Fonctionnement des dispositifs de commutation de transfert automatique (ATS) dans les réseaux électriques

Dans un article décrivant le travail dispositifs de fermeture automatique, les cas d'interruption de l'alimentation électrique pour diverses raisons et méthodes de sa restauration par la transmission automatique des lignes électriques dans le cas où les causes des situations d'urgence ont disparu et ont cessé de fonctionner sont pris en compte.

Un oiseau volant entre les fils d'une ligne électrique aérienne peut créer un court-circuit à travers ses ailes. Cela entraînera la suppression de la tension de la ligne aérienne en déclenchant la protection de l'interrupteur d'alimentation de la sous-station électrique.

Après quelques secondes, les dispositifs de réenclenchement automatique rétabliront l'alimentation électrique des consommateurs, et la protection à ce moment ne l'éteindra plus, car l'oiseau frappé par le courant aura le temps de tomber au sol.

Cependant, si un arbre à proximité tombe sur la ligne électrique aérienne à cause d'une rafale de vent d'ouragan, brise le support, alors un long court-circuit se produira, les fils se rompront, ce qui exclura la restauration automatique rapide de l'alimentation des objets connectés.

Tous les utilisateurs de cette ligne ne pourront pas être alimentés tant que les travaux de réparation ne seront pas terminés, ce qui pourrait prendre plusieurs jours...

Imaginez qu'un tel dommage se produise sur une ligne qui alimente en électricité une ville régionale avec de grandes installations de production, comme l'utilisation de fours électriques automatiques pour la fusion du verre.

En cas de panne de courant, les bains de fusion cesseront de fonctionner et tout le verre liquide se solidifiera. En conséquence, l'entreprise subira d'énormes pertes matérielles, sera confrontée à la nécessité d'arrêter la production, d'effectuer des réparations coûteuses...

Pour éviter de telles situations dans toutes les grandes installations de production, une source d'alimentation de secours est fournie, consistant en une ligne électrique de secours provenant d'une autre sous-station ou de son propre groupe électrogène puissant.

Vous devrez passer rapidement et de manière fiable à l'alimentation de celui-ci. Des commutateurs de transfert automatiques, abrégés en ATS, sont utilisés à cette fin.

Ainsi, l'automatisation considérée est conçue pour alimenter en électricité en continu les consommateurs responsables en cas de pannes graves de la ligne électrique principale dues à l'activation rapide de la source de secours.

Exigences ATS

Les dispositifs d'introduction automatique de l'alimentation de secours doivent être activés :

• dès que possible après une perte d'électricité sur la ligne principale ;

• en cas de perte de tension sur les propres bus de l'utilisateur, sans analyser les causes du dysfonctionnement, si le blocage du démarrage par un certain type de protection n'est pas prévu. Par exemple, la protection contre les arcs des pneumatiques doit bloquer le démarrage du commutateur de transfert automatique pour empêcher le développement de l'accident qui en résulte ;

• avec le retard nécessaire lors de l'exécution de certains cycles technologiques. Par exemple, lors de la mise sous tension sous la charge de moteurs électriques puissants, une "chute de tension" est possible, qui se termine rapidement;

• toujours une seule fois, car sinon il est possible de s'allumer plusieurs fois pour un court-circuit irréparable, ce qui peut détruire complètement un système électrique équilibré.

Une exigence naturelle pour le fonctionnement fiable du circuit est son maintien constant en bon état et le contrôle automatique des paramètres techniques.

Avantages de l'ATS par rapport à l'approvisionnement parallèle à partir de deux sources

À première vue, pour alimenter des consommateurs responsables, vous pouvez tout à fait vous débrouiller en les connectant simultanément à deux lignes différentes qui tirent leur énergie de différents générateurs. Puis, en cas d'accident sur l'une des lignes aériennes, ce circuit se rompra, et l'autre restera opérationnel et fournira une alimentation continue.

De tels schémas ont déjà été créés, mais n'ont pas reçu d'application pratique de masse en raison des inconvénients suivants :

• en cas de court-circuit sur l'une ou l'autre des lignes, les courants augmentent fortement du fait de l'apport d'énergie des deux générateurs ;

• les pertes de puissance dans les sous-stations de transformation de puissance augmentent ;

• le schéma de gestion de l'énergie devient beaucoup plus complexe du fait de l'utilisation d'algorithmes prenant en compte simultanément l'état de l'utilisateur et des deux générateurs, l'occurrence des flux d'énergie ;

• la complexité de mise en œuvre des protections interconnectées par des algorithmes aux trois extrémités distantes.

