1. Введение.

Решение задачи обеспечения надежного электроснабжения потребителей возможно на основе нового класса микропроцессорных устройств быстродействующего автоматического включения резерва (БАВР) на вакуумных выключателях разработки кафедры Электроснабжения промышленных предприятий и электротехнологий НИУ «МЭИ» [1-5].

Использование современной элементной базы и ноу-хау в обработке сигналов обеспечивает время реакции на возникший аварийный режим от 9 до 22 мс, а в комплексе с быстродействующими вакуумными выключателями (Контакт, Таврида Электрик, ЭЛКО, ABB, Evolis) полный цикл срабатывания устройства составляет 40–120 мс и зависит от вида и места аварии.

2. Методы и методики.

Построение БАВР основано на результатах расчетно-экспериментальных исследовании, а также анализа аварийных режимов функционировании устройства на цифровых системах обработки входных величин.

Эффективным решением проблемы кратковременных нарушений нормального электроснабжения для газоперерабатывающих, нефтедобывающих, нефтехимических и металлургических предприятий, а также магистральных трубопроводов является применение комплексного БАВР, позволяющего осуществить почти мгновенный перевод на резервный источник питания [6-8].

Для достижения общего времени переключения на резервный ввод не более 65 мс реализован комплекс БАВР, преимущества которого по сравнению с действующими, заключается в следующем:

• минимальное время реакции на аварийный режим 5-12 мс;
• надежное и непрерывное электроснабжение потребителей за счет быстродействующего ввода резервного питания;
• переключение на резервный ввод всегда осуществляется с соблюдением синфазности источников питания;
• при срабатывании БАВР, в отличие от обычного АВР, синхронные двигатели не теряют синхронизма и не требуется гашение поля и ресинхронизация;
• токи включения двигателей, питающихся от поврежденного ввода, не превышают (2–2,5)I_н, что увеличивает ресурс электродвигателей и механизма;
• переходные процессы после срабатывания БАВР заканчиваются за десятые доли секунды;
• открытая логика работы с возможностью модернизации под запросы заказчика;
• работает при несимметричных коротких замыканиях (КЗ) и питающей энергосистеме, которые составляют более 80% всех К3, используя контроль направления мощности и особое реле направления тока;
• надежно работает как при наличии синхронных и/или асинхронных двигателей напряжением 6(10) кВ , так и при их отсутствии;
• обеспечивает уровни остаточных напряжений на шинах подстанций не ниже 0,9U_ном (время выбега на КЗ сокращается до 14–20 мс) и существенно уменьшает отпадание магнитных пускателей, контакторов в цепи питания низковольтных электродвигателей, сбои компьютерных систем управления, отключения станций управления;
• осуществляет автоматического определение значений активной, реактивной и полной мощности, напряжения и токов, состояния дискретных сигналов подстанции с поддержанием протоколов МЭК 60870-5-103, МЭК 60870-5-104 и передачей журнала событий в АСДУ;
• автоматическое осциллографирование параметров режима в энергозависимой памяти с длительностью записи не менее 600 с;
• работает без привязки к какой-либо РЗиА на подстанции, а для РУ (ТП) без существующей РЗиА на базе БАВР 072 можно реализовать защиту вводов МТЗ, ТО и ЗМН;
• силовой тиристорный блок (модификация БАНР 072.02), который позволяет коммутировать сильноточные цепи включения секционного выключателя (используемые для БАВР напряжением 35 кВ);
• работает как при схеме подстанции с секционным выключателем, так и с двумя вводами на секцию;
• обеспечивает надежное автоматическое восстановление нормального режима (ВНР) без вмешательства персонала;
• работает с любыми вакуумными и/или газовыми выключателями.

Выполненные расчетные исследования подтверждают высокую эффективность работы разработанного БАВР по сравнению с существующей автоматикой ввода резервного питания. Снижение времени АВР с существующих 3,5 с до предлагаемых 35 мс позволит не только существенно увеличить остаточные напряжения на шинах ТП-6/0,4 кВ, секций ЗРУ-6 кВ УПСВ «Впадина», но и не выходят за пределы критических времен нарушения нормального электроснабжения, определяемых по опрокидыванию синхронных и асинхронных двигателей при снижении напряжения на их выводах и росту угла нагрузки двигателей. Внедрение БАВР на ЗРУ-6 кВ ТП-110/6 кВ УПСВ «Впадина» позволит защитить оборудование, запитанное от отходящих линий РУ-6 кВ от кратковременных нарушений нормального электроснабжения в цепях питания любого из вводов подстанции.

3. Результаты.

Выводы проекта внедрения БАВР:

1. Удержание в рабочем состоянии насосов и приводов, а также вспомогательных механизмов, запитанных от ЗРУ-6 кВ ТП-110/6 кВ УПСВ «Впадина».
2. Снижение затрат на повторный запуск оборудования.
3. Увеличение срока службы трансформаторов, двигателей.
4. Повышение надежности работы электрооборудования 3РУ-6 кВ за счет малого времени реакции на аварийный режим (5-12 мс) комплекса быстродействующего АВР.
5. Возможность автоматического восстановления нормального режима.

Ввиду того, что время отключения вводных выключателей значительно меньше времени включения секционного (8<22 мс), то предлагается одновременное АВР (рисунок 1). Ввод в работу АВР всегда будет обеспечен с контролем синфазности источников питания.

Рисунок 1. Схема быстродействующего автоматического включения резерва