Автоматичне вмикання резервного електроживлення (АВР)

Реферат на тему:

Автоматичне включення резервного електроживлення (АВР).

Забезпечення надійності і безперебійності електропостачання має першорядне значення. І, природно, одним з основних засобів рішення цієї задачі є автоматизація включення резервного електроживлення (АВР). Схеми АВР широко застосовуються в енергосистемах і розподільних електромережах усіх напруг.

Нижче даються описи трьох варіантів виконання АВР у простих електромережах напругою до 1000 В, з який найбільше часто приходиться мати справу електромонтерам.

Схема АВР у двопровідних мережах напругою до 220 В (мал.1) розрахована на наявність двох ліній, одна з яких є робочою, інша — резервною, і застосовується як в однофазних мережах перемінного струму, так і в двопровідних мережах постійного струму.

Практичне застосування системи двох ліній з АВР поширюється на відповідальні електромережі з невеликою підключеною потужністю струмоприймачів, як, наприклад, аварійне освітлення, ланцюги керування і сигналізації й ін. У випадках живлення винятково ламп накалювання при рівності напруг робочої і резервної ліній схема може бути використана спільно для перемінного і постійного струмів, наприклад з живленням робочої лінії від джерела перемінного, а резервного — від джерела постійного струму.

Найпростіша схема АВР здійснюється за допомогою реле контролю наявності напруги РКН, контакти якого безпосередньо включені в лінії робочого і резервного живлення. У двопровідних мережах перемінного струму 220 В у якості реле РКН може бути застосовано реле типу ЭП-41/33Б. Контакти цього реле розраховані на робочий струм до 20 А, що при 220 В відповідає потужності 4,4 кВт, достатньої для більшості невеликих однофазних установок перемінного струму. При постійному струмі необхідно вибрати відповідне реле іншого типу, маючи при цьому на увазі, що розмикати ланцюг при постійному струмі значно трудніше, ніж при перемінному. Отже, навіть при порівняно невеликих струмах прийдеться застосувати не реле, а контактор з дугогасильними камерами.

Дія схеми показана на мал.1. Реле РКН одержує живлення від робочої лінії і має замикаючі контакти в тій же лінії, що і розмикаючі лінії резервного живлення. Тому при наявності живлення на робочій лінії реле РКН використовується і живлення навантаження здійснюється від неї; резервна лінія (незалежно від того, є на ній напруга чи ні) від навантаження від'єднана. При відсутності напруги в робочій лінії відбувається переключення контактів реле РКН, тобто розмикаються контакти в ланцюзі живлення від робочої лінії і замикаються в ланцюзі живлення резервної.

Рис 1. Схема АВР у двопровідних мережах.

При відновленні напруги на робочій лінії відбувається зворотне переключення.

Схема АВР у трифазних мережах перемінного струму до 380/220 В без контролю обриву фаз (мал. 2). Як і в попередньому випадку, схема розрахована на наявність двох ліній, з яких одна є робоча, інша — резервна.

Взагалі говорячи, схеми АВР у трифазних мережах перемінного струму з електросиловою або змішаною електросиловою й освітлювальним навантаженнями вимагають контролю обриву фаз. Це пояснюється тим, що трифазні електродвигуни не можуть працювати під навантаженням на двох фазах: вони зупиняться, і їхньої обмотки можуть згоріти (запобіжники в цьому випадку вчасно не перегорають). Однак у деяких, але досить розповсюджених випадках необхідність контролю відпадає. Це має місце при захисті ліній автоматичними вимикачами, що відключають усі три фази одночасно при будь-якому ушкодженні в електромережі, що захищається, без запобіжників, і виконанні ліній живлення трьохжильними або чотирьохжильними кабелями, у яких обрив однієї фази малоймовірний. Відсутність контролю обриву фаз дозволяє істотно спростити схему АВР.

На противагу описаній вище схемі для двопровідних мереж, де переключення в ланцюгах робочої і резервної ліній здійснювалися безпосередньо контактами реле, у схемі АВР для мереж трифазного перемінного струму як виконавчі органи використовуються магнітні чи пускачі трьохполюсні контактори. Це дозволяє істотно розширити область застосування схеми, тому що номінальні робочі струми для магнітних пускачів серії П лежать в межах від 15 до 135 А, а трьохполюсних контакторів (типів КТЭ і КТВ) — від 75 до 600 А.

