Cum funcționează dispozitivele de comutare de transfer automat (ATS) în rețelele electrice

Într-un articol care descrie lucrarea dispozitive de închidere automată, se au în vedere cazurile de întrerupere a alimentării cu energie electrică din diverse motive și modalități de restabilire a acesteia prin transmiterea automată a liniilor electrice în cazul în care cauzele situațiilor de urgență au dispărut și au încetat să mai funcționeze.

O pasăre care zboară între firele unei linii electrice aeriene poate crea un scurtcircuit prin aripile sale. Acest lucru va determina eliminarea tensiunii de pe linia aeriană prin declanșarea protecției comutatorului de alimentare al stației de alimentare.

După câteva secunde, dispozitivele de reînchidere automată vor restabili alimentarea cu energie electrică a consumatorilor, iar protecția la acest moment nu o va mai opri, deoarece pasărea lovită de curent va avea timp să cadă la pământ.

Cu toate acestea, dacă un copac din apropiere cade pe linia electrică aeriană dintr-o rafală de vânt de uragan, rupe suportul, atunci va avea loc un scurtcircuit lung, firele se vor rupe, ceea ce va exclude restabilirea rapidă automată a alimentării obiectelor conectate.

Toți utilizatorii acestei linii nu vor putea primi energie până la finalizarea lucrărilor de reparație, care ar putea dura câteva zile...

Imaginați-vă că astfel de daune au loc pe o linie care furnizează energie electrică unui oraș regional cu facilități mari de producție, cum ar fi utilizarea cuptoarelor electrice automate pentru topirea sticlei.

În cazul unei căderi de curent, băile de topire nu vor mai funcționa și toată sticla lichidă se va solidifica. Ca urmare, întreprinderea va suferi pierderi materiale uriașe, se va confrunta cu nevoia de a opri producția, de a efectua reparații costisitoare...

Pentru a evita astfel de situații în toate unitățile mari de producție, este prevăzută o sursă de alimentare de rezervă, constând dintr-o linie de alimentare de rezervă de la o altă substație sau propriul grup electrogen puternic.

Va trebui să comutați rapid și fiabil la alimentare de la acesta. În acest scop sunt folosite comutatoare automate de transfer, prescurtate ca ATS.

Astfel, automatizarea avută în vedere este concepută pentru a alimenta în mod continuu consumatorii responsabili cu energie electrică în cazul unor defecțiuni grave ale liniei principale de alimentare din cauza activării rapide a sursei de rezervă.

Cerințe ATS

Dispozitivele pentru introducerea automată a puterii de rezervă trebuie activate:

• cât mai curând posibil după o pierdere de energie electrică pe linia principală;

• in cazul pierderii tensiunii pe magistralele proprii ale utilizatorului, fara a se analiza cauzele defectiunii, daca nu este prevazuta blocarea pornirii printr-un anumit tip de protectie. De exemplu, protecția anvelopelor trebuie să blocheze pornirea comutatorului de transfer automat pentru a preveni dezvoltarea accidentului rezultat;

• cu întârzierea necesară la efectuarea anumitor cicluri tehnologice. De exemplu, la pornirea sub sarcina unor motoare electrice puternice, este posibilă o „cădere de tensiune”, care se termină rapid;

• întotdeauna o singură dată, deoarece altfel este posibil să se pornească de mai multe ori pentru un scurtcircuit ireparabil, care poate distruge complet un sistem electric echilibrat.

O cerință firească pentru funcționarea fiabilă a circuitului este menținerea constantă a acestuia în stare bună și controlul automat al parametrilor tehnici.

Avantajele ATS față de alimentarea în paralel din două surse

La prima vedere, pentru a alimenta consumatorii responsabili, puteți face față complet conectării lor simultane la două linii diferite care preiau energie de la generatoare diferite. Apoi, în cazul unui accident pe una dintre liniile aeriene, acest circuit se va întrerupe, iar celălalt va rămâne operațional și va furniza putere continuă.

Astfel de scheme au fost deja create, dar nu au primit aplicații practice în masă din cauza următoarelor dezavantaje:

• în cazul unui scurtcircuit pe oricare dintre linii, curenții cresc semnificativ datorită alimentării cu energie de la ambele generatoare;

• pierderile de putere în stațiile de transformare de putere sunt în creștere;

• schema de gestionare a energiei devine mult mai complexă datorită utilizării algoritmilor care iau în considerare simultan starea utilizatorului și a doi generatori, apariția fluxurilor de energie;

• complexitatea implementării protecţiilor interconectate prin algoritmi la cele trei capete îndepărtate.

