كيف تعمل أجهزة التحويل الآلي (ATS) في الشبكات الكهربائية

في مقال يصف العمل أجهزة الإغلاق التلقائييتم النظر في حالات انقطاع التيار الكهربائي لأسباب مختلفة وطرق استعادتها من خلال النقل الأوتوماتيكي لخطوط الكهرباء في حالة اختفاء أسباب حالات الطوارئ وتوقفها عن العمل.

يمكن للطائر الذي يطير بين أسلاك خط طاقة علوي أن يخلق دائرة كهربائية قصيرة عبر جناحيه. سيؤدي ذلك إلى إزالة الجهد من الخط العلوي عن طريق فصل حماية مفتاح الطاقة في محطة الطاقة الفرعية.

بعد بضع ثوانٍ ، ستعيد أجهزة الإغلاق الأوتوماتيكي التيار الكهربائي للمستهلكين ، ولن توقف الحماية في هذا الوقت ، لأن الطائر الذي اصطدم بالتيار سيكون لديه وقت للسقوط على الأرض.

ومع ذلك ، إذا سقطت شجرة قريبة على خط الطاقة العلوية من هبوب رياح الإعصار ، فكسر الدعم ، ثم ستحدث دائرة قصر طويلة ، وستنكسر الأسلاك ، مما يستبعد الاستعادة التلقائية السريعة للطاقة للأشياء المتصلة.

لن يتمكن جميع مستخدمي هذا الخط من الحصول على الطاقة حتى يتم الانتهاء من أعمال الإصلاح ، والتي قد تستغرق عدة أيام ...

تخيل أن مثل هذا الضرر يحدث على خط يزود الكهرباء لمدينة إقليمية بها مرافق إنتاج كبيرة ، مثل استخدام أفران كهربائية أوتوماتيكية لصهر الزجاج.

في حالة انقطاع التيار الكهربائي ، ستتوقف حمامات الذوبان عن العمل وسيتصلب كل الزجاج السائل. نتيجة لذلك ، ستعاني المؤسسة من خسائر مادية ضخمة ، وستواجه الحاجة إلى وقف الإنتاج ، وإجراء إصلاحات باهظة الثمن ...

لتجنب مثل هذه المواقف في جميع مرافق الإنتاج الكبيرة ، يتم توفير مصدر طاقة احتياطي ، يتكون من خط طاقة احتياطي من محطة فرعية أخرى أو مجموعة المولدات القوية الخاصة بها.

سوف تحتاج إلى التبديل بسرعة وبشكل موثوق إلى الطاقة منه. تستخدم مفاتيح التحويل التلقائي ، والمختصرة باسم ATS ، لهذا الغرض.

وبالتالي ، تم تصميم الأتمتة المدروسة لتزويد المستهلكين المسؤولين باستمرار بالكهرباء في حالة حدوث أعطال خطيرة في خط الطاقة الرئيسي بسبب التنشيط السريع لمصدر النسخ الاحتياطي.

متطلبات ATS

يجب تنشيط الأجهزة الخاصة بإدخال الطاقة الاحتياطية تلقائيًا:

• في أقرب وقت ممكن بعد انقطاع الكهرباء على الخط الرئيسي ؛

• في حالة فقدان الجهد على حافلات المستخدم ، دون تحليل أسباب الخلل ، إذا لم يتم توفير منع بدء التشغيل بنوع معين من الحماية. على سبيل المثال ، يجب أن تمنع حماية الإطارات القوسية بدء مفتاح التحويل التلقائي لمنع تطور الحادث الناتج ؛

• مع التأخير اللازم عند إجراء دورات تكنولوجية معينة. على سبيل المثال ، عند التشغيل تحت حمل محركات كهربائية قوية ، من الممكن حدوث "انخفاض في الجهد" ، والذي ينتهي بسرعة ؛

• دائمًا مرة واحدة فقط ، لأنه بخلاف ذلك يمكن تشغيله عدة مرات لدائرة كهربائية قصيرة لا يمكن إصلاحها ، والتي يمكن أن تدمر نظامًا كهربائيًا متوازنًا تمامًا.