Режими роботи схеми. У розглянутій схемі кожне з чотирьох можливих положень перемикача режимів ПП (пакетний перемикач) визначає один з чотирьох режимів роботи схеми.

Положення АВР-1: лінія № 1 є робочою, лінія № 2 — резервною з автоматичним включенням резерву.

Положення АВР-2: лінія № 2 робоча, лінія № 1 резервна з автоматичним включенням резерву.

Положення Місць, (місцеве керування): переключення ліній відбувається пакетними вимикачами 1 В и 2 В.

Положення 0 (нуль): обидві лінії відключені від ланцюга керування контакторами 1К и 2К та позбавлені живлення.

Перш ніж перейти до докладного розгляду схеми, необхідно звернути увагу на те, що в ланцюзі керування обома лініями введені контакти того самого перемикача ПП. Тому його контакти, що відповідають тому чи іншому положенню, у ланцюгах котушок 1К и 2К обох контакторів замкнуті одночасно. Так, наприклад, при замиканні контакту перемикача 1—7 Лінії № 1 одночасно виявляється замкнутим контакт 11—13 Лінії № 2, на що вказують чорні кружки на пунктирних лініях АВР-1.

Рис. 2. Схема АВР у трифазних мережах перемінного струму напругою до 380/220 В без контролю обриву фаз.

Але контакти 1—3 і відповідно 11—17, а також контакти 1—5 і 11—15 розімкнуті. Контакти 1—3 і 11—17 замкнуться в положенні ЛВР-2, при цьому контакти 1—7, 11—13, 1—5 і 11—15 будуть розімкнуті. Контакти 1—5 і 11—15 замкнуті в положенні Місць і, нарешті, у положенні 0 усі контакти розімкнуті, на що указує відсутність чорних кружків на пунктирній лінії 0.

Автоматична робота схеми. У положенні АВР-1, котушка контактора 1К живильного Лінії № 1 одержує харчування по ланцюзі 1−7-0. При цьому головні контакти 1К замкнуті і навантаження живить Лінія № 1, тим часом котушка контактора 2К Лінії № 2 (ланцюг якої розімкнута блоком-контактом 1К) позбавлена живлення. Отже, Лінія № 2 від'єдна від шин і є резервною.

Припустимо тепер, що Лінія № 1 залишилася без напруги. У цьому випадку контактор 1К відпустить, його головні контакти від'єднають Лінію № 1 від шин, а блок-контакт замкне ланцюг котушки 2К (11—13— 17—0). Якщо на Лінії № 2 є напруга, то контактор 2К включиться і живлення шин відновиться. Іншими словами, відбудеться АВР, тобто автоматичне включення резерву.

При поновленні живлення по Лінії № 1 створюються зворотні переключення, тобто автоматично включиться контактор 1К, а потім відключиться контактор 2К, тому що при включенні контактора 1К його блок-контакт 13—17 розмикає ланцюг котушки 2К.

Таким чином, розглянута схема відноситься до категорії схем із самовозвратом.

Необхідно підкреслити, що таке самовозвратом не завжди допустима, особливо в складних мережах високої напруги. У цих випадках схема повертається у вихідне положення після ряду попередніх операцій, здійснюваних вручну або за допомогою телемеханіки.

Якщо перемикач ПП займає положення АВР-2, то робочою є Лінія № 2, а резервна — Лінія № 1. Котушка контактора 2К включена по ланцюзі 11—17—0, тим часом як котушка контактора К1 відключена блоком-контактом 2К 3—7. При зникненні напруги на Лінії № 2 автоматично включається Лінія № 1 аналогічно описаному вище.

Робота схеми на місцевому (ремонтному, «ручному») керуванні. У положенні перемикача Місць ланцюги АВР розімкнуті. Контактор 1К керується вимикачем 1 В по ланцюгу 1—5—7—0, контактор 2К. — вимикачем 2 В по ланцюзі 11—15—17—0. Цей режим передбачений для випробування і перевірок дії всього пристрою після чи ремонту налагодження, а також на випадок несправності в ланцюгах автоматичного керування.

