Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

«ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Інститут енергетики, електроніки та електромеханіки

Кафедра автоматизації та кібербезпеки енергосистем

РЕФЕРАТ

З дисципліни: «АТОМАТИЗАЦІЯ ЕНЕРГОСИСТЕМ»

На тему: «АВР. Принцип роботи, призначення та основні вимоги до АВР»

Виконала: студентка групи Е-120г

КИРИЧИК Олександра

Перевірив проф. СЕНДЕРОВИЧ

Геннадій Аркадійович

Харків 2024

ЗМІСТ

1. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСІ ПРО АВР

2. ПРИНЦИП РОБОТИ ТА ТИПОВІ СХЕМИ АВР

3. ПРИЗНАЧЕННЯ АВР

4. ОСНОВНІ ВИМОГИ ДО АВР

1. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСІ ПРО АВР

Автоматичне ввід резерву або автоматичне включення резервного живлення (АВР) призначено для забезпечення безперебійного живлення споживачів електричної енергії.

Такий пристрій при порушенні параметрів струму в основній мережі самостійно перемикає навантаження на резервне ввід. При цьому як резервне джерело може виступати інша лінія електропередач, бензиновий генератор, акумулятор та ін. У деяких випадках наявність резервного живлення та системи його ввід є обов'язковою.

Відбувається це за рахунок підключення резервного джерела живлення при відключенні основного електрообладнання. Таким чином, якщо відбувається знеструмлення, то АВР забезпечує ланцюг електроживленням. Залежно від технічних можливостей, резервне живлення і його автоматичне ввід може здійснюватися від акумуляторної батареї, генератора або ж окремої лінії.

Високий ступінь надійності електропостачання споживачів за умови безперебійності живлення забезпечують схеми живлення одночасно від двох і більше джерел живлення (ліній, трансформаторів), оскільки аварійне відключення одного з них не призводить до порушення живлення споживачів.

Доцільність застосування пристрою АВР обумовлена категорією надійності електропостачання електроприймача. Рекомендації щодо критеріїв визначення категорії електроприймачів вказані у ПУЕ п.1.2.181.2.21

З погляду забезпечення надійності електропостачання приймачі електричної енергії поділяються на три категорії:

I категорія - приймачі, перерва в електропостачанні яких може викликати небезпеку для життя людей чи значний матеріальний збиток, пов'язаний з пошкодженням устаткування, масовим браком продукції чи тривалим розладом складного технологічного циклу.

II категорія - приймачі, перерва в електропостачанні яких пов'язана з істотним недовипуском продукції, простоєм людей, механізмів, промислового транспорту.

Електропостачання приймачів II категорії рекомендується забезпечувати від двох незалежних ДЖ. Припустимий час перерви в електропостачанні приймачів II категорії визначається часом включення резервного джерела, діями чергового персоналу чи виїзною бригадою електромонтерів.

III категорія - усе, що не відноситься до I і II категорій. Електропостачання приймачів IIIї категорії може здійснюватися від одного ДЖ за умови, що час перерви в електропостачанні, необхідний для ремонту чи заміни пошкодженої ділянки електричної мережі, не перевищує однієї доби.

Крім трьох основних категорій для електроприймачів першої категорії додатково виділяють особливу групу та особливо складну групу, для якої крім двох незалежних джерел живлення передбачається додаткові джерела живлення.

Відповідно до рекомендацій, зазначених у ПУЕ, застосування АВР доцільно для споживачів:

– першої категорії електроприймачів;

– першої категорії електроприймачів;

– першої особливо складної категорії електроприймачів

– другої категорії.

2. ПРИНЦИП РОБОТИ ТА ТИПОВІ СХЕМИ АВР

автоматичний резервний живлення енергія

Користувач визначає параметри робочої напруги. За будь-яких відхилень від заданих параметрів автоматика дає команду на зміну ввід. Таким відхиленням від норми може стати перенапруга, падіння напруги, урвища мережі, перекіс фаз або коротке замикання. При цьому пристрій АВР перевіряє виконання низки додаткових умов. По-перше, на ділянці, що захищається, не повинно бути неусунених несправностей. Інакше підключення резерву не має сенсу і навіть може становити небезпеку.