Par conséquent, l'alimentation de l'utilisateur à partir d'une source principale et le transfert automatique vers le générateur de secours en cas de panne de courant sont considérés comme les plus prometteurs. Le temps de coupure de courant avec cette méthode peut être inférieur à 1 seconde.

Caractéristiques de la création de schémas ATS

L'un des algorithmes suivants peut être utilisé pour contrôler l'automatisation :

• alimentation unidirectionnelle à partir d'un lieu de travail avec un mode de veille à chaud supplémentaire, qui n'est mis en service qu'en cas de perte de tension de la source principale ;

• la possibilité d'utilisation bilatérale de chacune des sources comme poste de travail ;

• la capacité du circuit ATS à se remettre automatiquement sous tension à partir de la source principale après le rétablissement de la tension sur les bus de commutation d'entrée. Dans ce cas, une séquence d'actionnement des dispositifs de commutation de puissance est créée, excluant la possibilité de connecter l'utilisateur au mode de puissance parallèle à partir de deux sources ;

• un schéma ATS simple qui exclut le passage au mode de récupération d'énergie de la source principale en mode automatique ;

• l'alimentation de secours ne doit être introduite que si des dispositions ont été prises pour fournir une tension à l'élément d'alimentation principal défaillant en éteignant l'interrupteur correspondant.

Contrairement au réenclenchement automatique, le réenclenchement automatique, les dispositifs ATS affichent le rendement le plus élevé en cas de panne de courant, calculé à 90 ÷ 95 %. Par conséquent, ils sont largement utilisés dans les systèmes d'alimentation des entreprises industrielles.

L'allumage automatique de la réserve permet d'alimenter les lignes électriques, les transformateurs (alimentation et besoins auxiliaires), les sectionneurs.

Les principes qui sous-tendent le travail d'OVD

Pour analyser la tension de la ligne électrique principale, un appareil de mesure est utilisé, qui consiste en un relais de contrôle de tension RKN en combinaison avec un transformateur de mesure et ses circuits. La tension haute tension du réseau primaire, convertie proportionnellement en une valeur secondaire de 0 ÷ 100 volts, est envoyée à la bobine du relais de commande, qui agit comme un déclencheur.

Le réglage des paramètres du relais RKN a une particularité: il est nécessaire de prendre en compte le faible niveau d'actionnement requis de l'élément d'actionnement, qui garantit la chute de tension à 20 ÷ 25% de la valeur nominale.

Cela est dû au fait qu'en cas de courts-circuits proches, une "chute de tension" de courte durée se produit, qui est éliminée par le fonctionnement des protections contre les surintensités. Et les éléments de démarrage ILV doivent être restaurés par ces processus. Cependant, il est impossible d'utiliser des types de relais conventionnels en raison de leur fonctionnement instable à la limite d'échelle initiale.

Pour le fonctionnement dans les éléments de démarrage de l'ATS, des conceptions de relais spéciales sont utilisées, qui excluent les vibrations et le rebond des contacts lorsqu'ils sont actionnés à des limites inférieures.

Lorsque l'équipement est normalement alimenté selon le circuit principal, le relais de surveillance de tension observe simplement ce mode. Dès que la tension disparaît, le RKN commute ses contacts et signale ainsi au solénoïde d'allumer le solénoïde de l'interrupteur de secours pour l'actionner.

Dans le même temps, une certaine séquence d'activation des éléments de puissance de la première boucle est observée, qui est incluse dans la logique de commande du système ATS lors de sa création et de sa configuration.

En plus de la perte de tension sur la ligne d'alimentation principale, pour le fonctionnement complet de l'élément de démarrage de l'ATS, il est généralement nécessaire de vérifier quelques conditions supplémentaires, par exemple :

• absence de court-circuit non autorisé dans la zone protégée ;

• allumez le commutateur d'entrée ;

• la présence de tension sur la ligne électrique de secours et quelques autres.

Tous les facteurs initiaux entrés pour le fonctionnement de l'ATS sont vérifiés dans l'algorithme logique et, si les conditions nécessaires sont remplies, une commande est émise à l'organe exécutif, en tenant compte du réglage de l'heure définie.

Exemples d'application de certains systèmes ATS

En fonction de l'amplitude de la tension de fonctionnement du système et de la complexité de la configuration du réseau, le circuit ATS peut avoir une structure différente, fonctionner en courant continu ou alternatif, ou s'en passer du tout, en utilisant la tension du réseau principal en 0,4 kV circuits.

