Электроснабжение промышленного предприятия на примере ОАО "Сумыхимпром"

Отчет о производственной практике на ОАО «Сумыхимпром».

Пояснительная записка 79 л., 20 рис., 6 табл., 16 источников.

Цель работы: закрепление теоретических знаний, которые были получены в процессе обучения, сбор материалов для дипломного проектирования.

Основное содержание работы: приведено описание предприятия, энергетической службы, применяемых для защиты электрооборудования реле, схема электроснабжения и применяемое электрооборудование. Рассмотрены особенности автоматического включения резерва (АВР) в электросетях.

Ключевые слова: ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ, ТРАНСФОРМАТОР, ТОК, НАПРЯЖЕНИЕ, СХЕМА, КОНТАКТЫ, РЕЛЕ, ЗАЩИТА, ПОТРЕБИТЕЛЬ.

СОДЕРЖАНИЕ

Открытое акционерное общество «Сумыхимпром» - крупный энергохимический комплекс, промышленная площадка которого занимает 226 га. Предприятие расположено на северо-востоке Украины. Количество сотрудников около 4500 человек. В состав предприятия входят: 11 основных цехов, 20 вспомогательных цеха, 3 дочерних предприятия, 7 подразделений непромышленной группы (комбинат общественного питания, тепличный комплекс и др.)

ОАО «Сумыхимпром» имеет статус базового предприятия химической отрасли промышленности Украины по производству фосфорных минеральных удобрений.

ОАО "Сумыхимпром" специализируется на производстве фосфатных удобрений, двуокиси титана и железоокисных пигментов.

Основная деятельность ОАО «Сумыхимпром»:

производство фосфатных удобрений и другой продукции крупнотоннажной неорганической химии;

проектные, проектно-изыскательские, изыскательские работы;

оптовая и розничная торговля;

посреднические услуги по продаже товаров народного потребления;

общестроительные организации.

Сегодня ассортимент продукции ОАО «Сумыхимпром»: «Суперагро» N:P:K=15:15:15; N:P:K=10:26:26; N:P:K=6:11:11; N:P:K = 4:22:30; N:P:K=3:20:20, cуперфосфат аммонизированный, аммофос, диаммонийфосфат, пигментная двуокись титана, желтый и красный железоокисные пигменты, серная кислота, олеум, реактивная серная кислота, коагулянты для очистки питьевой и сточных вод (алюминий сернокислый, сульфатожелезосодержащий коагулянт), лакокрасочная продукция, известь строительная, активизатор цемента, товары народного потребления и другие.

1. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОАО «СУМЫХИМПРОМ» В 2010 г.

В 2010 году предприятие выпустило продукции на общую сумму 845 млн. грн. (в действ, ценах). Сегодня на заводе ситуация стабильная. Основные производства загружены на 70-80%. Начиная с июля предприятие работает с прибылью. В июле мы произвели продукции на 56 млн гривен, в августе - на 90 млн. грн., в сентябре - уже на 114 млн грн, октябрь - на 125 млн гривен и т.д.. Эти цифры говорят сами за себя - производственная жизнь на предприятии оживает и стабилизируется.

С 1 октября на предприятии нормализовали рабочий график и вернули 40-часовую неделю. Впервые с 2009 года, когда было самое крупное сокращение персонала, на заводе открыты дополнительные вакансии и стали приходить люди.

В то же время, за счет расширения географии поставок, объемы реализации железного купороса выросли в 2,5 раза, а дехроматора - в 1,3 раза, общая прибыль от реализации этих двух видов продукции составила 2,6 млн гривен. Планом капиталовложений и программой развития предприятия до 2013 года предусмотрена реконструкция производств железо-нефелинового коагулянта, активатора цемента и жидкого стекла, в результате которой будут значительно улучшены условия труда в цехе.

В настоящее время на предприятии осуществляются работы по усовершенствованию технологии и выводу ее на оптимальный режим работы, наметилась тенденция к улучшению условий труда.

Всего же минеральных удобрений было выпущено свыше 137 тыс. тонн (в пересчете на 100% содержание питательных веществ).

Благодаря своевременной модернизации суперфосфатного цеха предприятию удалось не только компенсировать снижение потребительского интереса к такому традиционному продукту, как суперфосфат аммонизированный, объемы производства которого с 2008 года сократились практически в два раза, но и начать выпуск в этом цеху новых марок удобрений, которые пользовались устойчивым спросом, как на внутреннем, так и на внешнем рынке.

ОАО "Сумыхимпром" является единственным в Украине производителем суперфосфатов.

В целом в 2010 году предприятие потребило 136,5 млн. кВт электроэнергии, 63 млн. м³ газа.

