Что такое электрический фидер в электроэнергетике

Слово «фидер» (заимствованное из английского языка: «feeder») – термин многозначный. В рыбалке это одно, в электротехнике — другое, в радиолокации — третье. Среди переводов этого слова: питатель, кормушка, передающий механизм, едок, вспомогательная линия и т. д., в зависимости от контекста. Чтобы не запутаться, давайте разберемся, что же такое электрический фидер, то есть рассмотрим данный термин применительно к электроэнергетике.

Несмотря на то, что каждый электрик в принципе понимает значение этого слова, даже здесь есть варианты. Речь может идти о сети, питающей трансформаторы подстанции, и соединяющей трансформаторы с конкретным выключателем, применительно к магистралям от 6 до 10 кВ.

Практически же о фидере вспоминают когда, например, на трансформаторной подстанции отключается общий выключатель, снимающий таким образом питание со всех трансформаторов. В этом случае говорят, что на подстанции снята нагрузка фидерной сети. Если кабель, соединяющий выключатель с главным трансформатором поврежден, то говорят, что поврежден фидер. То есть, здесь фидером называется линия, служащая для питания потребителя от питающей ячейки подстанции.

Линия (фидер) напряжением выше 1000 В может содержать высоковольтные коммутационные аппараты, реакторы, разрядники, измерительные трансформаторы напряжения и тока, изоляторы, шины и токопроводы, силовые кабельные и воздушные линии электропередачи, конденсаторные установки, а также устройства релейной защиты и автоматики. Несколько фидеров образуют распределительное устройство (РУ): открытое (ОРУ), закрытое (ЗРУ), комплектное для внутренней (КРУ) или наружной (КРУН) установки, стационарное (КСО).

В электроэнергетике фидером называют ЛЭП, идущую от подстанции к подстанции, или от подстанции к распределительному устройству. Прежде всего следует понимать, что фидер — это то, что связано с подачей питания на оборудование. Фидером называется магистраль, соединяющая электроподстанцию с распределительным узлом.

При проектировании сети, фидером называют кабель, подающий питание от распределительного устройства к потребителю или к следующему распределительному узлу. Те линии, которые идут дальше от распределительного узла, называются ответвлениями.

Фидер может быть воздушным или кабельным, но неизменно одно: фидеры соединяют сборные шины распределительных устройств трансформаторных или преобразовательных электростанций и питаемые от этих шин распределительные или потребительские электрические сети.

Для примера, в тяговом электроснабжении фидером называется часть тяговой сети, соединяющая шины напряжения от тяговой подстанции с контактной сетью. Фидеры оснащаются защитными устройствами от перегрузок и от КЗ, посредством автоматических выключателей, отсоединяющих контактную сеть в случае превышения уставки защиты, а также высоковольтными разъединителями.

Относящееся к фидеру оборудование называют фидерным оборудованием: фидерная автоматика, фидерный разъединитель, фидерная защита и т. д. В зависимости от назначения потребителей, получающих питание контактной сети по конкретному фидеру, фидер называют, скажем, применительно к тяговым сетям, станционным или перегонным. Каждому фидеру присваивается индивидуальный номер.

Кстати, слово «фидер» повсеместно можно заменить по праву словом «ЛЭП», поскольку фидер — это по сути разновидность ЛЭП. Хоть фидерная линия и является в иерархии сети периферийной, тем не менее это — ветвь сети, соединяющая меньшее или большее количество удаленных узлов с основной питающей линией.

Фактически, фидер — это ЛЭП, соединяющая первичное распределительное устройство со вторичным распределительным устройством или с несколькими вторичными распределительными устройствами, либо вторичное распределительное устройство с потребителем или с несколькими потребителями.

Устройство автоматики фидеров контактной сети постоянного тока

Бесконтактное устройство фидерной автоматики БФАК-81.Это устройство обеспечи­вает двукратное АПВ выключателей QF1 и QF2 фидера контактной сети с предваритель­ным испытанием ее на отсутствие короткого замыкания с помощью ИКЗ. На рис. 4.6 приведена схема устройства АПВ, на которой стрелками показано направление хода про­цессов. На выходах элементов проставлены потенциалы (+Е_К и —Е_К), соответствующие исходному состоянию схемы, когда двоичный счетчик СТ находится в нулевом состоя­нии (триггеры Tl, Т2 и ТЗ в состоянии 0), и отсутствию КЗ в контактной сети.

