Koordinierung von Wiederzuschlagern und Abschnittsableitern in Verteilnetzen
Koordinierung von Wiederzuschaltern und Abschnittsabschaltern in Verteilernetzen
Automatische Wiederzuschalter und automatische Abschnittsabschalter (kurz: Wiederzuschalter und Abschnittsabschalter) sind relativ vollständige und hochzuverlässige Automatisierungseinrichtungen. Sie können nicht nur vorübergehende Störungen zuverlässig und schnell beseitigen, sondern auch den Stromausfallbereich bei dauerhaften Störungen minimieren. Da Wiederzuschalter und Abschnittsabschalter in Verteilernetzen eingesetzt werden, können sie vorübergehende Störungen selektiv und effektiv beseitigen, um deren Entwicklung zu dauerhaften Störungen zu verhindern, und sie können auch dauerhafte Störungen isolieren, was die Versorgungssicherheit erheblich verbessert.
1. Funktionen und Merkmale automatischer Wiederzuschalter
Ein automatischer Wiederzuschalter ist eine Automatisierungseinrichtung mit Schutz-, Detektions- und Steuerfunktionen. Er hat inverse Zeit-Strom-Kennlinien mit unterschiedlichen Zeitlimiten und eine mehrfache Wiederzuschaltfunktion. Es handelt sich um ein neues elektromechanisches Gerät, das einen Schützer, Relaisschutz und einen Betriebsmechanismus integriert. Er kann den Strom durch den Hauptkreis des Wiederzuschalters automatisch detektieren. Wenn ein Störstrom festgestellt wird, unterbricht er diesen nach einer bestimmten Zeit gemäß dem inversen Zeitschutz automatisch und schaltet mehrfach wieder ein, um die Versorgung der Leitung wiederherzustellen. Ist die Störung vorübergehend, kehrt die Leitung nach dem Wiedereinschalten des Wiederzuschalters zur normalen Versorgung zurück; ist die Störung jedoch dauerhaft, schließt der Wiederzuschalter nach Durchführung der voreingestellten Anzahl von Wiederzuschaltungen (in der Regel 3 Mal) und Bestätigung, dass die Leitungsstörung dauerhaft ist, automatisch ab und versorgt die defekte Leitung bis zur Beseitigung der Störung und manuellen Freigabe der Wiederzuschaltung nicht mehr mit Strom, um den Normalzustand wiederherzustellen.
Die spezifischen Funktionen und Merkmale von Wiederzuschaltern sind wie folgt:
In Bezug auf die Unterbrechungsleistung haben Wiederzuschalter Funktionen wie das Unterbrechen von Kurzschlussströmen, die Durchführung mehrerer Wiederzuschaltungen, die Auswahl der sequentiellen Koordination der Schutzeigenschaften und die Rücksetzung des Schutzsystems.
Ein Wiederzuschalter besteht hauptsächlich aus einem Löschraum, einem Betriebsmechanismus, einem Steuerungssystem, einer Einschaltspule und anderen Teilen.
Ein Wiederzuschalter ist eine lokale Steuereinrichtung. In Bezug auf Schutz- und Steuereigenschaften hat er Funktionen wie die eigene Störungsüberwachung, die Beurteilung der Stromart, die Ausführung von Schaltvorgängen und kann in den Anfangszustand zurückkehren, die Anzahl der Vorgänge speichern und die Auswahl von Vorgangssequenzen wie die Einschaltblockade abschließen. Für Wiederzuschalter, die in Leitungen eingesetzt werden, gibt es keine zusätzliche Bedieneinrichtung, und ihre Betriebsenergie wird direkt aus der Hochspannungsleitung entnommen. Für jene, die in Umspannwerken eingesetzt werden, gibt es eine Niederspannungsversorgung für das Öffnen und Schließen des Betriebsmechanismus.
Wiederzuschalter sind für die Außeninstallation in Verteilerleitungen geeignet und können sowohl in Umspannwerken als auch an verschiedenen Masten installiert werden.
Die Anzahl der Blockadevorgänge, die Öffnungsgeschwindigkeitseigenschaften und die Wiederzuschaltsequenz verschiedener Arten von Wiederzuschaltern unterscheiden sich in der Regel. Ihre typische Eigenschaft von 4 Unterbrechungen und 3 Wiederzuschaltungen lautet: Unterbrechen → (T₁) Einschalten - Unterbrechen → (T₂) Einschalten - Unterbrechen → (T₃) Einschalten - Unterbrechen, wobei T₁ und T₂ einstellbar und je nach Produkt unterschiedlich sind. Die Anzahl der Wiederzuschaltungen und die Wiederzuschaltintervalle können während des Betriebs nach Bedarf angepasst werden.
