Πώς λειτουργούν οι αυτόματες συσκευές μεταγωγής μεταφοράς (ATS) στα ηλεκτρικά δίκτυα

Σε ένα άρθρο που περιγράφει το έργο συσκευές αυτόματου κλεισίματος, εξετάζονται οι περιπτώσεις διακοπής της παροχής ρεύματος για διάφορους λόγους και μεθόδους αποκατάστασής της μέσω της αυτόματης μετάδοσης γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας σε περίπτωση που τα αίτια των καταστάσεων έκτακτης ανάγκης έχουν εξαφανιστεί και παύσει να λειτουργούν.

Ένα πουλί που πετά ανάμεσα στα καλώδια μιας εναέριας γραμμής ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να δημιουργήσει βραχυκύκλωμα μέσω των φτερών του. Αυτό θα προκαλέσει την απομάκρυνση της τάσης από την εναέρια γραμμή ενεργοποιώντας την προστασία του διακόπτη ισχύος του υποσταθμού ισχύος.

Μετά από λίγα δευτερόλεπτα, οι συσκευές αυτόματου επανακλεισίματος θα αποκαταστήσουν την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στους καταναλωτές και η προστασία αυτή τη στιγμή δεν θα την απενεργοποιεί πλέον, επειδή το πουλί που χτυπήθηκε από το ρεύμα θα έχει χρόνο να πέσει στο έδαφος.

Ωστόσο, εάν ένα κοντινό δέντρο πέσει στην εναέρια γραμμή ηλεκτρικής ενέργειας από μια ριπή ανέμου τυφώνα, σπάσει το στήριγμα, τότε θα προκύψει ένα μακρύ βραχυκύκλωμα, τα καλώδια θα σπάσουν, γεγονός που θα αποκλείσει την ταχεία αυτόματη αποκατάσταση της ισχύος στα συνδεδεμένα αντικείμενα.

Όλοι οι χρήστες αυτής της γραμμής δεν θα μπορούν να λάβουν ρεύμα μέχρι να ολοκληρωθούν οι εργασίες επισκευής, οι οποίες ενδέχεται να διαρκέσουν αρκετές ημέρες...

Φανταστείτε ότι μια τέτοια ζημιά συμβαίνει σε μια γραμμή που παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε μια περιφερειακή πόλη με μεγάλες εγκαταστάσεις παραγωγής, όπως η χρήση αυτόματων ηλεκτρικών κλιβάνων για το λιώσιμο γυαλιού.

Σε περίπτωση διακοπής ρεύματος, τα λουτρά τήξης θα σταματήσουν να λειτουργούν και όλο το υγρό γυαλί θα στερεοποιηθεί. Ως αποτέλεσμα, η επιχείρηση θα υποστεί τεράστιες υλικές απώλειες, θα βρεθεί αντιμέτωπη με την ανάγκη να σταματήσει η παραγωγή, να πραγματοποιήσει ακριβές επισκευές...

Για την αποφυγή τέτοιων καταστάσεων σε όλες τις μεγάλες εγκαταστάσεις παραγωγής, παρέχεται μια εφεδρική πηγή τροφοδοσίας, η οποία αποτελείται από μια εφεδρική γραμμή τροφοδοσίας από άλλο υποσταθμό ή το δικό του ισχυρό σετ γεννήτριας.

Θα χρειαστεί να μεταβείτε γρήγορα και αξιόπιστα στην τροφοδοσία από αυτό. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται διακόπτες αυτόματης μεταφοράς, που συντομεύονται ως ATS.

Έτσι, ο εξεταζόμενος αυτοματισμός έχει σχεδιαστεί για να παρέχει συνεχώς ηλεκτρική ενέργεια σε υπεύθυνους καταναλωτές σε περίπτωση σοβαρών βλαβών της κύριας γραμμής ισχύος λόγω της ταχείας ενεργοποίησης της εφεδρικής πηγής.

Απαιτήσεις ATS

Οι συσκευές για την αυτόματη εισαγωγή εφεδρικής ισχύος πρέπει να είναι ενεργοποιημένες:

• το συντομότερο δυνατό μετά από απώλεια ηλεκτρικής ενέργειας στην κύρια γραμμή.

