Схемы управления и сигнализации
На подстанциях широко применяется дистанционное и автоматическое управление выключателями и другими аппаратами. Суть этих способов управления заключается в том, что с пункта управления (центрального или местного щита управления) подается по кабельной линии связи сигнал, воздействующий на исполнительный орган того аппарата (например, выключателя), положение которого требуется изменить.
Этот сигнал может быть подан оператором, устройствами релейной защиты, автоматики и др. При этом с помощью светового и звукового сигналов контролируется положение коммутационной аппаратуры в нормальных условиях, сигнализируется аварийное отключение электрооборудования и т. д. Чтобы получить необходимое представление о том, как действуют подобные устройства, ниже рассматриваются схемы работы некоторых из них, с помощью которых осуществляется:
• управление различной коммутационной аппаратурой (выключателями, разъединителями и др.),
• сигнализация технического состояния электрооборудования в нормальных, аварийных и других эксплуатационных условиях.
При ознакомлении с приведенными далее схемами управления и сигнализации следует иметь в виду, что в них положение всех контактов указывается для отключенного положения аппаратуры и при обесточенном состоянии обмоток реле и контакторов.
Устройства управления и сигнализации масляных выключателей
На рис. 1 показана в качестве примера упрощенная схема управления и сигнализации масляного выключателя, со световой сигнализацией положения выключателя и световым контролем цепей управления. При необходимости аварийного отключения какого-либо присоединения в связи с возникшим повреждением командный сигнал подается от релейной защиты с помощью контакта РЗ (рис. 1).
Если же необходимо осуществить через непродолжительное время (как это принято в электрических сетях) повторное включение линии или трансформатора после их отключения защитой (причина повреждения или отключения могла за это время исчезнуть), то командный сигнал на включение выключателя подается от устройства АПВ, замыкающего контакт РА.
Рис 1. Схемы управления выключателя со световым контролем цепей управления: а - схема управления и сигнализации, б - схема мигающего устройства
Сигнализация положения выключателя (или другого аппарата) может осуществляться световым сигналом, а сигнализация изменения его положения — звуковым сигналом.
Источником питания схемы управления является постоянный ток от аккумуляторной батареи. Приведенная схема позволяет контролировать исправность цепи последующей операции и соответствует отключенному состоянию выключателя и положению О «Отключено» ключа управления КУ. При этом замкнуты контакты 11 и 10 ключа КУ. На панели управления лампа ЛЗ, включенная последовательно с добавочным резистором R1 и обмоткой промежуточного контактора КП, горит ровным светом, что указывает на целость цепи включения и включенное положение автоматического выключателя АП.
Контактор КП при этом не может включиться, так как ток в его обмотке, ограниченный сопротивлениями резистора R1 и лампы ЛЗ, недостаточен для приведения его в действие. Резисторы в цепи ламп ЛЗ и ЛК включены для того, чтобы при их повреждении не происходило ложного включения или отключения выключателя. Чтобы включить выключатель, ключ КУ переводят в положение В1. Лампа ЛЗ получает питание от шинки (+) ШМ (так называемый мигающий плюс) и начинает мигать. Прежде чем проследить дальнейшие операции с ключом КУ, рассмотрим, почему происходит в этом случае мигание лампы.
Дело в том, что к шинке (+) ШМ подключается специальное устройство, называемое пульс-парой, схема которого изображена на рис. 1,б. При несоответствии, т. е. при нахождении выключателя в отключенном положении, а его ключа управления КУ в положении В1 контакт реле РП2.1 в цепи обмотки РП1 замкнут, создается цепь: шина +ШС, контакт РП2.1, реле РП1, шинка (+) ШМ, контакты 9—10 ключа КУ (рис. 1, а), лампа ЛЗ, резистор R1, вспомогательный контакт выключателя Б1, обмотка контактора КП, шинка — ШУ.
Лампа ЛЗ будет гореть неполным накалом. Сработает реле РП1, у которого оба контакта замыкаются без выдержки времени. Один из них (РП1.1) замкнет обмотку своего реле РП1, и лампа ЛЗ загорится полным накалом, другой (РП1.2) замкнет цепь реле РП2, что вызовет размыкание его контакта в цепи РП1, которое разомкнет свои контакты с выдержкой времени, лампа ЛЗ погаснет. После этого реле РП2 обесточится, а его контакт РП2.1 в цепи РП1 замкнется с выдержкой времени, после чего лампа ЛЗ вновь загорится.
Благодаря такой схеме пульс-пары лампа загорается с определенным интервалом времени, т. е. мигает. Это будет продолжаться до тех пор, пока не будет закончена операция по включению выключателя, что приведет к соответствию положения выключателя и ключа КУ.
Продолжим рассмотрение схемы, показанной на рис, 1, а. Из положения B1 ключ переводят в положение В2, Лампа ЛЗ гаснет, а обмотка КП получает полное напряжение через контакты 5—8 КУ. Контактор включается и замыкает цепь электромагнита включения выключателя. После этого ключ КУ переводится в положение В («Включено»), После включения выключателя вспомогательный контакт Б1 размыкается и размыкает цепь включения. Другой вспомогательный контакт Б2, находящийся в цепи отключения, замыкается, в результате чего лампа ЛК через контакты 13—16 начинает гореть ровным светом, сигнализируя, что выключатель и автоматические выключатели АП включены и цепи отключения в исправности.
Для отключения выключателя ключ КУ переводится из положения В («Включено») в положение О1 («Предварительно отключено»), при этом замыкаются контакты 13—14. Лампа ЛК горит мигающим светом. Затем ключ переводится в положение О2 («Отключить»), и замыкаются контакты 6—7.