ATS sur une ligne haute tension à courant de fonctionnement constant

Examinons brièvement la logique de fonctionnement du circuit de relais d'alimentation de secours avec l'alimentation principale #1.

Si un court-circuit se produit dans la section L-1, alors les protections éteindront l'interrupteur V-1 et la tension sur les bus de connexion disparaîtra. Le relais de sous-tension "H <" le détectera via le TT de mesure et fonctionnera en fournissant + courant de fonctionnement via le contact RV, qui a fonctionné avec un retard, à la bobine RP.

Ses contacts déclencheront des commandes pour actionner un certain nombre de relais qui exécutent diverses fonctions de surveillance et fourniront un signal de commande au solénoïde de fermeture de l'interrupteur d'alimentation V-2.

Le schéma fournit une action unique et la libération des informations d'actionnement des relais de signalisation.

ATS d'un interrupteur sectionnel à courant de fonctionnement constant

Les transformateurs de puissance de manœuvre T1 et T2 alimentent leur section de jeux de barres déconnectée de l'interrupteur de section V-5.

Lorsqu'un de ces transformateurs est déclenché ou interrompu, l'alimentation est appliquée à la section déclenchée en commutant le commutateur V-5. Le relais RPV fournit une fermeture automatique unique.

Le fonctionnement du circuit est basé sur l'interaction des contacts auxiliaires de l'interrupteur avec l'alimentation en + courant de fonctionnement des bobines du relais RPV et des clignotants. Il assure également l'accélération opérationnelle du système d'exploitation qui est mis en service lors des basculements par le personnel d'astreinte.

Le principe de formation de la logique de fonctionnement de l'ATS peut être modifié. Par exemple, lors de l'utilisation d'un circuit avec un interrupteur de section supplémentaire inclus, comme indiqué sur la photo ci-dessous, des démarreurs et des éléments logiques supplémentaires seront nécessaires.

Commutateur de section ATS en fonctionnement en courant alternatif

Caractéristiques du fonctionnement de l'automatisation des sources qui utilisent l'énergie de celles situées dans la sous-station Mesure VT, peut être estimé selon le schéma suivant.

Ici, le contrôle de tension de chaque section est effectué par les relais 1PH et 2PH. Leurs contacts actionnent les corps de synchronisation 1PB ou 2PB, qui agissent par l'intermédiaire des contacts de bloc et des bobines de clignotement des solénoïdes de l'interrupteur de puissance.

Le principe de mise en œuvre de l'ATS des utilisateurs d'un réseau 0,4 kV

Lors de la création d'une alimentation de secours pour un réseau triphasé, des démarreurs magnétiques KM1, KM2 et un relais de tension minimale kV sont utilisés, qui contrôlent les paramètres de la ligne principale L1.

Les enroulements du démarreur sont connectés à partir des mêmes phases de leurs lignes via les contacts de commutation logiques au neutre mis à la terre, et les contacts de puissance se connectent aux barres omnibus d'alimentation du consommateur des deux côtés.

Le système de contact du relais de tension dans chaque position ne connecte qu'un seul démarreur au secteur. En présence de tension sur la ligne L1, le kV fonctionnera et avec son contact de fermeture enclenchera la bobine du démarreur KM1, qui alimentera l'utilisateur avec son circuit d'alimentation et connectera son signal lumineux, tout en désactivant l'enroulement KM2.

En cas de coupure de tension sur L1, le relais kV interrompt le circuit d'alimentation de l'enroulement de démarrage KM1 et démarre KM2 qui remplit les mêmes fonctions pour la ligne L2 que KM1 pour son circuit dans le cas précédent.

Les interrupteurs de puissance QF1 et QF2 sont utilisés pour mettre complètement le circuit hors tension.

Le même algorithme peut être pris comme base pour créer une alimentation électrique pour les utilisateurs responsables dans un réseau électrique monophasé.Il vous suffit d'éteindre les éléments inutiles et d'utiliser des démarreurs monophasés.

Caractéristiques des ensembles ATS modernes

Pour expliquer les principes des algorithmes d'automatisation du bâtiment, l'ancienne base de relais a été volontairement utilisée, ce qui facilite la compréhension des algorithmes à l'œuvre.

Les appareils statiques et à microprocesseur modernes fonctionnent sur les mêmes circuits, mais ont une apparence améliorée, des tailles plus petites et des paramètres et des capacités plus pratiques.

Ils sont créés en blocs séparés ou en ensembles complets assemblés dans des modules spéciaux.

Pour une utilisation industrielle, les kits ATS sont fabriqués sous forme de kits entièrement prêts à l'emploi logés dans des boîtiers de protection spéciaux.