По-друге, основний ввід має бути включений. Щоб виключити ситуацію, коли не напруга на основній лінії зникла, а саме ввід було відключено навмисно. По-третє, перевіряється наявність напруги на резервній лінії. Адже генератор міг і не запуститись чи потрібен час для його виходу на робочу потужність.

Якщо всі умови задовольняються, пристрій АВР розмикає основне ввід. Лише після цього підключається резервна лінія. Далі принцип роботи АВР може розвиватися за двома сценаріями. Якщо передбачається наявність двох рівноцінних вводів, то буде здійснюватися живлення від резерву. В іншому випадку відбудеться повернення на основне ввід, коли параметри електричного струму на ньому відновлюються.

Розглянемо принцип дії АВР на прикладі двох трансформаторної ПС, схема (рис. 2.1, а). Живлення споживачів виконується нормально від робочого трансформатора Т1. Резервний трансформатор Т2 відключений і знаходиться в автоматичному резерві.

Рис. 2.1 Принцип дії АВР на прикладі двох трансформаторної ПС

При відключенні по будь-якої причині вимикача Q1 трансформатора Т1 його допоміжний контакт SQ1.2 (рис. 2.2) розриває ланцюг обмотки проміжного реле KL1. В результаті якір реле KL1, підтягнутий при включеному вимикачі, при знятті напруги відпадає з деякою витримкою часу і розмикає контакти.

Другий допоміжний контакт SQ1.3 вимикача Q1, замкнувшись при відключенні Q1, подає плюс через ще замкнутий контакт KL1.1 на обмотку проміжного реле KL2, яке своїми контактами виконує включення вимикачів Q3 і Q4 резервного трансформатора, впливаючи на контактори включення YAC3 і YAC4. Після закінчення встановленої витримки часу реле KL1 розмикає контакти і розриває ланцюг обмотки KL2. Якщо резервний трансформатор буде включений дією АВР на не усунуте КЗ і відключиться РЗ, то його повторного включення не відбудеться. Таким чином, реле KL1 забезпечує однократність дії АВР і тому називається реле однократності включення. Реле KL1 знову замкне свої контакти і підготує схему АВР до нової дії лише після того, як буде відновлена нормальна схема живлення ПС і включений вимикач Q1. Витримка часу на розмикання контактів реле KL1 повинна бути більше часу включення вимикачів Q3 і Q4 для того, щоб вони встигли надійно включитися.

Вище було розглянуто дію АВР при відключенні вимикача Q1 робочого трансформатора. Поряд з цим слід мати на увазі можливість відключення вимикача Q2 з боку вищої напруги робочого трансформатора. У цьому випадку споживачі ПС С також втратять живлення. Для того щоб забезпечити дію АВР і в цьому випадку, при відключенні Q2 від його допоміжного контакту SQ2.2 подається імпульс на котушку відключення YAT1 вимикача Q1. Після відключення Q1 АВР запускається і діє, як розглянуто вище.

Крім розглянутих випадків відключення вимикачів Q1 або Q2 робочого трансформатора, споживачі також втратять живлення, якщо з якої-небудь причини залишаться без напруги шини ВН ПС В. Схема АВР при цьому не подіє, так як обидва вимикача робочого трансформатора залишаться включеними. Для того щоб забезпечити дію АВР і в цьому випадку, передбачений спеціальний пусковий орган мінімальної напруги, до якого входять реле KV1, KV2, KV3 і KL3. При зникненні напруги на шинах ПС В, а отже, і на шинах ПС С в реле мінімальної напруги, підключені до трансформатора напруги TV1, замкнуть свої контакти і по дадуть плюс оперативного струму на обмотку реле часу KT1 через контакт реле KV3. Реле KТ1 при цьому запуститься і після закінчення встановленої витримки часу по дасть плюс на обмотку вихідного проміжного реле KL3, яке відключить вимикачі Q1 і Q2 робочого трансформатора. Після відключення Q1 АВР подіє, як розглянуто вище.