электроснабжение предприятие трансформатор реле защита

2. СХЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ

2.3 Схема первичных соединений ГПП

Рассмотрим схему первичных соединений ГПП-1 110/6 кВ и назначение оборудования в схеме. ГПП-1. Подстанция получает питание по двум воздушным линиям ПО кВ: ГПП-1, трансформатор 1Т - ПС «Сумы», яч. №3; ГПП-1, трансформатор 2Т - ПС «Сумы-Северная», яч. №6. Подстанция выполнена по упрощенной схеме, без выключателей на стороне ПО кВ. Принципиальная схема электрических соединений приведена в Приложении Б. На присоединении воздушных линий В Л - ПО кВ установлены конденсаторы связи, которые необходимы для создания каналов высокочастотного телеотключения по проводам ВЛ. Путь токам высокой частоты к оборудованию подстанции преграждает высокочастотный заградитель, являющийся очень большим сопротивлением для токов высокой частоты, приходящих по линии и от оборудования высокочастотной связи самой подстанции. Установка конденсатора связи и высокочастотного заградителя на присоединении линии называется высокочастотной обработкой. Высокочастотное телеотключение осуществляется с помощью аппаратуры АНКА - АВПА.

За высокочастотным заградителем установлен линейный разъединитель, который оборудован заземляющими ножами. Назначение разъединителей в схемах - снять напряжение с отключенного оборудования и осуществить видимый разрыв цепи между оборудованием, находящимся под напряжением и выведенным в ремонт. Это необходимо по условиям безопасности. Рабочие токи, а тем более токи короткого замыкания разъединителем выключать нельзя, его конструкция не может выполнять такие функции. Заземляющие ножи разъединителя можно включать только при снятом напряжении с линии и выключателя. Заземляющие ножи имеют блокировку, которая препятствует их включению при наличии напряжения на оборудовании.

Установлены два силовых трансформатора типа ТРНДЦН /110.

Трансформаторы трехфазные двухобмоточные с расщепленной обмоткой низшего напряжения, с многоступенчатой системой охлаждения, с устройством регулирования под нагрузкой, номинальной мощностью 25 МВА каждый при системе охлаждения Д, номинальной мощностью 40 МВА при системе охлаждения НДЦ, напряжением 110 кВ. Трансформаторы снабжены следующими видами защит: дифференциальная, максимально-токовая по стороне 110 кВ, максимально токовая с пуском по напряжению по стороне 6 кВ, газовая защита основного бака, газовая защита РПН.

Для защиты изоляции обмоток трансформатора от перенапряжений, в непосредственной близости от выводов на всех обмотках трансформаторов подключены вентильные разрядники соответствующего напряжения.

Для отключения трансформаторов, в случае отказа системы телеотключения служит отделитель и короткозамыкатель. Принцип их работы следующий. В случае срабатывания какой либо защиты трансформатора и отказа канала высокочастотного телеотключения по сигналу релейной защиты включается короткозамыкатель, создающий искусственное короткое замыкание в линии 110 кВ. При этом коротком замыкании срабатывает защита линии и отключает напряжение. При исчезновении тока в бестоковую паузу отделитель отключает поврежденный трансформатор, после чего устройство АПВ линии 110 кВ вновь подает напряжение на линию.

Для снижения токов короткого замыкания в сети 6 кВ установлены токоограничивающие реакторы в каждой секции типа РБГ-10-2500-0,14.

Через сборные шины подстанции осуществляется перераспределение мощности между присоединениями - линиями и трансформаторами.

Оборудование закрытого распределительного устройства ЗРУ-6 кВ состоит из ячеек типа КРУ с выключателями и разделено на 4 секции, запитанных от трансформаторов. 1 и 2, 3 и 4 секции шин соединяются между собой через секционные выключатели. Для обеспечения бесперебойности электроснабжения секционные выключатели оборудованы устройствами автоматического ввода резерва (АВР), которые автоматически включают секционные выключатели при пропадании напряжения на секции.

В ячейках КРУ установлены маломасляные выключатели типа ВМПЭ-10 с электромагнитным приводом на номинальные токи 630, 1000, 1600 А в зависимости от нагрузки присоединения. Выключатели вводов 6 кВ и секционные выключатели выполнены на номинальный ток 3150 А.

Для контроля напряжения на секциях и учета электроэнергии используются трансформаторы напряжения типа НТМИ-6 и НОМ-6.

Предусмотрены два трансформатора собственных нужд типа ТМ-160/6. Трансформаторы маслонаполненные с естественным охлаждением.

