Автоматический ввод резерва (АВР) подключает резервный источник питания при потере основного без вмешательства оперативного персонала. В распределительных сетях 6–35 кВ, как правило, АВР реализуется на секционном выключателе (СВ) и работает в паре с двумя вводными выключателями (ВВ1 и ВВ2), питаемыми от независимых источников.
Зачем нужен АВР в сетях 6–35 кВ
Потребители первой категории надежности (насосные станции, компрессорные установки, объекты непрерывного производства) не допускают перерывов питания длительностью более нескольких секунд. АВР решает эту задачу: при исчезновении напряжения на рабочей секции пусковой орган фиксирует факт потери питания, отключает вводной выключатель обесточенной секции и дает команду на включение секционного выключателя. Потребители переходят на питание от резервного источника.
Устройство устанавливается согласно требованиям ПУЭ, гл. 3.3 на объектах, где обеспечение питанием от двух независимых источников является обязательным условием надежности электроснабжения.
Как работает АВР: алгоритм переключения
Пусковые органы: что запускает АВР
Пуск АВР в устройствах серии МКЗП-МИКРО 2.0 производится при одном из следующих условий:
- Снижение напряжения на шинах ниже уставки Uср. Основной пусковой сигнал при полном исчезновении питания. Пусковой орган срабатывает при снижении линейных или фазных напряжений ниже заданного порога.
- Срабатывание защит ввода: ступени МТЗ-3 и МТЗ-4 дают команду на АВР без выдержки времени при отключении вводного выключателя токовыми защитами.
- Самопроизвольное отключение (СП ОТКЛ) вводного выключателя.
- Ручное отключение ввода оперативным персоналом.
- Отключение внешней защитой, например дифференциальной защитой трансформатора (сигнал ВО-1).
Блокировка работы пускового органа наступает при: неисправности цепей напряжения, срабатывании пусковых органов МТЗ, отсутствии напряжения на резервном источнике.
Цикл срабатывания: от пуска до включения СВ
Полный алгоритм работы АВР секционного выключателя выглядит так:
- Пусковой орган фиксирует снижение напряжения ниже Uср или получает сигнал от защиты.
- Набирается выдержка времени срабатывания Tср.
- Выдается команда «ОТКЛ по АВР» на отключение вводного выключателя обесточенной секции.
- После появления сигнала «Отключено» от блок-контактов ВВ формируется команда «ВКЛ СВ по АВР» при условии: отсутствие напряжения на секции (нет сигнала UСШ) и наличие напряжения на резервном вводе (сигнал Uвстр).
- Секционный выключатель включается, и секция получает питание от резервного источника.
Если команда на включение СВ не сформировалась до истечения времени сброса (Tсбр), фиксируется «Неуспешное АВР» и алгоритм блокируется до квитирования.
После успешного включения СВ активируется функция возврата нормального режима (ВНР).
АВР и ВНР: в чем разница
Функция возврата нормального режима (ВНР) выполняет автоматическое обратное переключение на рабочий источник после восстановления питания на нем.
ВНР в устройствах серии МКЗП-МИКРО 2.0 срабатывает при одновременном выполнении трех условий:
- наличие напряжения на секции после АВР (сигнал UСШ),
- отключенное положение вводного выключателя (сигнал «Отключено»),
- появление напряжения на питающем вводе за его выключателем (сигнал UВВ).
При появлении напряжения за выключателем отключенного ввода формируется сигнал «Пуск возврата»: сначала включается вводной выключатель, затем отключается секционный (или в обратном порядке, в зависимости от настройки). Типичная уставка выдержки времени ВНР составляет Tср = 30–60 с. Это исключает лишние переключения при кратковременных восстановлениях питания.
| Параметр | АВР | ВНР |
|---|---|---|
| Назначение | Переключение на резерв при потере питания | Возврат на рабочий источник после восстановления |
| Пуск | Снижение U, сигнал защиты | Появление U на рабочем вводе |
| Направление переключения | Рабочий → Резервный | Резервный → Рабочий |
| Типичное время | Tср = 0,5–1,5 с | Tср = 30–60 с |
| Однократность | Да (блокировка после неуспешного АВР) | Да |
Уставки АВР: как рассчитываются параметры срабатывания
Расчет ведется в соответствии с рекомендациями «Методических указаний по расчету уставок защит распределительных сетей 6-35 кВ».
