30. Wymagania stawiane urządzeniom do SZR, cel stosowania, sposoby rozwiązania, zasady nastawiania ?

Podstawowe wymagania stawiane automatyce SZR

• Działanie automatyki SZR powinno następować w przypadku awaryjnego zaniku napięcia na szynach rezerwowanych spowodowanego dowolną przyczyną (wyłączenie źródła przez zabezpieczenia, uszkodzenie elementów sieci zasilającej, omyłkowe wyłączenie itp.), ale nie powinno działać przy chwilowych obniżkach napięcia np. podczas zwarć na odpływach.

• Działanie automatyki SZR powinno być 1-krotne, aby nie dopuścić do ponownego załączenia źródła rezerwowego na ewentualne trwałe zwarcie na szynach rezerwowanych.

• Wartość napięcia źródła rezerwowego powinna być wyższa od minimalnego napięcia, przy którym możliwy jest samorozruch silników.

• Czas działania automatyki SZR powinien być odpowiednio krótki i skoordynowany z czasami działania zabezpieczeń urządzeń zasilających i odbiorczych, aby wyeliminować zbędne przełączanie zasilania.

• Załączenie wyłącznika źródła rezerwowego powinno nastąpić po otwarciu wyłącznika źródła podstawowego, aby nie dopuścić do załączenia źródła rezerwowego na ewentualne zwarcie w źródle podstawowym.

Celowość stosowania automatyki SZR

Cel wprowadzania do eksploatacji układów SZR wynika z potrzeby zapewnienia odpowiedniego stopnia niezawodności zasilania odbiorców zaliczanych do najwyższych kategorii (nie znoszących dłuższych przerw w zasilaniu energią elektryczną).

Warunkiem zastosowania automatyki SZR jest doprowadzenie zasilania z dwóch lub więcej źródeł (linia, transformator, generator). Powinny to być źródła częściowo lub całkowicie od siebie niezależne (zakłócenia w jednym ze źródeł nie powinny wpływać na pracę pozostałych źródeł).

Równoległa praca kilku źródeł u odbiorcy nie zawsze jest korzystna i nie zawsze prowadzi do zwiększenia niezawodności zasilania. Istnieją tendencje do doprowadzania do ważnych odbiorców zasilania z kilku źródeł, jednak unika się ich równoległego łączenia u odbiorcy; przy zasilaniu jednoczesnym z kilku źródeł tworzą się bowiem sieci pierścieniowe, wielokrotnie zamknięte. Wady takich sieci:

1. zwiększenie mocy zwarciowej, z czym wiąże się podrożenie aparatury rozdzielczej i powiększenie rozmiaru szkód spowodowanych ewentualnym zwarciem,

2. skomplikowanie układów zabezpieczeń przekaźnikowych , które w sieciach wielokrotnie zamkniętych tracą na prostocie i pewności działania.

W praktyce unika się, tam gdzie to możliwe, tworzenia sieci zamkniętych, pozostawiając zasilanie promieniowe, przy jednoczesnym stosowaniu układów automatyki SZR, które w przypadku wyeliminowania z pracy układu zasilającego, załączają źródło zasilania rezerwowego.

Zadaniem automatyki SZR jest samoczynne przełączenie odbiorów ze źródła zasilania podstawowego na źródło zasilania rezerwowego. Przyczyną takiego przełączenia jest zanik napięcia źródła podstawowego, który może być spowodowany: zwarciem w sieci zasilającej, uszkodzeniem źródła zasilania, omyłkowym wyłączeniem źródła podstawowego.

Automatyką SZR objęte są odbiory najważniejsze - o najwyższej kategorii zasilania.

Rozwiązanie układu SZR zależy m. in. od schematu układu zasilania. W praktyce, w układach zasilania ważnych odbiorców spotyka się tzw. rezerwę jawną i rezerwę ukrytą.

Rezerwa jawna - w warunkach normalnych pracuje tylko tzw. źródło podstawowe Źródło rezerwowe jest pod napięciem, ale nie obciążone.

Działanie urządzenia SZR w takich układach polega na wykryciu obniżenia się napięcia na szynach rezerwowanych, wyłączeniu wyłącznika źródła podstawowego (WP) i załączeniu wyłącznika źródła rezerwowego (WR). Zwykle transformator w układach zasilania dobiera się tak, aby pokrywał w 100% moc odbiorów. Często źródła są równorzędne i mogą być zamieniane rolami.

W układach z rezerwą ukrytą w normalnych warunkach pracują oba źródła, a rezerwa tkwi w niepełnym wykorzystaniu ich mocy (dla pracy normalnej są przewymiarowane) lub w możliwości ich przeciążenia (np. trafo można przeciążyć mocą 50%S_n przez ½ godz.).

