621.31А22 I '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 университетим. С. Торайгырова

Энергетический факультет

Кафедра «Электроэнергетика»

АВТОМАТИКА ЭНЕРГОСИСТЕМСборник лабораторных работ

11авлодарКереку2014

1 е й !

а щ Н . .

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 универси­тета. 1 щ

Составители: Ю. Л. Лсньков, А. К. АшимоваЛ46 Автоматика энергосистем : сборник лабораторных работ /сост. :

Ю. Д. Леньков, А. К. Ашимова. - Павлодар : Кереку 2014 - 71с.

УДК 621.31 ш ББК 31.261 8я2

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 спе­циальности «Электроэнергетика».

| * -314:681.5(07)атында^ы ЛМУ^<31.061.8я2

Академик С.Бейсембае,,,,АцШмова Д. К., 2014

| | 1 С. ТорайДырова, 2014

За достоверность материалов, грамма 1ИЦ1ЛкИ1 и графические ошибкиответственность 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 илиуменьшении 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 всегопроизводственного 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 номинальногозначения 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 аборлгорная работа № I. Устройства автоматическим о повторною включения

1.1 Цель работыИзучить классификацию, требования, схемы и принцип действия

устройств трехфазного автоматического повторног о включения (АПВ) линии электропередачи с односторонним питанием.

1.2 Общие сведенияУстройства АПВ предназначены для повторного включения

элемента электроустановки после его аварийного или ошибочного отключения. Если после включения элемент остается в работе, ЛПВ называется успешным.т

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 (кабельно- 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 компенсаторовАПВС).

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 наэлектромагнит 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 техслучаях, 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 новому действию после включения в работу выключателя.

1.3 При н и ни действия электрического однократного АПВ1.3.1 Принцип действия однократного АПВ на

электромеханических релеВ 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 КЫ с двумя обмотками, параллельной и

6

1дос ледова I ел ыдой; конденсатор ( , обеспечиваюшнй оджжраIносIк действия АПН; иряднмй реж сю р К2 и рагрялный резистор К)

Дистанционное > правление выключа гелем а рассматриваемой схеме производится ключом управления ЧА, у к о ю р о т 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 N А находится в положении 112, к конденса юр> ( подводи кн «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 г вляющее 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 г вия 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>чае1ся 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 обмо 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 КЫ к конденсатору С. Реле КЫ 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, КЫ и К I I.

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 го резистора выбирается таким, чтобы время заряда составило 20-25 с. Таким образом, спустя указанное времясхема 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 иКЫ 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 выключателейбез выдержки времени (БАПВ):

- элемент формирования сигналов на включение выключателей свыдержкой времени (АПВ);

- элемент подготовки к новому действию (11Д);- элемент выдержки времени (ЭВ);

8

9

Рису

нок

1.2-

Фун

кцио

наль

ная

схем

а ре

ле

повт

орно

го

вклю

чени

я РП

В-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 егоналичии устройство РПВ-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 релеКЫ элемента ЭП и подает сигнал на вход 1 элемента ©XI БАПВ и навход 1 элемента 0 X 2 АПВ. Па их инвертирующих входах 2 сигналы отсутствую т, и поэтому на выходе каждого элемента появляетсят ж У

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 0X 2- от элемента ЭЙ. В связи с этим на выходе 0X1 появляется сигнал равный 1, а на выходе 0X 2 сигнал равный 0.

Появление на выходе элемента 0X 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 \ упающим на его вход записи 8 элемента однократное!и действия ЗОД с выхода элемента ОХ 1. Напряжение на выходе ЭОД, появляется с небольшой задержкой 1 3 и подается на инверсные входы 2 Б АПВ иАПВ, на входах 1 которых присутствует сигнал от элемента ЭП. Врезультате 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 0X 2, а от АПВ сигнал поступает на вход 1 0X1. После срабатывания реле времени ЭВ его сигнал поступает на вход 2 0X1 и на вход 1 0X2элемен та ЭУ. В результате на выходе элемента 0X 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 ЭПпоступает на инверсный вход 2 0X 3 элемента ПД и запрещает запуск элемен та ЭВ выдержки времени 1 в возврата схемы в исходноеположение. После включения выключателя сигнал ПД исчезает, и навыходе микросхемы 0X 3 появляется сигнал, который запускает элемент времени и подводи тся к входу 1 микросхемы 0X2. На вход 2 0X2 сигнал подается после срабатывания элемента ЭВ с выдержкой времени 1В. На выходе 0X 2 появляется сигнал, поступающий на входсчитывания К триггера 5Т, который приходит в исходное состояние и снимает запрет повторного действия БАПВ и Л11В.

При исчезновении напряжения источника питания В., замыкаетсяконтакт 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 Устройство двукратного 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 фиксациикоо.ч ч

Комплектное реле ЛПВ типа РПВ-258 (АК8) 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 КЫ 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)о б м О Т К И . У ?

Подготовка ЛПВ к действию осуществляется зарядомконденсаторов С Г, С2 при включенном положении выключателя. Вслучае КЗ на линии защита отключает выключатель, а реле К<ЗТполучив 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 КЫ 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 раГшпИтучигь схемы и принцип действия Vстройств однократною и

двукратною \ПВ линии. Объяснить требования к устройствам ДИВ, ниши но схеме, какими элементами тгн требования реаттмх ются .

