Jak fungují automatická přepínací zařízení (ATS) v elektrických sítích

V článku popisujícím práci automatická zavírací zařízení, posuzují se případy přerušení dodávky elektrické energie z různých důvodů a způsobů jejího obnovení automatickým přenosem elektrického vedení v případě, že pominuly příčiny havarijních stavů a ​​přestaly fungovat.

Pták letící mezi dráty nadzemního elektrického vedení může způsobit zkrat přes křídla. To způsobí, že napětí bude odstraněno z venkovního vedení vypnutím ochrany vypínače napájecí rozvodny.

Po několika sekundách automatická znovuzavírací zařízení obnoví dodávku elektřiny spotřebitelům a ochrana ji v tuto chvíli již nevypne, protože pták zasažený proudem bude mít čas spadnout na zem.

Pokud však blízký strom spadne na nadzemní elektrické vedení z poryvu hurikánového větru, zlomí podpěru, dojde k dlouhému zkratu, přeruší se dráty, což vyloučí rychlé automatické obnovení napájení připojených objektů.

Všichni uživatelé této linky nebudou moci přijímat proud, dokud nebudou dokončeny opravy, které mohou trvat několik dní...

Představte si, že k takovému poškození dochází na lince, která zásobuje elektřinou krajské město s velkými výrobními zařízeními, jako je použití automatických elektrických pecí na tavení skla.

Při výpadku proudu přestanou tavicí lázně fungovat a veškeré tekuté sklo ztuhne. V důsledku toho podnik utrpí obrovské materiální ztráty, bude čelit nutnosti zastavit výrobu, provádět nákladné opravy...

Aby k takovým situacím nedocházelo ve všech velkých výrobních zařízeních, je zajištěn záložní zdroj energie, tvořený záložním elektrickým vedením z jiné rozvodny nebo vlastní výkonnou elektrocentrálou.

Z něj budete muset rychle a spolehlivě přepnout na napájení. K tomuto účelu slouží automatické převodové spínače, zkráceně ATS.

Uvažovaná automatika je tedy navržena tak, aby trvale zásobovala odpovědné spotřebitele elektřinou v případě vážných poruch hlavního elektrického vedení v důsledku rychlé aktivace záložního zdroje.

Požadavky ATS

Zařízení pro automatické zavádění záložního napájení musí být aktivováno:

• co nejdříve po ztrátě elektřiny na hlavním vedení;

• v případě ztráty napětí na vlastních sběrnicích uživatele, bez analýzy příčin poruchy, pokud není zajištěno blokování startu určitým typem ochrany. Například ochrana proti oblouku pneumatik musí blokovat start spínače automatického řazení, aby se zabránilo rozvoji výsledné nehody;

• s nezbytným zpožděním při provádění určitých technologických cyklů. Například při zapínání pod zátěží silných elektromotorů je možný „pokles napětí“, který rychle skončí;

• vždy jen jednou, protože jinak je možné vícekrát zapnout pro neopravitelný zkrat, který může zcela zničit vyvážený elektrický systém.

Samozřejmým požadavkem na spolehlivý provoz okruhu je jeho neustálá údržba v dobrém stavu a automatická kontrola technických parametrů.

Výhody ATS oproti paralelnímu napájení ze dvou zdrojů

Na první pohled, abyste mohli napájet odpovědné spotřebitele, můžete se zcela vyrovnat se současným připojením ke dvěma různým linkám, které odebírají energii z různých generátorů. Pak se v případě nehody na jednom z nadzemních vedení tento okruh přeruší a druhý zůstane v provozu a bude trvale dodávat energii.

Taková schémata již byla vytvořena, ale nezískala masovou praktickou aplikaci kvůli následujícím nevýhodám:

• v případě zkratu na kterémkoli vedení se proudy výrazně zvyšují v důsledku dodávky energie z obou generátorů;

• ztráty výkonu v rozvodnách výkonových transformátorů se zvyšují;

• schéma řízení spotřeby se stává mnohem složitějším díky použití algoritmů, které současně berou v úvahu stav uživatele a dvou generátorů, výskyt energetických toků;

• složitost implementace ochran vzájemně propojených algoritmy na třech vzdálených koncích.

