Виды устройств автоматизации

  Устройства автоматизации (ЛПВ, ЛВР, ЛЧР) осуществляют автоматическое управление схемой электроснабжения города, предприятия в нормальном и аварийном режимах. Применение автоматизации позволяет обеспечить длительное, нормальное функционирование СЭС, в кратчайший срок ликвидировать аварию, обеспечить высокую надежность электроснабжения промышленных и городских потребителей и простоту схем, сократить расходы на обслуживание, обнаружить поврежденные участки с наименьшим затратами труда, повысить качество электроэнергии и экономичность работы ЭУ. Благодаря устройствам автоматизации стало возможным применение подстанций с упрощенными схемами коммутации. На подстанциях нашли наибольшее распространение следующие устройства автоматизации:

АВР - автоматическое выключение резерва;  
АПВ - автоматическое повторное включение;
АЧР - автоматическая частотная разгрузка;
АРТ - автоматическая разгрузка по току.

  Подстанции предприятий работают, как правило, по схеме с односторонним электроснабжением потребителей, т. е. с различными ИП. Такой режим позволяет снизить токи КЗ сети, применять более дешевую коммутационную аппаратуру, сократить или полностью исключить обслуживающий персонал подстанций. Однако раздельная работа ИП  по сравнению с их параллельной работой обеспечивает меньшую надежность электроснабжения, что и вызывает необходимость установки на предприятиях устройств автоматики (АУ).

Релейная защита в системах электроснабжения

  В  различных электрических сетях возможно возникновение повреждений, нарушающих нормальную работу ЭУ. Наиболее распространенными и опасными видами повреждений (аварийных режимов) являются короткие замыкания (КЗ); к аномальным режимам относятся перегрузки (скачки напряжения, тока). Все  это может привести к аварии всей СЭС или ее части, сопровождающейся определенным недоотпуском электроэнергии или разрушением основного электрооборудования. Предотвратить возникновение аварий можно путем быстрого отключения поврежденного элемента или участка сети. Для этой цели ЭУ снабжают автоматически действующими устройствами – релейной защитой (РЗ), являющейся одним из видов противоаварийной автоматики. РЗ  может быть предназначена для сигнализации о нарушениях в сетях. Само название «релейная защита» связано с наличием в ней электрических аппаратов, называемых реле. Реле представляет собой аппарат автоматического действия, включающий и отключающий электрические цепи защиты и управления под действием различного рода импульсов (электрических, тепловых, световых, механических) в зависимости от заданных параметров контролируемой величины, времени и др.
  При повреждениях в цепи (коротких замыканиях, в результате ошибочных действий персонала, при глубоких понижениях напряжения и т. п.) РЗ выявляет поврежденный участок и отключает его, воздействуя на коммутационные аппараты. При анормальных режимах (недлительные перегрузки, замыкание одной фазы на землю в сетях с изолированной нейтралью, ухудшение состояния трансформаторного масла в результате внутренних повреждений в трансформаторе, понижения уровня  масла в расширителе трансформатора и т. п.) РЗ действует на сигнал, предупреждающий постоянный обслуживающий персонал подстанции о неисправностях в режиме работы электрооборудования. На подстанциях без постоянного обслуживающего персонала те же защиты действуют на отключение, но обязательно с выдержкой времени.
  Основными требованиями к РЗ являются: быстродействие, селективность, чувствительность и надежность.
  Быстродействие - чем быстрее произойдут обнаружение и отключение поврежденного участка, тем меньше разрушительное действие аварийного тока на электрооборудование, тем легче сохранить нормальную работу потребителей неповрежденной части ЭУ. Поэтому электрические сети должны оснащаться быстродействующими РЗ. Современные устройства быстродействующей РЗ имеют время срабатывания 0,02-0,1 с. Самые распространенные выключатели высокого напряжения имеют время действия 0,15-0,06 с.
  Быстродействие РЗ снижает ущерб при КЗ электрической сети, так как уменьшаются размеры разрушения поврежденного участка, повышается эффективность работы автоматики.
  Селективностью, или избирательностью, называется способность автоматики отключать при КЗ только поврежденный участок или ближайший к нему, оставляя в работе потребителей, подключенных к неповрежденному участку. Селективное действие РЗ аналогично селективному действию предохранителей, чем обеспечивается надежное электроснабжение потребителей. Иногда одновременное требование селективности быстродействия приводит к усложнению РЗ. В этом случае следует в первую очередь обеспечивать выполнение того требования, которое в данных условиях является определяющим.
  Чувствительностью РЗ является ее способность реагировать самые малые изменения контролируемого параметра (как правило, тока КЗ и перегрузки) и анормальные режимы работы ЭУ. Она  характеризует устойчивое срабатывание Р3 при К3 в защищаемой зоне.
  Надежность работы Р3 заключается в ее правильном и безотказном действии во всех предусмотренных по ее назначению случаях. Надежность обеспечивается применением высококачественных реле, простых и совершенных схем Р3, тщательным выполнением монтажных работ, должной культурной эксплуатации защитных устройств.
  В устройствах РЗ применяют различные реле, отличающиеся по принципу действия: электрические, механические, тепловые, полупроводниковые.
  Электрические реле реагируют на электрические величины: то напряжение, мощность, частоту, сопротивление, угол сдвига между током и напряжением, угол между двумя точками и двумя напряжениями.
  Механические реле реагируют на неэлектрические величины давление, уровень жидкости и т. п.
  Тепловые реле реагируют на количество выделенного тепла и  изменение температуры.
  Полупроводниковые реле - современный тип конструкций реле, позволяющий повысить чувствительность и срок службы, улучшить характеристики реле, выполнить их без контактов и движущихся частей, снизить потребляемую мощность.