Лабораторная работа
«Автоматическое повторное включение (АПВ)»
Краткие сведения о программе
Программа «Лабораторная работа «Автоматическое повторное включение (АПВ)»» выполнена на алгоритмическом языке Visual Basic, работает в операционных системах Windows 95/98/NT/2000/XP. Для ее работы требуется персональный компьютер класса Pentium1 и выше, с оперативной памятью не менее 32 Мбайт, также необходимо наличие звуковой карты.
Программа предназначена для использования в учебном процессе в виде лабораторной работы к курсу «Релейная защита и Автоматика».
Данная программа наглядно демонстрирует работу релейной защиты при срабатывании АПВ (рассмотрено пять возможных ситуаций: включение от ключа управления; успешное АПВ; неуспешное АПВ; приваривание контакта KL1.1 в первом цикле при неуспешном АПВ; срабатывание газовой защиты трансформатора или дифференциальной защиты шин), дает теоретические основы по данной теме, а также позволяет закрепить и проверить полученные знания, т.е. имеются три режима работы ТЕОРИЯ, ПРАКТИКА, ТРЕНАЖЕР.
В режиме ТЕОРИЯ можно ознакомится с теоретическими основами данной темы.
В режиме ПРАКТИКА программа демонстрирует и комментирует каждое действие при работе релейной защиты (комментарии звуковые).
В режиме ТРЕНАЖЕР студент должен самостоятельно выполнить все необходимые переключения и указать, в какой последовательности срабатывает тот или иной элемент схемы в каждом из пяти случаев, в этом режиме программа оценивает действия пользователя, т.е. происходит проверка полученных знаний.
Программа повышает уровень автоматизации учебного процесса, облегчает труд преподавателя во время обучения (занятий), увеличивает заинтересованность студентов, помогает лучше и быстрее усваивать материал обучающимся.
Программа проста в управлении - интуитивный интерфейс и не требует каких-либо специальных знаний ПК. Возможно дистанционное обучение. Работа с программой может выполняться студентами самостоятельно без помощи преподавателя, так как все действия сопровождаются комментариями.
Лабораторная работа рассчитана на 3 часа и условно делится на 3 этапа: ознакомление с теорией, наглядное изучение работы схемы АПВ, закрепление и проверка полученных знаний с помощью тренажера.
Для заинтересованных лиц и вузов реализация данного программного продукта осуществляется через руководителя проекта К.И. Никитина.
Цель создания программы
автоматический включение релейный защита
Курс «Релейная защита и Автоматика» очень объемный и тяжело воспринимается студентами. Недостаток часов обязательных аудиторных занятий привел к поиску нового подхода в изложении дисциплины, поэтому было решено создать к наиболее сложным и важным разделам курса обучающе-контролирующие программы. Что было возможно благодаря улучшению материальной базы и увеличению числа ЭВМ в кафедральном компьютерном классе.
С помощью программы «Лабораторная работа «Автоматическое повторное включение (АПВ)»» студент получает теоретические знания о работе релейной защиты и закрепляет их. Программа проста в использовании, так как обладает удобным интерфейсом и позволяет за короткий промежуток времени освоить работу данной программы, а также изучить АПВ в доступной форме.
Программа повышает уровень автоматизации учебного процесса и облегчает труд преподавателя во время обучения (занятий), кроме того, увеличивает заинтересованность студентов (обучающихся).
Программа позволяет реализовать возможность дистанционного обучения, т.к. программа проста в управлении, не требует каких-либо специальных знаний компьютерных технологий, информатики и навыков работы с ПК. Это индивидуальный подход к каждому студенту.
Общие теоретические положения
Значительная часть коротких замыканий (КЗ) на воздушных линиях электропередачи (ВЛ), вызванных перекрытием изоляции, схлестыванием проводов и другими причинами, при достаточно быстром отключении повреждений релейной защитой самоустраняется. При этом электрическая дуга, возникшая в месте КЗ, гаснет, не успевая вызвать существенных разрушений, препятствующих обратному включению линии под напряжение. Такие самоустраняющиеся повреждения принято называть неустойчивыми. Статистические данные о повреждаемости ВЛ за многолетний период эксплуатации показывает, что доля неустойчивых повреждений весьма высока и составляет 50-90%.