Die Phasen-zu-Phasen-Fehlerunterbrechung von Wiederzuschaltern verwendet die inverse Zeitkennlinie, um mit der Ampere-Zeit-Kennlinie von Sicherungen zusammenzuarbeiten (aber die Erdfehlerunterbrechung elektronisch gesteuerter Wiederzuschalter verwendet in der Regel die feste Zeitbegrenzung). Wiederzuschalter haben zwei Arten von Ampere-Zeit-Kennlinien: schnelle und langsame. Normalerweise erfolgt ihr erster Unterbrechungsvorgang gemäß der schnellen Kennlinie, so dass er den Fehlerstrom innerhalb von 0,03-0,04 Sekunden unterbrechen kann. Für nachfolgende Unterbrechungsvorgänge können verschiedene Ampere-Zeit-Kennlinien je nach Bedarf der Schutzkoordination ausgewählt werden.
2. Funktionen und Merkmale automatischer Abschnittsabschalter
Ein Abschnittsabschalter ist ein automatisches Schutzelement, das in einem Verteilersystem verwendet wird, um den defekten Leitungsbereich zu isolieren. Er wird in der Regel in Kombination mit einem automatischen Wiederzuschalter oder einem Schützer eingesetzt. Ein Abschnittsabschalter kann keinen Fehlerstrom unterbrechen. Bei einem Fehler in einem abgeteilten Leitungsbereich wird der Ersatzschutz-Wiederzuschalter oder -Schützer des Abschnittsabschalters aktiviert, und die Zählfunktion des Abschnittsabschalters beginnt, die Anzahl der Auslösevorgänge des Wiederzuschalters zu summieren. Wenn der Abschnittsabschalter die voreingestellte Anzahl der registrierten Vorgänge erreicht, löst er automatisch beim Auslösen des Ersatzelements aus, um den defekten Leitungsbereich zu trennen. Der Wiederzuschalter schaltet wieder ein, um die Versorgung der anderen Leitungen wiederherzustellen. Wenn die Anzahl der Auslösevorgänge des Wiederzuschalters die voreingestellte Anzahl der registrierten Vorgänge des Abschnittsabschalters nicht erreicht und die Störung behoben wurde, verschwindet die gesammelte Zählung des Abschnittsabschalters nach einer gewissen Zeit automatisch und kehrt zum Anfangszustand zurück.
Abschnittsabschalter werden nach der Anzahl der Phasen in einphasige und dreiphasige unterteilt. Nach der Steuerungsart werden sie in hydraulisch gesteuerte und elektronisch gesteuerte unterteilt. Hydraulisch gesteuerte Abschnittsabschalter verwenden hydraulische Steuerung für die Zählung, während elektronisch gesteuerte Abschnittsabschalter elektronische Zählung verwenden. Die Hauptfunktionen und Merkmale automatischer Abschnittsabschalter sind wie folgt:
Abschnittsabschalter haben die Funktion, die Anzahl der Auslösevorgänge des übergeordneten Schutzelements automatisch zu zählen.
Ein Abschnittsabschalter kann keinen Fehlerstrom isolieren, kann aber in Kombination mit einem Wiederzuschalter dauerhafte Leitungsfaultstellen trennen. Da er volle Lastströme trennen kann, kann er als manuell bedienbare Lastschalter verwendet werden.
Ein Abschnittsabschalter kann automatisch und manuell ausgelöst werden. Nach dem Auslösen befindet er sich im blockierten Zustand und kann nur durch manuelles Einschalten wieder versorgt werden.
Ein Abschnittsabschalter hat eine Auslösespule, die in der Hauptleitung in Reihe geschaltet ist, und die minimale Arbeitsstromstärke kann durch Austauschen der Spule geändert werden.
Es gibt keine mechanische oder elektrische Verbindung zwischen einem Abschnittsabschalter und einem Wiederzuschalter, und es gibt keine Einschränkung hinsichtlich seines Installationsortes.
Ein Abschnittsabschalter hat keine Ampere-Zeit-Kennlinie, wodurch er besondere Vorteile im Einsatz bietet. Zum Beispiel kann er in Fällen eingesetzt werden, in denen die Schutzeigenschaftskurven zweier Schutzelemente sehr nahe beieinander liegen, was den Mangel kompensiert, dass eine Koordination in einem mehrstufigen Schutzsystem manchmal selbst durch Hinzufügen von Stufen nicht erreicht werden kann.
