Koordinering af automatiske genåbner- og sektioneringsafbrydere i distributionsnet

Koordinering af automatiske genstartere og sektioneringsafbrydere i distributionsnet

Automatiske genstartere og automatiske sektioneringsafbrydere (forkortet til genstartere og sektioneringsafbrydere) er relativt komplette og højt pålidelige automatiske enheder. De kan ikke kun pålideligt og hurtigt eliminere kortvarige fejl, men også minimere strømafbrydelsesområdet forårsaget af permanente fejl. Da genstartere og sektioneringsafbrydere anvendes i distributionsnet, kan de selektivt og effektivt eliminere kortvarige fejl for at forhindre, at de udvikler sig til permanente fejl, og kan også isolere permanente fejl, hvilket betydeligt forbedrer strømforsyningspålideligheden.

1. Funktioner og egenskaber ved automatiske genstartere

En automatisk genstarter er en automatisk enhed med beskyttelses-, detektions- og styringsfunktioner. Den har inverse tids-strøm karakteristiske kurver med forskellige tidsgrænser og en fler-gentagelsesfunktion. Det er en ny type elektronisk-mekanisk integreret elektrisk udstyr, der kombinerer en kredsløbsbryder, relæbeskyttelse og en driftsmekanisme. Den kan automatisk måle strømmen gennem genstarterens hovedkredsløb. Når en fejlstrøm er bekræftet, vil den automatisk afbryde fejlstrømmen efter en bestemt periode ifølge invers tidsbeskyttelse og gentage flere gange som nødvendigt for at genoprette strømforsyningen til linjen. Hvis fejlen er kortvarig, vil linjen vende tilbage til normal strømforsyning, når genstarteren genstarter. Hvis fejlen er permanent, vil genstarteren, efter at have fuldført den forudindstillede antal genstartere (normalt 3 gange) og bekræftet, at linjefejlen er permanent, automatisk låse og ikke længere forsyne den defekte linje med strøm, indtil fejlen er fjernet og genstarterlåsen manuelt løses for at genskabe den normale tilstand.

De specifikke funktioner og egenskaber hos genstartere er følgende:

• Med hensyn til afbrydelsesegenskaber har genstartere funktioner som afbrydelse af kortslutningsstrøm, udførelse af flere genstartere, valg af sekventiel koordinering af beskyttelseskarakteristika og nulstilling af beskyttelsessystemet.

• En genstarter består hovedsageligt af en bueudslukningskammer, en driftsmechanisme, et styresystem, en lukkebobin og andre dele.

• En genstarter er en lokal kontrolenhed. Med hensyn til beskyttelses- og styringsegenskaber har den funktioner som selvstændig fejldetektion, vurdering af strømarten, udførelse af skiftoperateringer, og kan returnere til den initiale tilstand, huske antallet af operationer, og udføre valg af operationssekvenser som lukkelås. For genstartere, der bruges på linjer, er der ingen ekstra driftsenhed, og deres driftsstrøm hentes direkte fra højspændingslinjen. For dem, der bruges i understationer, er der en lavspændingsstrømforsyning til åbning og lukning af driftsmechanismen.

• Genstartere er egnet til installation på udendørs distributionslinjer og kan installeres både i understationer og på forskellige pæle.

• Antallet af låsoperations, åbningshastighedsegenskaber og genstartersekvenser for forskellige typer genstartere er generelt forskellige. Deres typiske karakteristik med 4 afbrydelser og 3 genstartere er: afbryd → (T₁) luk - afbryd → (T₂) luk - afbryd → (T₃) luk - afbryd, hvor T₁ og T₂ er justerbare og varierer med forskellige produkter. Det kan justere antallet af genstartere og genstarterintervallet i henhold til behov under drift.

• Fase-fase fejlafbrydelse af genstartere anvender den inverse tidskarakteristik til at samarbejde med amperetidskarakteristikken for sikring (men jordfejlafbrydelse for elektronisk kontrollerede genstartere anvender generelt fast tidsgrænse). Genstartere har to typer amperetidskarakteristikkurver: hurtig og langsom. Normalt reagerer dens første afbrydelsesoperation ifølge den hurtige kurve, således at den kan afbryde fejlstrømmen inden for 0,03-0,04 sekunder. For efterfølgende afbrydelsesoperationer kan forskellige amperetidskarakteristikkurver vælges i henhold til behovet for beskyttelseskoordinering.

2. Funktioner og egenskaber ved automatiske sektioneringsafbrydere

En sektioneringsafbryder er en automatisk beskyttelsesenhed, der anvendes i et distributionsnet til at isolere det defekte linjesegment. Den anvendes normalt i samarbejde med en automatisk genstarter eller en kredsløbsbryder. En sektioneringsafbryder kan ikke afbryde fejlstrøm. Når en fejl opstår i et sektioneret linjesegment, virker sektioneringsafbryderens backup-beskyttelsesgenstarter eller kredsløbsbryder, og optællingsfunktionen for sektioneringsafbryderen begynder at optælle antallet af trip-operationer for genstarteren. Når sektioneringsafbryderen når det forudindstillede antal optalte operationer, vil den automatisk trippe ved det øjeblik, hvor backup-enheten tripper for at afbryde det defekte linjesegment. Genstarteren genstarter igen for at genoprette strømforsyningen til andre linjer. Hvis antallet af trip-operationer for genstarteren ikke når det forudindstillede antal optalte operationer for sektioneringsafbryderen, og fejlen er blevet fjernet, vil det akkumulerede tal for sektioneringsafbryderen automatisk forsvinde efter en periode, og vende tilbage til den initielle tilstand.