2.4 Цеховые подстанции 6/0,4 кВ предприятия

3.2 Основные виды реле, применяемые на ОАО «СУМЫХИМПРОМ»

3.2.1 Токовые реле

При включении обмотки электромагнитного реле на ток сети непосредственно или через трансформаторы тока его электромагнитный момент Мэ = к1с2. Такое реле называется токовым, так как его поведение зависит от тока сети 1с.

Для уменьшения нагрузки на трансформаторы тока токовые реле должны иметь по возможности малое потребление мощности. Обмотки токовых реле должны рассчитываться на длительное прохождение токов нагрузки и кратковременное -- токов к. з. Коэффициент возврата реле должен приближаться к единице.

Конструкция токового реле типа ЭТ-520 показана на рис. 3.1. Время действия этого реле имеет величину примерно 0,02--0,04 сек; потребление 0,1 ва на минимальной уставке срабатывания; коэффициент возврата не менее 0,85. Ток срабатывания регулируется плавно изменением натяжения пружины. Обмотка реле состоит из двух секций, что позволяет путем параллельного и последовательного включений секций изменять пределы регулирования тока срабатывания в 4 раза.

На рис. 3.2 приведена конструкция токового реле с поперечным движением якоря типа РТ-40. В этом реле улучшена контактная система и увеличен противодействующий момент, в результате последнего потребление мощности у него больше, чем у реле ЭТ. Потребление РТ-40 на минимальной уставке для реле разной чувствительности колеблется от 0,2 до 8 ва

Рис. 3.1. Токовое электромагнитное реле типа ЭТ-521

Рис. 3.2. Токовое электромагнитное реле типа РТ-40.

3.2.2 Реле напряжения

Включая обмотку реле на напряжение сети непосредственно или через трансформатор напряжения, получим реле, реагирующее на величину напряжения сети U_с.

Рис. 3.3. Диаграмма электромагнитных и механических сил при срабатывании и возврате реле напряжения.

Действительно, М_э = kl_p² но ток в реле

I_р = U_р/Zр,

где z_р -- сопротивление обмотки реле; U_р -- напряжение на зажимах реле.

Следовательно, М_э = k'U_р² или с учетом, что U_р = U_с/n_н, М_э = k''U_с³. Это означает, что поведение реле определяется напряжением сети.

При движении якоря изменение воздушного зазора 8 не вызывает изменения потока и силы F_э; в этом состоит важное отличие реле напряжения от токовых реле. Причина этого заключается в том, что при уменьшении 5 возрастает индуктивное сопротивление обмотки реле х_р = , вызывающее уменьшение тока в реле /р = U_р/х_р. Одновременно с этим уменьшается и сопротивление магнитной цепи реле R_м. При этом влияние изменения тока /р компенсируется соответствующим изменением магнитного сопротивления R_м, в результате чего магнитный поток реле Ф = I_рW_р/ R_м остается неизменным.

Сопоставляя кривые F_э = f₁() и F_n = f₂() на рис. 3.3, легко видеть, что коэффициент возврата реле будет низким. Для повышения коэффициента возврата обмотки реле напряжения делают с преобладанием активного сопротивления. Изменение реактивного сопротивления при таких условиях не оказывает заметного влияния на величину тока, и последний остается неизменным.

3.2.3 Электромагнитные промежуточные реле

Промежуточные реле являются вспомогательными и применяются, когда необходимо одновременно замыкать или размыкать несколько независимых цепей или когда требуется реле с мощными контактами для замыкания и размыкания цепи с большим током.

Простейший пример использования промежуточного реле в схемах защиты приведен на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Схема включения промежуточных реле.а -- параллельное включение; б -- последовательное включение; в -- параллельное включение с удерживающей последовательно включенной катушкой.

Промежуточные реле по способу включения подразделяются на реле параллельного (рис. 3.4, а) и последовательного (рис. 3.4, б) включения. Обмотки первых включаются на полное напряжение источника питания, а вторых -- последовательно с катушкой отключения выключателя или какого- либо другого аппарата или реле на ток цепи. Кроме того, выпускаются реле с дополнительными удерживающими катушками, например реле параллельного включения с удерживающей обмоткой, включаемой последовательно в управляемую контактами реле цепь (рис. 3.4, в).

Такое реле, подействовав от кратковременного импульса, поданного в параллельно включенную обмотку, остается в сработанном состоянии под действием тока удерживания, пока не завершится операция. Для одновременного замыкания нескольких не связанных друг с другом цепей промежуточные реле имеют несколько контактов. Мощность контактов должна быть достаточной для замыкания и размыкания цепей защиты (обычно потребляющих 50--200 вт) или цепей управления выключателей (1 500--2 000 вт).