المطلب الطبيعي للتشغيل الموثوق للدائرة هو صيانتها المستمرة في حالة جيدة والتحكم التلقائي في المعلمات التقنية.

مزايا المنشطات الأمفيتامينية على العرض الموازي من مصدرين

للوهلة الأولى ، من أجل تزويد المستهلكين المسؤولين بالطاقة ، يمكنك التعامل تمامًا مع توصيلهم في وقت واحد بخطين مختلفين يستهلكان الطاقة من مولدات مختلفة. بعد ذلك ، في حالة وقوع حادث على أحد الخطوط العلوية ، ستنكسر هذه الدائرة ، وستظل الأخرى تعمل وتوفر طاقة مستمرة.

تم إنشاء مثل هذه المخططات بالفعل ، ولكنها لم تتلق تطبيقًا عمليًا جماعيًا بسبب العيوب التالية:

• في حالة حدوث ماس كهربائي على أي من الخطين ، تزداد التيارات بشكل كبير بسبب إمداد الطاقة من كلا المولدين ؛

• تتزايد خسائر الطاقة في المحطات الفرعية لمحولات الطاقة ؛

• يصبح مخطط إدارة الطاقة أكثر تعقيدًا بسبب استخدام الخوارزميات التي تأخذ في الوقت نفسه في الاعتبار حالة المستخدم ومولدين ، حدوث تدفقات الطاقة ؛

• تعقيد تنفيذ إجراءات الحماية المترابطة بواسطة الخوارزميات في الأطراف البعيدة الثلاثة.

لذلك ، يعتبر تزويد المستخدم بالطاقة من مصدر رئيسي واحد والتحويل التلقائي إلى المولد الاحتياطي في حالة انقطاع التيار الكهربائي هو الأكثر نجاحًا. يمكن أن يكون وقت انقطاع التيار بهذه الطريقة أقل من ثانية واحدة.

ميزات إنشاء مخططات ATS

يمكن استخدام إحدى الخوارزميات التالية للتحكم في الأتمتة:

• مصدر طاقة أحادي الاتجاه من مكان العمل مع وضع الاستعداد الإضافي الساخن ، والذي يتم تشغيله فقط عند فقد الجهد من المصدر الرئيسي ؛

• إمكانية الاستخدام الثنائي لكل من المصادر كمحطة عمل ؛

• قدرة دائرة ATS على العودة تلقائيًا إلى الطاقة من المصدر الأساسي بعد استعادة الجهد إلى نواقل مفتاح الإدخال. في هذه الحالة ، يتم إنشاء سلسلة من تشغيل أجهزة تبديل الطاقة ، باستثناء إمكانية توصيل المستخدم بوضع الطاقة المتوازية من مصدرين ؛

• مخطط ATS بسيط يستبعد الانتقال إلى وضع استعادة الطاقة من المصدر الرئيسي في الوضع التلقائي ؛

• يجب تقديم مصدر الطاقة الاحتياطية فقط إذا تم إجراء ترتيبات لتزويد الجهد الكهربائي لعنصر مصدر الطاقة الرئيسي الفاشل عن طريق إيقاف تشغيل المفتاح ذي الصلة.

على عكس الإغلاق التلقائي ، الإغلاق التلقائي ، تُظهر أجهزة ATS أعلى كفاءة في حالة انقطاع التيار الكهربائي ، محسوبة بنسبة 90 95٪. لذلك ، يتم استخدامها على نطاق واسع في أنظمة تزويد الطاقة للمؤسسات الصناعية.

يتم استخدام التبديل التلقائي للاحتياطي لتزويد خطوط الطاقة والمحولات (إمدادات الطاقة والاحتياجات المساعدة) والمفاتيح المقطعية.

المبادئ التي يقوم عليها عمل OVD

لتحليل جهد خط الطاقة الرئيسي ، يتم استخدام جهاز قياس يتكون من مرحل التحكم في الجهد RKN مع محول قياس ودوائره. يتم تغذية الجهد العالي للشبكة الأولية ، المحول نسبيًا إلى قيمة ثانوية تبلغ 0 100 فولت ، إلى ملف مرحل التحكم ، والذي يعمل كمحفز.