При КЗ в контактной сети выключатели QF1 и QF2 отключаются, а разъедините­ли QS,, и QS_M остаются включенными и через них испытатель коротких замыканий UDN получает информацию о состоянии контактной сети. Испытатель UDN переклю­чает модуль ДС-ЗК, что приводит к переключению логических схем I И—НЕ — 4И—НЕ. С их выходов потенциал +Е_К поступает на логическую схему И5 и реле сигнализации испы­тателя KHU, а на схему И1 и транзисторный каскад задержки ТЗК-1 — потенциал (

Автоматическое отключение выключателей фидера при КЗ приводит к замыканию цепи «Пуск АПВ» контактом реле KL4 (повторительного реле выключателей фидера). Контакты реле KL6 и KL2 в этой цепи уже замкнуты. Реле KL6 размыкает цепь только на время оперативного включения выключателей, а реле KL2 — после оперативного отключения. Замыкание цепи «Пуск АПВ» приводит к разряду конденсаторов: С1 на счетчик импульсов СТ; С2 на мультивибратор G. Счетчик СТ переключается из со­стояния 0 в 1 (триггер Т1 переходит в состояние 1, триггеры Т2 и ТЗ остаются в состоянии 0).Мультивибратор G работает непрерывно и к моменту пуска автоматики может находиться в любом состоянии, разряд конденсатора С2 устанавливает его в исходное состояние. Предварительный заряд конденсатора С1 происходит по цепи: +Е_К— VD3—Cl—R1—(—£’_к), а конденсатора С2 — по цепи: +Е_К—VD4—С2—R2—(—£’_к).

Переключение счетчика СТ в состояние 1 приводит к появлению на его выходе 0 потенциала +E_к, который запирает схему 7И—НЕ, с ее выхода на вход схемы И7 поступает потенциал —Е_К. До этого момента схема И7 не пропускала импульсы с муль­тивибратора G на вход счетчика СТ. Теперь импульсы будут проходить через схему И7 и переключать счетчик СТ, пока он не сделает полный цикл переключений. В нулевой позиции счетчика на вход схемы 7И—НЕ поступит вновь потенциал —Е_К, на ее выходе появится потенциал +Е_К, который запрет схему И7, пропуск импульсов на счетчик СТ прекратится, он остановится до следующего пуска автоматики.

На первой позиции счетчика на схему И1 поступает потенциал —Е_к со счетчика и схемы ЗИ—НЕ. С выхода схемы И1 на вход триггера блокировки ТБ подается потенциал —Е_К, разрешая подготовку триггера к переключению. При переключении счетчика во вторую позицию со схемы И1 на ТБ подается потенциал +E_к, триггер переключается и запирает потенциалом +Е_К схемы И4, И6, И5, запрещая АПВ на четвертой и шестой позициях счетчика и оперативное включение через схему И5. С выхода ТБ потенциал +Е_К через диод VD5 и резистор R3 поступает на управляющий электрод тиристора VS, который открывается. Реле сигнализации KHU испытателя короткого замыкания воз­буждается, сигнализируя о наличии КЗ в контактной сети, а светодиод HL1 на лицевой панели устройства автоматики загорается.

При остановке двоичного счетчика после полного цикла переключений в нулевой позиции с его выхода на схему ИО поступает потенциал —Е_К, через контакты реле KL2 и KL4 — потенциал — E_б. С выхода схемы ИО на вход схемы 6И—НЕ подается потенци­ал -Е_К, переключая последнюю. На выходе схемы 6И—НЕ появляется потенциал +Е_К, реле аварийной сигнализации КНА возбуждается и загорается светодиод HL2, сигна­лизируя обслуживающему персоналу об аварийном отключении фидера.

Отключение выключателей при перегрузке, как и при КЗ, приводит к замыканию цепи «Пуск АПВ» и разряду конденсаторов С1 на счетчик СТ и С2 на мультивибратор G. Мультивибратор G устанавливается в исходное положение, а счетчик СТ— в состо­яние 001. С первого выхода счетчика на схему И1 подается потенциал — Е_к, на другой вход схемы с выхода схемы ЗИ—НЕ поступает потенциал +Е_К, так как при перегрузке испытатель UDN не переключается. Этот потенциал через И1 будет подаваться на триг­гер блокировки ТБ, состояние которого сохранится на весь цикл переключения счет­чика, и он будет разрешать АПВ выключателей фидера.

