Автоматическое повторное включение (АПВ): принцип работы и виды

В энергетике существует хорошо известная статистика: подавляющее большинство коротких замыканий в электрических сетях носит кратковременный, самоустраняющийся характер. Удар молнии, перекрытие изолятора из-за загрязнения, случайное касание провода птицей или ветвью дерева — всё это вызывает срабатывание защиты и отключение линии. Однако уже через долю секунды причина замыкания исчезает, и линия вполне способна нести нагрузку в штатном режиме.

Именно для таких ситуаций было разработано автоматическое повторное включение — устройство или функция релейной защиты, которая после отключения выключателя автоматически подаёт команду на его повторное включение через заданный промежуток времени. Применение АПВ позволяет восстановить электроснабжение без участия оперативного персонала, сократить время перерыва в подаче энергии до минимума и существенно повысить надёжность работы энергосистемы.

По статистике, в воздушных линиях электропередачи доля успешных повторных включений составляет от 60 до 90% от общего числа срабатываний защиты. Это означает, что в большинстве случаев АПВ позволяет избежать длительного аварийного отключения.

Принцип работы АПВ

Алгоритм работы устройства АПВ достаточно прост и логичен:

1. Фиксация отключения. Защита фиксирует факт отключения выключателя от действия релейной защиты (не от оперативного персонала).
2. Выдержка времени. Запускается таймер — так называемое время бестоковой паузы. За этот период дуга короткого замыкания должна погаснуть, ионизированный воздух — деионизироваться, а причина замыкания — исчезнуть. Обычно пауза составляет от 0,3 до 1,5 секунды для однофазного АПВ и от 0,5 до 2 секунд для трёхфазного.
3. Подача команды на включение. По истечении паузы АПВ подаёт импульс на включение выключателя.
4. Анализ результата. Если линия включилась успешно и защита не сработала повторно — АПВ считается успешным. Если же замыкание оказалось устойчивым, защита снова отключит выключатель, а АПВ больше не повторяет попытку (или делает это ограниченное число раз).

Важный принцип: АПВ не должно действовать при отключении выключателя оперативным персоналом. Для этого в схемах предусматривается блокировка по положению ключа управления.

Виды АПВ

В зависимости от конфигурации сети и характера защищаемого оборудования применяются различные типы АПВ:

Однократное АПВ (1-кратное) — наиболее распространённый вариант. Устройство делает одну попытку повторного включения. Если она неуспешна — линия остаётся отключённой.

Многократное АПВ — предусматривает 2–3 попытки с увеличивающимися паузами между ними. Применяется на линиях с высокими требованиями к надёжности, однако создаёт дополнительные ударные токи в сети.

Однофазное АПВ (ОАПВ) — используется на линиях высокого и сверхвысокого напряжения (110 кВ и выше). При однофазном замыкании отключается только повреждённая фаза, две другие продолжают работу. После бестоковой паузы повреждённая фаза включается обратно. Это существенно повышает устойчивость параллельной работы генераторов.

Трёхфазное АПВ (ТАПВ) — отключает и включает все три фазы одновременно. Применяется на линиях всех классов напряжения.

АПВ с проверкой синхронизма — перед включением выключателя проверяется совпадение фаз напряжений по обе стороны от него. Применяется на транзитных линиях, где несинхронное включение может вызвать аварию.

АПВ с ускорением защиты — после подачи команды на повторное включение защита на короткое время переводится в ускоренный режим: если замыкание устойчивое, она отключит линию быстрее обычного.

Где применяется АПВ

АПВ является обязательным элементом для:

• воздушных линий электропередачи всех классов напряжения;
• шин подстанций;
• трансформаторов (в ряде случаев);
• секционных и шиносоединительных выключателей.

На кабельных линиях АПВ, как правило, не применяется, поскольку замыкания в кабеле носят устойчивый характер — повторное включение лишь усугубит повреждение изоляции.

Автоматическое повторное включение — одно из старейших и наиболее эффективных средств автоматики в электроэнергетике. Несмотря на кажущуюся простоту принципа действия, грамотная настройка АПВ требует учёта множества факторов: типа сети, характеристик защиты, требований к устойчивости и допустимых токов включения. Правильно настроенное АПВ ежедневно и незаметно для потребителей восстанавливает тысячи отключений по всей стране — именно в этом и заключается его главная ценность.