Реле напруги KV3 передбачено для того, щоб запобігти відключенню Т1 від пускового органу мінімальної напруги в разі відсутності напруги на шинах ВН ПС А резервного трансформатора Т2, коли дія АВР буде свідомо марною. Реле напруги KV3, підключене до трансформатора напруги TV2 шин А, при відсутності напруги розмикає свій контакт і розриває ланцюг від контактів реле KV1 і KV2 до обмотки реле часу KT1.

Найскладніший і найвідповідальніший момент у створенні системи АВР -- вибір правильної схеми. Тут все буде залежати від конкретного завдання. Але все ж таки є типові схеми, які в першу чергу відрізняються кількістю вводів і тим, яке саме джерело використовується як резервне живлення.

Схема АВР на два вводи. Це найпростіший варіант організації системи АВР. Реалізується на основі двох контакторів або автоматичних вимикачів. У трифазній мережі схема будується з використанням реле контролю фаз. Принцип дії АВР на два вводи максимально простий. У нормальному режимі електричний струм подається через перший ввід. У разі порушень контакт на першому вводі розімкнеться, а на другому замкнеться. Потім відбувається зворотний процес, коли напруга на основному введенні знову з'являється. Особливість даної схеми у тому, що завжди є пріоритет першого ввід.

Рис. 2.3 Схема АВР на два ввід

Схема АВР на два вводи із секціонуванням. Використовується у ситуаціях, коли живлення споживачів розподілено між двома різними вводами . Тобто, перша секція живиться від одного вводу, а друга від іншого. Особливість полягає в тому, що обидва вводи є рівнозначними. У схемі використовуються два автомати та секційний вимикач. Якщо одному з вводів спрацьовує автомат, секційний вимикач запитує знеструмлену секцію від іншого ввід. З відновленням нормальної роботи кожна секція переходить живлення від свого вводу.

Рис. 2.4 Схема АВР на два вводи із секціонуванням

Схема АВР на три вводи. Тут логіка роботи полягає в тому, що проблеми на основному введенні призводять до перемикання на другий ввід. А якщо і він знеструмлений, то задіяють третій ввід. У цьому реалізувати таку схему АВР можна у двох варіантах. Все буде залежати від того, що використовується джерелами живлення. Наприклад, це можуть бути два рівнозначні ввід і один резервний, якщо використовуються дві незалежні лінії та генератор. Або ж одне основне ввід і два послідовні резерви, якщо в наявності є одна лінія і два генератори.

Рис. 2.5 Схема АВР на три вводи

3. ПРИЗНАЧЕННЯ АВР

Незважаючи на ці очевидні переваги багатостороннього живлення споживачів, велика кількість ПС, що мають два і більше джерел живлення, працюють за схемою одностороннього живлення. Одностороннє живлення мають також секції шин власних потреб (ВП). Застосування такої менш надійної, але більш простої схеми електропостачання в багатьох випадках виявляється доцільним для зниження струмів КЗ, зменшення втрат електроенергії в живильних трансформаторах, спрощення РЗ, створення необхідного режиму по напрузі, перетіканням потужності та ін. При розвитку електричної мережі одностороннє живлення часто є єдиним можливим рішенням, так як раніше встановлене обладнання і РЗ не дозволяють здійснити паралельну роботу джерел живлення. Використовуються два основних підходи побудови схем АВР: при одному джерелі живлення споживачів і наявності двох або більше джерел.