Потребление обмоток реле параллельного включения стремятся ограничить до 3--6 вт, с тем чтобы их цепь могли замыкать реле с маломощными контактами.

Потребление обмоток реле последовательного включения выбирается из условия минимального падения напряжения в сопротивлении обмотки этого реле, которое допускается не более 5--10% нормального напряжения источника оперативного тока.

Промежуточные реле должны надежно действовать не только при нормальном напряжении, но и при возможном в условиях эксплуатации его понижении, достигающем 15--20%.

С учетом запаса напряжение срабатывания реле параллельного включения принимается 60--70% номинального значения.

К коэффициенту возврата промежуточных реле не предъявляется каких- либо требований, так как их возврат происходит при отсутствии тока в обмотке реле.

В схемах защиты промежуточные реле вносят нежелательное замедление, поэтому, за исключением особых случаев, их время должно быть очень малым, особенно когда они применяются в быстродействующих защитах. Быстродействующие промежуточные реле должны работать со временем не более 0,01--0,02 сек. Время срабатывания обычных промежуточных реле колеблется в зависимости от конструкции от 0,02 до 0,1 сек.

Рис. 3.5. Конструкция промежуточных реле, а -- типа РП-210; б -- типа КДР-3

Большинство промежуточных реле выполняется при помощи системы с поворотным якорем, позволяющей создавать большую электромагнитную силу при относительно малом потреблении и удобной для изготовления многоконтактных реле. Применяются также системы с втягивающимся якорем. На рис. 3.5 показаны образцы промежуточных реле. Реле типа РП-210 (рис. 3.5, а) имеют четыре контакта. Время их срабатывания равно 0,01 сек, потребление 5--8 вт, разрывная мощность контактов 50 ет. Широкое распространение получили кодовые реле (КДР) (рис. 3.5, б). Время срабатывания этих реле равно 0,01 0,02 сек, потребление обмотки не более 3 вт.

Реле последовательного включения отличаются от реле параллельного включения лишь обмоточными данными.

3.2.4 Указательные реле

Указательные реле служат для фиксации действия защиты в целом или каких-либо ее элементов. На рис. 3.6 показано указательное реле, сигнализирующее действие защиты на отключение выключателя. При срабатывании защиты по обмотке реле 1 проходит ток, приводящий реле 1 в действие.

Рис. 3.6. Схемы включения указательных реле, а -- последовательного; б -- параллельного.

Ввиду кратковременности прохождения тока в обмотке указательных реле они выполняются так, что сигнальный флажок и контакты реле остаются в сработанном состоянии до тех пор, пока их не возвратит на место обслуживающий персонал. Указанные реле изготовляются для последовательного (рис. 3.6, а) и параллельного (рис. 3.6, б) включения. Реле последовательного включения более удобны и поэтому имеют весьма широкое применение. Общий вид указательного реле типа РУ-21 приведен на рис. 3. 7. При появлении тока в обмотке 3 якорь реле 5 притягивается и освобождает флажок 9. Последний падает под действием собственного веса, принимая вертикальное положение. В этом положении флажок виден через прозрачный кожух 2. Возврат флажка в начальное положение производится кнопкой 10.

Рис. 3,7. Конструкция указательного реле типа РУ-21.

1 -- цоколь; 2 -- кожух; 3 -- катушка; 4 -- сердечник; 5 -- якорь; 6 -- контактный мостик; 7 -- контактные пластины; 8 -- возвратная пружина; 9 -- флажок; 10 -- кнопка возврата; 11-- скоба.

3.2.5 Реле времени

Рис. 3.8. Схема включения реле времени.

На схеме рис. 3.8 показано применение реле времени в защите. При замыкании контактов токового реле 1 плюс оперативного тока подводится к обмотке реле времени 2, которое спустя определенный интервал времени замыкает контакты и производит отключение выключателя. Время, проходящее с момента подачи напряжения на обмотку реле времени до замыкания его контактов, называется выдержкой времени реле.

Реле времени служит для искусственного замедления действия устройств релейной защиты и электроавтоматики.

Основным требованием, предъявляемым к реле времени, применяемым в схемах релейной защиты, является точность. Погрешность во времени действия реле не должна превосходить ±0,25 сек, а в ряде случаев ±0,06 сек. В схемах сигнализации и некоторых устройствах автоматики допускается меньшая точность работы реле времени.

Реле времени должно надежно срабатывать начиная с 80% номинального напряжения, и его выдержка времени не должна зависеть от возможных в эксплуатации колебаний оперативного напряжения. Потребление обмотки современных реле времени колеблется от 20 до 30 ВТ.