1.5 ( о тержанне ог«мма• ' I < >Гче г ютжен содержать цель работы и задание,

приннимиатьные схемы устройств оджнератного и двукратного АПВ1МЖШ. .... г ^

1.5.2 Привести описание работы устройства АПВ типа РПВ-01

Iпитанием

Коя гр^нмые вопросы

Какие ви 1ы АПВ при меня инея на линиях с односторонним

-• Какие требования предъявляются к устройствам ЛПВ°Какие типовые релей но- к он гшггм ые и микросхемные

) стропеткв автоматического повторно! о нн тючеиня применяются вМК*рГОСЯСТГЧЯЧ? - ' ' - > ,0 4 ' - ^

4 V кажите область применения устройств АПВ?5. Как •^ччпечнвается олнократжчть действия устройства

А1 ИГ* ‘ Щ . . . Ш6. I 1очему ержка вре

эффектней7 * а* «вспучивается тапрет на срабатывание АПВ при

внутренних ионреж тениях в силовом трансформаторе*я Поясни!с рабоI\ олнокрв1 жмо АПН гнна РНВ-58 при

ВОИ1ИК-1ЮВСНИН 1 гесо<пиетет«ия между Положением выключателя и к тм»ча \ прав тения ’ ' \ . " 7^':̂ -

4 Поасйнге работу тиу крат н о т АПВ типа РПВ 258 прирнмникжжиии 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 РПВ-

П . Как ф\ икниипирует элемент однократности действия РИН*в$? щ ;г

12 Как обеспечивается готовность РПН-01 к новом) лейсгйиюи при каких \ слстишч? ’ Щ* т Я

14

Лаборагорная работа № 2. Устройств антома шчсскоювк.поченнм рсикрн1111| о шианнм

2.1 Цель работыИ»\чн 1 ь классификацию, требования, схемы и принцип действия

устройств автоматического включения резервною питания (АВР).

2.2 Общие с вс лен ммДля 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 работют раздельно на выделенных потребителей. Деление осущес1 вляе1ся с помощью секционного выключателя.

Недостатком одностороннего питания является то, что аварийноеотключение рабочего источника приводит к прекращению питанияпо I реби гелей. Этот недостаток устраняется автоматическимвключением резервного источника или выключателя, на которомосуществлено деление сети. Автоматическая операция в последнемслучае 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 АВ1электростанциях и в электрических сетях.

> на

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 нуж д и т.д.);

г

Рисунок 2.1 — Иринкины осуществления АВР

- г,о направленности действия (одно- и многосторонние). УАВРодностороннего действия производят переключение потребителятолько в одном направлении, например, всегда с первой линии навторую, но не способны конструктивно совершить переключение со второй линии на первую;

16

V " характеру резерва (АВР с явным и ножным резервом).^ и эю 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). МестныеАВ1 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 отключениивыключателей раоочего источника питания, а также при исчезновениинапряжения на шинах, от которых осуществляется питание рабочегоисточника. Включение резервного источника питания допускаетсятакже при КЗ на шинах потребителей, так как многие КЗ на шинах самоликвидирующиеся;

2) для уменьшения длительности перерыва питания потребителейкоманда на включение выключателя резервного источника питаниядолжна подаваться сразу же после отключения выключателя рабочего источника;

-3) действие АВР должно быть однократным, чтобы исключитьмногократное 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 приего 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 электростанцийи мол с 1 акции, мигающих большое число электродвигателей, осу щесгвляется с выдержкой времени до 0.5 с.

Данная выдержка времени необходима, для исключения неправильного срабатывания ускоренной защиты в случаещкратковременного замыкания контактов токовых реле в моментвключения выключателя мод действием толчка тока, обусловленногосдвигом по фазе между напряжением энергосистемы и затухающейЭДС тормозящихся электродвигателей, который может тостигать 180*\

2.3 Схсмы устройств АВР2.3.1 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 №101 подстанций А, выключатель 03 отключен. Со стороны подстанции В линия XV2 постоянно включена и находится под напряжением.

рай

+

КУЗ

1 КУЗ. 1 / К VI.!ч

1кТ.!^ 9,У

ВДС2.1

5<?Т2.2 ,

ш т ч

КХ'2.1

У' 9яотз. IКХ1.2 КХ2.1 I V А< 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 выключателя0 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 исчезновениинапряжения на шинах подстанции Ь, после чего немедленно Происходит включение резервной линии.

Для Ю[о, ч I ооы 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 КЫ .2 и временно замкнутый контакт

КЬ2.1 продолжает проходить сигнал на включение выключателя резервной линии. Выдержка времени на возврат реле К1Д должнабыть 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 Бсрабатывают минимальные реле К VI и КУ2 и замыкают своиконтакты КУ 1.1 и КV2 1 и при наличии напряжения на линии \№2(контакт блокирующего реле КУ3.1 замкнут) пускают реле времениКГ, которое через заданную выдержку времени производитотключение выключателя 02 . Далее схема работает, как рассмотрено выше.

Эффективность работы устройства АВР определяется тем, как- быстро 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 перерывахэлектропитания 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 ту ска. 13

19

ном

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 устанав­ливается на менее ответственных афегатах. отключаемых для облегчения пуска лвигателей ответственных механизмов, по у с л о в и я м

Я*

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

2.3.2 Схема АВР лвухтрансформаторной полстян пн иПринцип действия схем АВР рассмотрим на примере

лвухтрансформаторной подстанции, приведенной на рисунке 2.3.Нормальное питание потребителей осуществляется от рабочеготрансформатора 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 КЫ теряет питание и с некоторой выдержкой времени размыкает свои контакты К1 1 1 ик 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 КМ 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 юйдек Гаким образом, реле КЫ обеспечивает однократность

20

. ч и н ш АВР и полому нанаваскя реле однокра Iнос|и включенииК1.1 вновь мм к не 1 с ной кин I ак I ы н мои ию ни I схему АВР

новому действию лишь после им о. как будс» восстановленанормальная схема шпання подстанции и 6 удс 1 включен выключай* н> 01.

Рисунок 2.3 Схема АВР од нос горо инею действия транс форма1 о ров

Для того ч 1обы обеспечить действие схемы АВР при отключениивыключателя (}2 от его блок - контакта 5С?Т2.2 подается команда наэлектромагнит отключения У АТ I выключателя <31. Послеотключения 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 электромагнитовотключения УАТ2 (0 2 ) и УА Н ( 0 1 ).