У першій групі схем одне джерело включене і живить споживачів, а друге відключене і знаходиться в резерві. Відповідно до цього перше джерело називається робочим, а другий резервним (рис. 3.1, а). У другій групі схем всі джерела включені, але працюють окремо на живлення виділених споживачів. Розподіл здійснюється на одному з вимикачів (рис. 3.1, в). Недоліком одностороннього живлення є те, що аварійне відключення робочого джерела призводить до припинення живлення споживачів, тобто до аварії.

Цей недолік може бути усунутий швидким автоматичним включенням резервного джерела або включенням вимикача, на якому здійснено розподіл мережі. Для виконання цієї операції широко використовуються спеціальні автоматичні пристрої, які отримали найменування автомати включення резерву (АВР). При наявності АВР час перерви живлення споживачів в більшості випадків визначається лише часом включення вимикачів резервного джерела і становить 0,3-0,8 с. Розглянемо принцип використання АВР на прикладі схем, наведених на рис. 3.1.

а) Живлення ПС А (рис. 3.1, а) здійснюється по робочій лінії W1 від ПС Б. Друга лінія W2, що приходить від ПС В, є резервною і знаходиться під напругою (вимикач Q3 нормально відключений). При відключенні лінії W1 автоматично від АВР включається вимикач Q3 лінії W2, і знову подається живлення споживачам ПС А. Схеми АВР можуть мати односторонню або двосторонню дію. При односторонньому АВР лінія W1 завжди повинна бути робочою, а лінія W2 завжди резервною. При двосторонньому АВР будьяка з цих ліній може бути робочою і резервною.

б) Живлення електродвигунів та інших споживачів ВП кожного агрегату ЕС здійснюється від двох окремих робочих трансформаторів Т1 і Т2 (рис. 3.1, б). При відключенні одного робочого трансформатора автоматично від АВР включається вимикач Q5 і один з вимикачів Q8 (при відключенні Т1) або Q7 (при відключенні Т2) резервного трансформатора Т3.

в) Трансформатори Т1 і Т2 є робочими, але паралельно працювати не можуть (рис. 3.1, в) і тому з боку нижчої напруги включені на різні системи шин. Шино з'єднувальний вимикач Q5 нормально відключений. При аварійному відключенні будьякого з робочих трансформаторів автоматично від АВР включається вимикач Q5, підключаючи навантаження шин, що втратили живлення, до трансформатора що залишився в роботі. Кожен трансформатор в даному випадку повинен мати потужність, достатню для живлення всього навантаження ПС. У разі, якщо потужність одного трансформатора недостатня для живлення всього навантаження ПС, при дії АВР повинні вживатися заходи для відключення частини найменш відповідального навантаження.

г) ПС В і Г нормально живляться радіально від ПС А і Б відповідно (рис. 3.1, г). Лінія W3 знаходиться під напругою з боку ПС В, а вимикач Q5 нормально відключений. При аварійному відключенні лінії W2 пристрій АВР, встановлений ПС Г, включає вимикач Q5, і живлення ПС Г переводиться на ПС В по лінії W3. При відключенні лінії W1 ПС В і разом з нею лінія W3 залишаються без напруги. Зникнення напруги на трансформаторі напруги TV також приводить в дію пристрій АВР на ПС Г, який включенням вимикача Q5 подає напругу на ПС В від ПС Г.

Досвід експлуатації показує, що АВР є дуже ефективним засобом підвищення надійності електропостачання. Успішність дії АВР становить 90-95%. Простота схем і висока ефективність зумовили широке застосування АВР на ЕС і в електричних мережах.

Пристрої автоматичного включення резервних джерел живлення і резервного електрообладнання забезпечують надійність електропостачання та необхідну продуктивність власних потреб ЕС і підвищують безпеку обслуговування АЕС. Обов'язковою є установка пристроїв АВР на вимикачах резервних трансформаторів власних потреб ЕС, а також резервних масляних насосах і живлячих водою парогенераторних насосах, вентиляторах топок парогенераторів і на іншому відповідальному обладнанні, що забезпечує нормальне функціонування електростанцій. Вони широко поширені в системах електропостачання, перш за все на секційних вимикачах двох трансформаторних ПС.