Для быстрой готовности к повторному действию реле времени должно иметь мгновенный возврат после отключения его катушки от источника оперативного тока.

Реле времени имеют много конструктивных разновидностей, но принципы их устройства однородны и могут быть рассмотрены на примере конструкции, изображенной на рис. 3.9.

Рис. 3.9. Принцип устройства реле времени.

При появлении тока в обмотке 1 якорь 2 мгновенно втягивается, освобождая рычаг 4 с зубчатым сегментом 5. Под действием ведущей пружины 6 рычаг 4 приходит в движение, которое, однако, не является свободным, так как оно замедляется специальным устройством выдержки времени 7. Через некоторое время t_p, зависящее от расстояния l (или угла а.) и скорости движения _р рычага 4, последний переместится на угол а и замкнет контакты реле 8. Таким образом, реле сработает с выдержкой времени t_р = а/.

При исчезновении тока в реле якорь и рычаг 4 должны мгновенно возвратиться в начальное положение под действием возвратной пружины 3. Это обеспечивается с помощью храпового механизма или фрикционного устройства, обладающих свободным расцеплением при обратном ходе сегмента 5. Регулирование выдержки времени осуществляется изменением угла а путем перемещения контактов реле 8. В некоторых конструкциях предусматривается мгновенный контакт 9, позволяющий замыкать цепь с малой, обычно нерегулируемой выдержкой времени (порядка 0,15--0,2 сек).

Рис. 3.10. Термически устойчивое реле времени.

Для уменьшения размеров реле катушка реле времени не рассчитывается на длительное прохождение тока. Поэтому реле, предназначаемые для длительного включения под напряжение, выполняются с добавочным сопротивлением rд, включаемым последовательно с обмоткой реле, как показано на рис. 3.10. Нормально сопротивление rд зашунтировано размыкающимся мгновенным контактом реле. После срабатывания реле этот контакт размыкается и сопротивление rд вводится в цепь реле, ограничивая проходящий в ней ток до величины, допустимой по условиям нагрева и достаточной для удержания реле в сработанном состоянии.

На рис. 3.11 представлена кинематическая схема реле времени серии ЭВ

Рис. 3.11. Кинематическая схема реле времени типаЭВ Чебоксарского электроаппаратного завода.1 -- обмотка; 2 -- магнитопровод; 3 -- якорь; 4 -- возвратная пружина; 5 -- поводок; в -- подвижный мгновенный контакт; 7 и 8 -- неподвижные мгновенные контакты; 9 -- палец; 10 -- зубчатый сектор; //-- ведущая пружина; 12 -- скоба для изменения натяжения пружины; 13 -- зубчатое колесо; 14 -- фрикционное сцепление (14А -- звездочка; 14Б -- шарик; 14В -- пружина; 14Г - обойма); 15 -- ведущее зубчатое колесо; 16 -- трибка часового механизма; 17 и 18 -- промежуточные зубчатые колеса часового механизма; 19 -- анкерное зубчатое колесо; 20 -- анкерная скоба; 21 -- грузики; 22 -- подвижный контакт; 23 -- неподвижный контакт; 24 -- шкала.

В этой конструкции роль рычага 4 (рис. 3.9) выполняет сектор 10,приводимый в движение ведущей пружиной //. Сектор 10 через ведущую шестеренку 13 приводит в движение подвижный контакт реле 22 и фрикционное сцепление 14, показанное отдельно на рис. 3.11, б и в. Фрикционное сцепление связывает подвижную систему реле с часовым механизмом. Через шестеренки 15, 16, 17 и 18 движение передается на анкерное колесо 19. Скорость вращения последнего ограничивается колебательным движением анкерной скобы 20, которое зависит от ее момента инерции, определяемого грузиками 21. Выдержка времени изменяется положением неподвижного контакта 23.

Реле времени ЭВ-133, используемые на предприятии, выполняются термически устойчивыми по схеме на рис. 10.

3.2.6 Индукционные реле тока серии РТ-80

На ОАО «Сумыхимпром» также имеет место применение токовых реле серии РТ-80 (рис. 3.12).

Реле состоит из двух элементов: индукционного с ограниченно зависимой характеристикой времени действия и электромагнитного, действующего мгновенно и называемого отсечкой. Совместная работа обоих элементов позволяет получить характеристику выдержки времени, показанную на рис. 3.13. При токах больше тока срабатывания электромагнитного элемента 1_э.с.р. реле работает без выдержки времени, отсекая характеристику индукционного элемента. При токах, меньших 1_э.с.р., работает индукционный элемент реле с ограниченно зависимой выдержкой времени.

