10.3 Устройства автоматики

Управление электроэнергетической системой (ЭЭС) в нормальном и аварийном режимах осуществляется диспетчерским персоналом и различными автоматическими устройствами.

Все автоматические устройства управления, применяемые в ЭЭС, можно разделить на две группы: 1 – автоматические устройства управления нормальными режимами; 2 – автоматические устройства управления аварийными режимами (устройства противоаварийного автоматического управления ПАУ).

К устройствам первой группы относят: устройства регулирования частоты и активной мощности (АРЧМ); устройства автоматического регулирования возбуждения и форсировки возбуждения синхронных машин (АРВ); автоматические регуляторы коэффициентов трансформации силовых трансформаторов (АРКТ); устройства управления трансформаторами на подстанциях для включения и отключения одного из параллельно работающих и другие.

Автоматические устройства второй группы – ПАУ осуществляют следующие функции: фиксируют факт и место возникновения аварийного нарушения нормального режима и обеспечивают отделение повреждённого участка от неповреждённой части ЭЭС; предотвращают распространение аварии на соседние неповреждённые участки ЭЭС; восстанавливают нормальный режим работы.

Первую функцию выполняют устройства ПАУ, фиксирующие возникновение в ЭЭС КЗ и отключающие повреждённый участок устройствами РЗ и УРОВ.

Вторую функцию выполняют устройства противоаварийной автоматики (ПАА), к которым относят: автоматику предотвращения нарушения устойчивости параллельной работы (АПНУ); автоматику ликвидации асинхронного режима (АЛАР); устройства автоматической частотной разгрузки (АЧР) и многие другие.

Третью функцию по восстановлению нормального режима работы выполняют следующие устройства: автоматического повторного включения (АПВ) линий, трансформаторов, шин подстанций и станций, отключённых действием устройств РЗ и АЧР; автоматического включения резерва (АВР), восстанавливающие электроснабжение потребителей, потерявших питание в результате отключения источника питания и другие.

В соответствии с ПУЭ [2] на выключателях всех воздушных и кабельно-воздушных линиях электропередачи предусматриваются устройства АПВ. На одиночных линиях с односторонним питанием применяют трёхфазное АПВ с пуском от несоответствия между ранее поданной оперативной командой и отключённым положением выключателя. Время действия должно быть не меньше необходимого для полной деонизации среды в месте короткого замыкания и для подготовки привода выключателя к повторному включению, должно быть согласовано с временем работы других устройств автоматики, как то АВР и АЧР. Минимальное время срабатывания АПВ составляет примерно 0,5 – 0,7 с, а время готовности 20 – 25 с. Время срабатывания по согласованию с действиями других устройств автоматики будет равно:

, (10.1)

где − наибольшее время действия устройств включения резерва с учётом времени отключения и включения выключателей;

− ступень селективности.

Устройства автоматического включения резерва (АВР) устанавливаются на подстанциях и силовых пунктах, для которых предусмотрено несколько источников питания, работающих раздельно в нормальном режиме. Устройства АВР осуществляют возможное быстрое автоматическое переключение на резервное питание потребителей, обесточенных в результате повреждения или самопроизвольного отключения рабочего источника электроснабжения. Действие АВР не должно приводить к недопустимой перегрузки резервного источника, как в последующем установившемся режиме, так и в процессе самозапуска потерявших питание электродвигателей потребителя.

Устройства АВР должны:

1. Обеспечивать возможное раннее выявление отказа рабочего источника питания;

2. Действовать согласованно с другими устройствами автоматики (АПВ и АЧР) в интересах возможного полного сохранения технологического процесса;

3. Не допускать включения резервного источника питания на короткое замыкание;

4. Не допускать подключение потребителей к резервному источнику, напряжение на котором понижено.

Устройства автоматической частотной разгрузки (АЧР) предусматриваются на подстанциях и распределительных пунктах для отключения части электроприёмников при возникновении в питании энергосистемы дефицита активной мощности, сопровождающегося снижением частоты, в целях сохранения генерирующих источников и возможной быстрой ликвидации аварии. В первую очередь АЧР отключает потребителей «третьей» категории по надёжности электроснабжения, но если этого недостаточно, то отключаются потребители «второй» категории, перерыв в электроснабжении которых не будет особо критическим. Так же наряду с АЧР применяются устройства частотного автоматического повторного включения (ЧАПВ). ЧАПВ потребителей электроэнергии, отключаемых при АЧР целесообразно осуществлять с контролем нормального уровня напряжения на шинах, к которым подключается группа электроприёмников.

На подстанции предусматриваются следующие устройства автоматики:

1. АПВ на всех линиях 10, 35, 110 кВ;

2. АЧР и ЧАПВ на всех линиях 35, 110 кВ;

3. АВР на всех секционных выключателях.