Prin urmare, alimentarea utilizatorului de la o sursă principală și transferul automat la generatorul de rezervă în cazul unei căderi de curent este considerată cea mai promițătoare. Timpul de întrerupere a curentului cu această metodă poate fi mai mic de 1 secundă.

Caracteristici de creare a schemelor ATS

Unul dintre următorii algoritmi poate fi utilizat pentru a controla automatizarea:

• alimentare unidirecțională de la un loc de muncă cu un mod suplimentar de așteptare la cald, care este pus în funcțiune numai la pierderea tensiunii de la sursa principală;

• posibilitatea utilizării bilaterale a fiecăreia dintre surse ca stație de lucru;

• capacitatea circuitului ATS de a reveni automat la alimentare de la sursa primară după ce tensiunea este restabilită la magistralele comutatoare de intrare. În acest caz, se creează o secvență de acționare a dispozitivelor de comutare a puterii, excluzând posibilitatea conectării utilizatorului la modul de alimentare paralelă din două surse;

• o schemă ATS simplă care exclude trecerea la modul de recuperare a energiei de la sursa principală în modul automat;

• sursa de alimentare de rezervă ar trebui introdusă numai dacă s-au făcut aranjamente pentru a furniza tensiune elementului principal de alimentare cu energie defectat prin oprirea comutatorului corespunzător.

Spre deosebire de reînchidere automată, reînchidere automată, dispozitivele ATS prezintă cea mai mare eficiență în cazul unei pene de curent, calculată la 90 ÷ 95%. Prin urmare, ele sunt utilizate pe scară largă în sistemele de alimentare cu energie electrică ale întreprinderilor industriale.

Pornirea automată a rezervei este utilizată pentru alimentarea liniilor electrice, transformatoarelor (alimentare și nevoi auxiliare), întrerupătoarelor secționale.

Principiile care stau la baza activității OVD

Pentru a analiza tensiunea liniei de alimentare principale, se folosește un dispozitiv de măsurare, care constă dintr-un releu de control al tensiunii RKN în combinație cu un transformator de măsurare și circuitele acestuia. Tensiunea de înaltă tensiune a rețelei primare, convertită proporțional într-o valoare secundară de 0 ÷ 100 volți, este alimentată la bobina releului de comandă, care acționează ca declanșator.

Setarea setărilor releului RKN are o particularitate: este necesar să se țină cont de nivelul scăzut necesar de acționare a elementului de acționare, care garantează căderea de tensiune la 20 ÷ 25% din valoarea nominală.

Acest lucru se datorează faptului că, în cazul scurtcircuitelor apropiate, apare o „cădere de tensiune” de scurtă durată, care este eliminată prin funcționarea protecțiilor la supracurent. Iar elementele de pornire ILV trebuie restaurate prin aceste procese. Cu toate acestea, este imposibil să se utilizeze tipuri convenționale de relee din cauza funcționării lor instabile la limita de scară inițială.

Pentru funcționarea în elementele de pornire ale ATS, sunt utilizate modele speciale de relee, care exclud vibrațiile și săritul contactelor atunci când sunt acționate la limite inferioare.

Când echipamentul este alimentat în mod normal conform circuitului principal, releul de monitorizare a tensiunii pur și simplu observă acest mod. De îndată ce tensiunea dispare, RKN își comută contactele și, astfel, semnalează solenoidului să pornească solenoidul comutatorului de rezervă pentru a-l acționa.

În același timp, se observă o anumită secvență de activare a elementelor de putere ale primei bucle, care este inclusă în logica de control a sistemului ATS în timpul creării și configurării acestuia.

Pe lângă pierderea de tensiune pe linia de alimentare principală, pentru funcționarea completă a elementului de pornire al ATS, este de obicei necesar să se verifice câteva condiții suplimentare, de exemplu:

• absența scurtcircuitului neautorizat în zona protejată;

• porniți comutatorul de intrare;

• prezența tensiunii pe linia de alimentare de rezervă și unele altele.

Toți factorii inițiali introduși pentru funcționarea ATS sunt verificați în algoritmul logic și, dacă sunt îndeplinite condițiile necesare, se emite o comandă către organul executiv, ținând cont de setarea timpului stabilit.

Exemple de aplicare a unor scheme ATS

În funcție de mărimea tensiunii de funcționare a sistemului și de complexitatea configurației rețelei, circuitul ATS poate avea o structură diferită, poate funcționa pe curent continuu sau alternativ sau poate face fără ea, folosind tensiunea rețelei principale în 0,4 kV. circuite.