Поскольку отыскание места повреждения на линии электропередачи пцтем ее обхода требует длительного времени, а многие повреждения имеют неустойчивый характер, обычно при ликвидации аварийного нарушения оперативный персонал производит опробование ВЛ обратным включением под напряжение. Эту операцию называют повторным включением. Линия, на которой произошло неустойчивое повреждение, при повторном включении остается в работе. Поэтому повторные включения при неустойчивых повреждениях принято называть успешными.
Реже на ВЛ возникают такие повреждения, как обрывы проводов, тросов или гирлянд изоляторов, падение или поломка опор. Такие повреждения не могут самоустраниться, поэтому их называют устойчивыми. При повторном включении ВЛ, на которой произошло устойчивое повреждение, вновь возникает КЗ и она вновь отключается защитой. Поэтому повторные включения линий при устойчивых повреждениях называются неуспешными.
Для ускорения повторного включения линий и уменьшения времени перерыва электроснабжения потребителей широко используются специальные устройства автоматического повторного включения (АПВ). Время действия АПВ обычно составляет от 0,5 с до нескольких секунд.
Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) обязательно применение АПВ на всех воздушных и смешанных (кабельно-воздушных) линиях напряжением выше 1 кВ. Автоматическое повторное включение восстанавливает нормальную схему сети также и в тех случаях, когда отключение выключателя происходит вследствие ошибок персонала или ложного действия релейной защиты.
Неустойчивые КЗ часто возникают не только на ВЛ, но и на шинах подстанций. Поэтому на подстанциях, оборудованных быстродействующей защитой шин, также применяется АПВ, которое производит повторную подачу напряжения на шины в случае их отключения релейной защитой; АПВ шин имеет высокую эффективность, поскольку каждый случай успешного действия предотвращает аварийное отключение целой подстанции или ее части.
Устройствами АПВ оснащаются также все одиночно работающие трансформаторы мощностью 1000 кВА и более и трансформаторы меньшей мощности, питающие ответственную нагрузку.
В эксплуатации получили применение следующие виды устройств АПВ: трехфазные, осуществляющие повторное включение трех фаз выключателя после их отключения релейной защитой; однофазные, осуществляющие включение одной фазы выключателя, отключенной релейной защитой при однофазном КЗ; комбинированные, осуществляющие включение трех фаз (при междуфазных повреждениях) или одной фазы (при однофазном КЗ).
Трехфазные устройства АПВ в свою очередь подразделяются на несколько видов: простые, быстродействующие, с проверкой наличия напряжения, с ожиданием синхронизма, с улавливанием синхронизма.
По виду оборудования, на которое действием устройств АПВ повторно подается напряжение, различают АПВ линий, шин, трансформаторов.
По числу циклов (кратности действия) различают АПВ однократного действия и многократного действия.
Устройства АПВ, выполненные с помощью специальных релейных схем, называют электрическими, а встроенные в грузовые или пружинные приводы - механическими.