Układy te pracują z sekcjonowaniem szyn rezerwowanych. W normalnych warunkach wyłącznik sekcyjny WS jest otwarty, a każde ze źródeł pracuje na odrębną sekcję.

Działanie SZR polega na wykryciu zaniku napięcia w dowolnej z sekcji szyn, wyłączeniu wyłącznika tej sekcji i załączeniu wyłącznika sekcyjnego WS. W takich układach moc trafo zwykle nie pokrywa w pełni mocy odbiorów obu sekcji.

Zastosowanie:

• rozdzielnie przemysłowe zasilające ważne odbiory i rozdz. aglomeracji miejskich,

• rozdzielnie PWł elektrowni,

• światła bezpieczeństwa w zakładach przemysłowych, szpitalach, gmachach widowiskowych itp.

1. Zasady doboru nastawień

1. Element kontrolujący czas trwania zaniku napięcia (1)

Nastawia się tak, aby spełnić wymaganie wybiórczego działania automatyki SZR. Zapewnia to dobór nastawienia zgodnie z poniższą relacją:

t_zi- czas wyłączania zwarcia przez odpowiednie zabezpieczenia pól zasilanych z szyn rezerwowanych,

t_ZP - czas działania zabezpieczeń linii zasilającej z SPZ.

Jeśli ten czas wychodzi zbyt długi ze względu na warunki samorozruchu, to wtedy rezygnuje się z wybiórczości działania.

2. Element kontrolujący zanik napięcia w źródle podstawowym

Zwykle nastawia się na (0.3-0.5)U_zn. Ogólna zasada jest taka, aby przekaźnik podnapięciowy nie pobudzał się podczas samorozruchu silników występującego po prawidłowym wyłączeniu zwarcia przez zabezpieczenia na odpływie, a więc powinien zostać spełniony warunek:

,

gdzie:

U_s - napięcie występujące na szynach rezerwowanych na początku procesu samorozruchu,

k_b = 1.1 - 1.3, k_p = 1.15.

3. Element kontrolujący obecność napięcia w źródle rezerwowym

Powinien zezwalać na działanie automatyki SZR tylko wtedy, gdy napięcie źródła rezerwowego posiada wartość dostateczną do prawidłowego przebiegu procesu samorozruchu. Powinien zostać spełniony następujący warunek:

gdzie:

U_kr - napięcie krytyczne (utyku),

ΔU - spadki napięć między silnikami a miejscem zainstalowania przekładników napięciowych zasilających przekaźniki podnapięciowe, spowodowane samorozruchem,

k_b = 1.05 - 1.1,

Przeciętnie U_r = 0.9U_zn

31. Wymagania stawiane urządzeniom do SPZ, cel stosowania, sposoby rozwiązania, zasady nastawiania ?

Wymagania stawiane urządzeniom do SPZ

• SPZ nie powinno działać przy celowym wyłączeniu linii przez obsługę,

• SPZ nie powinno działać przy załączeniu linii przez obsługę „na zwarcie” i następującym po tym wyłączeniu jej przez zabezpieczenia,

• SPZ nie powinno działać przy działaniu automatyki SCO (chyba, że stosuje się specjalną automatykę SPZ po SCO),

• SPZ nie powinno działać przy uszkodzeniu dowolnego jego elementu,

• SPZ nie powinno wielokrotnie załączać na zwarcie,

• Powinna być łatwość przystosowania urządzeń SPZ do współpracy z zabezpieczeniami (skracanie zwłok czasowych),

• Po udanym działaniu, SPZ powinno być gotowe do następnego działania po upływie czasu blokady SPZ (najczęściej nastawiany w granicach 5-10 s). Czas ten określony jest technicznymi warunkami układu wyłącznik - urządzenie SPZ, a także wymaganiami SE).

CEL STOSOWANIA

SPZ to proces samoczynnego przywrócenia linii do normalnej pracy, po samoczynnym jej wyłączeniu przez zabezpieczenia lub omyłkowym wyłączeniu jej przez obsługę.

Statystyki wykazują, że większość zwarć w liniach napowietrznych jest wywołana wyładowaniami atmosferycznymi. Szacuje się, że w liniach napowietrznych zwarcia przemijające stanowią 60 do 80 % wszystkich zwarć (75% - w sieciach 110 kV i 220 kV, 68% - w sieciach ŚN). Podczas takiego zwarcia powstaje łuk, który gaśnie - po wyłączeniu linii spod napięcia i nie powstaje przy ponownym załączeniu linii na napięcie - ale pod warunkiem, że przerwa beznapięciowa będzie trwała przez odpowiednio długi czas, wystarczający na dejonizację przestrzeni połukowej. Taki krótkotrwały łuk pozostawia nieznaczne ślady na przewodach linii napowietrznych.