ATS pe o linie de înaltă tensiune la curent de funcționare constant

Să ne uităm pe scurt la logica de funcționare a circuitului releului de alimentare de rezervă cu sursa principală de alimentare #1.

Dacă apare un scurtcircuit în secțiunea L-1, atunci protecțiile vor opri întrerupătorul V-1 și tensiunea de pe magistralele de conectare va dispărea. Releul de subtensiune «H <» va detecta acest lucru prin VT de măsurare și va funcționa prin furnizarea de curent de funcționare + prin contactul RV, care a funcționat cu întârziere, la bobina RP.

Contactele sale vor declanșa comenzi pentru a acționa un număr de relee care îndeplinesc diverse funcții de monitorizare și oferă un semnal de control solenoidului de închidere a comutatorului de alimentare V-2.

Schema oferă o singură acțiune și eliberarea informațiilor de acționare de la releele de semnal.

ATS al unui comutator secțional la curent de funcționare constant

Transformatoarele de putere de funcționare T1 și T2 își alimentează secțiunea de bare deconectate de la comutatorul de secțiune V-5.

Când unul dintre aceste transformatoare este declanșat sau întrerupt, se aplică energie la secțiunea declanșată prin comutarea comutatorului V-5. Releul RPV oferă o singură închidere automată.

Funcționarea circuitului se bazează pe interacțiunea contactelor auxiliare ale comutatorului cu alimentarea cu curent de funcționare + la bobinele releului RPV și semnalizatoarele. De asemenea, prevede accelerarea operațională a sistemului de operare, care este pus în funcțiune în timpul comutărilor de către personalul de serviciu.

Principiul formării logicii de funcționare a ATS poate fi schimbat. De exemplu, atunci când se operează un circuit cu un comutator de secțiune suplimentar inclus, așa cum se arată în fotografia de mai jos, vor fi necesare demaroare și elemente logice suplimentare.

Comutator secțional ATS în funcționare cu curent alternativ

Caracteristici ale funcționării automatizării surselor care utilizează energie din cele situate în stație măsurarea VT, poate fi estimat conform următoarei scheme.

Aici controlul tensiunii fiecărei secțiuni este realizat de releele 1PH și 2PH. Contactele lor acţionează corpurile de sincronizare 1PB sau 2PB, care acţionează prin contactele bloc şi bobinele intermitente ale solenoizilor comutatorului de alimentare.

Principiul implementării ATS a utilizatorilor unei rețele de 0,4 kV

La crearea unei surse de alimentare de rezervă pentru o rețea trifazată, sunt utilizate demaroare magnetice KM1, KM2 și un releu de tensiune minimă kV, care controlează parametrii liniei principale L1.

Înfășurările demarorului sunt conectate din aceleași faze ale liniilor lor prin contactele de comutare logică la neutrul împământat, iar contactele de putere intră în barele de alimentare ale consumatorului pe ambele părți.

Sistemul de contact al releului de tensiune în fiecare poziție conectează doar un demaror la rețea. În prezența tensiunii pe linia L1, kV va funcționa și cu contactul său de închidere va porni bobina demarorului KM1, care va alimenta utilizatorul cu circuitul său de alimentare și va conecta lumina de semnalizare a acestuia, în timp ce va dezactiva înfășurarea KM2.

În cazul unei întreruperi de tensiune pe L1, releul kV întrerupe circuitul de alimentare al înfășurării demarorului KM1 și pornește KM2, care îndeplinește aceleași funcții pentru linia L2 ca și KM1 pentru circuitul său în cazul precedent.

Întrerupătoarele de alimentare QF1 și QF2 sunt utilizate pentru a deconecta complet circuitul.

Același algoritm poate fi luat ca bază pentru crearea unei surse de alimentare pentru utilizatorii responsabili într-o rețea de alimentare monofazată.Trebuie doar să opriți elementele inutile din el și să utilizați demaroare monofazate.

Caracteristicile seturi ATS moderne

Pentru a explica principiile algoritmilor de automatizare a clădirii, vechea bază de relee a fost folosită în mod deliberat, ceea ce face mai ușor de înțeles algoritmii la lucru.

Dispozitivele moderne statice și cu microprocesor funcționează pe aceleași circuite, dar au un aspect îmbunătățit, dimensiuni mai mici și au setări și capacități mai convenabile.

Sunt create în blocuri separate sau în seturi întregi asamblate în module speciale.

Pentru uz industrial, kiturile ATS sunt fabricate ca truse complet gata de utilizare adăpostite în carcase speciale de protecție.