2.3.3 Схема АВР трансформаторов собственных нужд 6/0,4 кВНа рисунке 2.4 приведена схема АВР трансформаторов СН 6/0,4

кВ обеспечивающая автоматическое включение выключателя 0 4 резервного трансформатора СИ и автоматического выключателя 03 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 замыкаютсявспомогательные контакты 50Т2.2. 50Т2.3 и размыкается контакт 50С2.1. Размыкание контакта 5>0С2.1 приводит к обесточиванию реле положения включено К0С2 выключателя 0 2 . но его контакты остаются замкнутыми, так как имеют выдержку времени на размыкание. При замыкании контактов 50Т2.2 и 80Г2.3 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* кощ амы »крскмю‘Ш1СЛя 5 Д В I, и Iк> ному ома лсй с |н )с 1 ю лько при включенном положении переключателя. 11ри отключениивыключателя <„>1 1а мыкается его блок-кон гак » ЭД'| 1.1 и подается команда на отключение выключателя 02.

К 1ШШ.1М 6 к И |»«* 1«|ШМ1*1 I)1р4Н(фари«1«ра

ЧАЕ2

КМОК1 V I

КVI I

/ К Т 1 0 1 »

^ 1 1 # к н з

ТчотГГ" « косз

К А Ш

У Д Т 2

КУЮТ К I 10

Ч А Ш

50Т4.1* ЫД2.2 N А К2

Вклю 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 г ор 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 вцени отключения выключателя 02 . 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 временик т 1 °: Ш Ш Ш Я ~ Л

В данной схеме предусмотрен запрет ДВР при действии зашитрабочего трансформатора от внешних КЗ. При замыкании контактоввыходного реле защиты срабатывает блокировочное реле КВ1,которое самоудерживается своим контактом КВ 1.2, а контактомКВ!. I разрывает цепь включения выключателя (^3 ввода резервного питания на секцию (рисунок 2.4,г).

На рисунке 2.4 показаны цепи ДВР, относящиеся к одномурабочему фансформатору. Такие же цепи выполняются и для другихрабочих трансформаторов, резервируемых одним и тем же резервным трансформатором 6/0,4 кВ.

2.3.4 Автоматическое включение резервныхэлектродвигателей собственных нужл

Ответственные механизмы собственных нужд электростанцийвыполняю гея парными, которые получают питание от разных секций6,3 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 двухнасосов |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 управлениявыключателя О - резервного насоса N2.

Если в качестве рабочего насоса является насос N2переключатель 8АВ ставиться в положение «2» и оперативный токподается 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

I

<1- $АВО Л

*

г / т

У К Х 2 .4

9 Ъ<}Т2.3

' Ч ---------------------

ОКСС2

X И .3 .2

зашита минимального напряжения секции ВВ

К1<И> КОС 2

Осигнал от Р >

сигнал от реле

п

аУАС

— >д .

9 ъОС 2.2 д УЛТ<?:

а- поясняющая схема; б - цепи пуска АВР; и, г - цепи включения и отключения соответственно выключателей 0 1 и 0 2

зашита минимального напряжения секции ВЛ

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 $012.1 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 V АСдо выключателя 01- После включения выключателя 01 размыкается блок-контакт 8 0 Г'1.3. Однократность действия АВР обеспечивается размыканием контакта К0С2.1, 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 КЫ .2. Путем шмыкания контакта КI-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 через0,5 с после ш> г о 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 работуИзу чить схемы и принцип действия устройств АВР. Объяснить

требования к устройствам АВР, найти по схеме, какими элементами эти требования реализуются.

2.5 Содержание отчета2.5.1 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?7.11очему схема АВР должна действовать однократно?8. Как функционирует устройство АВР резервною

трансформатора собственных нужд электростанции напряжением 6кВи 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. Поясншс работу А В Р на двух трансформаторной иодстаниии.

28

Лабораторная работа № 3. Устройства а н ю м а п т ч к о пшсгопши р аи ру !кн

3.1 Цсмь работыИзучить классификацию, требования, схемы и принцип действия

>с1 ройс1 в автоматической частотной разгрузки (АЧР) и частотного автоматическо? о повторного включения (ЧАПВ).

3.2 Н аш аченне автоматический ч а с т о т о й р ал р у зк н Частота является одним из основных показателей качества

электроэнергии. Согласно ГОСТ 13109 - 97 «Норма качестваэлектрической 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 лопаточногоаппарата 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.

ГС

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 осуществляетсяс помощью специальных устройств — автоматической частотой 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 АЧР11ри 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 обеспечиватьпо.тьём час готы до значении 49 - 49,5 Г и. при которых энергосистемаможе 1 Л.ШГС.1ЫЮ работать нормально. Дальнейший польём частотыосу шествлястся автоматическим включением резервныхI 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 АЧРОсобенностью 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 устройствавтоматики 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 у дефицит 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 частоте48,5 - 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 Д1 = 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 ЧАПВ3.5.1 Схема АЧР с ЧАПВ в КРУ 6 — 10 кВ иа рслейно-

контактных элементахСхема АЧР с ЧАПВ в КРУ 6 - 1 0 кВ представлена на рисунке 3.2

т

Схема работает следующим образом. При аварийном снижениичастоты и достижении уставки срабатывания реле КГ2, последнеезамыкает свой контакт КР2 и подает питание на реле К Ы . Реле К Ысработав путем замыкания контакта КЫ.1 запускает моторное релевремени 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 КЫ и размыкает контакт КГ3.2 в цени реле времени КТЗ.

Реле КЫ п о л у чив питание, переключает контакты КЫ.1 и КЫ .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 КЫ .5 подается напряжение на шинку АЧР1, к которой подключены индивидуальные реле питающих

которой подключены индивидуальные реле питающих линий, при совместной работе АЧР1 и Л 41*2.

.пиши, а контактом К Ы .6 подается напряжение на ш и н к у АЧР1+2. к

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 КЬ2.1размыкается, 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 науставку ЧАПП. а замыканием контакта К1.2.5 подготавливается цепь па срабатывание реле времени ЧАПВ К13.

