110kV-Übertragungsleitung Automatische Wiederzuschaltung: Prinzipien & Anwendungen

1. Einführung

• Störungen in Leitungen können nach ihrer Natur in zwei Arten unterteilt werden: vorübergehende Störungen und dauerhafte Störungen. Statistische Daten zeigen, dass die meisten Leitungsstörungen vorübergehend sind (verursacht durch Blitzschläge, Vögel usw.), was etwa 90% aller Störungen ausmacht. Daher kann das Versuch einer Wiederzuschaltung nach einer Störung, die zu einer Auslösung geführt hat, die Zuverlässigkeit der Stromversorgung erheblich verbessern. Die Funktion, einen aufgrund einer Störung ausgeschalteten Schalter automatisch wieder zuzuschalten, wird als automatische Wiederzuschaltung bezeichnet.

• Nach der automatischen Wiederzuschaltung des Schalters: Wenn die vorübergehende Störung auf der Leitung beseitigt ist (z.B. Blitzschlag vorbei, Vogel, der die Störung verursacht hat, entfernt), werden die Schutzeinrichtungen nicht erneut tätig und das System kehrt sofort zum normalen Betrieb zurück. Bei Vorliegen einer dauerhaften Störung (z.B. Maststurz, Einschalten auf eine geerdete Leitung) besteht die Störung nach der Wiederzuschaltung weiter, und die Schutzeinrichtungen schalten den Schalter erneut ab.

• Automatische Wiederzuschaltmethoden umfassen:

• Leitungs-Spannungsprüfung

• Synchronitätsprüfung (Vergleich der Phasenwinkelunterschiede zwischen Bus-Spannung und Leitungsspannung für identische Phasen, um sicherzustellen, dass sie innerhalb festgelegter Grenzen bleiben)

• Leitungs-Spannungsprüfung & Prüfung auf vorhandene Bus-Spannung

• Bus-Spannungsprüfung & Prüfung auf vorhandene Leitungsspannung

• Prüfung auf fehlende Spannung sowohl an der Leitung als auch am Bus

• Wiederzuschaltung ohne Prüfung

2. Leitungs-Spannungsprüfung und Synchronitätsprüfung bei Wiederzuschaltung

Für die im Bild unten dargestellte MN-Übertragungsleitung verwendet der Endpunkt M die Methode der "Leitungs-Spannungsprüfung" zur Wiederzuschaltung, während der Endpunkt N die Methode der "Synchronitätsprüfung" zur Wiederzuschaltung verwendet.

Wenn ein Kurzschluss auf der MN-Leitung auftritt und es zu einem Dreiphasen-Auslösen an beiden Enden kommt, wird die Dreiphasenspannung auf der Leitung Null. Daher detektiert der Endpunkt M keine Spannung auf der Leitung, was seine Prüfbedingung erfüllt, und gibt nach Ablauf der Wiederzuschaltverzögerung einen Zuschaltbefehl. Anschließend detektiert der Endpunkt N Spannung sowohl am Bus als auch an der Leitung; und der Phasenwinkelunterschied zwischen den gleichnamigen Phasen (in der Regel Phase A) der Bus-Spannung und der Leitungsspannung fällt innerhalb des in den Einstellungen vorgegebenen zulässigen Bereichs. Das bedeutet, die Wiederzuschaltung von Endpunkt N erfüllt die Synchronitätsbedingungen und kann nach Ablauf seiner Wiederzuschaltverzögerung einen Zuschaltbefehl geben.

Hinweis: Aus dem oben beschriebenen Ablauf geht hervor, dass der Endpunkt mit der Leitungs-Spannungsprüfung immer zuerst zuschaltet. Daher könnte dieser Endpunkt auf eine gestörte Leitung zuschalten und erneut abschalten. Folglich muss der Schalter an diesem Endpunkt möglicherweise kurz hintereinander zweimal den Kurzschlussstrom unterbrechen, was zu relativ harten Betriebsbedingungen führt. Der Endpunkt mit der Synchronitätsprüfung schaltet erst nach Bestätigung der Spannung auf der Leitung und Erfüllung der Synchronitätsbedingungen zu, wodurch er definitiv auf eine intakte Leitung zuschaltet, was zu relativ besseren Betriebsbedingungen für seinen Schalter führt. Um die Belastung auszugleichen, können die Funktionen der Leitungs-Spannungsprüfung und der Synchronitätsprüfung an den beiden Endpunkten periodisch getauscht werden.

