כיצד פועלים התקני מיתוג העברה אוטומטית (ATS) ברשתות חשמל

במאמר המתאר את העבודה אמצעי סגירה אוטומטיים, נשקלים מקרים של הפסקת אספקת החשמל מסיבות ושיטות שונות לשיקומו באמצעות שידור אוטומטי של קווי חשמל במקרה שהגורמים למצבי חירום נעלמו והפסיקו לפעול.

ציפור שעפה בין החוטים של קו מתח עליון יכולה ליצור קצר חשמלי דרך כנפיה. זה יגרום להסרת המתח מהקו העילי על ידי הפעלת הגנת מתג ההפעלה של תחנת הכוח.

לאחר מספר שניות, מכשירי הסגירה האוטומטיים ישחזרו את אספקת החשמל לצרכנים, וההגנה בשלב זה כבר לא תכבה אותה, כי הציפור שנפגעה מהזרם תספיק ליפול ארצה.

עם זאת, אם עץ סמוך נופל על קו החשמל העילי ממשב רוח הוריקן, ישבור את התמיכה, אז יתרחש קצר חשמלי ארוך, החוטים ישברו, מה שלא יכלול את החזרה האוטומטית המהירה של הכוח לחפצים המחוברים.

כל המשתמשים בקו זה לא יוכלו לקבל חשמל עד לסיום עבודת התיקון, שעלולה להימשך מספר ימים...

תארו לעצמכם שנזק כזה מתרחש בקו המספק חשמל לעיר אזורית עם מתקני ייצור גדולים, כמו שימוש בתנורים חשמליים אוטומטיים להתכת זכוכית.

במקרה של הפסקת חשמל, אמבטיות ההיתוך יפסיקו לפעול וכל הזכוכית הנוזלית תתמצק. כתוצאה מכך, המיזם יספוג הפסדים חומריים עצומים, יעמוד בפני הצורך להפסיק את הייצור, לבצע תיקונים יקרים...

כדי למנוע מצבים כאלה בכל מתקני הייצור הגדולים, מסופק מקור כוח גיבוי, המורכב מקו חשמל גיבוי מתחנת משנה אחרת או מערך גנרטורים חזק משלה.

תצטרך לעבור ממנו במהירות ובאמינות לחשמל. מתגי העברה אוטומטיים, בקיצור ATS, משמשים למטרה זו.

לפיכך, האוטומציה הנחשבת נועדה לספק ברציפות חשמל לצרכנים אחראיים במקרה של תקלות חמורות בקו החשמל הראשי עקב הפעלה מהירה של מקור הגיבוי.

דרישות ATS

יש להפעיל מכשירים להכנסת כוח גיבוי אוטומטית:

• בהקדם האפשרי לאחר אובדן חשמל בקו הראשי;

• במקרה של אובדן מתח באוטובוסים של המשתמש עצמו, מבלי לנתח את הסיבות לתקלה, אם חסימת ההתנעה על ידי סוג מסוים של הגנה לא מסופקת. לדוגמה, הגנת הקשת של הצמיגים חייבת לחסום את תחילתו של מתג ההעברה האוטומטי כדי למנוע את התפתחות התאונה הנובעת מכך;

• עם העיכוב הדרוש בעת ביצוע מחזורים טכנולוגיים מסוימים. לדוגמה, בעת הפעלה תחת עומס של מנועים חשמליים חזקים, תיתכן "נפילת מתח", המסתיימת במהירות;

• תמיד רק פעם אחת, כי אחרת אפשר להדליק מספר פעמים לקצר חשמלי בלתי הפיך, שיכול להרוס לחלוטין מערכת חשמל מאוזנת.

דרישה טבעית לפעולה אמינה של המעגל היא תחזוקה מתמדת שלו במצב טוב ובקרה אוטומטית של פרמטרים טכניים.

יתרונות של ATS על פני אספקה ​​מקבילה משני מקורות

במבט ראשון, על מנת להפעיל צרכנים אחראיים, אתה יכול להתמודד לחלוטין עם חיבורם בו-זמנית לשני קווים שונים שלוקחים אנרגיה מגנרטורים שונים. לאחר מכן, במקרה של תאונה באחד הקווים העיליים, המעגל הזה יישבר, והשני יישאר מבצעי ויספק כוח רציף.

תוכניות כאלה כבר נוצרו, אך לא קיבלו יישום מעשי המוני עקב החסרונות הבאים:

• במקרה של קצר חשמלי בכל אחד מהקוים, הזרמים גדלים באופן משמעותי עקב אספקת האנרגיה משני הגנרטורים;

• הפסדי החשמל בתחנות שנאי כוח הולכים וגדלים;

• ערכת ניהול החשמל הופכת למורכבת הרבה יותר בגלל השימוש באלגוריתמים שלוקחים בו זמנית בחשבון את מצב המשתמש ושני גנרטורים, את התרחשותם של זרימות אנרגיה;

• המורכבות של יישום ההגנות המחוברות ביניהן על ידי אלגוריתמים בשלושת הקצוות המרוחקים.

