Назначение и принцип работы АПВ

Работа АПВ позволяет повысить надежность работы энергосистемы и обеспечить бесперебойное питание потребителей. Основным предназначением автоматического повторного включения является быстрое возобновление работы какого-либо объекта энергетической системы. К ним относятся различные потребители, подстанции, участки ЛЭП, электродвигатели и т.д. Нормальное функционирование АПВ возможно лишь при условии отсутствия запретов и ограничений на повторное включение.

Аварийная ситуация, вызвавшая остановку объекта, может возникнуть по разным причинам, в основном из-за неисправностей на воздушных и кабельных линиях. Очень часто возникает перехлест проводов под действием сильного ветра, короткие замыкания, обледенение и другие неисправности. После устранения причины отключения, устройство АПВ мгновенно подает питание на объект или отключенную линию. Оставаясь под напряжением, система повторного включения продолжает свою работу, а к потребителям безостановочно поступает электроэнергия.

Задержка времени срабатывания АПВ составляет от долей секунд до нескольких секунд. Этот промежуток полностью зависит от напряжения на аварийном участке. При возрастании напряжения, время срабатывания соответственно уменьшается. На этот показатель оказывает влияние материал и сечение проводов: чем меньше сечение, тем выше временной порог срабатывания автоматики. Временной промежуток необходим для того чтобы создать диэлектрическую прочность изоляции в воздушном промежутке там, где образуется дуга. В этом и заключается основной принцип работы данных устройств.

Запрещается использовать АПВ в ситуациях, когда имеются какие-либо внутренние повреждения трансформаторов, поскольку это может вызвать конфликт между автоматическим повторным включением и дифференциальной или газовой защитой.

Наиболее эффективны системы АПВ, защищающие воздушные линии. Они находятся в перечне обязательных устройств, используемых для защиты ЛЭП. Для кабельных линий, шин в трансформаторах и распределительных установках устройства АПВ считаются значительно менее эффективными, поскольку аварии и неисправности на таких объектах маловероятны. Например, в отношении кабелей автоматика не срабатывает из-за устойчивого короткого замыкания и значительных разрушений изоляционного слоя.

Наибольшее распространение получили устройства АПВ с однократным действием, отличающиеся наиболее простой конструкцией. Если их включение оказалось безуспешным, то дальнейшие повреждения на аварийном участке полностью исключаются. АПВ многократного действия применяются на воздушных линиях, протяженность которых составляет свыше 10 км, а также при наличии на подстанции вводного выключателя, способного выдерживать многократное включение автоматики.

3.3.23

Если в результате действия АПВ возможно
несинхронное включение синхронных компенсаторов или синхронных
электродвигателей и если такое включение для них недопустимо, а также для
исключения подпитки от этих машин места повреждения следует предусматривать
автоматическое отключение этих синхронных машин при исчезновении питания или
переводить их в асинхронный режим отключением АГП с последующим автоматическим
включением или ресинхронизацией после восстановления напряжения в результате
успешного АПВ.

Для подстанций с синхронными компенсаторами или синхронными
электродвигателями должны применяться меры, предотвращающие излишние
срабатывания АЧР при действии АПВ.

Выдержки времени на срабатывание и возврат АПВ на линии

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

По большему значению из двух условий и принимается время срабатывания.

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

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

3.3.24

АПВ шин электростанций и подстанций при наличии
специальной защиты шин и выключателей, допускающих АПВ, должно выполняться по
одному из двух вариантов:

1) автоматическим опробованием (постановка шин под
напряжение выключателем от АПВ одного из питающих элементов);

2) автоматической сборкой схемы; при этом первым от
устройства АПВ включается один из питающих элементов (например, линия,
трансформатор), при успешном включении этого элемента производится последующее,
возможно более полное автоматическое восстановление схемы доаварийного режима
путем включения других элементов. АПВ шин по этому варианту рекомендуется
применять в первую очередь для подстанций без постоянного дежурства персонала.

При выполнении АПВ шин должны применяться меры, исключающие
несинхронное включение (если оно является недопустимым).

Должна обеспечиваться достаточная чувствительность защиты
шин на случай неуспешного АПВ.

3.3.18

На линиях с двусторонним питанием при наличии
нескольких обходных связей следует применять:

1) при наличии двух связей, а также при наличии трех
связей, если вероятно одновременное длительное отключение двух из этих связей
(например, двухцепной линии):

несинхронное АПВ (в основном для линий 110-220 кВ и при
соблюдении условий, указанных в 3.3.12, но для случая отключения всех связей);

АПВ с проверкой синхронизма (при невозможности выполнения
несинхронного АПВ по причинам, указанным в 3.3.12, но для случая отключения
всех связей).

