напряжении. Ведь панель УРОВ стоит денег и занимает место.

Однако, с развитием микропроцессорной техники функция УРОВ стала практически бесплатной. Распределенный алгоритм УРОВ стал использоваться в логике терминалов, а «снаружи» остались только шинки и ключи ввода/вывода. Сегодня УРОВ применяют на всех классах напряжения, начиная с 6 кВ.

Давайте рассмотрим, что дает УРОВ на стандартной подстанции по схеме «6-1» (одна секционированная система шин 6 кВ).

1 случай (удаленное КЗ на линии 1)

При возникновении короткого замыкания на линии 1 в зоне действия МТЗ (конец линии), защита срабатывает с выдержкой времени 0,9 с. При отказе выключателя алгоритм УРОВ отключит вводной выключатели через время Тзащ. = Тмтз + Туров = 0,9 + 0,3= 1,2 с.

Если алгоритм УРОВ отсутствует, то МТЗ ввода отключит КЗ через 1,5 с (дальнее резервирование).

Таким образом, мы получаем выигрыш 0,3 с.

Также обратите внимание, что здесь для пуска алгоритма мы используем МТЗ линии, а не ввода, что дает значительно большую чувствительность. Особенно сильна эта разница будет для секций 6 кВ с двигателями. 2 случай (близкое КЗ на линии 1)

2 случай (близкое КЗ на линии 1)

При возникновении короткого замыкания на линии 1 в зоне действия отсечки (начало линии), защита срабатывает с выдержкой времени 0,1 с. При отказе выключателя алгоритм УРОВ отключит вводной выключатели через время Тзащ. = Тто + Туров = 0,1 + 0,3= 0,4 с.

По дальнему резервированию мы так же получим 1,5 с, т.е. теперь выигрыш уже 1,1 с.

Советуем изучить Коэффициент трансформации

Очевидно, что и на 6 кВ применение УРОВ дает преимущество в быстродействии и чувствительности

При всех своих плюсах УРОВ — достаточно «опасная» функция и применять ее нужно обдуманно. Следует помнить, что при срабатывании УРОВ полностью отключает участок сети с блокировкой любой автоматики восстановления питания, такой как АПВ и АВР. Это означает невозможность быстрого восстановления нормального режима и массовый недоотпуск электроэнергии (особенно если нижестоящие потребители не имеют своих АВР).

В связи с этой особенностью при пуске УРОВ, помимо контроля тока через выключатель, применяют различные способы ограничения возможности излишнего действия.

О логике и схемах УРОВ мы поговорим в следующей статье

Требования к релейной защите

Главная её задача — это надёжно защищать оборудование и цепи электроснабжения от работы в неисправном, аварийном состоянии. Соответственно к ней существует ряд требований, выполнение которых проверяется регулярно лабораторией или специальными службами. Вот основные требования к релейной защите:

1. Быстродействие. Способность защиты работать с минимальной выдержкой времени после наступления аварийной ситуации. Правда, одни из них специально разработаны на срабатывание с определённой установленной выдержкой времени это зависит от условий работы электрооборудования и назначения конкретного вида релейной защиты;
2. Селективность. Это вид избирательности защиты, направленный на отключение только определённых ближайших участков к месту аварии или короткого замыкания;
3. Чувствительность. Способность защиты направленная на реагирование её только на данные отклонения, на которые она настроена;
4. Надёжность. Безотказность системы защит и недопущение ложных срабатываний.

От этих четырёх основных требований напрямую зависит эффективность функционирования релейной защиты любого электрического оборудования и цепей.

Расшифровка и виды провода АПВ

Прежде всего давайте разберемся с основными параметрами провода АПВ и его видами. Ведь несмотря на однотипность провода технология его изготовления имеет определенные отличия.

Расшифровка провода АПВ

Начнем с того, что провод АПВ и расшифровка его аббревиатуры полностью позволяют определить его основные свойства. К таковым относятся материал токоведущей части и материал диэлектрика.

Структура провода АПВ

Итак:

• Первая буква – А. Она обозначает, что провод изготовлен из алюминия. Это достаточно дешевый материал и приемлемыми токопроводящими свойствами.
• Вторая буква – П. Она обозначает что это именно провод. Кроме проводов могут быть еще шнуры, которые обозначаются символом – «Ш». В отличие от проводов шнуры обладают повышенной гибкостью и всегда имеют изоляцию. Провода же могут выпускаться и без изоляции.
• Третья буква – В. Она обозначает применение в качестве изоляции винила или как его еще называют ПВХ пластика. Данный материал имеет достаточно стабильные диэлектрические свойства, которые при соблюдении условий эксплуатации сохраняются довольно продолжительное время. Обычно это не менее 15 лет.
• После аббревиатуры обычно идет цифра. Она обозначает номинальное сечение провода. Например, провод АПВ 16 означает что провод имеет сечение в 16 мм2. Всего же существует 11 типов сечения проводов АПВ с номинальными параметрами от 2,5 мм2 до 120 мм2.

Виды проводов АПВ

Кстати в зависимости от сечения провода АПВ в значительной степени отличаются друг от друга визуально. Кроме того, визуально провода отличаются по цвету, но давайте обо всем по подробнее.

Похожие записи:

Активное, емкостное и индуктивное сопротивление. закон ома для цепей переменного тока Ретро проводка в современном доме Где используется фидерный кабель Маркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине