Kako delujejo avtomatske preklopne naprave (ATS) v električnih omrežjih

V članku, ki opisuje delo naprave za avtomatsko zapiranje, obravnavajo se primeri prekinitve oskrbe z električno energijo zaradi različnih razlogov in načini njene ponovne vzpostavitve prek avtomatskega prenosa daljnovodov v primeru, da so vzroki za izredne razmere izginili in prenehali delovati.

Ptica, ki leti med žicami nadzemnega daljnovoda, lahko prek svojih kril povzroči kratek stik. To bo povzročilo odstranitev napetosti iz nadzemnega voda s sprožitvijo zaščite stikala električne transformatorske postaje.

Po nekaj sekundah bodo avtomatske naprave za ponovni vklop ponovno vzpostavile oskrbo z električno energijo porabnikom, zaščita v tem trenutku pa je ne bo več izklopila, ker bo ptica, ki jo je zadel tok, imela čas, da pade na tla.

Če pa bližnje drevo pade na nadzemni daljnovod zaradi sunka orkanskega vetra, zlomi oporo, potem bo prišlo do dolgega kratkega stika, žice se bodo zlomile, kar bo izključilo hitro samodejno obnovitev napajanja priključenih predmetov.

Vsi uporabniki tega voda ne bodo mogli dobiti električne energije do zaključka popravila, ki lahko traja več dni...

Predstavljajte si, da se takšna škoda zgodi na daljnovodu, ki oskrbuje z elektriko regijsko mesto z velikimi proizvodnimi obrati, kot je uporaba avtomatskih električnih peči za taljenje stekla.

V primeru izpada elektrike talilne kopeli prenehajo delovati in vse tekoče steklo se strdi. Posledično bo podjetje utrpelo velike materialne izgube, soočeno bo s potrebo po ustavitvi proizvodnje, izvajanju dragih popravil ...

Da bi se izognili takšnim situacijam, je v vseh velikih proizvodnih obratih zagotovljen rezervni vir energije, ki ga sestavlja rezervni daljnovod iz druge transformatorske postaje ali lasten močan agregat.

Z njega boste morali hitro in zanesljivo preklopiti na napajanje. V ta namen se uporabljajo avtomatska preklopna stikala, skrajšano ATS.

Tako je obravnavana avtomatika zasnovana za neprekinjeno oskrbo odgovornih odjemalcev z električno energijo v primeru hujših okvar glavnega daljnovoda zaradi hitrega vklopa rezervnega vira.

zahteve ATS

Aktivirane morajo biti naprave za samodejno uvajanje rezervnega napajanja:

• čim prej po izpadu električne energije na glavnem vodu;

• v primeru izgube napetosti na lastnih vodilih uporabnika, brez analize vzrokov okvare, če ni zagotovljena blokada zagona z določeno vrsto zaščite. Na primer, zaščita obloka pnevmatik mora blokirati začetek samodejnega prestavnega stikala, da prepreči razvoj posledične nesreče;

• s potrebnim zamikom pri izvajanju določenih tehnoloških ciklov. Na primer, pri vklopu pod obremenitvijo močnih elektromotorjev je možen "padec napetosti", ki se hitro konča;

• vedno samo enkrat, saj je v nasprotnem primeru možen večkratni vklop za nepopravljiv kratek stik, ki lahko popolnoma uniči uravnotežen električni sistem.

Naravna zahteva za zanesljivo delovanje vezja je njegovo stalno vzdrževanje v dobrem stanju in samodejni nadzor tehničnih parametrov.

Prednosti ATS pred vzporednim napajanjem iz dveh virov

Na prvi pogled je za napajanje odgovornih porabnikov popolnoma kos hkratni priključitvi na dva različna voda, ki energijo jemljeta iz različnih generatorjev. Nato se bo v primeru nesreče na enem od nadzemnih vodov to vezje prekinilo, drugo pa bo ostalo v delovanju in zagotavljalo neprekinjeno napajanje.

Takšne sheme so že bile ustvarjene, vendar niso prejele množične praktične uporabe zaradi naslednjih pomanjkljivosti:

• v primeru kratkega stika na enem ali drugem vodu se tokovi znatno povečajo zaradi dovoda energije iz obeh generatorjev;

• naraščajo izgube električne energije v transformatorskih postajah;

• shema upravljanja z električno energijo postane veliko bolj zapletena zaradi uporabe algoritmov, ki hkrati upoštevajo stanje uporabnika in dveh generatorjev, pojav energetskih tokov;

• kompleksnost izvajanja zaščit, ki so med seboj povezane z algoritmi na treh oddaljenih koncih.

Zato je najbolj obetavno napajanje uporabnika iz enega glavnega vira in samodejni prenos na rezervni generator ob izpadu električne energije. Čas izpada električne energije pri tej metodi je lahko krajši od 1 sekunde.

Značilnosti ustvarjanja shem ATS

Za krmiljenje avtomatizacije je mogoče uporabiti enega od naslednjih algoritmov:

• enosmerno napajanje z delovnega mesta z dodatnim načinom vroče pripravljenosti, ki se vključi samo ob izpadu napetosti iz glavnega vira;

• možnost dvostranske uporabe vsakega od virov kot delovne postaje;

• zmožnost vezja ATS, da se samodejno vrne na napajanje iz primarnega vira, potem ko se napetost ponovno vzpostavi na vodilih vhodnega stikala. V tem primeru se ustvari zaporedje aktiviranja naprav za preklop moči, ki izključuje možnost priključitve uporabnika na način vzporednega napajanja iz dveh virov;

• preprosta shema ATS, ki izključuje prehod v način obnovitve napajanja iz glavnega vira v samodejnem načinu;

• rezervno napajanje je treba uvesti le, če je bilo urejeno napajanje okvarjenega glavnega napajalnega elementa z izklopom ustreznega stikala.

Za razliko od samodejnega ponovnega vklopa, avtomatskega ponovnega vklopa, naprave ATS kažejo največjo učinkovitost v primeru izpada električne energije, izračunano na 90 ÷ 95%. Zato se pogosto uporabljajo v sistemih oskrbe z električno energijo industrijskih podjetij.

Samodejni vklop rezerve se uporablja za napajanje daljnovodov, transformatorjev (napajalne in pomožne potrebe), sekcijskih stikal.

Načela, na katerih temelji delo OVD

Za analizo napetosti glavnega daljnovoda se uporablja merilna naprava, ki je sestavljena iz releja za nadzor napetosti RKN v kombinaciji z merilnim transformatorjem in njegovimi vezji. Visokonapetostna napetost primarnega omrežja, sorazmerno pretvorjena v sekundarno vrednost 0 ÷ 100 voltov, se napaja na tuljavo krmilnega releja, ki deluje kot sprožilec.

Nastavitev nastavitev releja RKN ima posebnost: upoštevati je treba nizko zahtevano stopnjo aktiviranja prožilnega elementa, ki zagotavlja padec napetosti na 20 ÷ 25% nazivne vrednosti.

To je posledica dejstva, da v primeru tesnih kratkih stikov pride do kratkotrajnega "padca napetosti", ki se odpravi z delovanjem nadtokovnih zaščit. Ti procesi morajo obnoviti zagonske elemente ILV. Vendar pa je nemogoče uporabiti običajne vrste relejev zaradi njihovega nestabilnega delovanja na začetni meji lestvice.

Za delovanje v začetnih elementih ATS se uporabljajo posebne zasnove relejev, ki izključujejo vibracije in odboj kontaktov pri aktiviranju na nižjih mejah.

Ko se oprema običajno napaja v skladu z glavnim tokokrogom, rele za nadzor napetosti preprosto opazuje ta način. Takoj ko napetost izgine, RKN preklopi svoje kontakte in tako signalizira solenoidu, da vklopi solenoid rezervnega stikala, da ga aktivira.

Hkrati se opazuje določeno zaporedje aktiviranja napajalnih elementov prve zanke, ki je vključeno v krmilno logiko sistema ATS med ustvarjanjem in konfiguracijo.

Poleg izgube napetosti na glavnem daljnovodu je za polno delovanje zagonskega elementa ATS običajno treba preveriti še nekaj pogojev, na primer:

• odsotnost nedovoljenega kratkega stika v zaščitenem območju;

• vklopite vhodno stikalo;

• prisotnost napetosti na rezervnem daljnovodu in nekateri drugi.

Vsi začetni faktorji, vneseni za delovanje ATS, se preverijo v logičnem algoritmu in, če so izpolnjeni potrebni pogoji, se izvršilnemu organu izda ukaz ob upoštevanju nastavljene časovne nastavitve.

Primeri uporabe nekaterih shem ATS

Odvisno od velikosti delovne napetosti sistema in kompleksnosti konfiguracije omrežja ima lahko vezje ATS drugačno strukturo, deluje na enosmerni ali izmenični tok ali pa sploh brez njega, pri čemer uporablja glavno omrežno napetost 0,4 kV. vezja.