ШАЧР1

Ш \ЧР1

ЕС

34

контактом К. 1.2.6 полается напряжение на шинку АЧР2, кI о юрой подключены индивидуальные реле питающих линий, акон гамом К. 1.2.7 полается напряжение на шинку АЧР1+2, к которойподключены 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 релепонижения частоты К1*1 и КР2 размыкают контакты, релеповторители К О и КГ4 обесточиваю гея, запуская своими контактамиК О .2 или КЬ4.2 реле времени ЧАГ1В К 13. По истечении заданныхуставок по времени реле КТЗ замыкает поочередно контакты К 13.1 иКТ3.2 и подает напряжение на обмотки 2 реле КЫ и КГ2, врезультате этою реле возвращаются в исходное положение. Реле КЫи КЬ2 возвращаясь в исходное положение, снимают напряжение сшинок АЧР. После снятия напряжения с шинок АЧР производился частотное АПВ.

Одновременно контакты КЫ.З(КЬ2.4) реле К Ы (К Ь2) переводят реле КР1(КР2) на уставку очереди АЧР1 (АЧР2).

3.5.2 Микро электронное аналоговое комплексное устройство АЧР и ЧАПВ

Функциональная схема аналогового комплексного устройстваАЧР и ЧАПВ представлена на рисунке 3.3. Данное устройствосодержит три бесконтактных реле частоты КР1, КР2, К1 3 и три КС-элемента выдержки времени 13 Г1, ОТ2, 1>ГЗ, которые могутвыводиться из действия накладками 5X1, 8X2, 8X3 |3,4|. ДанноеустройсIво 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, аименно входного Цвх = вторичного измерительноготрансформатора 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 Гцнапряжения у нч и_Цк совпадают по фазе, а при отклонении частотыот 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

кп

к| КЬ

2 I,

кр:*

о.

г * ,

НоСО.н

II

I'Л

с

иО

Ои

О.•14О»с;а.14

2оXо

а

5̂АI

гпгп14

>*О

<

36

электромагнитное реле К1Л быстродействующей очереди АЧР1. Если используется две очереди АЧР1, то аналогичным образом, при снижении частоты до частоты срабатывания реле КР2 ЭС Ф данного реле релейно формирует дискретный потенциальный сигнал, возбуждающий, при замкнутой накладке 3X2, выходное электромагнитное реле КЬ2. Реле К1Л и КЬ2 сработав подают команду на отключение потребителей подключенным к очередямАЧР1.

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 ЧАП В измерительное реле частоты КРЗ с помощью инвертора ОЬ1 формирует дискретный потенциальный сигнал, запускающий элемент выдержки времени ОТЗ устройства ЧАПВ. Устройство содержитлогический элемент БХ (ЗАПРЕТ), не допускающий действия ЧАП В при срабатывании АЧР с помощью элемента 0\У. По истечении установленной выдержки времени на ОТЗ срабатывает реле К О и осуществляет подключение отключенной нагрузки очередями АЧР.

3.6 Задание на лабораторную работуИзучить схемы и принцип действия устройств АЧР и ЧАПВ.

Объяснить требования к устройствам АЧР.

3.7 Содержание отчета3.7.1 Отчет должен содержать цель работы и задание,

принципиальные схемы АЧР с ЧАП В в КРУ 6 - 10 кВ на релейно­контактных элементах и микроэлектронное аналоговое комплексноеустройство АЧР и ЧАПВ.

3.7.2 Привести описание работы микроэлектронного аналогового комплексного устройства АЧР и ЧАПВ при использовании АЧР1 иАЧР2.

Контрольные вопросы

1. Для чего предназначено АЧР?2. Назначение АЧР1?3. Назначение АЧР2?

37

4. Назначение дополнительной частотой ра й ручки?5. Почему система ЛЧР выполняется с несколькими ступенями?

в/ • г;-* У|аЙ »Т‘ л 1г ;ч§/ " ; Л ' . ' . т

6 . Каково назначение ЧАПВ?7. Укажите требования предъявляемые к схемам ЛЧР?8. До какого значения должна подниматься частота в

энергосистеме после срабатывания устройств АЧР?9. Какова начальная уставка по частоте у стройства ЧЛПВ?10. Какова начальная уставка по частоте устройства АЧР1?11. Какова начальная уставка по частоте устройства ЛЧР2?12. Какова начальная уставка по времени устройства ЧЛПВ?13. Какова начальная уставка по времени устройства АЧР2?14. Чему равен минимальный интервал по времени между

смежными очередями ЧЛПВ?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 очередейАЧР1. , 2 2

17. Поясните работу схемы микроэлектронного аналогового комплексного устройства АЧР и ЧАПВ при работе двух очередейлчр2. * л

18. Поясните работу схемы микроэлектронного аналогового комплексного устройства ЛЧР и ЧАПВ при использовании АЧР1 иг ; - ^ -

38

Лабораторная работа № 4. Устройства автоматической синхронизации генераторов

4.1 Цель работыИзучить классификацию, требования, схемы и принцип действия

устройств полуавтоматической самосинхронизации и синхронизаторов с постоянным временем опережения (С11ВО).

4.2 Общие сведенияПроцесс включения синхронного генератора на параллельную

работу с другими генераторами или с э исргос и сто мои 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 не возбужден 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 роторав синхронизм.

При точной синхронизации генератор разворачивается до иолсинхронных оборотов и возбуждается. В момент ею включения в сеть необходимо обеспечить выполнение следующих \слонин:

ш . ш

- примерное равенст во частот синхрони зирхюшею г оператора исети:

- примерное равенство напряжений генератора и сети:- отсутствие сдвига фаз синхронизируемых напряжений.

т

ном

4.3 Лвгимашчесьгое включение синхронных итераторов но способу са мосип \ рои и за ц и 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,.

- 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 8А. 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 2осуществляется с помощью промежуточного реле КГЗ. Кроме того,вводится дополнигельная выдержка на кчштакге К 1.2̂ 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

ГМ

и

В

/КМ / К Ь .1

и I й !к г :

/КП Iи 1 :

оК ! :

ТГ I. г 1I I * 1

1Г К1: 1 на вклю чение 0 1

М I 1 на отключение АГП

П

Рисунок 4.1 - Схема полуавтоматической самосинхронизации

Реле КГ срабатывает при частоте скольжения равной частоте срабатывания и подаст питание на выходное реле устройства КЫ , которое с помощью контакта К1.1.1 са моу лерж и вас! 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 кошактм 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 ошиоочныхдействий персонала. Размыкающий контакт реле К.У размыкает цель реле времени КГ н исключает, таким образом, возможностьсрабатывания реле К1.3.