Схемы АПВ в зависимости от конкретных условий могут существенно отличаться одна от другой. Однако все они должны удовлетворять следующим основным требованиям:
1) схемы АПВ должны приходить в действие при аварийном отключении выключателя (или выключателей), находившегося в работе. В некоторых случаях схемы АПВ должны удовлетворять дополнительным требованиям, при выполнении которых разрешается пуск АПВ: например при наличии или, наоборот, при отсутствии напряжения, при наличии синхронизма, после восстановления частоты;
2) схемы АПВ не должны приходить в действие при оперативном отключении выключателя персоналом, а также в случаях, когда выключатель отключается релейной защитой сразу после его включения персоналом (т.е. при включении выключателя на КЗ), поскольку повреждения в этом случае обычно бывают устойчивыми. В схемах АПВ должна также предусматриваться возможность запрета действия АПВ при срабатывании отдельных защит. Так, например, как правило, не допускается действие АПВ трансформаторов при внутренних повреждениях в них, когда срабатывает газовая или дифференциальная защита. В отдельных случаях не допускается действие АПВ линий при срабатывании дифференциальной защиты шин;
3) схемы АПВ должны обеспечивать определенное количество повторных включений, т.е. действие с заданной кратностью. Наибольшее распространение получило АПВ однократного действия. Применяются также АПВ двукратного, а в некоторых случаях и трехкратного действия;
4) время действия, как правило, должно быть минимально возможным, для того чтобы обеспечить быструю подачу напряжения потребителям и восстановление нормального режима работы. Наименьшая выдержка времени, с которой производится АПВ на линиях с односторонним питанием, принимается 0,3-0,5 с. Вместе с тем в некоторых случаях, когда наиболее вероятны повреждения, вызванные набросами и касаниями проводов передвижными механизмами, целесообразно для повышения успешности АПВ принимать выдержки времени порядка нескольких секунд;
Время срабатывания однократного АПВ линий с односторонним питанием должно удовлетворять одновременно следующим двум условиям: 1) tАПВ tГ.П. + tЗАП, где tГ.П. - время готовности привода, которое в зависимости от типа привода находится в пределах от 0,1 до 0,2 с, tЗАП = 0,4 - 0,5 с - время запаса; 2) tАПВ tДС. + tЗАП, где tДС. = 0,1 - 0,3 с - время деионизации среды в месте КЗ;
5) схемы АПВ должны обеспечивать автоматический возврат в исходное положение готовности к новому действию после включения в работу выключателя, на который действует АПВ.
Типовая схема устройства однократного АПВ с комплектным реле РПВ-01 и схема цепей управления масляным выключателем на постоянном оперативном токе приведены на рис. 1.
Рис. 1. Схема электрического АПВ однократного действия для линии с масляным выключателем
Дистанционное управление выключателем с электромагнитным приводом осуществляется ключом управления (КУ) SA типа КВФ с возвратом и с фиксацией положения рукоятки.
Подача КУ SA команды на включение выключателя производится в два приема: из положения рукоятки О - «отключено» (горизонтальное положение) в положение В1 - «предварительно включено» и далее в положение B2 - «включить». Выполнение команды в два приема снижает вероятность ошибочных действий персонала. После подачи команды и освобождения рукоятки КУ последняя под действием механизма возврата переходит в положение В - «включено» (вертикальное положение).
При подаче команды B2 - «включить» собирается цепь, КМ срабатывает и питает электромагнит включения YAC от специальных шинок питания привода +EY, -EY, так как контакты SA не рассчитаны непосредственно на коммутацию большого тока в цепи YAC. Выключатель линии включается, положение вспомогательных контактов SQ изменяется.
Команда на отключение выполняется с помощью SA также в два приема: из положения В - «включено» в положение О1 - «предварительно отключено» и далее в положение О2 - «отключить». После этого рукоятка КУ возвращается в положение О - «отключено» (горизонтальное положение). При подаче команды O2 образуется цепь отключения 6-8 SA.2. Сердечник YAТ втягивается, освобождает защелку привода, и выключатель отключается.
Для контроля цепей управления последовательно с обмотками YAТ и КМ привода включаются промежуточные реле: КQC (реле положения «включено»), контролирующее цепь отключения, и КQT (реле положения «отключено»), контролирующее цепь включения Q1.
Сигнализация об основных состояниях выключателя «отключено» и «включено» осуществляется при соответствии положения рукоятки КУ SA.3 положению контактов выключателя; при отключенном положении выключателя ровным светом горит зеленая сигнальная лампа HLG, а при включенном положении - красная сигнальная лампа HLR.
Если по какой-либо причине (работа релейной защиты, устройства АПВ или выполнение промежуточных операций по включению - отключению выключателя) возникает несоответствие между положениями SА.3 и выключателя, то лампа, показывающая истинное положение выключателя в данный момент, начинает гореть мигающим светом. Снятие мигающего света производится «квитированием» КУ, то есть переводом ключа в положение, соответствующее положению выключателя. Прерывистое питание шинки мигающего света (+)ЕР осуществляется с помощью специальной релейной схемы, подключенной к сети оперативного тока.