Для ответственных линий при наличии двух связей, а также
при наличии трех связей, две из которых — двухцепная линия, при невозможности
применения НАПВ по причинам, указанным в 3.3.12, разрешается применять
устройства ОАПВ, БАПВ или АПВ УС (см. 3.3.11, 3.3.13, 3.3.15). При этом
устройства ОАПВ и БАПВ следует дополнять устройством АПВ с проверкой
синхронизма;

2) при наличии четырех и более связей, а также при наличии
трех связей, если в последнем случае одновременное длительное отключение двух
из этих связей маловероятно (например, если все линии одноцепные), — АПВ без
проверки синхронизма.

3.3.7

Для ускорения восстановления нормального режима
работы электропередачи выдержка времени устройства ТАПВ (в особенности для
первого цикла АПВ двукратного действия на линиях с односторонним питанием)
должна приниматься минимально возможной с учетом времени погасания дуги и
деионизации среды в месте повреждения, а также с учетом времени готовности
выключателя и его привода к повторному включению.

Выдержка времени устройства ТАПВ на линии с двусторонним
питанием должна выбираться также с учетом возможного неодновременного
отключения повреждения с обоих концов линии; при этом время действия защит,
предназначенных для дальнего резервирования, учитываться не должно. Допускается
не учитывать разновременности отключения выключателей по концам линии, когда
они отключаются в результате срабатывания высокочастотной защиты.

С целью повышения эффективности ТАПВ однократного действия
допускается увеличивать его выдержку времени (по возможности с учетом работы
потребителя).

Режимы АПВ[править]

Для выполнения нужной последовательности автоматического включения выключателей линий с двухсторонним питанием, а также чтобы не было второго АПВ с другого конца при неуспешном АПВ, существует несколько дополнительных режимов:

• Без контролей или «Слепое». В данном случае устройство АПВ ничего дополнительно не контролирует и по прошествии времени срабатывания формирует команду на включение выключателя;
• С контролем наличия (U>70%) или отсутствия напряжения (U
• С контролем синхронизма между частями сети. Применяется, когда существует возможность замыканием выключателем несинхронно работающих частей энергосистемы.
• С улавливанием синхронизма между частями сети.

Время срабатывания начинает отсчитываться с момента выполнения условий. При пропадании — таймер сбрасывается.
Например, чтобы сначала включить линию со стороны ПС А, а замкнуть транзит на ПС Б, на выключателе со стороны ПС А ставиться режим АПВ «ОлНш», а со стороны ПС Б — «НлНшС».

Напряжение в устройство АПВ может подаваться с шинных ТН, с линейных ТН, с ШОН.

Наиболее часто применяемые режимы:

• Наличие на линии и отсутствие на шинах (НлОш);
• Отсутствие на линии и наличие на шинах (ОлНш);
• Наличие на линии и наличие на шинах (НлНш);
• Наличие на линии и наличие на шинах с контролем синхронизма (НлНшС);

Требования к АПВ согласно правилам эксплуатации и практики

1. АПВ должно обеспечить действие защиты в ускоренном порядке до своего срабатывания и после.
2. При срабатывании АПВ устройство должно автоматически вернуться в изначально готовое положение (примечание не всегда, особенно на старых МВ 6-10 кВ польского производства не работает МУН, а также типов ВМГ-133 и ВМП-10, поэтому после неуспешного срабатывания однократного АПВ фидера, бригада ОВБ, выезжающая на место неисправности и после ее устранения, после введения объекта в работу должна проследить готовность МВ к последующему срабатыванию, и при невозможном автоматическом возврате устройства, сделать готовность, вручную).
3. Запрет АПВ при срабатывании некоторых видов релейных защит и автоматики, например, дифференциальной и газовой зашиты трансформатора. При срабатывании защит силовых электродвигателей ключ АПВ должен быть выведен в отключенное положение.
4. При отключении высоковольтного выключателя ключом вручную по телеуправлению и при оперативном выключении, дистанционно, в случае КЗ, АПВ выводится из работы.
5. АПВ блокируется от многократных включений, предупреждая устойчивое КЗ, а также при неисправностях в самом устройстве АПВ.
6. При плановом и оперативном переключении и выводе в ремонт отходящего фидера ВЛ и КЛ ключ АПВ выводится в положении выключено, чтобы не было ложного повторного включении выключателя.