4.4 Автоматическое включение синхронных генераторов носпособу точной синхроншанни

4.4.1 Автоматические синхронизаторы с постояннымвременем опережения тина АС 1-4 н ̂БАС

На электрических станциях широкое применение получили синхронизаторы с постоянным временем опережения следующих типов: АСТ — I. У БАС (устройство бесконтактное автоматическойсинхронизации). „

Автоматические синхронизаторы типа АС Г - 4 и У Ьобеспечивают автоматизацию всех операций при точнойсинхронизации [К|. Данные автосинхронизаторы имеют следующиеосновные утлы:

- узел опережения, определяющий момент подачи импульса иавключение выключателя;

I узел контроля разности частот, определяющий допустимостьскольжения для включения синхронизируемого генератора,

- узел контроля разности напряжения, сравнивающий напряжениясети и синхронизируемою генератора;

- узел выравнивания частоты вращения синхронизируемогогенератора и сети;

узел блокировок, обеспечивающий соответствующеевзаимодействие элементов в схеме автосинхронизатора.

Схема автоматического синхронизатора с постоянным временемопережения типа АС I -4 приведена на рисунке 4._.

На работу синхронизатора АСТ-4 не оказывает существенноговлияния изменение напряжения генератора и сети. Синхронизатор нормально функционирует при отклонении напряжения в пределах Д1) = ±15% от номинального значения [9|. Синхронизациядопускается при разности частот Д/ = 0,2 щ 0,3 I ц.

Учитывая, что генераторы снабжаются автоматическимирегуляторами напряжения, обеспечивающими подгонку напряжениягенератора к напряжению сети в пределах Щ = ±1 0 % от номинальною напряжения, синхронизатор выполняется оезустройства подгонки напряжения |8 |.

На зажимы автосинхронизатора подается напряжение от двух фазтрансформатора напряжения энергосис темы и напряжение от трех фаз

42

трансформатора напряжения синхронизируемого генератора (заземленная фаза «в» - общая для ТУ генератора и > и ер гое и с темы).

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 (д ифферен ци ру ю те го трансформатора) II- и двухобмоточною поляризованного реле КЬрС. Обмотка 2 этого реле включенапоследовательно с резистором КЗ и параллельно с первичной обмоткой гранереактора Т1-, а обмотка 1 - включена в цепь вторичной обмотки трансреактора П. последовательно с резистором К2. К первичной обмотке трансреактора IШ подводите я выпрямленноенапряжение 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), пропорционаленна 11ряжению оиеиия:

( » У Ч * | .

Е = кг ■ 2 • 1 ■ 51П—— . (4.1)- 2

44

I - входное напряжение: 2 - напряжение на вторичной оомоткедифференцирующего трансформатора (трансрсактора)

Р исун ок 4.3 - Диаграмма, поясняющая работу узла опереженИЯ

По обмотке 1 реле КЦ „ протекает вторичный юк трансреактора.пропорциональный производной выпрямленного напряжения биения:

I 1 1 2*М(Оя2

■ соя 2(4.2)

В выражениях (4.1) и (4.2) | и к2 - коэффициентыпропорциональности, знамения которых изменяют регулировкойсопротивлений 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 своиконтакты лишь после того, как ток в обмотке I изменит знак и станет равным току в обмотке 2. рисунок 4.3. Таким образом, условиесрабатывания 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 ес1ь время опережения, задаваемое узлом опереженияавгосинхрониза 1 ора.

Разброс времени опережения не превышает грех электрическихградусов при разности частот Д/ = 0,04 — 0,25 I ц.

Значение времени опережения автоеинхронизатора регулируетсяс помощью резистора КЗ. Чем больше значение сопроIийления резистора КЗ. к*м меньше юк в обмотке 2 реле и тем больше времяопережения. ̂ 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 КР срабатывает, если напряжение на его зажимах будет равно или меньше напряжения срабат ывания, г.е.

2 * ЯГ * /«5Л0П * 1оП (Л у|\< Цкн = 2 ■ и в ----- о----- '

где " допустимая, задаваемая при расчете разность частотсинхронизируемых напряжений;

I - время опережения оптимума, равное собственномувремени 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 С2 . 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

I Г I 1частот наличие конденсатора не влияет па раооту реле Кг, гак как напряжение на его обмотке в этом случае снижае1ся по кривойнапряжения 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

46

частота скольжения о>я < о>$лоп, первым срабатывает реле контроля частоты, вторым - реле опережения и в этом случае полается импульсна включение выключателя 18).

14

I К Г

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 КV, включенногочерез выпрямитель У83 межлу фазой В. обшей для генератора и энергосистемы, и средней точки резистора Кб, включенного на напряжение биений. Параллельно обмотке реле КУ включен конденсатор СЗ, емкос ть которого подбирается таким образом, чтобы отпускание якоря реле происходило при частоте биений 4/ < 0,2 -5-0,3 Гц . Уставка реле КУ регулируется при помощи резистора К7

Если напряжения синхронизируемою I оператора и энергосистемы равны по значению и совпадают по фазе, то к обмотке реле КУ будет подведено максимальное напряжение и якорь релебудет подтянут

II к у к • >/3 • Цф (45)

где к - коэффициент пропорциональности:

Мф - фазное напряжение.При равенстве напряжений синхронизируемого генератора и

энергосистемы и расхождении векторов И( и II] на 180напряжение, подведенное к реле КЛ . будет равно нулю и оноотпускает свои якорь.

47

1:ели напряжения не раины между сооой, ю реле КЧ оуле!тЩнаходиться иол напряжением при всех значениях угла 5 и ею якорь

будет подтяну г.I ели ра л гое 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 котам 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 КЫ .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 КV .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 навключение выключателя, а контактом К1-2.1 разрывает цепь реле К Ы .

