電気ネットワークにおける自動転送交換装置 (ATS) の仕組み

作品解説記事にて 自動閉鎖装置では、さまざまな理由により電力供給が停止した場合と、緊急事態の原因が消滅して停止した場合の送電線の自動伝送による復旧方法が考えられる。

架空送電線の電線の間を飛ぶ鳥は、羽を通して短絡を引き起こす可能性があります。これにより、変電所の電源スイッチ保護が作動し、架空線から電圧が除去されます。

数秒後、自動再閉路装置が消費者への電力供給を再開しますが、電流に当たった鳥は地面に落ちる時間がかかるため、この時点では保護機能によって電源がオフになることはありません。

ただし、ハリケーンの突風で近くの木が架空送電線に倒れ、支柱が壊れると、長い短絡が発生し、ワイヤーが断線し、接続されたオブジェクトへの電力の迅速な自動復旧ができなくなります。

修理作業が完了するまで、この回線のすべてのユーザーは電力を受け取ることができなくなります。修理には数日かかる可能性があります...

ガラスを溶かすための自動電気炉など、大規模な生産設備を備えた地方都市に電力を供給するラインで、このような被害が発生したと想像してみてください。

停電が発生した場合、溶解槽は動作を停止し、すべての液体ガラスが固化します。その結果、企業は巨額の物的損失を被り、生産を停止し、高価な修理を行う必要に直面することになります...

すべての大規模な生産施設でこのような状況を回避するために、別の変電所からのバックアップ電力線または独自の強力な発電機セットで構成されるバックアップ電源が提供されます。

迅速かつ確実に電源に切り替える必要があります。この目的には、自動転送スイッチ (ATS と略称) が使用されます。

したがって、検討されている自動化は、バックアップ電源の急速な起動による主電力線の重大な故障の場合でも、責任ある消費者に電力を継続的に供給するように設計されています。

ATSの要件

バックアップ電源を自動的に導入するためのデバイスを有効にする必要があります。

• 幹線の停電後はできるだけ早く。

• ユーザー自身のバスの電圧が失われた場合、誤動作の原因を分析せずに、特定の種類の保護による始動のブロックが提供されていない場合。たとえば、タイヤのアーク保護は、事故の発生を防ぐために自動変速スイッチの開始をブロックする必要があります。

• 特定の技術サイクルを実行するときに必要な遅延を伴います。たとえば、強力な電気モーターの負荷の下でスイッチを入れると、「電圧降下」が発生する可能性があり、これはすぐに終了します。

• 常に 1 回だけにしてください。そうしないと、修復不可能な短絡により数回オンになる可能性があり、平衡電気システムが完全に破壊される可能性があります。

回路の信頼性の高い動作のための当然の要件は、回路を常に良好な状態に維持し、技術パラメータを自動制御することです。

2 つの電源からの並列電源に対する ATS の利点

一見すると、責任ある消費者に電力を供給するために、異なる発電機からエネルギーを受け取る 2 つの異なる回線に消費者を同時に接続することに完全に対処できます。その後、架空線の 1 つで事故が発生した場合、この回路は遮断されますが、もう 1 つの回路は動作したままになり、継続的に電力が供給されます。

このようなスキームはすでに作成されていますが、次のような欠点があるため、大量の実用化には至っていません。

• いずれかのラインで短絡が発生した場合、両方の発電機からのエネルギー供給により電流が大幅に増加します。

• 変電所における電力損失は増加しています。

• ユーザーと 2 台の発電機の状態、エネルギー フローの発生を同時に考慮するアルゴリズムを使用するため、電力管理スキームはさらに複雑になります。

• 3 つのリモート エンドでアルゴリズムによって相互接続された保護の実装の複雑さ。

したがって、1 つの主電源からユーザーに電力を供給し、停電の場合にはバックアップ発電機に自動的に電力を供給することが最も有望であると考えられます。この方法による停電時間は 1 秒未満になります。

ATSスキーム作成の特徴

次のアルゴリズムのいずれかを使用して自動化を制御できます。

• 追加のホットスタンバイモードを備えた職場からの一方向電源供給。主電源からの電圧が失われた場合にのみ動作します。

• 各ソースをワークステーションとして双方向で使用する可能性。

• 入力スイッチ バスへの電圧が回復した後、自動的に一次電源からの電力に戻る ATS 回路の機能。この場合、ユーザーが 2 つの電源からの並列電力モードに接続する可能性を排除して、電力スイッチング デバイスの一連の作動が作成されます。

• 自動モードで主電源から電力回収モードへの移行を排除する単純な ATS スキーム。

• バックアップ電源は、関連するスイッチをオフにすることによって故障した主電源要素に電圧を供給する準備ができている場合にのみ導入する必要があります。

自動再閉路、自動再閉路とは異なり、ATS デバイスは停電時に 90 ÷ 95% で計算される最高の効率を示します。したがって、産業企業の電源システムに広く使用されています。

予備の自動スイッチオンは、電力線、変圧器（電源および補助ニーズ）、セクションスイッチに電力を供給するために使用されます。

OVD の作業の基礎となる原則

主電力線の電圧を分析するには、電圧制御リレーRKNと測定用変圧器およびその回路を組み合わせた測定装置が使用されます。一次ネットワークの高電圧は、0 ÷ 100 ボルトの二次値に比例変換されて、トリガーとして機能する制御リレーのコイルに供給されます。