לכן, הפעלת המשתמש ממקור מרכזי אחד והעברה אוטומטית לגנרטור הגיבוי במקרה של הפסקת חשמל נחשבת למבטיחה ביותר. זמן הפסקת החשמל בשיטה זו יכול להיות פחות משנייה אחת.

תכונות של יצירת סכימות ATS

ניתן להשתמש באחד מהאלגוריתמים הבאים כדי לשלוט באוטומציה:

• אספקת חשמל חד-כיוונית ממקום עבודה עם מצב המתנה חם נוסף, המופעל רק על אובדן מתח מהמקור הראשי;

• אפשרות שימוש דו-צדדי בכל אחד מהמקורות כתחנת עבודה;

• היכולת של מעגל ה-ATS לחזור אוטומטית לחשמל מהמקור הראשוני לאחר שחזור המתח לאוטובוסי מתג הקלט. במקרה זה, נוצר רצף של הפעלה של התקני מיתוג כוח, למעט האפשרות לחבר את המשתמש למצב של הספק מקביל משני מקורות;

• ערכת ATS פשוטה שאינה כוללת את המעבר למצב שחזור חשמל מהמקור הראשי במצב אוטומטי;

• יש להכניס את ספק הכוח לגיבוי רק אם נעשו הסדרים לאספקת מתח לרכיב אספקת החשמל הראשי הפגום על ידי כיבוי המתג הרלוונטי.

בניגוד לסגירה אוטומטית, סגירה אוטומטית, מכשירי ATS מציגים את היעילות הגבוהה ביותר במקרה של הפסקת חשמל, המחושבת ב-90 ÷ 95%. לכן, הם נמצאים בשימוש נרחב במערכות אספקת חשמל של מפעלים תעשייתיים.

הפעלה אוטומטית של הרזרבה משמשת להנעת קווי חשמל, שנאים (אספקת חשמל וצרכים נלווים), מתגי חתך.

העקרונות העומדים בבסיס העבודה של OVD

כדי לנתח את המתח של קו החשמל הראשי, נעשה שימוש במכשיר מדידה המורכב מממסר בקרת מתח RKN בשילוב עם שנאי מדידה ומעגליו. מתח המתח הגבוה של הרשת הראשונית, המומר באופן פרופורציונלי לערך משני של 0 ÷ 100 וולט, מוזן לסליל של ממסר הבקרה, המשמש כטריגר.

להגדרה של הגדרות ממסר RKN יש ייחוד: יש צורך לקחת בחשבון את רמת ההפעלה הנמוכה הנדרשת של אלמנט ההפעלה, מה שמבטיח את ירידת המתח ל-20 ÷ 25% מהערך הנומינלי.

זאת בשל העובדה שבמקרה של קצר חשמלי קרוב, מתרחשת "נפילת מתח" לטווח קצר, אשר מתבטלת על ידי פעולת הגנות זרם יתר. ופריטי ההפעלה של ILV חייבים להיות משוחזרים על ידי תהליכים אלה. עם זאת, אי אפשר להשתמש בסוגים קונבנציונליים של ממסרים בגלל פעולתם הלא יציבה בגבול הקנה המידה הראשוני.

להפעלה באלמנטים ההתחלתיים של ATS, נעשה שימוש בעיצובי ממסר מיוחדים, אשר אינם כוללים רטט וקפיצה של מגעים כאשר מופעלים בגבולות התחתונים.

כאשר הציוד מופעל בדרך כלל בהתאם למעגל הראשי, ממסר ניטור המתח פשוט צופה במצב זה. ברגע שהמתח נעלם, ה-RKN מחליף את המגעים שלו ובכך מאותת לסולנואיד להפעיל את הסולנואיד של מתג הגיבוי כדי להפעיל אותו.

במקביל, נצפה רצף מסוים של הפעלה של רכיבי הכוח של הלולאה הראשונה, הנכלל בלוגיקת הבקרה של מערכת ה-ATS במהלך יצירתה ותצורתה.

בנוסף לאובדן המתח בקו החשמל הראשי, לפעולה מלאה של אלמנט ההתחלה של ה-ATS, יש צורך בדרך כלל לבדוק עוד כמה תנאים, למשל:

• היעדר קצר חשמלי לא מורשה באזור המוגן;

• הפעל את מתג הקלט;

• נוכחות של מתח על קו החשמל לגיבוי ועוד כמה.

כל הגורמים הראשוניים שהוזנו להפעלת ה-ATS נבדקים באלגוריתם הלוגי, ואם מתקיימים התנאים הדרושים, ניתנת פקודה לגוף המבצע, תוך התחשבות בהגדרת הזמן שנקבעה.

דוגמאות ליישום של כמה תוכניות ATS

בהתאם לגודל מתח ההפעלה של המערכת ולמורכבות תצורת הרשת, מעגל ה-ATS יכול להיות בעל מבנה שונה, לפעול על זרם ישר או חילופין, או להסתדר בלעדיו בכלל, תוך שימוש במתח הרשת הראשית ב-0.4 קילו וולט. מעגלים.

