Ako fungujú automatické spínacie zariadenia (ATS) v elektrických sieťach

V článku popisujúcom prácu automatické uzatváracie zariadenia, posudzujú sa prípady prerušenia dodávky elektrickej energie z rôznych príčin a spôsobov jej obnovy automatickým prenosom elektrického vedenia v prípade, že príčiny havarijných stavov pominuli a prestali fungovať.

Vták letiaci medzi drôtmi nadzemného elektrického vedenia môže spôsobiť skrat cez krídla. To spôsobí odpojenie napätia z nadzemného vedenia vypnutím ochrany vypínača napájacej rozvodne.

Po niekoľkých sekundách automatické znovuzapínacie zariadenia obnovia dodávku elektriny spotrebiteľom a ochrana ju v tomto čase už nevypne, pretože vták zasiahnutý prúdom bude mať čas spadnúť na zem.

Ak však blízky strom spadne na nadzemné elektrické vedenie z poryvu hurikánového vetra, zlomí podperu, dôjde k dlhému skratu, prerušia sa drôty, čo vylúči rýchle automatické obnovenie napájania pripojených objektov.

Všetci používatelia tejto linky nebudú môcť prijímať elektrinu, kým sa nedokončia opravy, ktoré môžu trvať niekoľko dní...

Predstavte si, že k takémuto poškodeniu dôjde na linke, ktorá zásobuje elektrinou krajské mesto s veľkými výrobnými zariadeniami, ako je napríklad používanie automatických elektrických pecí na tavenie skla.

V prípade výpadku prúdu prestanú taviace kúpele fungovať a všetko tekuté sklo stuhne. V dôsledku toho podnik utrpí obrovské materiálne straty, bude čeliť potrebe zastaviť výrobu, vykonať drahé opravy...

Aby sa predišlo takýmto situáciám vo všetkých veľkých výrobných prevádzkach, je zabezpečený záložný zdroj energie, pozostávajúci zo záložného elektrického vedenia z inej rozvodne alebo vlastného výkonného generátorového agregátu.

Z neho budete musieť rýchlo a spoľahlivo prejsť na napájanie. Na tento účel slúžia automatické prepínače prenosu, skrátene ATS.

Uvažovaná automatizácia je teda navrhnutá tak, aby nepretržite zásobovala zodpovedných spotrebiteľov elektrickou energiou v prípade vážnych porúch hlavného elektrického vedenia v dôsledku rýchlej aktivácie záložného zdroja.

požiadavky ATS

Zariadenia na automatické zavádzanie záložného napájania musia byť aktivované:

• čo najskôr po strate elektriny na hlavnom vedení;

• v prípade straty napätia na vlastných zberniciach užívateľa, bez analýzy príčin poruchy, ak nie je zabezpečené zablokovanie štartu určitým typom ochrany. Napríklad ochrana pneumatík pred oblúkom musí blokovať spustenie prepínača automatickej prevodovky, aby sa zabránilo vzniku výslednej nehody;

• s nevyhnutným oneskorením pri vykonávaní určitých technologických cyklov. Napríklad pri zapínaní pod zaťažením výkonných elektromotorov je možný "pokles napätia", ktorý rýchlo skončí;

• vždy len raz, pretože inak je možné niekoľkokrát zapnúť pre neopraviteľný skrat, ktorý môže úplne zničiť vyváženú elektrickú sústavu.

Samozrejmou požiadavkou pre spoľahlivú prevádzku okruhu je jeho neustále udržiavanie v dobrom stave a automatická kontrola technických parametrov.

Výhody ATS oproti paralelnému napájaniu z dvoch zdrojov

Na prvý pohľad, aby ste mohli napájať zodpovedných spotrebiteľov, môžete sa úplne vyrovnať so súčasným pripojením k dvom rôznym vedeniam, ktoré odoberajú energiu z rôznych generátorov. Potom, v prípade nehody na jednom z nadzemných vedení, sa tento okruh preruší a druhý zostane funkčný a bude poskytovať nepretržitú energiu.

Takéto schémy už boli vytvorené, ale nedostali masovú praktickú aplikáciu z dôvodu nasledujúcich nevýhod:

• v prípade skratu na ktoromkoľvek vedení sa prúdy výrazne zvyšujú v dôsledku dodávky energie z oboch generátorov;

• straty výkonu v transformačných staniciach sa zvyšujú;

• schéma správy napájania sa stáva oveľa zložitejšou v dôsledku použitia algoritmov, ktoré súčasne zohľadňujú stav používateľa a dvoch generátorov, výskyt energetických tokov;

• zložitosť implementácie ochrán vzájomne prepojených algoritmami na troch vzdialených koncoch.