يتميز إعداد إعدادات الترحيل RKN بخصوصية: من الضروري مراعاة المستوى المنخفض المطلوب لتشغيل عنصر التشغيل ، مما يضمن انخفاض الجهد إلى 20 25٪ من القيمة الاسمية.

ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه في حالة الدوائر القصيرة القريبة ، يحدث "انخفاض الجهد" قصير المدى ، والذي يتم التخلص منه عن طريق تشغيل حماية التيار الزائد. ويجب استعادة عناصر بدء تشغيل ILV من خلال هذه العمليات. ومع ذلك ، من المستحيل استخدام الأنواع التقليدية من المرحلات بسبب تشغيلها غير المستقر عند حد المقياس الأولي.

للتشغيل في عناصر بدء تشغيل ATS ، يتم استخدام تصميمات ترحيل خاصة ، والتي تستبعد الاهتزاز والارتداد من جهات الاتصال عند تشغيلها عند حدود منخفضة.

عندما يتم تشغيل الجهاز بشكل طبيعي وفقًا للدائرة الرئيسية ، فإن مرحل مراقبة الجهد يراقب هذا الوضع ببساطة. بمجرد اختفاء الجهد ، يقوم RKN بتبديل جهات الاتصال الخاصة به وبالتالي يشير إلى الملف اللولبي لتشغيل الملف اللولبي الخاص بمفتاح النسخ الاحتياطي لتشغيله.

في الوقت نفسه ، لوحظ تسلسل معين لتفعيل عناصر الطاقة في الحلقة الأولى ، والتي يتم تضمينها في منطق التحكم في نظام ATS أثناء إنشائه وتكوينه.

بالإضافة إلى فقدان الجهد على خط الطاقة الرئيسي ، من أجل التشغيل الكامل لعنصر بدء تشغيل ATS ، من الضروري عادةً التحقق من بعض الشروط الأخرى ، على سبيل المثال:

• عدم وجود ماس كهربائي غير مصرح به في المنطقة المحمية ؛

• قم بتشغيل مفتاح الإدخال ؛

• وجود الفولتية على خط الطاقة الاحتياطية وبعضها الآخر.

يتم التحقق من جميع العوامل الأولية التي تم إدخالها لتشغيل ATS في الخوارزمية المنطقية ، وإذا تم استيفاء الشروط اللازمة ، يتم إصدار أمر إلى الهيئة التنفيذية ، مع مراعاة ضبط الوقت المحدد.

أمثلة على تطبيق بعض مخططات ATS

اعتمادًا على حجم جهد تشغيل النظام وتعقيد تكوين الشبكة ، يمكن أن يكون لدائرة ATS بنية مختلفة ، أو تعمل بالتيار المباشر أو المتردد ، أو تعمل بدونها على الإطلاق ، باستخدام جهد الشبكة الرئيسي في 0.4 كيلو فولت الدوائر.

ATS على خط جهد عالي بتيار تشغيل ثابت

دعونا نلقي نظرة موجزة على منطق تشغيل دائرة ترحيل الطاقة الاحتياطية مع مصدر الطاقة الرئيسي رقم 1.

في حالة حدوث دائرة كهربائية قصيرة في القسم L-1 ، فإن الحماية ستوقف تشغيل المفتاح V-1 وسيختفي الجهد على الحافلات المتصلة. سوف يستشعر مرحل الجهد المنخفض «H <» ذلك من خلال قياس VT ويعمل عن طريق إمداد + تيار التشغيل من خلال ملامس RV ، الذي يعمل مع تأخير زمني ، إلى ملف RP.

ستطلق جهات الاتصال الخاصة بها أوامر لتشغيل عدد من المرحلات التي تؤدي وظائف المراقبة المختلفة وتوفر إشارة تحكم إلى الملف اللولبي لإغلاق مفتاح الطاقة V-2.

يوفر المخطط إجراءً فرديًا وإصدارًا لمعلومات التشغيل من مرحلات الإشارة.

ATS لمفتاح مقطعي بتيار تشغيل ثابت

توفر محولات الطاقة العاملة T1 و T2 قسمها من قضبان التوصيل المفصولة عن مفتاح المقطع V-5.