Рис. 3.13. Характеристика реле типа РТ-80.

Индукционный элемент реле выполняется на электромагнитной системе. Элемент имеет электромагнит 1 с короткозамкнутыми витками 2 (рис. 3.12, а) и подвижный диск 3. При появлении тока в обмотке 19 возникает

электромагнитная сила, действующая на диск 3, который вращается на оси в подшипниках, установленных на подвижной рамке 4. Рамка 4 имеет ось вращения 18, укрепленную на корпусе реле. Пружина 5 притягивает рамку к упору 17. На оси диска насажен червяк 7, вращающийся вместе с осью и диском. Червяк 7 и зубчатый сегмент 8, управляющий работой контактов реле 12, нормально расцеплены. Для действия реле необходимо, чтобы червяк сцепился с зубчатым сегментом и поднял его до замыкания контактов реле. На подвижную систему (рамку и диск) действует электромагнитная сила F_э стремящаяся переместить рамку, и противодействующие ей силы: сила пружины 5, прижимающая рамку 4 к упору 77, а при движении диска дополнительные силы, обусловленные взаимодействием магнитного потока постоянного магнита б и потоками Ф7 и Ф2 электромагнита 7. Действие этих сил показано на рис. 3.12,6. Диск начинает вращаться при l_р = (0,2 - 0,3) l_э.с., когда момент силы F_э становится больше момента трения и инерции диска. Срабатывание индукционного элемента реле происходит при l_р >_l_э.с. При этом рамка 4 перемещается, сцепляя червяк 7 с зубчаткой сегмента 8. После этого движение рамки прекращается, но диск продолжает вращаться и посредством червяка 7 поднимает сегмент 8. Рычаг сегмента 8 поднимает коромысло 9, замыкая при этом контакты реле 12. Вследствие уменьшения зазора якорь 10 притягивается к электромагниту 1, обеспечивая плотное замыкание контактов 12. При токе в реле, меньшем тока возврата, момент пружины 5 преодолевает М_є, и рамка возвращается в начальное положение, расцепляя червяк с сегментом. Сегмент падает на упор 20, размыкая контакты реле. Для обеспечения надежного сцепления рамки с сегментом служит стальная скоба 77, которая притягивается к электромагниту 7 под действием силы F' возникающей под влиянием потока рассеяния электромагнита (рис. 3.12,6).

Ток срабатывания регулируется изменением числа витков обмотки реле 19 при помощи штепселя 14, переставляемого в гнездах планки 15. Время действия реле регулируется изменением начального положения сегмента 8 винтом 13.

Электромагнитный элемент (отсечка) имеет якорь в виде стального коромысла, находящегося в поле потока рассеяния электромагнита 7. При токе l_p > (4 - 8) - l_э.с. индукционного элемента правая часть коромысла под действием силы 7% притягивается к электромагниту и мгновенно замыкает контакт реле 12. Ток срабатывания элемента регулируется винтом 16, меняющим воздушные зазоры между коромыслом и электромагнитом. Для устранения вибрации якоря при срабатывании элемента установлен короткозамкнутый виток. Реле РТ-80 имеет 12 исполнений, различающихся уставками по току и времени, реле РТ-85 и РТ-86 имеют усиленные контакты, рассчитанные на переключение тока до 150 А в цепях переменного тока. Реле РТ-90 имеет аналогичную конструкцию, но независимая часть характеристики у его реле начинается при меньших кратностях тока L_p, чем у реле РТ-80.

4. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВВОД РЕЗЕРВА (АВР)

4.1 Назначение АВР

Схемы электрических соединений энергосистем и отдельных электроустановок должны обеспечивать надежность электроснабжения потребителей. Высокую степень надежности обеспечивают схемы питания одновременно от двух и более источников (линий, трансформаторов), поскольку аварийное отключение одного из них не приводит к нарушению питания потребителей.

Несмотря на эти очевидные преимущества многостороннего питания потребителей, большое количество подстанций, имеющих два источника питания и более, работает по схеме одностороннего питания. Одностороннее питание имеют также секции собственных нужд электростанций.

Применение такой менее надежной, но более простой схемы электроснабжения во многих случаях оказывается целесообразным для снижения токов КЗ, уменьшения потерь электроэнергии в питающих трансформаторах, упрощения релейной защиты, создания необходимого режима по напряжению, перетокам мощности и т. п. При развитии электрической сети одностороннее питание часто является единственно возможным решением, так как ранее установленное оборудование и релейная защита не позволяют осуществить параллельную работу источников питания.