Устройство АПВ – конструкция

Рис. №3.Схема однократного АПВ воздушной линии (ВЛ)

Оперативный ток в линии подается при помощи токового реле КА, оно включается в линию посредством тр-ра тока ТА. При возникновении (КЗ) короткого замыкания в линии электропередач катушка реле возбуждается, релейные контакты КА:1 в электрической цепи 1 замыкаются, на электромагнит отключения YAT приходит питающее напряжение и происходит срабатывание выключателя Q, линия отключается. Происходит замыкание блок-контактов  Q:3 в цепи 4, на указательное реле KH приходит питающее напряжение, оно замыкает свою контактную систему в цепи 2 и поступает на включающий выключатель электромагнит YAC.

Происходит размыкание его блок-контактов Q:3 и осуществляется замыкание Q:2. На катушку промежуточного реле KL приходит питающее напряжение, его контакты KL:1 самозапитываются, а контакты KL:2 производят разрыв цепи питания отключающего электромагнита YAC.

Это действие осуществляется для того, чтобы при включении линии на устойчивое КЗ (короткое замыкание), линия была отключена защитой, и произошло предупреждение повторного включения высоковольтного выключателя нагрузки. Для введения в работу схемы однократного АПВ в изначальное (исходное) положение требуется кнопкой SBT осуществить разрыв цепи питания катушки промежуточного реле KL.

3.3.25

На двухтрансформаторных понижающих подстанциях при
раздельной работе трансформаторов, как правило, должны предусматриваться
устройства АПВ шин среднего и низшего напряжений в сочетании с устройствами
АВР; при внутренних повреждениях трансформаторов должно действовать АВР, при
прочих повреждениях — АПВ (см. 3.3.42).

Допускается для двухтрансформаторной подстанции, в
нормальном режиме которой предусматривается параллельная работа трансформаторов
на шинах данного напряжения, устанавливать дополнительно к устройству АПВ
устройство АВР, предназначенное для режима, когда один из трансформаторов
выведен в резерв.

Устройства АПВ на выключателях с электромагнитными приводами на подстанциях с постоянным или выпрямленным оперативным током.

На линиях 10 кВ, отходящих от подстанций 1110/10 кВ, где имеется постоянный (от аккумуляторной батареи) или выпрямленный (от выпрямительных блоков питания) оперативный ток, устройства АПВ выполняются с помощью специальных реле типа РПВ-58 (однократного действия) и РПВ-258 (двукратного действия) .
В предварительной информации завода-изготовителя приведены схемы выполнения устройств АПВ с помощью полупроводниковых реле РПВ-01 и РПВ-02. Схема подключения реле РПВ-01 с некоторыми сокращениями показана на рис. 24, где положение контактов реле схемы управления выключателем (РПО, РПВ, РПФ) соответствует включенному положению выключателя. При отключении выключателя релейной защитой замыкается замыкающий контакт реле РПО, но не размыкается размыкающий контакт реле РПФ1, который замкнулся при включении выключателя оперативным персоналом. На зажим 5 реле РПВ-01 подается «минус», запускается полупроводниковая схема отсчета времени, и через заданное время на зажим 17 подается «плюс» оперативного тока, т. е. команда на включение выключателя. При отключенном положении выключателя устройство АПВ не готово к действию для предотвращения АПВ при включении выключателя на короткое замыкание (см. выше). Разрешение подготовки устройства к действию дается при включении выключателя и замыкании контакта реле РПВ, через который подается «минус» на зажим 7 реле РПВ-01. Время готовности может устанавливаться равным 15 или 30 с при выдержке времени АПВ от 0,5 до 5 с или равным 30 или 60 с при выдержке времени АПВ от 1 до 10 с. Рис. 24. Схема включения полупроводникового устройства АПВ типа РПВ-01
рпо — контакт реле положения «Отключено» (замыкается при отключении выключателя); рпв — контакт реле положения «Включено» (замыкается при включении выключателя); РПФ1, РПФ2 — контакты реле фиксации команд (1 — замыкается при включении выключателя; 2 — при отключении выключателя ключом управления) Предусмотрена возможность запрета действия АПВ путем подачи управляющего сигнала («плюса») на зажим 11. Например, можно запрещать АПВ при отключении выключателя оперативным персоналом (на рис. 24 для этой цели используется контакт реле фиксации команд РПФ2, замыкающийся при отключении выключателя ключом управления). Запрет АПВ линии может производиться при действии защиты шин питающей подстанции для того, чтобы предотвратить подачу напряжения на поврежденные шины от резервного источника питания сети 110 кВ в результате действия сетевого устройства АВР, а также при отключении выключателя линии от делительной защиты минимального напряжения ДМЗ и защиты от однофазных замыканий на землю (§ 4).
В реле РПВ-02 цепи запрета выполнены раздельно для первого и второго циклов АПВ, поскольку иногда требуется запрещать только второе АПВ, например при использовании на последовательно включенных линиях АПВ с разной кратностью действия для исправления неселективных действий защиты или при однофазном замыкании на землю после АПВ первого цикла . В реле РПВ-02 выдержка времени АПВ первого цикла может ступенчато регулироваться в пределах от 0,5 до 5 с или от 1 до 10 с, второго цикла АПВ — от 5 до 50 с или от 10 до 100 с. Время готовности может устанавливаться 30 или 60 с, 60 или 120 с.

