Одним из основных требований потребителей электрической энергии является требование надежности. Подключение потребителей к одному источнику питания через одиночную линию не обеспечивает высокой надежности электроснабжения- В случае выхода из строя генератора или линии электроснабжение прекращается.
Надежность питания может быть повышена как за счет повышения надежности самих элементов схемы – генераторов, линий электропередачи, выключателей н т.д.. так и за счет резервирования, сущность которого заключается в том. что при выходе из строя какого-либо основного элемента схемы сети в работу вводится резервный элемент.
Схемы резервирования показаны на рис.1.1.
В схеме, представленной на рис. 1.1. а. питание потребителей в нормальном режиме осуществляется от генератора Г1 через линию Л1. которая является рабочей. Линия Л2 является резервной – она находится под напряжением (выключатель ВЗ включен), но ток по ней не проходит (выключатель В4 отключен). При выходе из строя рабочей линии питание потребителей переводится на резервную. Для этого поврежденная линия отключается, а выключатель В4 резервной линии включается. Перерыв в питании оказывается вполне допустимым практически для всех потребителей.
В рассмотренной схеме резерв представлен в явном виде: в нормальном режиме резервная линия стоит под напряжением без нагрузки. На схеме рис. 1.1, б резервирование выполнено в неявном виде. Здесь обе линии являются рабочими. В нормальном режиме выключатель В5 отключен, и каждая линия обеспечивает питание потребителей, подключенных к соответствующей секции.
При коротком замыкании на одной из линий, например на Л1. последняя отключается. После этого включается выключатель В5. установленный на перемычке между секциями. В результате такого переключения потребители левой секции начнут получать питание по линии Л2. Для того, чтобы оставшаяся в работе линия Л2 могла дополнительно обеспечивать питание потребителей и левой секции, она должна быть рассчитана на суммарную нагрузку потребитетей обеих секций. В нормальном режиме линия Л2 оказывается недогруженой. т.е. содержит в себе скрытый (неявный) резерв, который может быть использован в аварийном режиме.
В обеих схемах потребители, питающиеся в нормальном режиме от одного источника питания, в аварийном режиме подключаются к другому источнику, который должен быть рассчитан на дополнительную нагрузку. Так как в нормальном режиме оба источника несут определенную нагрузку, то имеющийся у них резерв для покрытия дополнительной нагрузки является скрытым.
На схеме рис. 1.1. в показана кольцевая схема питания потребителей на подстанциях В. С. D и Е. В нормальном режиме питание осуществляется по разомкнутой схеме – выключатель В5 отключен. Потребители подстанций В и С получают питание по линиям левой части кольца. Электроснабжение подстанций Е и D осуществляется по правой части кольца. Линия ЛЗ между подстанциями С н D находится под напряжением, но без нагрузки. В данном случае имеется явный резерв.
При к.з. в точке К1 на линии Л1 релейная зашита отключит поврежденную линию выключателями В1 и В2. Сборные шины подстанций В и С останутся без напряжения. Для восстановления их питания необходимо включить выключатель В5 линии ЛЗ. Такое переключение возможно, если линии ЛЗ, Л4, Л5 имеют достаточную прогтускную способность для питания этих потребителей, т.е. имеют неявный резерв.
При явном резерве возникает вопрос: почему он не используется в нормальном режиме? Ведь сооружение резервной линии или любого другого резервного элемента требует определенных затрат и, если затраты сделаны, то желательно такой элемент эксплуатировать и в нормальном режиме. Параллельное подключение резервного элемента, например, линии, в нормальном режиме уменьшает потерн энергии и падение напряжения в линиях, а при выходе из строя рабочей линии резервная воспринимает на себя всю нагрузку без перерыва. Эти пренмушества вполне очевидны и их следует иметь в виду при выборе схемы питания потребителей. Однако параллельная работа приводит и к иным условиям: увеличиваются токи короткого замыкания, а следовательно, утяжеляется аппаратура, усложняется релейная защита.
Как следствие указанных условий, сооружение питающих линий и распределительных подстанций становится дороже. Расчеты показывают, что в распределительных сетях 6-10 кВ целесообразно применять разомкнутые схемы, а надежность электроснабжения повышать за счет введения имеющегося резерва. Замкнутые схемы рекомендуется применять только в случаях питания особо ответственных потребителей большой мощности.
Эффективность введения резерва тем выше, чем меньше перерыв в питании с момента отключения рабочего элемента до включения резервного. Быстрое же включение резервного элемента возможно только с помощью средств автоматики. Устройства, которые осуществляют такое включение, называются устройствами автоматического включения резерва (АВР).