Первое повторное включение происходит на четвертой позиции счетчика, когда с его выхода 4 на схему И4 поступит потенциал -Е_К и через нее на схему 5И—НЕ. Транзисторный каскад схемы 5И—НЕ при этом открывается, на реле включения КСС подается потенциал +E_к, оно возбуждается и включает выключатели фидера. При ус­пешном включении повторительное реле KL3, замыкая свои контакты, подает потен­циал +Е_К на схемы И4, И6 и И5, запрещая через них последующие включения.

Если первое повторное включение окажется неуспешным, то контакт реле KL3 будет разомкнут и на шестой позиции счетчика по цепи через схему И6 будет осуществ­лена вторая попытка включения выключателей. Если же и она окажется неуспешной, то на нулевой позиции счетчика через схему И0 получит питание реле сигнализации ава­рийного отключения КНА, которое будет сигнализировать о неуспешном АПВ. Если одна из попыток АПВ окажется успешной, то контакт реле KL4 разомкнется и снимет потенциал — Е_к со схемы И0, транзисторный каскад схемы 6И—НЕ останется заперт и реле КНА не сработает.

Оперативное включение выключателей фидера осуществляется с помощью реле KL5, при замыкании контактов которого на схему И5 поступает потенциал —Е_К. Если в кон­тактной сети отсутствует КЗ, то со схемы 2И—НЕ на схему И5 также поступает потен­циал —Е_к, разрешая включение. Свыхода схемы И5 потенциал — Е_к подается на схему 5И—НЕ, транзисторный каскад которой, отпираясь, подает потенциал +Е_К на реле включения КСС. Потенциал — E_k подается на КСС через замкнутый контакт реле KL2, которое фиксирует команду включения. Реле КСС возбуждается и включает выключате­ли. До включения выключателей возбужден их обратный повторитель KL4, который своим замкнутым контактом создает цепь от — Е_к к схеме И0. Чтобы при оперативном включении не сработало реле КНА, на время включения реле KL5 подает потенциал +E_к на схему НО.

При отключении фидера под действием земляной защиты РУ-3,3 кВ тяговой подстан­ции замыкается контакт промежуточного реле KL1 и подается потенциал +E_к на схемы И4, И6, И5, запрещая автоматическое и оперативное включение выключателей фидера.

Каскад транзисторной задержки ТЗК-1 обеспечивает выдержку времени, не да­вая схемам 2И—НЕ, ЗИ—НЕ, 4И—НЕ мгновенно возвращаться в исходное состояние после устранения КЗ в контактной сети. Конденсатор ТЗК-1 начинает заряжаться при КЗ в контактной сети, в результате чего на выходе 1И—НЕ появляется потенциал

Е_К. Когда же после устранения КЗ на этом выходе вновь появляется потенциал +Е_К, схема 2И—НЕ не переключится, так как от ТЗК-1 на другой ее вход будет подаваться потен­циал —Е_к в течение времени разряда конденсатора.

Схема вторичной коммутации фидера контактной сети (рис. 4.7). На фидере контак­тной сети (рис. 4.7, а) установлены два быстродействующих выключателя QF1 и QF2 типа ВАБ-43 или ВАБ-49, три разъединителя: шинный QS_ш, линейный QS_л, и мачтовый QS_M, а также обходной разъединитель QS_C, связывающий фидер с запас­ной шиной 3LLJ. Заземляющие ножи QSG1 и QSG2 управляются общим приводом и сблокированы с разъединителями QS_ш, и QS_л,. Включение выключателей осуществ­ляют включающие катушки YAC1 и YAC2, питание на которые подается от шин включения EY при замыкании контактов контакторов включения КМ1 и КМ2. Кон­троль тока фидера осуществляет амперметр РА, подключаемый к фидеру через шунт RS. Испытатель коротких замыканий UDN подключается к фидеру через предохра­нитель FU.