• σε περίπτωση απώλειας τάσης στα λεωφορεία του ίδιου του χρήστη, χωρίς να αναλυθούν τα αίτια της δυσλειτουργίας, εάν δεν παρέχεται μπλοκάρισμα της εκκίνησης από συγκεκριμένο τύπο προστασίας. Για παράδειγμα, η προστασία τόξου των ελαστικών πρέπει να εμποδίζει την εκκίνηση του διακόπτη αυτόματης μεταφοράς για να αποτρέψει την ανάπτυξη του ατυχήματος που προκύπτει.

• με την απαραίτητη καθυστέρηση κατά την εκτέλεση ορισμένων τεχνολογικών κύκλων. Για παράδειγμα, κατά την ενεργοποίηση υπό το φορτίο ισχυρών ηλεκτρικών κινητήρων, είναι δυνατή μια "πτώση τάσης", η οποία τελειώνει γρήγορα.

• πάντα μόνο μία φορά, γιατί διαφορετικά είναι δυνατό να ενεργοποιηθεί πολλές φορές για ένα ανεπανόρθωτο βραχυκύκλωμα, το οποίο μπορεί να καταστρέψει εντελώς ένα ισορροπημένο ηλεκτρικό σύστημα.

Φυσική απαίτηση για την αξιόπιστη λειτουργία του κυκλώματος είναι η συνεχής συντήρησή του σε καλή κατάσταση και ο αυτόματος έλεγχος των τεχνικών παραμέτρων.

Πλεονεκτήματα του ATS έναντι της παράλληλης παροχής από δύο πηγές

Με την πρώτη ματιά, για να τροφοδοτήσετε υπεύθυνους καταναλωτές, μπορείτε να αντιμετωπίσετε πλήρως την ταυτόχρονη σύνδεση τους σε δύο διαφορετικές γραμμές που παίρνουν ενέργεια από διαφορετικές γεννήτριες. Στη συνέχεια, σε περίπτωση ατυχήματος σε μία από τις εναέριες γραμμές, αυτό το κύκλωμα θα σπάσει και το άλλο θα παραμείνει σε λειτουργία και θα παρέχει συνεχή ισχύ.

Τέτοια σχήματα έχουν ήδη δημιουργηθεί, αλλά δεν έχουν λάβει μαζική πρακτική εφαρμογή λόγω των ακόλουθων μειονεκτημάτων:

• σε περίπτωση βραχυκυκλώματος σε οποιαδήποτε γραμμή, τα ρεύματα αυξάνονται σημαντικά λόγω της παροχής ενέργειας και από τις δύο γεννήτριες.

• Οι απώλειες ισχύος στους υποσταθμούς μετασχηματιστών ισχύος αυξάνονται.

• το σχέδιο διαχείρισης ενέργειας γίνεται πολύ πιο περίπλοκο λόγω της χρήσης αλγορίθμων που λαμβάνουν ταυτόχρονα υπόψη την κατάσταση του χρήστη και δύο γεννητριών, την εμφάνιση ροών ενέργειας.

• την πολυπλοκότητα της υλοποίησης των προστασιών που διασυνδέονται με αλγόριθμους στα τρία απομακρυσμένα άκρα.

Επομένως, η τροφοδοσία του χρήστη από μια κύρια πηγή και η αυτόματη μεταφορά στην εφεδρική γεννήτρια σε περίπτωση διακοπής ρεύματος θεωρείται η πιο ελπιδοφόρα. Ο χρόνος διακοπής ρεύματος με αυτήν τη μέθοδο μπορεί να είναι μικρότερος από 1 δευτερόλεπτο.

Χαρακτηριστικά δημιουργίας σχημάτων ATS

Ένας από τους ακόλουθους αλγόριθμους μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο του αυτοματισμού:

• μονοκατευθυντική τροφοδοσία ρεύματος από χώρο εργασίας με πρόσθετη λειτουργία ζεστής αναμονής, η οποία τίθεται σε λειτουργία μόνο σε περίπτωση απώλειας τάσης από την κύρια πηγή.