3.3.28

При наличии на подстанции или электростанции
выключателей с электромагнитным приводом, если от устройства АПВ могут быть
одновременно включены два или более выключателей, для обеспечения необходимого
уровня напряжения аккумуляторной батареи при включении и для снижения сечения
кабелей цепей питания электромагнитов включения следует, как правило, выполнять
АПВ так, чтобы одновременное включение нескольких выключателей было исключено
(например, применением на присоединениях АПВ с различными выдержками времени).

Допускается в отдельных случаях (преимущественно при
напряжении 110 кВ и большом числе присоединений, оборудованных АПВ)
одновременное включение от АПВ двух выключателей.

3.3.8

На одиночных линиях 110 кВ и выше с односторонним
питанием, для которых допустим в случае неуспешного ТАПВ переход на длительную
работу двумя фазами, следует предусматривать ТАПВ двукратного действия на
питающем конце линии. Перевод линии на работу двумя фазами может производиться
персоналом на месте или при помощи телеуправления.

Для перевода линии после неуспешного АПВ на работу двумя
фазами следует предусматривать пофазное управление разъединителями или
выключателями на питающем и приемном концах линии.

При переводе линии на длительную работу двумя фазами
следует при необходимости принимать меры к уменьшению помех в работе линий
связи из-за неполнофазного режима работы линии. С этой целью допускается
ограничение мощности, передаваемой по линии в неполнофазном режиме (если это
возможно по условиям работы потребителя).

В отдельных случаях при наличии специального обоснования
допускается также перерыв в работе линии связи на время неполнофазного режима.

Типы АПВ

Устройство автоматического включения подразделяется на несколько основных типов:

1. АПВ на переменном оперативном токе. В конструкции предусмотрены различные группы вспомогательных контактов, которые завязаны в схему с определенными деталями и узлами, отвечающими за безотказную работу привода выключателя. Подразделяются на три контактных группы: 1 группа отвечает за работу механизма натяжения пружин включения, переключения контактной группы происходят изменения натяжения пружины. 2 –отвечает за работу вала привода выключателя и срабатывает при изменении состояния и положения выключателя. З группа – это аварийная контактна группа, замыкаемая при исчезновении напряжения и выключении выключателя, размыкается только при оперативном отключении выключателя.
2. АПВ на выпрямленном оперативном токе. Работа устройства построена на основе комплектного реле РПВ-358, его работа начинается после отсутствии напряжения и выключении высоковольтного выключателя при всех возможных неисправностях. Реле предупреждает многократное срабатывание выключателя при появлении неисправностей во внутренних оперативных цепях.
3. АПВ с двухсторонним питанием. Особенность схемы в том, что восстановление рабочего состояния линии подразумевает подачу питания на линию с двух противоположных сторон. При использовании этой схемы необходимо предотвратить несинхронное повторное включение. В некоторых случаях от несинхронного включения отказываются и используют АПВ без синхронизма. Это допускается при большом количестве параллельных цепей, при наличии быстродействующей защиты. Если включение при разнообразных углах между ЭДС источников не будет угрожать потребителю, то произойдет быстрое восстановление синхронизма.
4. АПВ трехфазного включения без синхронизма линии с двухсторонним питанием. Подразделяется на устройство для линий с параллельными связями, аналогично по устройству с АПВ с односторонним питанием. В категорию входят быстродействующее АПВ и несинхронное УАПВ. При этом несинхронное УАПВ может сопровождаться появлением сверхтоков и уменьшением величины напряжения, а также кратковременным возникновением токов и напряжений обратной и нулевой последовательности, это происходит из-за замыкания фаз выключателя без соблюдения одновременности.
5. АПВ трехфазного включения с контролером, осуществляющим синхронизм линий с обоюдосторонним питанием. В конструкции устройства предусмотрено реле, которое не дает включить линию при значительных величинах углов между векторами ЭДС, в этом случае толчок уравнительного тока превышает возможно допустимое значение. К этой группе устройств можно отнести УАПВ с ожиданием синхронизма (АПВУС на линиях с мощными параллельными связями) и с улавливанием синхронизма (УАПВУС для линий со слабыми параллельными связями).