4. ОСНОВНІ ВИМОГИ ДО АВР

Головне призначення пристрою АВР полягає у забезпеченні безперебійного живлення електроенергією споживачів. Для цього система АВР має відстежувати стан основної лінії. І у разі виявлення порушень переходити на подачу електроенергії споживачеві від резервного введення. При цьому процес відновлення живлення повинен відбуватися максимально швидко. Обов'язковою умовою є одноразовість дії, що виконується. Тобто не повинно бути повторних спрацьовувань у разі однієї й тієї ж несправності (неусунені струми короткого замикання тощо). Ще один важливий момент - розрив основної мережі має відбуватися до підключення резервної лінії. про всі зміни пристрій АВР повинен інформувати за допомогою індикації параметрів.

В експлуатації знаходиться велика кількість АВР різних типів, які мають свої специфічні особливості. Однак всі пристрої АВР повинні відповідати таким основним вимогам:

1. Схема АВР повинна приходити в дію в разі зникнення напруги на шинах споживачів з будь-якої причини (за винятком оперативного відключення живлення), в тому числі при аварійному, помилковому або мимовільному відключенні вимикачів робочого джерела живлення, а також при зникненні напруги на шинах, від яких здійснюється живлення робочого джерела. Включення резервного джерела живлення допускається також при КЗ на шинах споживача.

2. Для того щоб зменшити тривалість перерви живлення споживачів, включення резервного джерела живлення повинне проводитися, можливо, швидше, відразу ж після відключення робочого джерела. Швидкодія - головна вимога, особливо при наявності підключених до секцій шин синхронних електродвигунів, випадання з синхронізму яких в без струмову паузу після зникнення робочого живлення технологічно неприпустимо.

3. Дія АВР повинна бути однократною, щоб не допускати декількох включень резервного джерела на не усунуте КЗ.

4. Схема АВР не повинна приходити в дію до відключення вимикача робочого джерела, щоб уникнути включення резервного джерела на КЗ в не відключеному робочому джерелі. Виконання цієї вимоги виключає також в окремих випадках несинхронне включення двох джерел живлення.

5. Для того щоб схема АВР діяла при зникненні напруги на шинах, що живлять робоче джерело, коли його вимикач залишається включеним, схема АВР повинна доповнюватися спеціальним пусковим органом мінімальної напруги.

6. Для прискорення відключення резервного джерела при його включенні на не усунуте КЗ має передбачатися прискорення захисту резервного джерела після АВР. Це особливо важливо в тих випадках, коли споживачі, які втратили живлення, підключаються до іншого джерела, яке несе навантаження.

Прискорений захист зазвичай діє по ланцюгу прискорення без витримки часу. В установках ж ВП, а також на ПС, що живлять велику кількість електродвигунів, прискорення здійснюється з затримкою до 0,5 с. Таке уповільнення прискореного захисту необхідно для запобігання його неправильного спрацьовування у разі короткочасного замикання контактів струмових реле в момент включення вимикача під дією поштовху струму, обумовленого зсувом по фазі між напругою енергосистеми і затухаючою ЕРС електродвигунів що гальмують.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Автоматика протиаварійного управління електроенергетичних систем Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка - підручник для вузів/ Г.А. Сендерович, О.Г. Гриб, 2019. 268 стр.

2. Автоматичне введення резерву (АВР): призначення, пристрій, схеми [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://kazan.chint-electric.ru/automatic-transfer-switch

3. Правила усатакування [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://enext.ua/upload/books/pueh-ukraina-2017.pdf

4. Автоматичне введення резервного живлення (АВР) [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://www.kesch.ru/info/articles/avtomaticheskiy-vvod-rezervnogo-pitaniya-avr/

Размещено на Allbest.ru