Нарешті, положення перемикача 0 відповідає повному відключенню як головних ланцюгів, так і ланцюгів керування, що необхідно при ремонтних роботах.

Попереджувальна сигналізація. Дія АВР відновлює харчування електроустановки по резервній лінії, але разом з тим свідчить про порушення нормального режиму роботи і необхідності вжити заходів до усунення причини, що викликала дія АВР. Тому потрібно негайне оповіщення чергового персоналу пункту, у веденні якого знаходиться електроустановка, про переключення, що происшли. Для оповіщення служить попереджувальна сигналізація, що особливо необхідна для цілком автоматизованих установок, що працюють без чергового персоналу, де ненормальність у живленні, що викликало дію АВР, може залишатися непоміченої дуже довгий час.

Для попереджувальної сигналізації використовується третій полюс перемикача режимів ПП, через який включені блоки-контакти 1К и 2К. Схема працює в такий спосіб. При нормальному живленні шин ланцюг попереджувальної сигналізації розімкнутий.

При автоматичному переключенні введень у положення перемикача ПП АВР-1 Лінія № 2 включиться, блок-контакт 2К замкнеться, завдяки чому на черговий пункт подається попереджувальний сигнал. У положенні перемикача АВР-2 при включенні Лінії № 1 ланцюг попереджувальної сигналізації замикається блоком-контактом 1К.

Аварійна сигналізація. Оповіщення про повне відключення установки виконує аварійна сигналізація. Для аварійної сигналізації, що діє при відсутності напруги на обох лініях, використовується спеціальний ланцюг із включеними послідовно блоками-контактами контакторів обох ліній. Якщо хоча б одна з ліній знаходиться в робочому стані, то ланцюг аварійної сигналізації перервана відповідним блоком-контактом 1К чи 2К. При зникненні напруги на обох лініях обидва блоки-контакти виявляться замкнутими і по ланцюзі аварійної сигналізації буде поданий сигнал на черговий пункт.

Важливе зауваження. Розглянута схема, так само як розглянута нижче схема з контролем обриву фаз, допускає можливість одночасного живлення шин по двох лініях протягом дуже короткого часу, необхідного для процесу переключення. Хоча цей час обчислюється частками секунди, проте для обох ліній повинні бути дотримані умови рівнобіжної роботи (той самий вид струму — постійний або перемінний, рівність напруг, дотримання фаз).

Схема АВР у трифазних мережах перемінного струму до 380/220 В з контролем обриву фаз (мал. 3) застосовується у випадках, коли можливий обрив однієї чи двох фаз без відключення всієї живильної лінії.

Найбільш часто це виникає в електромережах, захищених плавкими запобіжниками, коли коротке замикання чи перевантаження викликає перегорання запобіжника лише в одній або двох фазах. Аналогічне явище можливе при обриві одного або двох проводів у результаті вітру, ожеледі, необережності обслуговуючого персоналу і т.п.

Як і в схемі на мал. 2, шини електроустановки одержують незалежне одне від одного живлення по двох трифазних лініях, одна з яких є робочою, а друга резервною. На введеннях ліній установлюються магнітні пускачі або трьохполюсні контактори.

Вибір режиму здійснюється за допомогою перемикача режимів ПП, що виконує тієї ж функції, що й в описаній вище схемі.

Реле контролю обриву фаз. Для контролю обриву фаз служить спеціальне реле типу Е-511 Київського заводу реле й автоматики. Воно складається з двох електромагнітних реле напруги: основного реле 2ПП для лінії № 1 (4ПП для лінії № 1) і допоміжного реле 1ПП (3ПП), а також містить конденсатори C1, С2 і активні опори R1 і R2. Як видно зі схеми, конденсатор C1 і опір R1 з «єднані послідовно і включені між фазами А1 і В1 лінії № 1 (А2, В2 лінії № 2). Конденсатор С2 і опір R2 також з «єднані послідовно і приєднані між фазами В1 і С1 (У2, С2).