Za nejperspektivnější se proto považuje napájení uživatele z jednoho hlavního zdroje a automatický přechod na záložní generátor v případě výpadku proudu. Doba výpadku proudu u této metody může být kratší než 1 sekunda.

Vlastnosti vytváření schémat ATS

K řízení automatizace lze použít jeden z následujících algoritmů:

• jednosměrné napájení z pracoviště s přídavným hot standby režimem, které je uvedeno do provozu pouze při ztrátě napětí z hlavního zdroje;

• možnost oboustranného využití každého ze zdrojů jako pracovní stanice;

• schopnost obvodu ATS automaticky se vrátit k napájení z primárního zdroje po obnovení napětí na sběrnicích vstupních spínačů. V tomto případě je vytvořena sekvence ovládání výkonových spínacích zařízení s vyloučením možnosti připojení uživatele k režimu paralelního napájení ze dvou zdrojů;

• jednoduché schéma ATS, které vylučuje přechod do režimu obnovení napájení z hlavního zdroje v automatickém režimu;

• záložní zdroj by měl být zaveden pouze v případě, že byla provedena opatření k napájení vadného hlavního napájecího prvku vypnutím příslušného vypínače.

Na rozdíl od automatického opětného zapínání, automatického opětného zapínání, vykazují zařízení ATS nejvyšší účinnost při výpadku proudu, počítáno na 90 ÷ 95 %. Proto jsou široce používány v napájecích systémech průmyslových podniků.

Automatické zapínání rezervy slouží k napájení silových vedení, transformátorů (napájení a pomocné potřeby), sekčních spínačů.

Principy práce OVD

Pro analýzu napětí hlavního elektrického vedení se používá měřicí zařízení, které se skládá z napěťového řídicího relé RKN v kombinaci s měřicím transformátorem a jeho obvody. Vysokonapěťové napětí primární sítě, proporcionálně převedené na sekundární hodnotu 0 ÷ 100 voltů, je přivedeno na cívku řídicího relé, které funguje jako spouštěč.

Nastavení nastavení relé RKN má zvláštnost: je nutné vzít v úvahu nízkou požadovanou úroveň ovládání akčního prvku, která zaručuje pokles napětí na 20 ÷ 25 % jmenovité hodnoty.

Je to dáno tím, že při těsných zkratech dochází ke krátkodobému „úbytku napětí“, který je eliminován provozem nadproudových ochran. A spouštěcí položky ILV musí být obnoveny těmito procesy. Je však nemožné použít konvenční typy relé kvůli jejich nestabilnímu provozu na počátečním limitu rozsahu.

Pro provoz ve spouštěcích prvcích ATS se používají speciální konstrukce relé, které vylučují vibrace a odskoky kontaktů při ovládání na spodních mezích.

Když je zařízení normálně napájeno podle hlavního obvodu, napěťové monitorovací relé jednoduše sleduje tento režim. Jakmile napětí zmizí, RKN přepne své kontakty a tím signalizuje elektromagnetu, aby sepnul elektromagnet záložního vypínače k ​​jeho aktivaci.

Zároveň je dodržena určitá posloupnost aktivace výkonových prvků první smyčky, která je zahrnuta do řídicí logiky systému ATS při jeho vytváření a konfiguraci.

Kromě ztráty napětí na hlavním elektrickém vedení je pro plný provoz startovacího prvku ATS obvykle nutné zkontrolovat několik dalších podmínek, například:

• nepřítomnost neoprávněného zkratu v chráněném prostoru;

• zapněte vstupní spínač;

• přítomnost napětí na záložním elektrickém vedení a některé další.

Všechny počáteční faktory zadané pro provoz ATS jsou kontrolovány v logickém algoritmu a při splnění nezbytných podmínek je vydán příkaz výkonnému orgánu s přihlédnutím k nastavenému časovému nastavení.

Příklady použití některých schémat ATS

V závislosti na velikosti provozního napětí systému a složitosti konfigurace sítě může mít obvod ATS různou strukturu, může být provozován na stejnosměrný nebo střídavý proud, nebo se bez něj zcela obejít, s využitím napětí hlavní sítě v 0,4 kV. obvody.