ATS על קו מתח גבוה בזרם הפעלה קבוע

בואו נסתכל בקצרה על ההיגיון של הפעולה של מעגל ממסר כוח הגיבוי עם ספק הכוח הראשי מס' 1.

אם מתרחש קצר חשמלי בקטע L-1, ההגנות יכבו את המתג V-1 והמתח באוטובוסים המחברים ייעלם. ממסר תת המתח «H <» יחוש זאת דרך ה-VT המדידה ויפעל על ידי אספקת + זרם הפעלה דרך מגע ה-RV, שפעל בהשהיית זמן, לסליל ה-RP.

המגעים שלו יפעילו פקודות להפעלת מספר ממסרים המבצעים פונקציות ניטור שונות ומספקים אות בקרה לסולנואיד הסגירה של מתג ההפעלה V-2.

הסכימה מספקת פעולה אחת ושחרור מידע הפעלה מממסרי אותות.

ATS של מתג חתך בזרם הפעלה קבוע

שנאי הכוח הפועלים T1 ו-T2 מספקים את חלק הפסים שלהם מנותק ממתג המקטע V-5.

כאשר אחד מהשנאים הללו מושבת או מופרע, מתח מופעל על החלק שהופעל על ידי החלפת מתג V-5. ממסר RPV מספק סגירה אוטומטית חד פעמית.

פעולת המעגל מבוססת על האינטראקציה של מגעי העזר של המתג עם אספקת זרם הפעלה + לסלילים של ממסר ה-RPV ולאותות פנייה. היא גם מספקת את האצה התפעולית של מערכת ההפעלה, המופעלת במהלך המתגים על ידי הצוות התורן.

ניתן לשנות את עקרון היווצרות היגיון הפעולה של ATS. לדוגמה, בעת הפעלת מעגל עם מתג קטע נוסף כלול, כפי שמוצג בתמונה למטה, יידרשו מתנעים ואלמנטים לוגיים נוספים.

מתג חתך ATS בפעולת זרם חילופין

תכונות של פעולת האוטומציה של מקורות המשתמשים באנרגיה מאלה הממוקמים בתחנת המשנה מדידת VT, ניתן להעריך לפי התכנית הבאה.

כאן בקרת המתח של כל מקטע נעשית על ידי ממסרי 1PH ו-2PH. המגעים שלהם מפעילים את גופי הסנכרון 1PB או 2PB, הפועלים דרך מגעי הבלוק והסלילים המהבהבים של הסולנואידים של מתג ההפעלה.

העיקרון של יישום ATS של משתמשים ברשת 0.4 קילו וולט

בעת יצירת ספק כוח גיבוי לרשת תלת פאזית, משתמשים במתחילים מגנטיים KM1, KM2 וממסר מתח מינימלי של kV, השולט על הפרמטרים של הקו הראשי L1.

פיתולי המתנע מחוברים מאותם שלבים של הקווים שלהם דרך מגעי המיתוג ההגיוני לנייטרלי המוארק, ומגעי הכוח מתחברים לפסי האספקה ​​של הצרכן משני הצדדים.

מערכת המגעים של ממסר המתח בכל עמדה מחברת רק מתנע אחד לרשת החשמל. בנוכחות מתח על קו L1, ה-kV יפעל ועם מגע הסגירה שלו יפעיל את סליל המתנע KM1, שיספק למשתמש את מעגל האספקה ​​שלו ויחבר את אור האות שלו, תוך השבתת פיתול ה-KM2.

במקרה של הפסקת מתח ב-L1, ממסר ה-kV קוטע את מעגל האספקה ​​של מתפתל המתנע KM1 ומתחיל את KM2, אשר מבצע את אותן פונקציות עבור קו L2 כמו KM1 עבור המעגל שלו במקרה הקודם.

מתגי הכוח QF1 ו-QF2 משמשים כדי לנטרל לחלוטין את המעגל.

ניתן לקחת את אותו אלגוריתם כבסיס ליצירת ספק כוח למשתמשים אחראיים ברשת חשמל חד פאזית.אתה רק צריך לכבות את האלמנטים המיותרים בו ולהשתמש במתחילים חד פאזיים.

תכונות של ערכות ATS מודרניות

כדי להסביר את העקרונות של בניית אלגוריתמי אוטומציה, נעשה שימוש מכוון בבסיס הממסר הישן, מה שמקל על הבנת האלגוריתמים בעבודה.

מכשירים סטטיים ומיקרו-מעבדים מודרניים עובדים על אותם מעגלים, אך יש להם מראה משופר, גדלים קטנים יותר ובעלי הגדרות ויכולות נוחות יותר.

הם נוצרים בלוקים נפרדים או בסטים שלמים המורכבים במודולים מיוחדים.

לשימוש תעשייתי, ערכות ATS מיוצרות כערכות מוכנות לחלוטין לשימוש השוכנות במארזי מגן מיוחדים.