عند تعطل أحد هذه المحولات أو انقطاعه ، يتم تطبيق الطاقة على القسم المعطل عن طريق تبديل مفتاح V-5. يوفر مرحل RPV إغلاقًا تلقائيًا لمرة واحدة.

يعتمد تشغيل الدائرة على تفاعل جهات الاتصال المساعدة للمفتاح مع إمداد + تيار التشغيل لملفات مرحل RPV وإشارات الانعطاف. كما ينص على التسريع التشغيلي لنظام التشغيل ، والذي يتم تشغيله أثناء التبديل بواسطة الأفراد المناوبين.

يمكن تغيير مبدأ تشكيل منطق تشغيل المنشطات الأمفيتامينية. على سبيل المثال ، عند تشغيل دائرة بها مفتاح قسم إضافي مدرج ، كما هو موضح في الصورة أدناه ، ستكون هناك حاجة إلى مبتدئين وعناصر منطقية إضافية.

التبديل المقطعي ATS في عملية التيار المتناوب

ميزات تشغيل أتمتة المصادر التي تستخدم الطاقة من تلك الموجودة في المحطة الفرعية قياس VT، يمكن تقديرها وفقًا للمخطط التالي.

هنا يتم التحكم في الجهد لكل قسم بواسطة مرحلات 1PH و 2PH. تعمل جهات الاتصال الخاصة بهم على تنشيط الهيئات المتزامنة 1PB أو 2PB ، والتي تعمل من خلال جهات اتصال الكتلة والملفات الوامضة للملفات اللولبية لمفتاح الطاقة.

مبدأ تطبيق ATS لمستخدمي شبكة 0.4 كيلو فولت

عند إنشاء مصدر طاقة احتياطي لشبكة ثلاثية الطور ، يتم استخدام المشغلات المغناطيسية KM1 و KM2 ومرحل الجهد الأدنى كيلوفولت ، والذي يتحكم في معلمات الخط الرئيسي L1.

يتم توصيل ملفات البداية من نفس مراحل خطوطها من خلال جهات اتصال التبديل المنطقي إلى المحايد المؤرض ، وتنقر جهات اتصال الطاقة في قضبان توصيل إمداد المستهلك على كلا الجانبين.

يربط نظام التلامس لترحيل الجهد في كل موضع بادئًا واحدًا فقط بالتيار الكهربائي. في حالة وجود الجهد على الخط L1 ، سيعمل kV ومع اتصاله الختامي سوف يقوم بتشغيل ملف بداية KM1 ، والذي سيزود المستخدم بدائرة الإمداد الخاصة به ويوصل ضوء الإشارة الخاص به ، مع تعطيل لف KM2.

في حالة انقطاع الجهد على L1 ، يقطع مرحل kV دائرة الإمداد لملف البداية KM1 ويبدأ KM2 ، والذي يؤدي نفس الوظائف لخط L2 مثل KM1 لدائرته في الحالة السابقة.

تستخدم مفاتيح الطاقة QF1 و QF2 لإلغاء تنشيط الدائرة تمامًا.

يمكن استخدام نفس الخوارزمية كأساس لإنشاء مصدر طاقة للمستخدمين المسؤولين في شبكة طاقة أحادية الطور.تحتاج فقط إلى إيقاف تشغيل العناصر غير الضرورية فيه واستخدام مبتدئين أحادي الطور.

ميزات مجموعات ATS الحديثة

لشرح مبادئ بناء خوارزميات الأتمتة ، تم استخدام قاعدة الترحيل القديمة بشكل متعمد ، مما يسهل فهم الخوارزميات في العمل.

تعمل الأجهزة الحديثة الثابتة والمعالجات الدقيقة على نفس الدوائر ، ولكن لها مظهر محسّن ، وأحجام أصغر ولديها إعدادات وقدرات أكثر ملاءمة.

يتم إنشاؤها في كتل منفصلة أو في مجموعات كاملة مجمعة في وحدات خاصة.

للاستخدام الصناعي ، يتم تصنيع مجموعات ATS كمجموعات جاهزة للاستخدام بالكامل موضوعة في حاويات واقية خاصة.