Hogyan működnek az automatikus átviteli kapcsolóeszközök (ATS) az elektromos hálózatokban

A munkát ismertető cikkben automatikus zárószerkezetekFigyelembe veszik az áramellátás különböző okok miatti megszakítását és az elektromos vezetékek automatikus átvitelével történő helyreállításának módjait abban az esetben, ha a vészhelyzetek okai megszűntek és megszűntek működni.

A felsővezeték vezetékei között repülő madár rövidzárlatot okozhat a szárnyain keresztül. Ez azt eredményezi, hogy a feszültség megszűnik a felsővezetékről az alállomás tápkapcsoló védelmének kioldásával.

Az automata visszakapcsoló készülékek néhány másodperc elteltével visszaállítják a fogyasztók áramellátását, a védelem ekkor már nem kapcsolja ki, mert az áram által sújtott madárnak lesz ideje a földre zuhanni.

Ha azonban egy közeli fa a hurrikán széllökéstől ráesik a felsővezetékre, megszakítja a tartót, akkor hosszú rövidzárlat következik be, a vezetékek elszakadnak, ami kizárja a csatlakoztatott objektumok áramellátásának gyors automatikus helyreállítását.

A vonal minden felhasználója nem kap áramot a javítási munkálatok befejezéséig, amely több napig is eltarthat...

Képzelje el, hogy ilyen károk keletkeznek egy olyan vezetéken, amely egy nagy termelési létesítményekkel rendelkező regionális várost lát el árammal, például üvegolvasztó automata elektromos kemencék használatával.

Áramkimaradás esetén az olvasztófürdők működése leáll, és minden folyékony üveg megszilárdul. Ennek eredményeként a vállalkozás hatalmas anyagi veszteségeket szenved el, a termelés leállításának, drága javítások elvégzésének szükségességével kell szembenéznie...

Az ilyen helyzetek elkerülése érdekében minden nagy gyártóüzemben tartalék áramforrást biztosítanak, amely egy másik alállomás tartalék tápvezetékéből vagy saját nagy teljesítményű generátorkészletéből áll.

Gyorsan és megbízhatóan áramra kell váltania róla. Erre a célra az automatikus átviteli kapcsolókat, rövidítve ATS-t használják.

Így a figyelembe vett automatika úgy van kialakítva, hogy a felelős fogyasztókat folyamatosan árammal látja el a fő tápvezeték súlyos meghibásodása esetén a tartalék forrás gyors aktiválása miatt.

ATS követelmények

A tartalék tápellátás automatikus bevezetésére szolgáló eszközöket aktiválni kell:

• a lehető leghamarabb, miután a fővezetéken áramszünet van;

• a felhasználó saját buszainak feszültségkimaradása esetén, a meghibásodás okainak elemzése nélkül, ha az indítás bizonyos típusú védelemmel történő blokkolása nem biztosított. Például a gumiabroncsok ívvédelmének blokkolnia kell az automatikus váltókapcsoló indítását, hogy megakadályozza az ebből eredő baleset kialakulását;

• bizonyos technológiai ciklusok végrehajtásakor a szükséges késleltetéssel. Például nagy teljesítményű villanymotorok terhelése alatt történő bekapcsoláskor "feszültségesés" lehetséges, amely gyorsan véget ér;

• mindig csak egyszer, mert különben többször is be lehet kapcsolni egy helyrehozhatatlan rövidzárlatért, ami teljesen tönkreteheti a kiegyensúlyozott elektromos rendszert.

Az áramkör megbízható működésének természetes követelménye a folyamatos jó állapot fenntartása és a műszaki paraméterek automatikus szabályozása.

Az ATS előnyei a két forrásból származó párhuzamos ellátással szemben

Első pillantásra a felelős fogyasztók táplálása érdekében teljesen megbirkózik azzal, hogy egyidejűleg csatlakoztatja őket két különböző vezetékhez, amelyek különböző generátoroktól veszik fel az energiát. Ekkor az egyik légvezetéken bekövetkező baleset esetén ez az áramkör megszakad, a másik pedig működőképes marad és folyamatos áramellátást biztosít.

Ilyen sémákat már létrehoztak, de nem kaptak tömeges gyakorlati alkalmazást a következő hátrányok miatt:

• bármelyik vonalon bekövetkező rövidzárlat esetén az áramok jelentősen megnövekednek mindkét generátor energiaellátása miatt;

• az erősáramú transzformátor alállomások teljesítményvesztesége nő;

• az energiagazdálkodási séma sokkal összetettebbé válik az olyan algoritmusok használata miatt, amelyek egyszerre veszik figyelembe a felhasználó és két generátor állapotát, az energiaáramlások előfordulását;

• a három távoli végén algoritmusokkal összekapcsolt védelmek megvalósításának bonyolultsága.