Исли ак > реле опережения КТ{Ч, сработает раньше релеконтроля частоты К 1* и разомкнет свой контакт К 1 в цепи реле К1.1. Последнее, потеряв питание, разомкнет свой контакт КЫ .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 выключателяне будет подан. - г д ' л

Конденсатор С4 и резистор К11 в цепи обмотки реле КЬ2предусмотрены дли оо.1егчения работы кон такюв. Пень реле К1.2кон тролирч етси вспомогательным контактом выключатели 80Т,замкнчтым, когда выключатель отключен. После включения

йи

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, рисунок4.2, 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 с-

Благодаря такому включению КЦ, и К1.ч напряжения скольженияна обмотках реле сдвинуты относительно друг друга на угол 60 .

48

II*

Уставки срабатывания реле К1.„ и К1.ч выбираются одинаковыми и регулируются резисторами, соответственно К1) и КII).

Если частота вращения синхронизируемого генераюра меньше частоты вращения эквивалентного ген ера юра >псри»еиетемы. т.с. вектор напряжения ген ера 1 ора отстает 01 нек юра напряжения терт оси с темы. 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,,,: лап ус кает реле КТ, контактом К! 1( я разрывает цепь на ««Убавить», а контактом КЬ„| 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 КЦ сработав контактом К1.ч , размыкает цепь реле К1 контактом К Ц : запускает реле времени К !, контактом КЦ * 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 включенияобмотка 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 МИЧВ путем размыкания контакта К 1.3. Контактом К Г. 1 размыкается цепь заряда конденсатора С 5, а контактом КТ.2 конденсатор С 5 подключает с я к разрядному резистору К 12. После разряда конденсатора С5 и возврата реле К!.,, и К1.х реле времени вновь ююво к повторномудействию.

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 надежнымв 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 10р01 о ав I осинхронизатор персе гае г лейс I воват ь.

4.4.2 Микро К1СК1 р о и м ы й аналоговый автоматический синхронн ш гор

Микро электронный аналоговый автоматичсский синхронн «а гор типа С.А-1 с вычисляемым углом опережения устанавливает угол опережения о с у чегом у скорения вращения генератора а, [3.4]:

ш Ш

•1щ| У Я ш »-0 ‘ 1он ± » I Й В ( 4 6 )/ <Ь±

Фу нкциональнам схема автоматического синхронизатора с вычисляемым углом опережения приведена на рисунке 4.5.

п<»<>

I А 1 2

\ \ Е . \ 1 1

тч

111К

Рпсмюк 4.5 — Функциональная схема автоматического синхронизатора с вычисляемым углом опережения типа СА-1

Условие срабатывания синхронизатора б + бон 2 * Т1 ИЛИ

ей6 + — *г и

, й25 Щ° п 1 ш ‘

т>

72 тт. (4.7)

смертельный орган угла опережения (ИОУО) с о с т о и т из

время им! |ульсти о преобразователя ВЦ ]1У0 угла сдвига фаз бмежду 1 I . \ и низких частот /Г , выделяющего

50

постоянную составляющую напряжения Iиропорциональную углу Й, двух дифференциаторов АПК А 1)2 и сумма гора-компаратора\\ТА1 сравнивающего напряжения согласно (4.7)

лI :. + * 8 1а>п _ 14-1 О)" о + ~ , Чш * (М1> (4.л)

с!г 3 1

где 1:^) - напряжение на выходе 7.1 при у глах 6 = 0; 2п> п .Схема время или 1\л кс ного измерительною преобразователя ВПП

угла сдвига фаз б = <оч * С между напряжением Ц1П на шипахэлектростанции 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 I4 и напряжение 1!ф на выходе ВИИфазы 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 иVГЗ. Напряжение Уф на выходе ВИН равно части Г)ДС источникапитания Еп. определяемой делителем на резисторах К.1, К2. Напряжение 1}ф ,на выходе ВИН, представляет собой прямоугольныеимпульсы с изменяющейся длительностью Гл = 1НСП = Я/а)с,пропорциональной уг лу сдвига фаз <5 (рисунок 4.7).

Постоянная составляющая 11̂ времяимпульепого напряжения Уфпропорциональна 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 5̂о = рЩ В, а при у глах 5 = п • я максимальное шачепие равное

1̂ 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

Рису

нок

4.6

- Сх

ема

изме

рите

льно

го

орга

на у

гла о

пере

жени

я

а

о

и1А-*

П.О

О11

О

в

I /Iм

5ел : 2г.

% / * / I

I-Г

-лI

г

я

и*— и.. 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 дифференциатораА02 отображает ускорение ач вращения гурбогсисраюра.

#

Постоянные времени дифференциаторов Тг = Кос1 * €5 и Т-* = Щ с2 ‘В 2 устанавливаются дискретными изменениями сопротивлений резисторов обратной святи Кос1 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 1 очной 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 Т1Л 1, а напряжение иг, от трансформатора напряжения синхронизируемого генератора, поступает на вход промежуточного трансформатора напряжения Т1Л'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 спомощью 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

т г V Д Я д . 1-- ; Я т а ; г м

логического элемента 01/ (ИЛИ) и после интегрального инвертераОУ 1 ( II I; ) . превращаются в запрещающий сигнал Ит , соответствующий логическому нулю. При разностях амплитуд, меньше допуст имой, напряжения II! = 1)2 % *~ЕП, которые не

54

л ■>

« ао.

0Xго1эс-г

'о»

проходят череч элемент 1)\\ и поэтому на входе инвертора 01] 1 будет логический нуль, а на выходе разрешающий единичный логическийсигнал 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 свыхода ичмерн Iсльного органа угла опережения пропорциональные соо1вечегвенно углу сдвига фаз мел, 1ч напряжениями Ь1Ш и 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 = М̂ шадил 5̂ поступающим на шорой вход.

При частоте скольжения Щ иа иыхо^е У ЕЛ 1появляется разрешающий сигнал в виде положительного напряжения Ыс. При часюю скольжения > <о5дШ| на выходе \\ ГЛ1 появляетсязапрещающий сш нал в виде отрицательного напряжения IIс.