Sektioneringsafbrydere er inddelt i to typer ifølge antallet af faser: enefase og tre-fase. Ifølge kontrolmetoden er de inddelt i hydraulisk kontrol og elektronisk kontrol. Hydraulisk kontrollerede sektioneringsafbrydere bruger hydraulisk kontrol til optælling, mens elektronisk kontrollerede sektioneringsafbrydere bruger elektronisk optælling. De primære funktioner og egenskaber for automatiske sektioneringsafbrydere er følgende:

• Sektioneringsafbrydere har funktionen automatisk at optælle antallet af trip-operationer for den overordnede beskyttelsesenhed.

• En sektioneringsafbryder kan ikke isolere fejlstrøm, men kan afbryde permanente linjefejl i samarbejde med en genstarter. Eftersom den kan afbryde fuld belastningsstrøm, kan den anvendes som en manuelt bedriven belastningsbryder.

• En sektioneringsafbryder kan udføre automatisk og manuel tripning. Efter tripning er den i låset tilstand og kan kun genoprette strømforsyningen gennem manuel lukning.

• En sektioneringsafbryder har en tripbobin forbundet i serie i hovedkredsløbet, og den mindste driftsstrøm kan ændres ved at udskifte bobinen.

• Der er ingen mekanisk eller elektrisk forbindelse mellem en sektioneringsafbryder og en genstarter, og der er ingen begrænsninger for dets installationssted.

• En sektioneringsafbryder har ikke en amperetidskarakteristik, så den har specielle fordele i brug. For eksempel kan den anvendes i situationer, hvor beskyttelseskarakteristikkurverne for to beskyttelsesenheder er meget tæt på hinanden, og dermed udligne manglen på koordinering, som nogle gange ikke kan opnås selv ved at tilføje trin i et flerniveauer beskyttelsessystem.

3. Samarbejde mellem genstartere og sektioneringsafbrydere

Det samarbejdende drift af genstartere og sektioneringsafbrydere kan realisere eliminering af kortvarige fejl, isolation af permanente fejlområder, og sikre normal strømforsyning til ikke-defekte linjesegmenter. På grund af de forskellige funktioner af genstartere og sektioneringsafbrydere, skal først linjens sektionlayout fornuftigt fastsættes i overensstemmelse med systemdriftsforhold for at forbedre graden af distributionslinjeautomatisering og strømforsyningspålidelighed. Dens typiske struktur vises i figur 1.

Teoretisk set bør hver grenepunkt på linjen overvejes som et sektioneringspunkt. På denne måde kan endda en permanent fejl, der opstår på en relativt kort grene, selektivt sektioneres, og normal strømforsyning til andre segmenter kan opretholdes. Men på grund af økonomiske og driftsmæssige begrænsninger, er det ofte umuligt at opnå dette. Derfor er det nødvendigt at procedere fra virkeligheden og tilpasse sig lokale forhold. Både genstartere og sektioneringsafbrydere er intelligente enheder med mange fordele som høj automatiseringsgrad. Men de kan kun spille deres rolle, når de anvendes i korrekt koordinering. Derfor bør følgende koordinationsprincipper overholdes:

• Sektioneringsafbryderen skal være forbundet i serie med genstarteren og installeret på lastside af genstarteren.

• Backup-genstarteren skal kunne registrere og handle på den mindste fejlstrøm inden for beskyttelsesområdet for sektioneringsafbryderen.

• Startstrømmen for sektioneringsafbryderen skal være mindre end den mindste fejlstrøm inden for dens beskyttelsesområde.

• Den termiske stabilitetsrating og dynamiske stabilitetsrating for sektioneringsafbryderen skal opfylde kravene.

• Startstrømmen for sektioneringsafbryderen skal være mindre end 80% af den mindste tripstrøm for backup-beskyttelsen og større end toppen for den forventede maksimale laststrøm.

• Antallet af optællinger for sektioneringsafbryderen skal være mindst 1 gang mindre end antallet af trip-operationer for backup-beskyttelsen, før låsning.

Hukommelsestiden for sektioneringsafbryderen skal være større end den totale akkumulerede fejlafbrydelsestid (TAT) for backup-beskyttelsen. Den totale akkumulerede tid (TAT) for backup-beskyttelsesvirksomhed er summen af fejlstrømtid for hvert fejl i backup-beskyttelsessekvencen og genstarterintervallet. Da sektioneringsafbryderen ikke har en amperetidskarakteristik, kræver koordineringen mellem genstarter og sektioneringsafbryder ikke undersøgelse af beskyttelseskurver.

Backup-beskyttelsesgenstarter er indstillet til at låse efter 4 trip-operationer. Disse operationer kan være en kombination af vilkårlige hurtige og langsommelige (eller forsinkede) driftsmodi, og indstillingen af antallet af gange for sektioneringsafbryderen vælges som 3 optællinger. Hvis en permanent fejl opstår på linjen på lastside af sektioneringsafbryderen, vil sektioneringsafbryderen åbne for at isolere fejlen, før den 3. genstarter for genstarteren, og derefter vil genstarteren forsyne den ikke-defekte linje med strøm. Hvis der er andre serielt konfigurerede sektioneringsafbrydere, bør antallet af låsninger, de er indstillet med, være mindre niveau for niveau.

Når en fejl opstår på linjen på lastside af sidste-segment sektioneringsafbryder, virker genstarteren. Sérielt forbundne sektioneringsafbrydere optæller alle antallet af gange, genstarteren afbryder strømmen. Efter at sidste-segment sektioneringsafbryderen når antallet af handlinger, vil den trippe for at isolere fejlen, og derefter vil genstarteren genstarte for at forbinde den ikke-defekte linje og genoprette normal strømforsyning. Sektioneringsafbrydere, der ikke når antallet af optællinger, vil nulstilles til den initielle tilstand efter den angivne nulstillingsperiode.