Величини опорів і конденсаторів підібрані таким чином, що при відсутності обриву фаз (нормальний режим) між крапками X1 і Y1 для реле лінії № 1 (Х2 і Y2 для реле лінії № 2) напруга дорівнює нулю. Отже, реле 1ПП (3ПП, проходить між крапками X1 і Y1 (X2 і Y2), відпущений і його контакт у ланцюзі реле 2ПП (4ПП) замкнуть: реле 2ПП (4ПП) притягнуто.

При обриві однієї з фаз симетрія напруг порушується. Унаслідок цього між крапками X1 і Y1 (Х2 і Y2) виникає різниця потенціалів, достатня для спрацьовування реле 1ПП (3ПП). При спрацьовуванні реле 1ПП (3ПП) його контакт розмикає ланцюг котушки реле 2ПП (4ПП), реле відпускає, що, як буде пояснено нижче, приводить до дії АВР.

Рис. 3. Схема АВР у трифазних мережах перемінного струму напругою до 380/220 В с контролем обриву фаз. Пунктирними лініями обведені елементи, що входять до складу реле типу Е-511.

При обриві двох фаз, наприклад А1 і В1, реле 2ПП також відпускає, тому що воно залишається приєднаним тільки до однієї фази С1. При обриві фаз У1 і С1 реле 2ПП відпускає, тому що залишається приєднаним тільки на одній фазі А1. І, нарешті, при обриві фаз А1 і С1 реле 2ПП цілком позбавляється живленння.

Взаємодія реле обриву фаз зі схемою АВР. Для приведення схеми в робочий стан необхідно перемикач режимів ПП установити в положення АВР-1, а потім уключити рубильник 1P. При цьому реле 2ПП спрацює і включить котушку контактора 1К: на шини буде подана напруга від лінії № 1. Потім потрібно включити рубильник 2Р. При включенні рубильника 2Р контактор 2К не включиться, тому що ланцюг його котушки вже розімкнута блоком-контактом 11—13 включеного раніше контактора 1К, але реле 4ПП спрацює і замкне свій контакт 15—13.

При перегорянні запобіжників і обриві проводів в одній, двох чи трьох фазах ліній № 1 реле 2ПП відпустить і контактом 1—3 відключить контактор 1К, після чого через блок-контакт, що замкнувся, 1К 11—13 уключиться контактор 2К: живлення шин відновиться від лінії № 2.

При відновленні нормального живлення по лінії № 1 схема автоматично повернеться в первісне положення: уключиться контактор 1КО, після чого відключиться контактор 2К.

У положенні перемикача ПП АВР-2 будуть відбуватися аналогічні переключення.

Необхідно особливо підкреслити наступне:

а) У процесі відновлення живлення після дії АВР обидві лінії короткочасно виявляються з «єднаними через шини.

б) При переключенні перемикача ПП із положення АВР-1 (АВР-2) у положення АВР-2 (АВР-1) можлива перерва живлення шин на час, необхідний для включення контактора 2К (1К).

в) Перш ніж переводити схему на місцеве керування, необхідно включити вимикач 1 В чи 2 В в залежності від того, яка лінія повинна буде продовжувати харчувати шини.

Причини застосування в схемі реле типу Е-511. Реле типу Е-511, як видно з приведеного вище опису, являє собою порівняно складний пристрій, і, природно, виникає питання: чи не можна контролювати обрив фаз більш простими засобами. Відповідь дає мал. 4. На ньому показано, що в системах трифазного перемінного струму при наявності приєднаних до мережі електродвигунів обрив однієї фази не спричиняє повної відсутності напруги в цій фазі з боку навантаження. Деяка частина напруги в обірваній фазі Uост буде підтримуватися через обмотки невідключеного електродвигуна, і вона досить велика, щоб утримувати притягнутим якір простого проміжного реле (яке з метою здійснення контролю за обривом фази повинне було б відпустити). Виходить, контроль навіть за допомогою трьох проміжних реле не досягає мети.

Рис. 4. Неприпустимість контролю обриву фаз трьома проміжними реле.

а — при з «єднанні обмоток електродвигуна в зірку; б — при з «єднанні в трикутник.

Надійний контроль забезпечується або трьома реле мінімальної напруги, значно більш чуттєвими, чим проміжні реле, або спеціальним реле, наприклад типу Е-511.