Um die Wiederzuschaltung bei Fällen zu ermöglichen, in denen der Schalter versehentlich ausfällt ("steal trip"), wird die Synchronitätsprüf-Funktion in der Regel auch am Endpunkt mit der Leitungs-Spannungsprüfung aktiviert; andernfalls würde nach einem "steal trip" die Wiederzuschaltung keinen Zuschaltbefehl geben, da die Leitung stets Spannung hat. Nach Aktivierung der Synchronitätsprüf-Funktion kann die Wiederzuschaltung mithilfe der Synchronitätsprüf-Methode durchgeführt werden.

Allerdings kann am Endpunkt mit der Synchronitätsprüfung die Leitungs-Spannungsprüffunktion nicht aktiviert werden. Andernfalls, wenn beide Endpunkte über die Leitungs-Spannungsprüf-Fähigkeit verfügen, könnten beide versuchen, gleichzeitig nach dem Auslösen der Schalter an beiden Enden zuzuschalten, was zu unsynchronem Zuschalten führen würde.

• Wiederzuschaltung ohne Prüfung Für Leitungen, bei denen keine Synchronitätsprobleme bestehen, kann nach dem Dreiphasen-Auslösen die Methode der Wiederzuschaltung ohne Prüfung verwendet werden. Beispielsweise kann diese Methode für Leitungen mit Einseiten-Speisung verwendet werden. Bei dieser Wiederzuschaltmethode wird nach Aktivierung einfach nach Ablauf einer Verzögerung ein Zuschaltbefehl ausgegeben.

• Leitungs-Spannungsprüfung & Prüfung auf vorhandene Bus-Spannung und andere Methoden 01 Leitungs-Spannungsprüfung & Prüfung auf vorhandene Bus-Spannung Diese Methode kann in Systemen mit Doppelspeisung für die Seite verwendet werden, die zuerst zuschalten soll.

Bus-Spannungsprüfung & Prüfung auf vorhandene Leitungsspannung Diese Methode kann auf der Empfangsseite von Systemen mit Einseiten-Speisung verwendet werden, wo die Empfangsseite nach erfolgreichem Zuschalten der Speiseseite zuschaltet.

3. Prüfung auf fehlende Spannung sowohl an der Leitung als auch am Bus 

Diese Methode erfordert, dass sowohl an der Leitung als auch am Bus keine Spannung vorhanden ist, bevor die Wiederzuschaltung erfolgt, und kann in Systemen mit Einseiten-Speisung verwendet werden, wenn die Empfangsseite zuerst zuschalten möchte.

4. Kombinationen der obigen drei Methoden

• Wenn sowohl die "Leitungs-Spannungsprüfung & Prüfung auf vorhandene Bus-Spannung" als auch die "Prüfung auf fehlende Spannung sowohl an der Leitung als auch am Bus" gleichzeitig aktiviert sind, wird dies zur Leitungs-Spannungsprüfungsmethode. In diesem Fall spielt es keine Rolle, ob Bus-Spannung vorhanden ist oder nicht, aber die Leitung darf keine Spannung haben, um die Prüfbedingung zu erfüllen.

• Wenn sowohl die Prüfung "Bus ohne Spannung & Leitungsspannung vorhanden" als auch die Prüfung "Sowohl Leitung als auch Bus ohne Spannung" gleichzeitig aktiviert sind, wird dies zur Prüfmethode für den Fall, dass der Bus keine Spannung hat. In diesem Fall spielt es keine Rolle, ob eine Leitungsspannung vorhanden ist oder nicht, aber der Bus darf keine Spannung haben, um die Prüfbedingung zu erfüllen.

• Wenn die Prüfungen "Leitung ohne Spannung & Busspannung vorhanden", "Bus ohne Spannung & Leitungsspannung vorhanden" und "Sowohl Leitung als auch Bus ohne Spannung" alle gleichzeitig aktiviert sind, wird dies zur Prüfmethode "entweder Leitung oder Bus ohne Spannung". Diese Bedingung ist erfüllt, wenn entweder die Leitung keine Spannung hat, oder der Bus keine Spannung hat, oder beide keine Spannung haben. Diese Situation entspricht der Prüfmethode ohne Spannung, die in der Leitungsschutzanlage für 220kV und höhere Spannungsebenen verwendet wird.