• τη δυνατότητα διμερούς χρήσης καθεμιάς από τις πηγές ως σταθμού εργασίας·

• την ικανότητα του κυκλώματος ATS να επιστρέφει αυτόματα στην ισχύ από την κύρια πηγή μετά την αποκατάσταση της τάσης στους διαύλους του διακόπτη εισόδου. Σε αυτήν την περίπτωση, δημιουργείται μια ακολουθία ενεργοποίησης συσκευών μεταγωγής ισχύος, αποκλείοντας τη δυνατότητα σύνδεσης του χρήστη στη λειτουργία παράλληλης ισχύος από δύο πηγές.

• ένα απλό σχήμα ATS που αποκλείει τη μετάβαση στη λειτουργία ανάκτησης ισχύος από την κύρια πηγή σε αυτόματη λειτουργία.

• το εφεδρικό τροφοδοτικό θα πρέπει να εισάγεται μόνο εάν έχουν γίνει ρυθμίσεις για την τροφοδοσία τάσης στο αποτυχημένο κύριο στοιχείο τροφοδοσίας κλείνοντας τον σχετικό διακόπτη.

Σε αντίθεση με το αυτόματο επανακλείσιμο, το αυτόματο κλείσιμο, οι συσκευές ATS παρουσιάζουν την υψηλότερη απόδοση σε περίπτωση διακοπής ρεύματος, που υπολογίζεται σε 90 ÷ 95%. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιούνται ευρέως σε συστήματα τροφοδοσίας βιομηχανικών επιχειρήσεων.

Η αυτόματη ενεργοποίηση του αποθεματικού χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία γραμμών ισχύος, μετασχηματιστών (τροφοδοσίας και βοηθητικές ανάγκες), τμηματικούς διακόπτες.

Οι αρχές που διέπουν το έργο του OVD

Για την ανάλυση της τάσης της κύριας γραμμής ισχύος, χρησιμοποιείται μια συσκευή μέτρησης, η οποία αποτελείται από ένα ρελέ ελέγχου τάσης RKN σε συνδυασμό με έναν μετασχηματιστή μέτρησης και τα κυκλώματά του. Η τάση υψηλής τάσης του πρωτεύοντος δικτύου, που αναλογικά μετατρέπεται σε δευτερεύουσα τιμή 0 ÷ 100 βολτ, τροφοδοτείται στο πηνίο του ρελέ ελέγχου, το οποίο λειτουργεί ως σκανδάλη.

Η ρύθμιση των ρυθμίσεων του ρελέ RKN έχει μια ιδιαιτερότητα: είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη το χαμηλό απαιτούμενο επίπεδο ενεργοποίησης του στοιχείου ενεργοποίησης, το οποίο εγγυάται την πτώση τάσης στο 20 ÷ 25% της ονομαστικής τιμής.

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι στην περίπτωση κλειστών βραχυκυκλωμάτων, εμφανίζεται βραχυπρόθεσμη «πτώση τάσης», η οποία εξαλείφεται με τη λειτουργία προστασιών υπερέντασης. Και τα στοιχεία εκκίνησης ILV πρέπει να αποκατασταθούν με αυτές τις διαδικασίες. Ωστόσο, είναι αδύνατο να χρησιμοποιηθούν συμβατικοί τύποι ρελέ λόγω της ασταθούς λειτουργίας τους στο αρχικό όριο κλίμακας.

Για τη λειτουργία στα στοιχεία εκκίνησης του ATS, χρησιμοποιούνται ειδικά σχέδια ρελέ, τα οποία αποκλείουν τη δόνηση και την αναπήδηση των επαφών όταν ενεργοποιούνται σε χαμηλότερα όρια.

Όταν ο εξοπλισμός τροφοδοτείται κανονικά σύμφωνα με το κύριο κύκλωμα, το ρελέ παρακολούθησης τάσης απλώς παρατηρεί αυτή τη λειτουργία. Μόλις εξαφανιστεί η τάση, το RKN αλλάζει τις επαφές του και έτσι δίνει σήμα στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα να ενεργοποιήσει την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα του εφεδρικού διακόπτη για να την ενεργοποιήσει.

Ταυτόχρονα, παρατηρείται μια ορισμένη σειρά ενεργοποίησης των στοιχείων ισχύος του πρώτου βρόχου, η οποία περιλαμβάνεται στη λογική ελέγχου του συστήματος ATS κατά τη δημιουργία και τη διαμόρφωσή του.