Напряжение срабатывания пускового органа
Уставка по напряжению выбирается из двух условий: отстройки от остаточного напряжения при КЗ и отстройки от напряжения самозапуска электродвигателей:
UАВР = Uост.к / (kн · kТН)
UАВР = Uс.зап / (kн · kТН)
где:
- Uост.к — наименьшее расчетное остаточное напряжение при КЗ, В;
- Uс.зап — наименьшее напряжение при самозапуске двигателей, В;
- kн = 1,2 — коэффициент надежности;
- kТН — коэффициент трансформации ТН.
Принимается меньшее из двух значений. На практике уставка срабатывания лежит в диапазоне UАВР = (0,25–0,4)·Uном.
Выдержка времени срабатывания
Выдержка времени срабатывания пускового органа по напряжению выбирается из условия отстройки от времени действия защит присоединений секции шин, в зоне действия которых остаточное напряжение при КЗ оказывается ниже напряжения срабатывания реле минимального напряжения, чтобы не было преждевременного отключения рабочего ввода:
tср ≥ tсз.макс + tзап
Это исключает преждевременное отключение рабочего ввода при кратковременном снижении напряжения из-за КЗ на отходящем присоединении, до срабатывания его защиты.
При наличии АПВ на отходящих линиях время АВР согласуется с временем АПВ: рабочий ввод не отключается, пока не отработает АПВ линии.
Технические параметры АВР и ВНР
| Параметр | Диапазон | Заводское значение | Обозначение |
|---|---|---|---|
| Уставка по напряжению, В (вторичные) | 0,2–100 | 50 | Uср |
| Коэффициент возврата | — | 1,05 | — |
| Время готовности, с | 0–300 | 10 | Tгот |
| Время сброса, с | 0–300 | 5 | Tсбр |
| Время срабатывания АВР, с | 0–300 | 1 | Tср |
| Время срабатывания ВНР, с | 0–300 | 5 | Tср ВНР |
Классический АВР и быстродействующий БАВР
Классический АВР секционного выключателя обеспечивает минимальное время переключения порядка 0,4–0,5 с, а перерыв в электроснабжении потребителей с учетом всех задержек составляет более 1 с [Гамазин и др., ВНИИОЭНГ, 1987].
Для объектов с синхронными и асинхронными электродвигателями первой категории надежности этого недостаточно. Переключение за время более 90–120 мс при двигательной нагрузке насосных станций может вызвать гидравлический удар и повреждение трубопроводов [Свиридов Ю.П., 2001].
Быстродействующий АВР (БАВР) решает эту задачу за счет другого пускового принципа. Вместо контроля снижения напряжения БАВР отслеживает направление активной мощности прямой последовательности и угол между напряжениями прямой последовательности двух секций [Павлов А.О., Медведев Д.В., НПП Бреслер, «Химическая техника» №10/2016].
При трехфазном КЗ в цепи питания мощность P1 меняет направление. Пусковой орган немедленно выдает команду на отключение вводного выключателя. Токи включения двигателей при срабатывании БАВР не превышают 2–2,5·Iном против 5–7·Iном при классическом АВР. БАВР использует быстродействующие вакуумные выключатели для управления коммутацией.
| Параметр | АВР классический | БАВР |
|---|---|---|
| Принцип пуска | Снижение напряжения | Направление мощности и угол |
| Время цикла | 0,4–1,5 с | ≤ 40–110 мс |
| Тип выключателя | Любой вакуумный | Быстродействующий вакуумный |
| Токи включения двигателей | 5–7·Iном | 2–2,5·Iном |
| Применение | Сети общего назначения | НПС, компрессорные станции, объекты I категории |
| Функция ВНР | Есть | Есть |
Где применяется АВР в сетях 6–35 кВ
АВР секционного выключателя устанавливается на подстанциях и распределительных устройствах 6–35 кВ, где питание организовано от двух независимых вводов. Типичные схемы применения:
- Нефтегазовые месторождения, насосные и компрессорные станции: нефтеперерабатывающие заводы, магистральные нефте- и газопроводы, химические производства с непрерывным технологическим процессом.