W kablach - częściej uszkodzenia izolacji mają charakter trwały, dlatego urządzenia do SPZ rozpowszechniły się w sieciach napowietrznych i napowietrzno-kablowych.

SPOSOBY ROZWIĄZYWANIA

• Urządzenia do SPZ restytucyjnego i eliminacyjnego (restytucyjne SPZ -dokonują próby trwałości zwarcia po wyłączeniu linii przez zabezpieczenia zwarciowe, eliminacyjne SPZ - zamykają wyłącznik po uprzednim wyeliminowaniu z pracy, w czasie przerwy bezprądowej, elementu uszkodzonego lub zagrożonego - wsp. skuteczności ok. 100% - bo nie dokonują próby trwałości zwarcia. Są często stosowane w stacjach uproszczonych typu H3).

• SPZ 3-faz i SPZ 1-faz (3-faz - TSPZ, 1-faz - JSPZ, JSPZ - polega na krótkotrwałym wyłączeniu spod napięcia tylko fazy dotkniętej zwarciem doziemnym i jej ponownym załączeniu przez JSPZ). W sieciach średnich napięć stosuje się wyłącznie TSPZ, w sieciach najwyższych napięć - TSPZ i JSPZ. JSPZ jest preferowane dla długich linii przesyłowych.

• SPZ powolne t_p>1 s i szybkie,

• SPZ zwłoczne i bezzwłoczne (bezzwłoczne, gdy bezpośrednio po zatrzymaniu się styków wyłącznika następuje ruch styków w kierunku zamknięcia. Może być SPZ zwłoczne szybkie - zależy to od czasu własnego wyłącznika),

• SPZ jednokrotne i wielokrotne (1-no krotne SPZ może działać w cyklach: W-t_p-Z lub W-t_p-Z-W, 2-krotne może działać w cyklach: W-t_p1-Z, W-t_p1-Z-W-t_p2-Z, W-t_p1-Z-W-t_p2-Z-W,

• SPZ pojedyncze i grupowe (1 urządzenie do SPZ na kilka odgałęzień od szyn zbiorczych stosowane w sieciach promieniowych).

SPOSOBY NASTAWIANIA

Do linii odnoszą się takie pojęcia, jak:

• Czas przerwy bezprądowej t_pp,

• Czas przerwy beznapięciowej t_pn (tylko dla SPZ 3-faz),

W zależności od rodzaju linii (1-no stronnie zasilana, czy dwustronnie), korelacje między czasami t_p, t_pp, t_pn są różne.

1. Linia 1-no stronnie zasilana

Przy zastosowaniu bezzwłocznych cewek zanikowych t_p=t_pp=t_pn.

2. Linia dwustronnie zasilana

Ogólnie: t_pn - czas, podczas którego oba wyłączniki są otwarte

t_pp=t_pn - tylko przy jednoczesnym otwieraniu i zamykaniu wyłączników na obu końcach linii, co w praktyce rzadko spotykane.

Zawsze t_pp>t_pn

Przy dobieraniu SPZ należy prawidłowo dobrać czas przerwy bezprądowej t_pp i czas przerwy beznapięciowej t_pn.

t_pp - uwzględnić trzeba warunki równowagi, powinno być: t_pp < t_dop (t_dop - czas dopuszczalny ze względu na zachowanie warunków rownowagi),

t_pn - uwzględnić trzeba warunki dejonizacji, powinno być: t_pn > t_d. (t_d - czas dejonizacji).

Gdy nie można zachować równowagi pracy równoległej przy TSPZ, wtedy stosuje się JSPZ (wtedy czas przerwy SPZ ograniczony jest nie względami zachowania równowagi dynamicznej, a zjawiskiem asymetrii prądowej).

Należy zaznaczyć, że urządzenia do SPZ powinny współpracować z wyłącznikami spełniającymi specyficzne wymagania, a mianowicie:

• zdolność kolejnego dwukrotnego wyłączenia mocy zwarciowej przy możliwie krótkim czasie przerwy,

• krótki czas załączania i wyłączania,

• w przypadku JSPZ - oddzielny napęd na każdą fazę.

Najlepsze - wyłączniki powietrzne z napędem pneumatycznym.

SZR

ZP

ZR

WP

WR

SZR

ZP

ZR

WP

WR

WS

SZR

ZP

ZR

WP

WR

t_z1

t_z2

t_zi

U_s

M

---