Εκτός από την απώλεια τάσης στην κύρια γραμμή ισχύος, για την πλήρη λειτουργία του στοιχείου εκκίνησης του ATS, είναι συνήθως απαραίτητο να ελέγξετε μερικές ακόμη συνθήκες, για παράδειγμα:

• απουσία μη εξουσιοδοτημένου βραχυκυκλώματος στην προστατευόμενη περιοχή.

• ενεργοποιήστε το διακόπτη εισόδου.

• η παρουσία τάσης στην εφεδρική γραμμή τροφοδοσίας και μερικά άλλα.

Όλοι οι αρχικοί συντελεστές που εισάγονται για τη λειτουργία του ATS ελέγχονται στον λογικό αλγόριθμο και, εάν πληρούνται οι απαραίτητες προϋποθέσεις, εκδίδεται εντολή στο εκτελεστικό όργανο, λαμβάνοντας υπόψη την καθορισμένη ώρα ρύθμισης.

Παραδείγματα εφαρμογής ορισμένων συστημάτων ATS

Ανάλογα με το μέγεθος της τάσης λειτουργίας του συστήματος και την πολυπλοκότητα της διαμόρφωσης του δικτύου, το κύκλωμα ATS μπορεί να έχει διαφορετική δομή, να λειτουργεί με συνεχές ή εναλλασσόμενο ρεύμα ή να λειτουργεί καθόλου χωρίς αυτό, χρησιμοποιώντας την τάση του κύριου δικτύου σε 0,4 kV κυκλώματα.

ATS σε γραμμή υψηλής τάσης με σταθερό ρεύμα λειτουργίας

Ας δούμε συνοπτικά τη λογική λειτουργίας του εφεδρικού κυκλώματος ρελέ ισχύος με το κύριο τροφοδοτικό #1.

Εάν συμβεί βραχυκύκλωμα στο τμήμα L-1, τότε οι προστασίες θα απενεργοποιήσουν τον διακόπτη V-1 και η τάση στους διαύλους σύνδεσης θα εξαφανιστεί. Το ρελέ χαμηλής τάσης «H <» θα το αντιληφθεί μέσω του μετρητικού VT και θα λειτουργήσει τροφοδοτώντας + ρεύμα λειτουργίας μέσω της επαφής RV, που έχει λειτουργήσει με χρονική καθυστέρηση, στο πηνίο RP.

Οι επαφές του θα ενεργοποιήσουν εντολές για την ενεργοποίηση ενός αριθμού ρελέ που εκτελούν διάφορες λειτουργίες παρακολούθησης και παρέχουν ένα σήμα ελέγχου στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα κλεισίματος του διακόπτη ισχύος V-2.

Το σχήμα παρέχει απλή ενέργεια και απελευθέρωση πληροφοριών ενεργοποίησης από ρελέ σήματος.

ATS ενός διακόπτη τομής σε σταθερό ρεύμα λειτουργίας

Οι μετασχηματιστές ισχύος λειτουργίας Τ1 και Τ2 τροφοδοτούν το τμήμα των ζυγών τους που είναι αποσυνδεδεμένο από το διακόπτη τομής V-5.

Όταν ένας από αυτούς τους μετασχηματιστές διακόπτεται ή διακόπτεται, εφαρμόζεται ισχύς στο τμήμα που έχει απενεργοποιηθεί με εναλλαγή του διακόπτη V-5. Το ρελέ RPV παρέχει εφάπαξ αυτόματο κλείσιμο.

Η λειτουργία του κυκλώματος βασίζεται στην αλληλεπίδραση των βοηθητικών επαφών του διακόπτη με την παροχή + ρεύματος λειτουργίας στα πηνία του ρελέ RPV και των φλας. Προβλέπει επίσης τη λειτουργική επιτάχυνση του λειτουργικού συστήματος, το οποίο τίθεται σε λειτουργία κατά τις μεταγωγές από το εφημερεύον προσωπικό.

Η αρχή διαμόρφωσης της λογικής λειτουργίας του ATS μπορεί να αλλάξει. Για παράδειγμα, κατά τη λειτουργία ενός κυκλώματος με έναν πρόσθετο διακόπτη τομής που περιλαμβάνεται, όπως φαίνεται στην παρακάτω φωτογραφία, θα απαιτηθούν πρόσθετοι εκκινητές και λογικά στοιχεία.