Za najsľubnejšie sa preto považuje napájanie užívateľa z jedného hlavného zdroja a automatický prechod na záložný generátor v prípade výpadku prúdu. Čas výpadku prúdu pri tejto metóde môže byť kratší ako 1 sekunda.

Vlastnosti vytvárania schém ATS

Na riadenie automatizácie je možné použiť jeden z nasledujúcich algoritmov:

• jednosmerné napájanie z pracoviska s dodatočným horúcim pohotovostným režimom, ktoré je uvedené do prevádzky až pri strate napätia z hlavného zdroja;

• možnosť obojstranného využitia každého zo zdrojov ako pracovnej stanice;

• schopnosť obvodu ATS automaticky sa vrátiť k napájaniu z primárneho zdroja po obnovení napätia na vstupných spínacích zberniciach. V tomto prípade sa vytvorí postupnosť ovládania výkonových spínacích zariadení s vylúčením možnosti pripojenia užívateľa k režimu paralelného napájania z dvoch zdrojov;

• jednoduchá schéma ATS, ktorá vylučuje prechod do režimu obnovenia energie z hlavného zdroja v automatickom režime;

• záložný zdroj energie by sa mal zaviesť iba vtedy, ak boli vykonané opatrenia na napájanie chybného hlavného zdroja napájania vypnutím príslušného vypínača.

Na rozdiel od automatického opätovného zatvárania, automatického opätovného zatvárania, zariadenia ATS vykazujú najvyššiu účinnosť pri výpadku prúdu, vypočítaná na 90 ÷ 95%. Preto sú široko používané v systémoch napájania priemyselných podnikov.

Automatické zapínanie zálohy slúži na napájanie elektrických vedení, transformátorov (napájacie a pomocné potreby), sekčných spínačov.

Princípy práce OVD

Na analýzu napätia hlavného elektrického vedenia sa používa merací prístroj, ktorý pozostáva z napäťového riadiaceho relé RKN v kombinácii s meracím transformátorom a jeho obvodmi. Vysokonapäťové napätie primárnej siete, proporcionálne prevedené na sekundárnu hodnotu 0 ÷ 100 voltov, sa privádza do cievky riadiaceho relé, ktoré funguje ako spúšťač.

Nastavenie nastavení relé RKN má zvláštnosť: je potrebné vziať do úvahy nízku požadovanú úroveň ovládania akčného prvku, ktorá zaručuje pokles napätia na 20 ÷ 25% menovitej hodnoty.

Je to spôsobené tým, že pri tesných skratoch dochádza ku krátkodobému „úbytku napätia“, ktorý je eliminovaný činnosťou nadprúdových ochrán. A spúšťacie položky ILV musia byť obnovené týmito procesmi. Nie je však možné použiť bežné typy relé kvôli ich nestabilnej prevádzke na počiatočnom limite rozsahu.

Na prevádzku v štartovacích prvkoch ATS sa používajú špeciálne konštrukcie relé, ktoré vylučujú vibrácie a odrazy kontaktov pri aktivácii na spodných hraniciach.

Keď je zariadenie normálne napájané podľa hlavného obvodu, relé monitorovania napätia jednoducho sleduje tento režim. Akonáhle napätie zmizne, RKN prepne svoje kontakty a tým signalizuje elektromagnetu, aby zapol solenoid záložného vypínača, aby ho aktivoval.

Zároveň je dodržaná určitá postupnosť aktivácie výkonových prvkov prvej slučky, ktorá je zahrnutá do riadiacej logiky systému ATS pri jeho vytváraní a konfigurácii.

Okrem straty napätia na hlavnom elektrickom vedení je pre plnú prevádzku štartovacieho prvku ATS zvyčajne potrebné skontrolovať niekoľko ďalších podmienok, napríklad:

• absencia neoprávneného skratu v chránenom priestore;

• zapnite vstupný spínač;

• prítomnosť napätia na záložnom elektrickom vedení a niektoré ďalšie.

Všetky počiatočné faktory zadané pre prevádzku ATS sú skontrolované v logickom algoritme a ak sú splnené potrebné podmienky, je vydaný príkaz výkonnému orgánu s prihliadnutím na nastavené časové nastavenie.

Príklady aplikácie niektorých schém ATS

V závislosti od veľkosti prevádzkového napätia systému a zložitosti konfigurácie siete môže mať obvod ATS rôznu štruktúru, môže byť napájaný jednosmerným alebo striedavým prúdom, alebo môže byť úplne bez neho, s použitím hlavného sieťového napätia 0,4 kV. obvodov.