Оперативное включение выключателей фидера QF1 и QF2 (рис. 4.7, б) осуществля­ется замыканием кнопкой включения SBC цепей 15—10, 15—12 и 15—14 или контак­том реле телеуправления КСС2 цепей 17—10, 17—12 и 17—14. При этом возбуждаются реле фиксации команды KQQ, реле включения выключателей КСС1 и реле KL5 уст­ройства БФАК. Контакты KQQ и КСС1 замыкают цепь 1—24 держащих катушек YAT1 и YAT2 выключателей на время их включения, когда размыкаются контакты QF1 и QF2 в цепи 3—24 и замыкаются QF1 и QF2 в цепи 1—24.

Реле фиксации KQQ замыкает цепь 11—10, реле KL2 возбуждается и замыкает свои контакты в схеме БФАК (рис. 4.8). Контакт реле KL5 при замыкании подает потен­циал —Eq на резистор Rl 1 схемы И5, а через диод VD18 и резистор R12 на КСС.

При отсутствии на фидере КЗ на диоды схемы И5 подаются потенциалы — Е_к с триггера блокировки ТБ и схемы 2И—НЕ. На вход 29 схемы 5И—НЕ поступает потен­циал —Е_б через контакт KL5—Rl 1—VD15. Транзисторный каскад схемы 5И—НЕ отпи­рается, с ее выхода 11 на реле включения КСС подается потенциал +Е_К. Реле КСС возбуждается и замыкает цепи 7—2 и 7—6 (см. рис. 4.7, 6) контакторов КМ1 и КМ2, которые в свою очередь замыкают цепи катушек включения YAC1 и YAC2 фидерных выключателей QF1 и QF2, и последние включаются (см. рис. 4.7, а).

Блок-контакты выключателей QF1 и QF2 замыкают цепь 23—18 повторитель­ного реле KQF. Его контакты размыкают цепь 27—22 зеленой лампой HLG и замы-

кают цепи: 25— 20 красной лампы HLR; 13—10 реле KL3, контакт которого в схеме БФАМ (см. рис. 4.8) шунтирует катушку реле KL4. Реле KL4 размыкает цепь «Пуск АПВ» и снимает потенциал — Е_ъ с резистора R8 схемы ИО, а также подает потенциал +Е_К на схемы И4, И6, И5, запрещая включение реле КСС при включенных выклю­чателях фидера.

Автоматическое отключение выключателей QF1 и QF2 при перегрузке (см. рис. 4.7, б) приводит к размыканию цепи 23—18 и отключению повторителя KQF, который снима­ет питание с реле KL3 в цепи 13—10, размыкает цепь 25—10 красной лампы HLR и замыкает цепь 29—22 мигания зеленой лампы. Реле KL3, отключившись, дешунтирует катушку реле KL4 (см. рис. 4.8) и снимает потенциал +Е_К со схем И4, И6, И5, разре­шая работу КСС. Реле KL4 возбуждается и замыкает цепь «Пуск АПВ» (контакты KL2, KL6 замкнуты), другой контакт KL4 подключает R8 схемы ИО к шине —Е_б.

При замыкании цепи «Пуск АПВ» происходит разряд конденсаторов С1 и С2 на мультивибратор G, двоичный счетчик СТ и триггер блокировки ТБ. Мультивибратор устанавливается в исходное состояние, триггер ТБ — в нулевое, а счетчик переклю­чается в состояние 001. С выхода 19 триггера Т1 счетчика потенциал + Е_к подается на вход схемы 7И—НЕ, запирая транзисторы этой схемы. С выхода 12 схемы 7И—НЕ потенциал —Е_К поступает на схему И7, разрешая импульсам с мультивибратора G проходить на счетчик СТ.

Счетчик переключается до четвертой позиции, на которой на диоды схемы И4 посту­пают потенциалы —Е_к и —Е_б. Потенциал — E_б через резистор R10, диод VD14 поступает на вход 29 схемы 5И—НЕ, транзисторный каскад которой отпирается, реле КСС получает питание по цепи: 11— КСС—R12—VD18—VD17—KL2— (—E_б). Возбудившись, реле КСС включает выключатели QF1 и QF2, а контакт их повторителя KQF замыкает цепь 13—10 реле KL3 (см. рис. 4.7, б). Контакт реле KL3 в схеме БФАК шунтирует катушку KL4 и подает потенциал +Е_К на схему И6, запрещая работу реле КСС на шестой позиции счетчика. Если первая попытка АПВ оказывается неудачной, то на шестой позиции счетчика со входов 26, 15 и 14 схемы 5И—НЕ будут сняты потенциалы +Е_К, что приведет к отпиранию транзис­торного каскада этой схемы. На выходе 11 схемы 5И—НЕ появляется потенциал +Е_К, реле КСС получит питание и осуществит вторую попытку включения фидера.