ATS na vedení vysokého napětí při konstantním provozním proudu

Podívejme se krátce na logiku činnosti obvodu záložního napájecího relé s hlavním zdrojem #1.

Pokud dojde ke zkratu v sekci L-1, pak ochrany vypnou spínač V-1 a zmizí napětí na připojovacích sběrnicích. Podpěťové relé «H <» to zaznamená přes měřící VT a bude pracovat tak, že do cívky RP přivede + provozní proud přes kontakt RV, který pracoval s časovým zpožděním.

Jeho kontakty budou spouštět příkazy k aktivaci řady relé, která provádějí různé monitorovací funkce a poskytují řídicí signál pro zapínací elektromagnet vypínače V-2.

Schéma poskytuje jedinou akci a uvolnění aktivační informace ze signálních relé.

ATS sekčního spínače při konstantním provozním proudu

Provozní výkonové transformátory T1 a T2 napájí svou sekci přípojnic odpojenou od úsekového spínače V-5.

Když se jeden z těchto transformátorů vypne nebo přeruší, napájení je přivedeno do vypnuté sekce přepnutím spínače V-5. Relé RPV zajišťuje jednorázové automatické sepnutí.

Činnost obvodu je založena na interakci pomocných kontaktů spínače s přívodem + provozního proudu do cívek relé RPV a blinkrů. Zajišťuje také provozní zrychlení operačního systému, který při výhybkách uvádí do provozu služba.

Princip utváření logiky fungování ATS lze změnit. Například při provozu obvodu s přídavným spínačem sekce, jak je znázorněno na obrázku níže, budou vyžadovány další spouštěče a logické prvky.

Sekční spínač ATS v provozu na střídavý proud

Vlastnosti provozu automatizace zdrojů, které využívají energii z těch, které se nacházejí v rozvodně Měření VT, lze odhadnout podle následujícího schématu.

Zde se napěťová regulace každé sekce provádí pomocí 1PH a 2PH relé. Jejich kontakty ovládají synchronizační tělesa 1PB nebo 2PB, která působí přes blokové kontakty a blikající cívky elektromagnetů vypínače.

Princip implementace ATS uživatelů sítě 0,4 kV

Při vytváření záložního zdroje pro třífázovou síť se používají magnetické spouštěče KM1, KM2 a relé minimálního napětí kV, které řídí parametry hlavního vedení L1.

Vinutí spouštěče jsou připojena ze stejných fází jejich vedení přes logické spínací kontakty k uzemněnému neutrálu a silové kontakty se na obou stranách napojují na napájecí přípojnice spotřebitele.

Kontaktní systém napěťového relé v každé poloze připojuje k síti pouze jeden startér. Za přítomnosti napětí na vedení L1 bude kV pracovat a svým zapínacím kontaktem sepne cívku spouštěče KM1, která napájí uživatele svým napájecím obvodem a připojí jeho signální světlo, přičemž vyřadí z činnosti vinutí KM2.

V případě přerušení napětí na L1 kV relé přeruší napájecí obvod vinutí spouštěče KM1 a spustí KM2, který plní pro vedení L2 stejné funkce jako KM1 pro svůj obvod v předchozím případě.

Výkonové spínače QF1 a QF2 se používají k úplnému odpojení obvodu.

Stejný algoritmus lze vzít jako základ pro vytvoření napájení pro odpovědné uživatele v jednofázové elektrické síti.Stačí v něm vypnout nepotřebné prvky a použít jednofázové spouštěče.

Vlastnosti moderních ATS souprav

K vysvětlení principů algoritmů automatizace budov byla záměrně použita stará reléová báze, což usnadňuje pochopení algoritmů při práci.

Moderní statická a mikroprocesorová zařízení pracují na stejných obvodech, ale mají vylepšený vzhled, menší velikosti a mají pohodlnější nastavení a možnosti.

Vytvářejí se v samostatných blocích nebo v celých sadách sestavených ve speciálních modulech.

Pro průmyslové použití jsou soupravy ATS vyráběny jako soupravy plně připravené k použití umístěné ve speciálních ochranných krytech.