- Горнодобывающие комбинаты и карьеры: подстанции 35/10 кВ с мощными электродвигателями экскаваторов, дробилок, мельниц, насосных установок водоотлива.
- Городская инфраструктура и распределительные сети: городские и промышленные РП 6–10 кВ с двумя питающими линиями от разных подстанций, объекты ЖКХ.
- Объекты критической инфраструктуры, отнесенные к I категории надежности согласно ПУЭ, п. 1.2.18.
На подстанциях с тремя секциями шин и несколькими вводами АВР реализуется по схеме двустороннего действия: при потере питания любого из вводов секционный выключатель подключает обесточенную секцию к смежной питаемой секции.
Шкаф вводных и секционных присоединений под ключ на базе устройств ЭСТРА
Для реализации функций АВР и ВНР на секционном выключателе 6–35 кВ ЭСТРА выпускает шкаф защиты и автоматики вводных и секционного выключателей ЭСТРА-ШВС. Шкаф реализует защиту и автоматику управления вводным и секционным выключателями в одном корпусе, что упрощает монтаж и сокращает объем вторичных цепей на объекте.
Терминалы серии МКЗП-МИКРО 2.0 поддерживают функции АВР и ВНР и позволяют их реализовать при ретрофите существующих ячеек КСО и КРУ 6–35 кВ без замены выключателей и силовой части ячейки. Функция записывается в программную конфигурацию терминала наравне с МТЗ, АПВ и защитой от ОЗЗ.
Часто задаваемые вопросы
Может ли АВР сработать при КЗ на отходящем присоединении?
Нет, если уставки рассчитаны правильно. Пусковой орган по напряжению блокируется при срабатывании пусковых органов МТЗ, которые фиксируют ток КЗ. Выдержка времени АВР по напряжению отстраивается от максимального времени резервных защит присоединений: АВР не успевает сработать до момента, когда защита отключила поврежденное присоединение.
Сколько раз может сработать АВР?
Классический АВР срабатывает однократно. После срабатывания устанавливается блокировка, снимаемая квитированием оперативного персонала. Это исключает цикличные коммутации при устойчивом повреждении на резервном источнике.
Чем отличается АВР от АПВ?
АПВ (автоматическое повторное включение) повторно включает тот же выключатель, который отключился защитой, с расчетом на самоустранение кратковременного повреждения. АВР подключает другой источник питания, не восстанавливая прежнюю схему. На одной секции оба устройства могут работать совместно: сначала пробует АПВ, при неуспехе запускается АВР.
Нужен ли ВНР на каждом объекте?
ВНР целесообразен на объектах, где после устранения повреждения необходимо автоматически вернуться к нормальной схеме питания, например на оперативно необслуживаемых подстанциях. На объектах, где переключение схемы требует участия персонала, ВНР может быть введен в работу только по разрешению.
Какое минимальное время срабатывания АВР достижимо на секционном выключателе 6 кВ?
Для классического АВР с выдержкой по напряжению минимальное время переключения составляет 0,4–0,5 с с учетом собственного времени выключателя. Снизить его до 40–110 мс позволяет только быстродействующий АВР (БАВР) с пусковым органом по направлению мощности прямой последовательности и быстродействующими вакуумными выключателями.
Источники
- Методические указания по расчету уставок защит распределительных сетей 6/35 кВ. Раздел 3.5.1–3.5.2.
- ПУЭ, 7-е издание. Раздел 1.2 (категории надежности), глава 3.3 (автоматика).
- Павлов А.О., Медведев Д.В. (НПП «Бреслер»). Микропроцессорный быстродействующий АВР как средство повышения надежности электроснабжения ответственных потребителей. «Химическая техника» №10/2016.
- Гамазин С.И., Долмацин М.И., Пупин В.М., Хомутов А.П. Совершенствование надежности работы схем подстанций нефтепроводов при коротких замыканиях. М.: ВНИИОЭНГ, 1987.
- Свиридов Ю.П. Повышение надежности работы электропотребителей водоснабжения и канализации путем совершенствования РЗА. Дис. … канд. техн. наук. Ульяновск, 2001.