3. Zusammenarbeit zwischen Wiederzuschaltern und Abschnittsabschaltern
Die kooperative Arbeit von Wiederzuschaltern und Abschnittsabschaltern kann die Beseitigung vorübergehender Störungen, die Isolierung dauerhafter Störgebiete und die Gewährleistung der normalen Versorgung nicht defekter Leitungsbereiche realisieren. Aufgrund der unterschiedlichen Funktionen von Wiederzuschaltern und Abschnittsabschaltern sollte zunächst die Abschnittsaufteilung der Leitung gemäß den Systembedingungen sinnvoll bestimmt werden, um den Grad der Verteilerleitungsautomatisierung und die Versorgungssicherheit zu verbessern. Ihre typische Struktur ist in Abbildung 1 dargestellt.
Theoretisch gesehen sollte jeder Verzweigungspunkt auf der Leitung als Abschnittpunkt betrachtet werden. Auf diese Weise kann sogar bei einem dauerhaften Fehler auf einer relativ kurzen Nebenleitung selektiv abgetrennt und die normale Versorgung der anderen Abschnitte aufrechterhalten werden. Allerdings ist dies oft aufgrund wirtschaftlicher und betrieblicher Bedingungen nicht möglich. Daher muss man von der Realität ausgehen und sich an die örtlichen Gegebenheiten anpassen. Sowohl Wiederzuschalter als auch Abschnittsabschalter sind intelligente Geräte mit vielen Vorteilen, darunter ein hoher Automatisierungsgrad. Allerdings können sie nur dann ihre Rolle spielen, wenn sie korrekt koordiniert werden. Daher sollten die folgenden Koordinierungsprinzipien eingehalten werden:
Der Abschnittsabschalter muss in Serie mit dem Wiederzuschalter verbunden und auf der Lastseite des Wiederzuschalters installiert sein.
Der Ersatz-Wiederzuschalter muss in der Lage sein, den minimalen Fehlerstrom innerhalb des Schutzbereichs des Abschnittsabschalters zu erkennen und darauf zu reagieren.
Der Startstrom des Abschnittsabschalters muss kleiner sein als der minimale Fehlerstrom innerhalb seines Schutzbereichs.
Die thermische und dynamische Stabilität des Abschnittsabschalters muss den Anforderungen entsprechen.
Der Startstrom des Abschnittsabschalters muss weniger als 80 % des minimalen Auslösestroms des Ersatzschutzes und größer als der Spitzenwert des erwarteten maximalen Laststroms sein.
Die Anzahl der Registrierungen des Abschnittsabschalters muss mindestens einmal weniger sein als die Anzahl der Auslösevorgänge des Ersatzschutzes vor der Blockade.
Die Speicherzeit des Abschnittsabschalters muss länger sein als die gesamte akkumulierte Fehlerunterbrechungszeit (TAT) des Ersatzschutzes. Die gesamte akkumulierte Zeit (TAT) der Aktion des Ersatzschutzes ist die Summe der Fehlerstromtragzeit jedes Fehlers in der Ersatzschutzsequenz und der Wiederzuschaltintervalle. Da der Abschnittsabschalter keine Ampere-Zeit-Kennlinie hat, erfordert die Koordination zwischen Wiederzuschalter und Abschnittsabschalter keine Untersuchung von Schutzkurven.
Der Ersatzschutz-Wiederzuschalter ist so eingestellt, dass er nach 4 Auslösevorgängen blockiert. Diese Vorgänge können eine beliebige Kombination aus schnellen und langsamen (oder verzögerten) Betriebsmodi sein, und die eingestellte Anzahl der Zählungen für den Abschnittsabschalter wird auf 3 gezählt. Wenn ein dauerhafter Fehler auf der Leitung auf der Lastseite des Abschnittsabschalters auftritt, öffnet der Abschnittsabschalter, um den Fehler vor dem 3. Wiedereinschalten des Wiederzuschalters zu isolieren, und dann versorgt der Wiederzuschalter die nicht defekte Leitung. Falls weitere seriell konfigurierte Abschnittsabschalter vorhanden sind, sollten die eingestellten Anzahl der Blockaden von Stufe zu Stufe kleiner sein.
Wenn ein Fehler auf der Leitung auf der Lastseite des letzten Abschnittsabschalters auftritt, wirkt der Wiederzuschalter. Die seriell verbundenen Abschnittsabschalter zählen alle die Anzahl der Unterbrechungen des Wiederzuschalters. Nachdem der letzte Abschnittsabschalter die Anzahl der Aktionsvorgänge erreicht hat, löst er aus, um den Fehler zu isolieren, und dann schaltet der Wiederzuschalter wieder ein, um die nicht defekte Leitung zu versorgen und die normale Versorgung wiederherzustellen. Die Abschnittsabschalter, die die Anzahl der Zählungen nicht erreichen, setzen nach der vorgegebenen Resetzeit in den Anfangszustand zurück.