Используются две основные схемы одностороннего питания потребителей при наличии двух источников или более.

В первой схеме один источник включен и питает потребителей, а второй отключен и находится в резерве. Соответственно этому первый источник называется рабочим, а второй - резервным (рис, 4.1, а, б). Во второй схеме все источники включены, но работают раздельно на выделенных потребителей. Деление осуществляется на одном из выключателей (рис.4.1, в, г).

Недостатком одностороннего питания является то, что аварийное отключение рабочего источника приводит к прекращению питания потребителей. Этот недостаток может быть устранен быстрым автоматическим включением резервного источника или включением выключателя, на котором осуществлено деление сети. Для выполнения этой операции широко используется автоматическое включение резерва (АВР).

При наличии АВР время перерыва питания потребителей в большинстве случаев определяется лишь временем включения выключателей резервного источника и составляет 0,3-0,8 с. Рассмотрим принципы использования АВР на примере схем, приведенных на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Принципы осуществления АВР при разных схемах питания потребителей.

1. Питание подстанции А (рис. 4.1, а) осуществляется по рабочей линии Л1 от подстанции Б. Вторая линия Л2, приходящая с подстанции В, является резервной и находится под напряжением (выключатель ВЗ нормально отключен). При отключении Л1 автоматически от АВР включается выключатель ВЗ линии Л2, и таким образом вновь подается питание потребителям подстанции А.

Схемы АВР могут иметь одностороннее или двустороннее действие. При одностороннем АВР линия JI1 всегда должна быть рабочей, а линия Л2 -всегда резервной. При двустороннем АВР любая из этих линий может быть рабочей и резервной.

2. Питание электродвигателей и других потребителей собственных нужд каждого агрегата электростанции осуществляется обычно от отдельных рабочих трансформаторов (Т7 и Т2 на рис. 4.1, б). При отключении рабочего трансформатора автоматически от АВР включаются выключатель В5 и один из выключателей В6 (при отключении Т1) или В 7 (при отключении Т2) резервного трансформатора ТЗ.

3. Трансформаторы Т1 и Т2 являются рабочими, но параллельно работать не могут и поэтому со стороны низшего напряжения включены на разные системы шин (рис. 4.1, в). Шиносоединительный выключатель В5 нормально отключен. При аварийном отключении любого из рабочих трансформаторов автоматически от АВР включается выключатель В5, подключая нагрузку шин, потерявших питание, к оставшемуся в работе трансформатору. Каждый трансформатор в рассматриваемом случае должен иметь мощность, достаточную для питания всей нагрузки подстанции. В случае, если мощность одного трансформатора недостаточна для питания всей нагрузки подстанции, при действии АВР должны приниматься меры для отключения части наименее ответственной нагрузки.

4. Подстанции В и Г (рис. 4.1, г) нормально питаются радиально от подстанций А и Б соответственно. Линия JI3 находится под напряжением со стороны подстанции В, а выключатель В5 нормально отключен. При аварийном отключении линии JI2 устройство АВР, установленное на подстанции Г, включает выключатель В5, таким образом питание подстанции Г переводится на подстанцию В по линии JI3. При отключении линии JI1 подстанция В и вместе с ней линия JI3 остаются без напряжения. Исчезновение напряжения на трансформаторе напряжения 777 также приводит в действие устройство АВР на подстанции Г, которое включением выключателя В5 подает напряжение на подстанцию В от подстанции Г.

Опыт эксплуатации энергосистем показывает, что АВР является весьма эффективным средством повышения надежности электроснабжения. Успешность действия АВР составляет 90-95%. Простота схем и высокая эффективность обусловили широкое применение АВР на электростанциях и в электрических сетях.

4.2 Основные требования к схемам АВР

Все устройства АВР должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Схема АВР должна приходить в действие в случае исчезновения напряжения на шинах потребителей по: любой причине, в том числе при аварийном, ошибочном или самопроизвольном отключении выключателей рабочего источника питания, а также при исчезновении напряжения на шинах, от которых осуществляется питание рабочего источника. Включение резервного источника питания иногда допускается также при КЗ на шинах потребителя. Однако очень часто схема АВР блокируется, например при работе дуговой защиты в комплектных распредустройствах. При работе максимальной защиты на питающих шины НН трансформаторах работе АВР, предпочтительна работа АПВ. Поэтому на стороне НН (СН) понижающих трансформаторов подстанций принимается комбинация АПВ-АВР. При отключении трансформатора его защитой от внутренних повреждений, работает АВР, а при отключении ввода его защитой - АПВ. Такое распределение предотвращает посадку напряжения, а иногда и повреждение секции, от которой осуществляется резервирование.