Замкнутая лампа ЛК гаснет, выключатель отключается электромагнитом отключения ЭО, а вспомогательный контакт Б2, находящийся в цепи отключения, размыкается, разрывая цепь отключения. Лампа ЛЗ загорается ровным светом. В то же время вновь подготавливается цепь включения выключателя, так как в этой цепи при отключении выключателя замыкается вспомогательный контакт Б1. Ключ КУ возвращается в положение О.
При рассмотрении этой схемы следует учитывать следующие возможные варианты:
1. после отключения выключателя он может быть включен какими-либо автоматическими устройствами (АПВ, АВР и др.) замыкающими свои контакты РА,
2. при включенном положении выключателя он может быть отключен контактами РЗ устройств релейной защиты. При этом в положении несоответствия ключа управления КУ и выключателя будет происходить мигание лампы ЛК или ЛЗ до тех пор, пока ключ КУ не будет переведен (сквитирован) в положение О или В.
В схеме положение несоответствия используется для подачи звукового сигнала об аварийном отключении выклю¬ателя благодаря тому, что в положении В ключа управления контакты 1—3 и 17—19 замкнуты, а вспомогательный контакт Б3 самого выключателя замкнется при его отключении от защиты. Вследствие этого замыкается цепь звукового аварийного сигнала от шины ШЗА, сирена (или гудок) подаст звуковой сигнал, который будет продолжаться до тех пор, пока ключ КУ не будет возвращен в положение О.
Эти схемы выполняются с ключами фиксации положения выключателя («Включено», «Отключено») на подстанциях с постоянным дежурством, однако при большом количестве присоединений персонал может не заметить погасания красной или зеленой лампы, сигнализирующей об обрыве цепей включения и отключения. В этих случаях применяются схемы со звуковым контролем исправности этих цепей.
На подстанциях, где нет постоянного дежурства, применяются ключи без фиксации положения выключателя. Такие ключи, показанные на рис. 2, имеют всего три положения: В — «Включить», О — «Отключить», Н —«Нейтральное положение», в которое ключ возвращается всякий раз после поворота в положение В или О.
Рис. 2. Схема управления и сигнализации выключателя с одновременным использованием оперативного переменного, выпрямленного и постоянного тока: В – вспомогательные контакты выключателя.
Схемы управления и сигнализации положения выключателей применяются в различных вариантах в зависимости от типа выключателя и его привода, использования автоматики или телемеханики для управления выключателями и других условий. При этом изменяются схемы цепей оперативного тока, а также аппаратура управления.
Таким образом, при наличии телеуправления выключателями (на подстанциях без постоянного дежурства) нельзя применять схему с сигнализацией несоответствия положения ключа управления и положения выключателя, так как эта схема требует приведения ключа управления в соответствие с положением выключателя после каждого изменения его положения. При телеуправлении выключателями необходимо, кроме контроля цепей включения и отключения, применять также отдельные реле для подачи на ДП или дежурному на дому предупреждающих сигналов о неисправности, наличии замыканий на землю и т. д.
На том же рис. 2 приведен еще один пример схемы управления выключателем, характерный тем, что в качестве источника оперативного тока одновременно применены переменный, постоянный и выпрямленный токи. Схема показана для выключателя с электромагнитным приводом. Дистанционное управление выключателем осуществляется от шинок переменного тока ШУ1 и ШУ2. От этих же шинок питается устройство УЗ-401, предназначенное для получения выпрямленного тока и заряда батарей конденсаторов С1 и С2.
При срабатывании релейной защиты (замыкании ее контактов) предварительно заряженная батарея конденсаторов С2 разряжается на электромагнит отключения ЭО. При этом выключатель отключается. Энергия батареи конденсатора С1 используется для приведения в действие автоматических устройств.
Поскольку зарядное устройство УЗ-401 действует на две батареи конденсаторов (их может быть и больше), то в схеме предусмотрены диоды В1 и В2, обеспечивающие подачу энергии только в ту цепь, где возникла необходимость заряда конденсаторов в связи с работой релейной защиты и автоматики. Как и в предыдущей схеме, питание электромагнита включения ЭВ производится от шин постоянного тока, поскольку для этого требуется значительный ток. Система сигнализации питается от источника переменного тока.
Сделаем к схеме несколько пояснений:
1. дистанционное включение выключателя производится ключом КУ. Поскольку в отключенном положении выключателя и при наличии напряжения на шинах ШУ реле РП1 будет в сработавшем состоянии, то его контакт РП1 цепи реле РП замкнут. При повороте ключа КУ в положение В реле РП срабатывает и своими контактами включает контактор КП, в результате чего на электромагнит ЭВ подается напряжение, он срабатывает и выключатель включается.
2. В схеме показано двухпозиционное реле РП2. При включении выключателя реле РП2 замыкает свой контакт в цепи аварийной сигнализации, так что при отключении выключателя релейной защитой (или при самопроизвольном отключении) реле РУ1 срабатывает, замыкая свой контакт, тем самым приводится в действие звуковая аварийная сигнализация (от шинок ШЗА).
3. При неисправности зарядного устройства УЗ (замыкается контакт реле УЗ, контролирующего исправность устройства) срабатывает указательное реле РУ2 и подается звуковая предупредительная сигнализация (через шинки ШЗП). Световая сигнализация положения выключателя лампами ЛЗ («Отключено»), ЛК («Включено»), ЛС («Аварийное отключение выключателя и неисправность зарядного устройства») осуществляется через шинки ШС.
4. Реле РП1 служит для блокировки выключателя от многократных включений на КЗ. При включении на КЗ выключатель отключается релейной защитой, и в дальнейшем включение на КЗ становится невозможным, так как реле РП1 окажется замкнутым своими контактами.