Ezért a legígéretesebbnek tekinthető a felhasználó áramellátása egy fő forrásból, és áramkimaradás esetén az automatikus átvitel a tartalék generátorhoz. Az áramkimaradás ideje ennél a módszernél kevesebb, mint 1 másodperc.

Az ATS-sémák létrehozásának jellemzői

Az alábbi algoritmusok egyike használható az automatizálás vezérlésére:

• egyirányú tápellátás a munkahelyről egy további forró készenléti üzemmóddal, amelyet csak a fő forrásból származó feszültség elvesztése esetén helyeznek üzembe;

• az egyes források munkaállomásként való kétoldalú felhasználásának lehetősége;

• az ATS áramkör azon képessége, hogy automatikusan visszatérjen a tápellátáshoz az elsődleges forrásból, miután a feszültség helyreállt a bemeneti kapcsoló buszokon. Ebben az esetben a teljesítménykapcsoló eszközök működési sorrendje jön létre, kizárva annak lehetőségét, hogy a felhasználót két forrásból kapcsolják a párhuzamos áramellátáshoz;

• egy egyszerű ATS-séma, amely kizárja az átmenetet az energia-visszaállítási módba a fő forrásból automatikus üzemmódban;

• a tartalék tápellátást csak akkor szabad bevezetni, ha a megfelelő kapcsoló kikapcsolásával gondoskodtak a meghibásodott fő tápegység feszültségellátásáról.

Ellentétben az automatikus visszazárással, az automatikus visszazárással, az ATS készülékek áramkimaradás esetén mutatják a legmagasabb hatásfokot, 90 ÷ 95%-kal számolva. Ezért széles körben használják az ipari vállalkozások energiaellátó rendszereiben.

A tartalék automatikus bekapcsolása távvezetékek, transzformátorok (tápellátás és segédszükségletek), szekcionált kapcsolók táplálására szolgál.

Az OVD munkájának alapelvei

A fő tápvezeték feszültségének elemzéséhez mérőeszközt használnak, amely egy RKN feszültségvezérlő reléből áll, mérőtranszformátorral és annak áramköreivel kombinálva. A primer hálózat nagyfeszültségű feszültsége arányosan 0 ÷ 100 voltos szekunder értékre átszámítva a vezérlőrelé tekercsére kerül, amely triggerként működik.

Az RKN relé beállításának van egy sajátossága: figyelembe kell venni a működtetőelem alacsony szükséges működtetési szintjét, amely garantálja a feszültségesést a névleges érték 20 ÷ 25%-ára.

Ez annak köszönhető, hogy zárt zárlatok esetén rövid távú "feszültségesés" lép fel, amit a túláramvédelem működése küszöböl ki. És az ILV indító elemeit ezekkel a folyamatokkal kell visszaállítani. A hagyományos típusú relék azonban nem használhatók, mivel instabil működésük a kezdeti skálahatáron.

Az ATS indítóelemeiben való működéshez speciális relé kialakításokat használnak, amelyek kizárják az érintkezők rezgését és pattanását, ha alsó határokon működtetik.

Ha a berendezést a fő áramkörnek megfelelően táplálják, a feszültségfigyelő relé egyszerűen ezt az üzemmódot figyeli. Amint a feszültség megszűnik, az RKN átkapcsolja az érintkezőit, és így jelzi a mágnesszelepnek, hogy kapcsolja be a tartalék kapcsoló mágnesszelepét, és aktiválja azt.

Ugyanakkor megfigyelhető az első hurok teljesítményelemeinek bizonyos aktiválási sorrendje, amely az ATS rendszer vezérlési logikájában szerepel annak létrehozása és konfigurálása során.

A fő tápvezeték feszültségvesztesége mellett az ATS indítóelemének teljes működéséhez általában még néhány feltételt ellenőrizni kell, például:

• jogosulatlan rövidzárlat hiánya a védett területen;

• kapcsolja be a bemeneti kapcsolót;

• feszültség jelenléte a tartalék tápvezetéken és néhány máson.

A logikai algoritmusban minden, az ATS működéséhez beírt kezdeti tényezőt ellenőriznek, és a szükséges feltételek teljesülése esetén a beállított időbeállítás figyelembevételével parancsot adnak ki a végrehajtó szervnek.

Példák egyes ATS-sémák alkalmazására

A rendszer üzemi feszültségének nagyságától és a hálózati konfiguráció összetettségétől függően az ATS áramkör eltérő felépítésű lehet, egyen- vagy váltakozó árammal működhet, vagy egyáltalán nélkülözheti a fő hálózati feszültséget 0,4 kV-ban. áramkörök.