ATS na visokonapetostnem vodu pri konstantnem obratovalnem toku

Na kratko si oglejmo logiko delovanja vezja rezervnega napajalnega releja z glavnim napajanjem #1.

Če pride do kratkega stika v odseku L-1, potem zaščite izklopijo stikalo V-1 in napetost na povezovalnih vodilih izgine. Podnapetostni rele «H <» bo to zaznal preko merilnega VT in deloval z dovajanjem + delovnega toka preko kontakta RV, ki je deloval s časovnim zamikom, na tuljavo RP.

Njegovi kontakti bodo sprožili ukaze za aktiviranje številnih relejev, ki izvajajo različne nadzorne funkcije in zagotavljajo krmilni signal elektromagnetu za zapiranje stikala za napajanje V-2.

Shema zagotavlja enkratno delovanje in sproščanje informacij o aktiviranju iz signalnih relejev.

ATS sekcijskega stikala pri konstantnem delovnem toku

Delujoča močnostna transformatorja T1 in T2 napajata svoj odsek zbiralk, odklopljen od odsečnega stikala V-5.

Ko se eden od teh transformatorjev sproži ali prekine, se napajanje sproži odseka s preklopom stikala V-5. RPV rele omogoča enkratno samodejno zapiranje.

Delovanje vezja temelji na interakciji pomožnih kontaktov stikala z dovodom + delovnega toka na tuljave releja RPV in smernikov. Zagotavlja tudi operativno pospešitev operacijskega sistema, ki ga med preklopi sproži dežurno osebje.

Načelo oblikovanja logike delovanja ATS se lahko spremeni. Na primer, pri delovanju vezja z vključenim dodatnim odsečnim stikalom, kot je prikazano na spodnji fotografiji, bodo potrebni dodatni zaganjalniki in logični elementi.

Sekcijsko stikalo ATS pri delovanju na izmenični tok

Značilnosti delovanja avtomatizacije virov, ki uporabljajo energijo iz tistih, ki se nahajajo v transformatorski postaji meritev VT, je mogoče oceniti po naslednji shemi.

Tukaj krmiljenje napetosti vsakega odseka izvajata releja 1PH in 2PH. Njihovi kontakti aktivirajo sinhronizacijska telesa 1PB ali 2PB, ki delujejo prek blokovnih kontaktov in utripajočih tuljav solenoidov stikala za vklop.

Načelo izvedbe ATS uporabnikov 0,4 kV omrežja

Pri ustvarjanju rezervnega napajanja za trifazno omrežje se uporabljajo magnetni zaganjalniki KM1, KM2 in rele minimalne napetosti kV, ki nadzoruje parametre glavnega voda L1.

Navitja zaganjalnika so povezana iz istih faz svojih linij preko logičnih preklopnih kontaktov na ozemljeno nevtralno, napajalni kontakti pa se na obeh straneh dotaknejo napajalnih vodil potrošnika.

Kontaktni sistem napetostnega releja v vsakem položaju povezuje samo en zaganjalnik z omrežjem. V prisotnosti napetosti na liniji L1 bo kV deloval in s svojim zapiralnim kontaktom vklopil tuljavo zaganjalnika KM1, ki bo uporabniku napajal napajalni tokokrog in priključil svojo signalno lučko, medtem ko bo onemogočil navitje KM2.

V primeru prekinitve napetosti na L1 kV rele prekine napajalni tokokrog navitja zaganjalnika KM1 in zažene KM2, ki za linijo L2 opravlja iste funkcije kot KM1 za svoj tokokrog v prejšnjem primeru.

Močnostni stikali QF1 in QF2 se uporabljata za popoln izklop tokokroga.

Isti algoritem lahko vzamemo kot osnovo za izdelavo napajanja za odgovorne uporabnike v enofaznem električnem omrežju.V njem morate samo izklopiti nepotrebne elemente in uporabiti enofazne zaganjalnike.

Lastnosti sodobnih ATS sklopov

Za razlago principov algoritmov za avtomatizacijo gradnje je bila namenoma uporabljena stara relejna osnova, ki omogoča lažje razumevanje algoritmov pri delu.

Sodobne statične in mikroprocesorske naprave delujejo na istih vezjih, vendar imajo izboljšan videz, manjše velikosti in imajo bolj priročne nastavitve in zmogljivosti.

Ustvarjeni so v ločenih blokih ali v celih sklopih, sestavljenih v posebnih modulih.

Za industrijsko uporabo so ATS kompleti izdelani kot kompleti, ki so popolnoma pripravljeni za uporabo in so nameščeni v posebnih zaščitnih ohišjih.