Сумматор-компаратор \\1*А2 формирует запрещающий сигнал I ) у п а действие еннхронизачора по предельным абсолютнымзначениям часто ил скольжения Д пр = 1 Гц и ускорению вращениятурбо1 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). ПриИ

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-компараторов \\1‘Л1 (ПОУО)и \У1лЛ2 (НОС'), соответственно 1.1 в 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 11 ш “ О, I с “ О, а 1.'в = 1. 1

:>6

а Фк п•1 X *4«ил

л

О

ог-

57

/

4.5 Ь.иш пс и;| .кю ораю ри)ш раоопI Ну чип» схемы н 11р111111Ш1 действия усIройеIв нолуавюмашче-

СКО11 слмосипхронп >ацпи и синхронизаторов С ПОС 1 оянным временем опережения (СИВО). Перечислить фсбоиания к ним, показать по схе­ме, какими моментами ни фсбоиании реализуются.

4.6 Со.&ержанне отчета4.6.1 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 1 о с ко. I ьжо пня (л)5 > и>сдОП.

Коп I рольные вопросы

1. Наилино преимущества и недостатки самосинхронизации и IОЧНО!! синхрошпанпи СИН\рОН1ТЫХ ГСНСраТОрОВ. В каких условияхприменяет ся самосинхронизация и точная синхронизация?

2. Назовите иреимутцества и недостатки синхронизаторов с постоянным временем опережения.

3. Как осуществляется контроль скольжения в синхронизаторах спостоянным временем опережения?

4. Какие основные элементы входят в состав автоматического синхронизатора? ̂ ̂_

5. Каково назначение реле разности частот в устройстве полуавтомат и чес кой синхронизации?

6. Пояснию работу синхронизатора с постоянным временемопережения 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 икакие известны способы его обеспечения?

14. Как функционирует измерительный орган угла опереженияавтоматическою синхронизатора СЛ-1?

15. Как функционирует измерительный оркш разности амплитуд Э,1С генератора и напряжения на шинах электростанцииавтоматического синхронизатора СЛ-1?

! 6. Как функционирует измерительный оркш частоты скольжения анюмашческою сннхроннзаюра СЛ-1?

59

. 1абора I ори а и работа Л» 5. Ус I райе I ва авш м аш чссш. шкаптанин асинхронною режима

5.1 Цель рабоп.1ИзуниIь классификацию, требования, схемы и принцип действия

устройств автматичеекой диквилапни асинхронною режима.

5.2 Общие сведенииДсиичронный режим наступает вследствие нарушения

устойчивости параллельной работы отдельных частей энергосистемы. Асинхронный режим наступает вследствие неполного соответствия

к *дозировки прогивоаварииных управляющих воздействии тяжести возмущения. ».е. недостаточной эффективности ДИНУ, при отказеоыстродеиствутощих защит, при нерасчетных повреждениях, при отказе про швоаварийной автоматики, при несинхронном А1 ТВ [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. Вэнергосистеме. 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.

60

Деление асинхронно работающих частей жор» осистемы выполняется и гс\ случаях, когда недону с» им длительный асинхронный режим или пила респнхроничипня невозможна \ 2А\.

5.3 Принципы выполнения \ с г роиств .ш кви ишина<ии1роп9Ю1 о режима

В сот не к I вин с харакчерными при шаками асинхронно! о режима « жергоежпемах применяются устройства. реашруютие наи вменения т к а , активной мощности в линии электропередачи.напряжения на шинах поле гаи ни и, 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 и а рам с I ров.

К устройствам. выявляющим асинхронный режим.пре.гьявляюгея следующие требования:

- селекIивносI ь. 1.е. способность оыичап» асинхронный режим вданном сечении электрической сети от асинхронною режима всмежных сетях;

- чувствительность к асинхронному режиму:* щ Г

- быстрота срабатывания;- способность определения ли а ка скольжения:- простота выполнения и надсж!юсть функционирования.

5.4 Автоматика ликвидации асинхронною режима на •электромеханических реле со счетчиком циклов качаний

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 срабатыванияразрядников ( П |

При возникновении асинхронного режима и достижении током уставки срабатывания 1Ср. точка «б», рисунок 5.1.6. токовые реле пускового органа КА срабатывают, а вместе с ними срабатывают промежуточные реле К1.1 и К1.2, котрыс являются их повторителями. Реле КМ в каждом цикле асинхронного режимазапускает реле К1.2.

61

о

Оос.Г—С1С«в»С.А

Оч>®2*11^л̂">ог*гзXсс1иС )Цм 21м х! евСС X5? «Vт-Г*чь В • .О СО- с;О# *с 3

* ̂Г;X тттшЧГ* Ш̂ИиХ]

_ ОО —со Ооз иощ . лг- »*ч <21 г—

О <з* сзО2? ог* XКЯ осз XсЗ2 Що. ез

«с ? Iко -С-

62

Реле КЬ2 сработав, и мы кает свои контакты К1.2.1 и запускает ре тс 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 насамоудержание, а контактами К 1-3.2 и К !-3.3 нолгогавливаег цепи насрабатывание 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 фиксируетокончание первого цикла качании, путем сам оудержания 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 вмомент 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 к ройсгво а в I ома к икн ликвидацииасинхронных режимов

В эксплуатации используется типовое устройство I АР,разработанное проектным и научно-исследовательским ОАО«Пнстшч I )иер! осе1 ьпроект», 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 (ЗАИРЫ )1)Х, элемента времени задержки ОТI и элемента (И) 0X1.

При нарушении синхронизма годограф сопротивления на зажимах реле сопротивления сначала входит в зону срабатываниячувствительного 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 Трсрабатывания реле сопротивления К/1 и К/2, то сигнал срабатывания реле К/1 успевает пройги на вход 1 лошче!шш 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/2сигнал 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

ссщ

[г 1

>5

г I

I ^1 N1 ^ N I

V . NОС .

и

V

- ^

о хэс « «р

я

1С

Г IА

1*

6>

1Люрможеки*

ЛК21

V г-^/о

Езамкнут контакт

Й '.1Г * замкнут контакт

ки\2замкнут контактК 21 I. К 2 - .1 . К251

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

к/2 и к/3 и реле мощности к\№, а именносоирот ивлейияповелением измерительного реле мощности и его взаимодействием среле сопротивления к/2 и к/3.