2. Для того чтобы уменьшить длительность перерыва питания потребителей, включение резервного источника питания должно производиться возможно быстрее, сразу же после отключения рабочего источника.

3. Действие АВР должно быть однократным для того, чтобы не допускать нескольких включений резервного источника на неустранившееся КЗ.

4. Схема АВР не должна приходить в действие до отключения выключателя рабочего источника для того, чтобы избежать включения резервного источника на КЗ в неотключившемся рабочем источнике. Выполнение этого требования исключает также возможное в отдельных случаях несинхронное включение двух источников питания.

5. Для того чтобы схема АВР действовала при исчезновении напряжения на шинах, питающих рабочий источник, когда его выключатель остается включенным, схема АВР должна дополняться специальным пусковым органом минимального напряжения.

6. Для ускорения отключения резервного источника питания при его включении на неустранившееся КЗ должно предусматриваться ускорение действия защиты резервного источника после АВР. Это особенно важно в тех случаях, когда потребители, потерявшие питание, подключаются к другому источнику, несущему нагрузку. Быстрое отключение КЗ при этом необходимо, чтобы предотвратить нарушение нормальной работы потребителей, подключенных к резервному источнику питания. Ускоренная защита обычно действует по цепи ускорения без выдержки времени. В установках же собственных нужд, а также на подстанциях, питающих большое количество электродвигателей, ускорение осуществляется до 0.3-0,5 с. Такое замедление ускоренной защиты необходимо, чтобы предотвратить ее неправильное срабатывание в случае кратковременного замыкания контактов токовых реле в момент включения выключателя под действием толчка тока, обусловленного сдвигом по фазе между напряжением энергосистемы и затухающей ЭДС тормозящихся электродвигателей, который может достигать 180°.

4.3 Принципы действия АВР

Рассмотрим принцип действия АВР на примере двухтрансформаторной подстанции, приведенной на рис. 4.2. Питание потребителей нормально осуществляется от рабочего трансформатора 77, Резервный трансформатор Т2 отключен и находится в автоматическом резерве.

При отключении по любой причине выключателя В1 трансформатора 77 его вспомогательный контакт БК1-2 разрывает цепь обмотки промежуточного реле РШ. В результате якорь реле РШ, подтянутый при включенном положении выключателя, при снятии напряжения отпадает с некоторой выдержкой времени и размыкает контакты.

Второй вспомогательный контакт БК1.3 выключателя В1 замкнувшись, подает плюс через еще замкнутый контакт РП1.1 на обмотку промежуточного реле РП2, которое своими контактами производит включение выключателей ВЗ и В4 резервного трансформатора, воздействуя на контакторы включения КВЗ и КВ4. По истечении установленной выдержки времени реле РШ размыкает контакты и разрывает цепь обмотки промежуточного реле РП2. Если резервный трансформатор будет включен действием АВР на неустранившееся КЗ и отключится релейной защитой, то его повторного включения не произойдет. Таким образом, реле РШ обеспечивает однократность действия АВР и поэтому называется реле однократности включения. Реле РП1 вновь замкнет свои контакты и подготовит схему АВР к новому действию лишь после того, как будет восстановлена нормальная схема питания подстанции и включен выключатель В1. Выдержка времени на размыкание контакта реле РП1 должна быть больше времени включения выключателей ВЗ и В4, для того чтобы они успели надежно включиться.

С целью обеспечения действия АВР при отключении выключателя В2 от его вспомогательного контакта БК2.2 подается импульс на катушку отключения К01 выключателя В1. После отключения выключателя В1 АВР запускается и действует, как рассмотрено выше. Кроме рассмотренных случаев отключения рабочего трансформатора потребители также потеряют питание, если по какой-либо причине останутся без напряжения шины высшего напряжения подстанции Б. Схема АВР при этом не подействует, так как оба выключателя рабочего трансформатора остались включенными.

Для того чтобы обеспечить действие АВР и в этом случае, предусмотрен специальный пусковой орган минимального напряжения, включающий в себя реле PHI, РН2, РВ1 и РПЗ. При исчезновении напряжения на шинах 5, а следовательно, и на шинах В подстанции реле минимального напряжения, подключенные к трансформатору напряжения ТН1, замкнут свои контакты и подадут плюс оперативного тока на обмотку реле времени РВ1 через контакт реле РНЗ. Реле РВ1 при этом запустится и по истечении установленной выдержки времени подаст плюс на обмотку выходного промежуточного реле РПЗ, которое производит отключение выключателей В1 и В2 рабочего трансформатора. После отключения выключателя В1, АВР действует, как рассмотрено выше.