Διακόπτης τομής ATS σε λειτουργία εναλλασσόμενου ρεύματος

Χαρακτηριστικά της λειτουργίας του αυτοματισμού πηγών που χρησιμοποιούν ενέργεια από αυτές που βρίσκονται στον υποσταθμό Μέτρηση VT, μπορεί να εκτιμηθεί σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα.

Εδώ ο έλεγχος τάσης κάθε τμήματος γίνεται από τα ρελέ 1PH και 2PH. Οι επαφές τους ενεργοποιούν τα σώματα συγχρονισμού 1PB ή 2PB, τα οποία δρουν μέσω των επαφών μπλοκ και των πηνίων που αναβοσβήνουν των ηλεκτρομαγνητικών βαλβίδων του διακόπτη ισχύος.

Η αρχή υλοποίησης ATS χρηστών δικτύου 0,4 kV

Κατά τη δημιουργία εφεδρικής τροφοδοσίας για ένα τριφασικό δίκτυο, χρησιμοποιούνται μαγνητικές εκκινητές KM1, KM2 και ένα ρελέ ελάχιστης τάσης kV, το οποίο ελέγχει τις παραμέτρους της κύριας γραμμής L1.

Οι περιελίξεις της μίζας συνδέονται από τις ίδιες φάσεις των γραμμών τους μέσω των επαφών λογικής μεταγωγής στο γειωμένο ουδέτερο και οι επαφές ισχύος εισέρχονται στις ράβδους τροφοδοσίας του καταναλωτή και στις δύο πλευρές.

Το σύστημα επαφής του ρελέ τάσης σε κάθε θέση συνδέει μόνο έναν εκκινητή στο δίκτυο. Με την παρουσία τάσης στη γραμμή L1, το kV θα λειτουργήσει και με την επαφή κλεισίματος του θα ανάψει το πηνίο του εκκινητή KM1, το οποίο θα τροφοδοτήσει τον χρήστη με το κύκλωμα τροφοδοσίας του και θα συνδέσει το φως σήματος του, ενώ θα απενεργοποιήσει την περιέλιξη του KM2.

Σε περίπτωση διακοπής τάσης στο L1, το ρελέ kV διακόπτει το κύκλωμα τροφοδοσίας του τυλίγματος μίζας KM1 και ξεκινά το KM2, το οποίο εκτελεί τις ίδιες λειτουργίες για τη γραμμή L2 με το KM1 για το κύκλωμά του στην προηγούμενη περίπτωση.

Οι διακόπτες ισχύος QF1 και QF2 χρησιμοποιούνται για την πλήρη απενεργοποίηση του κυκλώματος.

Ο ίδιος αλγόριθμος μπορεί να ληφθεί ως βάση για τη δημιουργία τροφοδοτικού για υπεύθυνους χρήστες σε μονοφασικό δίκτυο ισχύος.Απλά πρέπει να απενεργοποιήσετε τα περιττά στοιχεία σε αυτό και να χρησιμοποιήσετε μονοφασικούς εκκινητές.

Χαρακτηριστικά των σύγχρονων σετ ATS

Για να εξηγηθούν οι αρχές των αλγορίθμων αυτοματισμού κτιρίων, έχει χρησιμοποιηθεί σκόπιμα η παλιά βάση ρελέ, γεγονός που διευκολύνει την κατανόηση των αλγορίθμων που λειτουργούν.

Οι σύγχρονες στατικές συσκευές και οι συσκευές μικροεπεξεργαστή λειτουργούν στα ίδια κυκλώματα, αλλά έχουν βελτιωμένη εμφάνιση, μικρότερα μεγέθη και έχουν πιο βολικές ρυθμίσεις και δυνατότητες.

Δημιουργούνται σε ξεχωριστά μπλοκ ή σε ολόκληρα σετ συναρμολογημένα σε ειδικές μονάδες.

Για βιομηχανική χρήση, τα κιτ ATS κατασκευάζονται ως κιτ πλήρως έτοιμα προς χρήση που στεγάζονται σε ειδικά προστατευτικά περιβλήματα.