При синхронных качаниях критическии угол 6кр изменяется впределах 6 < Дьр < тг и активная мощность направлена от шинэлектростанции в линию. Замыкающий контакт реле мощности кЧ\. 1при этом замкпх I и па выходе 1 реле к\\ появляется дискретныйединичный сн1 пал. а на выходе 2 логический нуль, так как кошактк\\.2 разомкну ». При срабатывании реле сопротивлений к/2 илик/3, сигналы па выходах элементов 0X5 и 0X7 отсутствуют, так какна входе 2 элемента 0X5 и на входе 1 элемента 0X6 присутствует

выхода 2 реле мощности к\\\ Поэтомуотсутствую ! единичные логические сигналы на входах 2 элементов

^ 2 '•

0X2 п 0X3 первой ступени и управляющие сигналы при синхронныхкачаниях 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

логический нуль с

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 часовойстрелке.

При достижении вектором Е, положения 0 - б срабатывает релесопротивления 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 Iэлементов 0X2 и 0X3.

После срабатывания реле К/3 его сигнал поступает на входы 2элементов 0\\’1 и О XX 2. На выходах элементов ОXV'! и ОХХ2 формируются лог ические единицы. С выхода ОXV I логическаяединица 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.

679

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 Iцрис\ 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. редемощности раюмкнет кош акт К XV.2. а при достижении век юром Е1 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 до1ический нуль. Лошческая единица с выхода I реде КХХ' поступает на вход I элемента ОX7. 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 УВТ2 и У 8|ц. Формирование управляющихвоздействий УВг2 иди УВу2 происходит после отсчета несколькихциклов 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/2через элемент ОХХ 2 и реде КХХ |3,4|.

\)лемен I выдержки времени ОТ2 котродируе» дли гелыюс гькаждою цикла асинхронного режима Т*. Г с л и Т5 > Тькр« при которомресинхронизация обеспечивается, то счетчик циклов приводи»ся в исходное сосюяппе и действие в юрой с »упени у строи с I ва прпостанавл и вас»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 и рус 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

^5 ^щ ппс пи лабораторную раб01ЛИзучи 1 ь схемы и принцип действия устройств автматическои

ликвидации асинхронного режима.

ч 7 Содержание отчетаОтчет л о лжей содержать цель работы и задание, принципиальные

схемы изученных устройств автоматической ликвидацииасинхронного режима.

Контрольные вопросы

I . Укажите характерные признаки асинхронною режима. |2 Какие с\ шествуют способы ликвидации асинхронною режима. | Назовите способы выявления асинхронною режима и

принципы вы п ол н ен и я п у с к о в ы х о р га н о в .4. Поясните принцип работы схемы АЛАР со счетчиком циклов

качаний если > |®§|5. Поясните принцип работы схемы АЛАР со счетчиком циклов

качаний если 1р < *кт- . . . р6. Как достигается отстройка измерительной част А-1 и

панели ИII'12704 от возникновения КЗ на линии и от синхронныхкачаний генераторов?

7. Как функционирует и какие управляющие воздействиявырабатывает первая сгуиеиь типовой панели 11II 1:704?

8. Как действует и какие управляющие возденемвия формируетвторая ступень типовой панели 111112704.’ . . „ т т

Ц Какие из измерительных реле в типовой напели I-онре тетяют ускоряющие или тормозящие протвоаварииныеуправляющие воздействия на синхронные генераторы, иеооходнмыедля ликвидации асинхронного режима ?

10. Поясните назначение счетчика циклов асинхронно!о режимаи элемента времени 1)12 второй ступени типовой панели 111112704*.

11. Поясните работу типовой панели 111112704 в том случае еслиэквивалентная >ДС К, опережает эквивалентную )ДС | 2?

12. Поясните работу типовой панели 111112704 в том случае еслиэквивалентная ЭДГ Ц слегает от эквивалентной )Д( К*?

работающие части |2.3.4|.

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 иэ 1скгрожср1сп 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 справл ен ное / 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 1 олодпов, В. А. Зильберман, Л. I . Мурзаков,

под ред. К). М. I олодпова. М. : ')нергоатомиздаг. 1991.-272 с.7 1 ОСТ 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.. 111 липкий Н. С. Автоматика ликвидацииасинхронного реж им а. М .: )нер§'оатом издав, 1988. 11-

11 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

ВведениеЛабораторная работа Л ° I. V с тройства авгомашчеекою повторно» о включенияЛабораторная раоога X® 2. Устройства автомашческого включения резервного питанияЛабораторная работа Л 3. Устройства автоматической частотной ра пруткиЛабораторная работа № 4. Устройства автоматическом смнхронтаимм генераторовЛабораторная работа „V» 5. Устройства атомагическойликвидации асинхронно! о режимаЛитература

■>14

15

->о

39

60

70

Ю . А. Леньков, А. К. Ашимова

АВТОМАТИКА ЭНЕРГОСИСТЕМ

Сборник лабораторных работ

Технический редактор 3. Ж . Шоку 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 ЕРЕК У »Павлодарского государственного университета

им. С.Торайгырова140008, г. Павлодар, ул. Ломова, 64

ерждаюГфо^ектор по УР П ГУ нм. С. Торайгырова

( г | Ч 1 - а Н. Э.Пфейфер2014 г.

Составители: Ю. А. Леньков, А. К. Ашимова

Кафедра «Электроэнергетика»

Автоматика энергосистем сборник лабораторных работ

Утверждено на заседании кафедры 4*________^ _____ 2014 гПротокол № л

Заведующий кафедрой П. Марковский

Одобрено учебно-методическим советом Э Ф № /̂ 7 20/у г, Протокол № 3_____

Председатель УМ С Д. Т. Амренова

СОГЛАСОВАНОДекан Э Ф ■ — А7Я>Кислов ^3 2014 г.

НормоконтролерОМК Г. С. Баяхметова 2014 г.

ОДОБРЕНОНачальник УМ О А. Б. Темиргалиева ^ / <С 2014 г.