Если вторая попытка также окажется неудачной, то на нулевой позиции счетчика на вход 16 схемы 6И—НЕ поступит потенциал —£_б через контакты реле KL2, KL4, резистор R8, диод VD13. Это приведет к отпиранию транзисторного каскада VT1—VT2 через диоды VD5 и VD4 и срабатыванию реле аварийной сигнализации КНА. Если же включение фидера будет удачным, то реле KL3, получив питание по цепи 13—10, шун­тирует своим контактом в схеме БФАК катушку реле KL4, которое обесточивается и размыкает своим контактом цепь, по которой потенциал —подается на схему ИО. Транзисторный каскад схемы 6И—НЕ остается закрытым, реле КНА не получает пита­ние, что свидетельствует об удачном включении фидера.

Автоматическое отключение выключателей QF1 и QF2 при КЗ приводит к замыка­нию цепи «Пуск АПВ» и переключению UDN, в результате чего на выходе схемы ЗИ­НЕ появляется потенциал — Е_к. На первой позиции счетчика на диоды схемы И1 пода­ются с триггеров счетчика СТ потенциалы — Е_к, происходит заряд конденсатора СЗ через транзистор VT2 , и диоды VD6 и VD8 триггера блокировки, а также через рези­стор схемы И1.

При переключении счетчика во вторую позицию на выходе схемы И1 появляется потенциал +Е_К, что приводит к разряду конденсатора СЗ на базу транзистора VT2 триггера ТБ, который переходит в состояние блокировки. С выхода 22 триггера блокировки ТБ на схемы И4 и И6 поступает потенциал +Е_К, запрещающий отпирание транзисторного кас­када схемы 5И—НЕ на 4-й и 6-й позициях счетчика, а следовательно, и повторное вклю­чение выключателей. На нулевой позиции счетчика срабатывает реле КНА, сигнализирую­щее об аварийном отключении фидера, а реле KHU сигнализирует о КЗ на фидере.

Вывод устройства автоматики из работы осуществляется отключением ключа автоматического управления SA, которое приводит к подаче потенциала +E_к на входы 3 схемы 4И—НЕ и 16 схемы 6И—НЕ, выводу из работы реле КНА и KHU (см. рис. 4.8), отключению реле KL1, KL2, KL3 и KL5 от шины —ЕС (см. рис. 4.7). Размыкание контактов SA в цепях 7—2 и 7—6 и замыкание в цепях 5—2 и 5—6 позволяет включать выключатели фидера без проверки состояния контактной сети. При этом замыкание цепей 15—12 кнопкой SBC или 17—12 контактом реле включения по телеуправлению КСС2 приводит к включению реле КСС1, которое своими контактами замыкает цепи 5—2 и 5—6 контакторов КМ1 и КМ2, а они в свою очередь — цепи включающих катушек YAC1 и YAC2 выключателей QF1 и QF2 фидера контактной сети.

Оперативное отключение выключателей QF1 и QF2 осуществляется путем замы­кания цепей 19—16 кнопкой отключения SBT или 21—16 контактом реле отключения по телемеханике КСТ. При этом реле фиксации KQQ отключается, размыкает своими контактами цепи 1—24 держащих катушек YAT1 и YAT2, 11—10 реле KL2 и 29—22 мигания лампы HLG. Держащие катушки обесточиваются, происходит отключение вык­лючателей. Реле KL2, потеряв питание, размыкает свои контакты в цепи «Пуск АПВ» (см. рис. 4.8), снимает потенциал — Eq с реле КСС и схемы ИО. При отключении вык­лючателей QF1 и QF2 размыкается цепь 23—18 повторительного реле KQF, которое размыкает цепь 13—10 реле KL3 и замыкает цепь 27—22 зеленой лампы HLG, в кото­рой уже замкнут контакт KQQ. Лампа горит ровным светом, сигнализируя об опера­тивном отключении фидера.