ATS na vysokonapäťovom vedení pri konštantnom prevádzkovom prúde

Pozrime sa v krátkosti na logiku činnosti obvodu záložného napájacieho relé s hlavným zdrojom napájania #1.

Ak dôjde ku skratu v sekcii L-1, tak ochrany vypnú spínač V-1 a napätie na spojovacích zberniciach zmizne. Podpäťové relé «H <» to zaznamená cez merací VT a bude fungovať tak, že do cievky RP dodá + prevádzkový prúd cez kontakt RV, ktorý pracoval s časovým oneskorením.

Jeho kontakty budú spúšťať príkazy na aktiváciu niekoľkých relé, ktoré vykonávajú rôzne monitorovacie funkcie a poskytujú riadiaci signál pre zatvárací solenoid vypínača V-2.

Schéma poskytuje jednu činnosť a uvoľnenie aktivačných informácií zo signálnych relé.

ATS sekčného spínača pri konštantnom prevádzkovom prúde

Prevádzkové výkonové transformátory T1 a T2 napájajú svoju časť prípojníc odpojenú od sekčného spínača V-5.

Keď sa jeden z týchto transformátorov vypne alebo preruší, napájanie sa privedie do vypnutej časti prepnutím spínača V-5. Relé RPV poskytuje jednorazové automatické zatvorenie.

Činnosť obvodu je založená na interakcii pomocných kontaktov spínača s napájaním + pracovného prúdu do cievok relé RPV a smerových svetiel. Zabezpečuje aj prevádzkové zrýchlenie operačného systému, ktorý pri výhybkách uvádza do prevádzky službukonajúci personál.

Princíp formovania logiky fungovania ATS sa môže zmeniť. Napríklad pri prevádzke obvodu s dodatočným prepínačom sekcií, ako je znázornené na fotografii nižšie, budú potrebné ďalšie štartéry a logické prvky.

Sekčný spínač ATS v prevádzke na striedavý prúd

Funkcie prevádzky automatizácie zdrojov, ktoré využívajú energiu z tých, ktoré sa nachádzajú v rozvodni Meranie VT, možno odhadnúť podľa nasledujúcej schémy.

Tu je riadenie napätia každej sekcie vykonávané pomocou 1PH a 2PH relé. Ich kontakty ovládajú synchronizačné telesá 1PB alebo 2PB, ktoré pôsobia cez blokové kontakty a blikajúce cievky elektromagnetov vypínača.

Princíp implementácie ATS užívateľov siete 0,4 kV

Pri vytváraní záložného zdroja pre trojfázovú sieť sa používajú magnetické štartéry KM1, KM2 a relé minimálneho napätia kV, ktoré riadi parametre hlavného vedenia L1.

Vinutia štartéra sú pripojené z rovnakých fáz ich vedení cez logické spínacie kontakty k uzemnenému neutrálu a napájacie kontakty sa napájajú na napájacie prípojnice spotrebiteľa na oboch stranách.

Kontaktný systém napäťového relé v každej polohe pripája k sieti iba jeden štartér. V prítomnosti napätia na vedení L1 bude kV pracovať a svojim uzatváracím kontaktom zapne cievku štartéra KM1, ktorá bude napájať užívateľa svojim napájacím obvodom a pripojí jeho signálne svetlo, pričom vypne vinutie KM2.

V prípade prerušenia napätia na L1 kV relé preruší napájací obvod vinutia štartéra KM1 a spustí KM2, ktorý pre vedenie L2 plní rovnaké funkcie ako KM1 pre jeho obvod v predchádzajúcom prípade.

Výkonové spínače QF1 a QF2 sa používajú na úplné odpojenie obvodu.

Rovnaký algoritmus možno použiť ako základ pre vytvorenie napájania pre zodpovedných používateľov v jednofázovej napájacej sieti.Stačí v ňom vypnúť nepotrebné prvky a použiť jednofázové štartéry.

Vlastnosti moderných súprav ATS

Na vysvetlenie princípov algoritmov automatizácie budov bola zámerne použitá stará reléová základňa, čo uľahčuje pochopenie algoritmov pri práci.

Moderné statické a mikroprocesorové zariadenia pracujú na rovnakých obvodoch, ale majú vylepšený vzhľad, menšie rozmery a pohodlnejšie nastavenia a možnosti.

Vytvárajú sa v samostatných blokoch alebo v celých zostavách zostavených v špeciálnych moduloch.

Pre priemyselné použitie sú zostavy ATS vyrábané ako komplety pripravené na použitie v špeciálnych ochranných krytoch.