RKNリレー設定の設定には特徴があります。作動要素の作動の必要レベルが低いことを考慮する必要があり、公称値の20÷25%までの電圧降下が保証されます。

これは、近接短絡の場合、短期間の「電圧降下」が発生し、過電流保護の動作によって解消されるためです。また、ILV 起動項目はこれらのプロセスによって復元される必要があります。しかし、従来型のリレーは初期スケール限界では動作が不安定で使用できません。

ATS の始動要素での動作には、下限での作動時の振動や接点の跳ね返りを排除する特別なリレー設計が使用されています。

機器が主回路に従って通常に電力供給されている場合、電圧監視リレーは単にこのモードを監視します。電圧が消えるとすぐに、RKN は接点を切り替え、バックアップ スイッチのソレノイドをオンにしてバックアップ スイッチを作動させるようソレノイドに信号を送ります。

同時に、最初のループのパワー要素の起動の特定のシーケンスが観察されます。これは、ATS システムの作成および構成中に ATS システムの制御ロジックに組み込まれています。

ATS の始動要素が完全に動作するには、主電力線の電圧損失に加えて、通常、さらにいくつかの条件を確認する必要があります。たとえば、次のとおりです。

• 保護領域に不正な短絡がないこと。

• 入力スイッチをオンにします。

• バックアップ電源ラインやその他の電圧の存在。

ATS の動作のために入力されたすべての初期要素は論理アルゴリズムでチェックされ、必要な条件が満たされている場合は、設定された時間設定を考慮して実行機関にコマンドが発行されます。

一部の ATS スキームの適用例

システムの動作電圧の大きさとネットワーク構成の複雑さに応じて、ATS 回路は異なる構造を持つことができ、直流または交流で動作することも、0.4 kV のメインネットワーク電圧を使用してまったく動作しないこともできます。回路。

一定の動作電流での高電圧ライン上の ATS

主電源 #1 を使用したバックアップ電源リレー回路の動作ロジックを簡単に見てみましょう。

L-1 セクションで短絡が発生すると、保護機能によりスイッチ V-1 がオフになり、接続バスの電圧が消えます。不足電圧リレー«H<»は、測定VTを通じてこれを感知し、時間遅れで動作したRV接点を通じてRPコイルに+動作電流を供給することによって動作します。

その接点は、さまざまな監視機能を実行し、V-2 電源スイッチを閉じるソレノイドに制御信号を提供する多数のリレーを作動させるコマンドをトリガーします。

このスキームは、シングルアクションと信号リレーからの作動情報のリリースを提供します。

一定動作電流におけるセクションスイッチのATS

動作中の電源トランス T1 および T2 は、セクション スイッチ V-5 から切り離されたバスバーのセクションに電力を供給します。

これらの変圧器の 1 つがトリップまたは遮断されると、V-5 スイッチを切り替えることによってトリップ部分に電力が供給されます。 RPV リレーは 1 回だけ自動で閉じます。

回路の動作は、スイッチの補助接点と、RPV リレーおよび方向指示器のコイルへの + 動作電流の供給との相互作用に基づいています。また、オペレーティング システムの動作を高速化することもでき、勤務中の担当者による切り替え中にオペレーティング システムが動作します。

ATSの動作ロジックの形成原理は変更可能です。たとえば、下の写真に示すように、追加のセクション スイッチが含まれる回路を動作させる場合、追加のスターターとロジック エレメントが必要になります。

交流運転時のATS区分開閉器

変電所内にあるエネルギーを使用する電源の自動化操作の特徴 VT測定、次のスキームに従って推定できます。

ここでは、各セクションの電圧制御は 1PH と 2PH リレーによって行われます。それらの接点は 1PB または 2PB 同期本体を作動させ、電源スイッチ ソレノイドのブロック接点と点滅コイルを介して動作します。

0.4 kVネットワークのユーザーのATS実装の原理

三相ネットワークのバックアップ電源を作成する場合、磁気スターター KM1、KM2 および kV 最小電圧リレーが使用され、主線 L1 のパラメーターを制御します。

スタータ巻線は、ラインの同相からロジックスイッチング接点を介して接地されたニュートラルに接続され、電源接点は両側で消費者の電源バスバーに接続されます。

各位置の電圧リレーの接点システムは、1 つのスターターのみを主電源に接続します。 L1 ラインに電圧が存在すると、kV が動作し、その閉接点によりスターター KM1 のコイルがオンになり、ユーザーに電源回路を供給して信号灯を接続し、同時に KM2 巻線を無効にします。

L1 で電圧が遮断された場合、kV リレーはスタータ巻線 KM1 の電源回路を遮断し、KM2 を起動します。KM2 は、前のケースでの回路の KM1 と同じ機能を L2 ラインに対して実行します。

電源スイッチ QF1 および QF2 は、回路への通電を完全に遮断するために使用されます。

同じアルゴリズムを、単相電力ネットワーク内の責任あるユーザー向けの電源を作成するための基礎として使用できます。その中の不要な要素をオフにして、単相スターターを使用するだけです。

最新の ATS セットの特徴

自動化アルゴリズムの構築の原理を説明するために、古いリレー ベースが意図的に使用されており、動作するアルゴリズムを理解しやすくなっています。

最新のスタティック デバイスとマイクロプロセッサ デバイスは同じ回路で動作しますが、外観が改善され、サイズが小さくなり、より便利な設定と機能が備わっています。

それらは、個別のブロックで作成されるか、特別なモジュールに組み立てられたセット全体で作成されます。

産業用の ATS キットは、特別な保護筐体に収納された、すぐに使用できるキットとして製造されています。