ATS nagyfeszültségű vezetéken állandó üzemi áram mellett

Nézzük meg röviden a tartalék táprelé áramkör működési logikáját az 1. számú fő tápegységgel.

Ha rövidzárlat lép fel az L-1 szakaszban, akkor a védelmek kikapcsolják a V-1 kapcsolót, és a csatlakozó buszokon a feszültség eltűnik. A «H <» alacsonyfeszültségű relé ezt érzékeli a mérő VT-n keresztül, és úgy működik, hogy + üzemi áramot ad a késleltetett RV érintkezőn keresztül az RP tekercshez.

Érintkezői parancsokat indítanak el számos relé működtetésére, amelyek különböző felügyeleti funkciókat látnak el, és vezérlőjelet adnak a V-2 tápkapcsoló záró mágnesszelepéhez.

A séma egyszeri műveletet és a működtetési információ jelzésrelékről történő kibocsátását biztosítja.

Szekcionált kapcsoló ATS állandó üzemi áram mellett

A T1 és T2 üzemi teljesítménytranszformátorok a V-5 szakaszkapcsolóról leválasztott gyűjtősín-szakaszukat táplálják.

Ha ezen transzformátorok egyike kiold vagy megszakad, a V-5 kapcsoló átkapcsolásával áramot kap a kioldott szakasz. Az RPV relé egyszeri automatikus zárást biztosít.

Az áramkör működése a kapcsoló segédérintkezőinek kölcsönhatásán alapul az RPV relé tekercseinek + üzemi áramellátásával és az irányjelzőkkel. Rendelkezik az operációs rendszer működési felgyorsításáról is, amelyet a kapcsolók során az ügyeletes személyzet helyez üzembe.

Az ATS működési logikájának kialakításának elve változtatható. Például egy további szakaszkapcsolóval ellátott áramkör működtetésekor, amint az az alábbi képen látható, további indítókra és logikai elemekre lesz szükség.

ATS szekcionált kapcsoló váltakozó áramú üzemmódban

Az alállomáson található energiát felhasználó források automatizálásának jellemzői VT mérés, az alábbi séma szerint becsülhető meg.

Itt az egyes szakaszok feszültségszabályozását az 1PH és 2PH relék végzik. Érintkezőik működtetik az 1PB vagy 2PB szinkronizáló testeket, amelyek a tápkapcsoló mágnestekercseinek blokkérintkezőin és villogó tekercsein keresztül hatnak.

A 0,4 kV-os hálózat felhasználói ATS megvalósításának elve

A háromfázisú hálózat tartalék tápegységének létrehozásakor KM1, KM2 mágneses indítókat és egy kV-os minimális feszültségrelét használnak, amely vezérli az L1 fővezeték paramétereit.

Az indító tekercsek vezetékeik azonos fázisaitól a logikai kapcsolóérintkezőkön keresztül a földelt nullára csatlakoznak, a teljesítményérintkezők pedig mindkét oldalon a fogyasztó tápsínjébe csatlakoznak.

A feszültségrelé érintkezőrendszere minden helyzetben csak egy indítót köt a hálózatra. Feszültség jelenlétében az L1 vonalon a kV fog működni, és záróérintkezőjével bekapcsolja a KM1 indító tekercsét, amely ellátja a felhasználót tápáramkörével és csatlakoztatja a jelzőlámpáját, miközben letiltja a KM2 tekercset.

Feszültségkimaradás esetén az L1-en a kV-relé megszakítja a KM1 indítótekercs tápkörét, és elindítja a KM2-t, amely az L2 vonalon ugyanazokat a funkciókat látja el, mint az előző esetben a KM1 áramkörében.

A QF1 és QF2 tápkapcsolók az áramkör teljes feszültségmentesítésére szolgálnak.

Ugyanezt az algoritmust lehet alapul venni a felelős felhasználók tápellátásának létrehozásához egyfázisú áramhálózatban.Csak ki kell kapcsolnia a benne lévő felesleges elemeket, és egyfázisú indítókat kell használnia.

A modern ATS készletek jellemzői

Az épületautomatizálási algoritmusok alapelveinek magyarázatához szándékosan a régi relébázist használták, ami megkönnyíti a működés közbeni algoritmusok megértését.

A modern statikus és mikroprocesszoros eszközök ugyanazokon az áramkörökön működnek, de jobb megjelenésűek, kisebbek, kényelmesebb beállításokkal és képességekkel rendelkeznek.

Külön blokkokban vagy speciális modulokba összeállított teljes készletekben készülnek.

Ipari felhasználásra az ATS készleteket teljesen használatra kész készletként gyártják, speciális védőburkolatokban.