Jäteenkytkentöjen ja osituksen välinen yhteistyö jakeluverkoissa
Jaksojen ja osituksen koordinointi jakeluverkossa
Automaattiset sulku- ja osituslaitteet (lyhyesti sulku- ja osituslaitteet) ovat suhteellisen täydellisiä ja erittäin luotettavia automaattilaitteita. Ne pystyvät paitsi poistamaan väliaikaisia vikoja luotettavasti ja nopeasti, myös vähentämään pysyvien vikojen aiheuttamaa sähkökatkoksen aluetta. Koska sulku- ja osituslaitteita käytetään jakeluverkoissa, ne voivat valitsemaan ja tehokkaasti poistaa väliaikaisia vikoja, estää niitä kehittyessä pysyviksi vikoiksi ja myös eristää pysyviä vikoja, mikä parantaa huomattavasti sähköntuotannon luotettavuutta.
1. Automaattisten sulkuvalvojien toiminnat ja ominaisuudet
Automaattinen sulkuvalvoja on automaattilaitte, jolla on suoja-, havainto- ja ohjaustoimintoja. Sillä on käänteinen aika-säädön ominaisuus, jossa on erilaisia aikarajoitteita, sekä useita sulku-toimintoja. Se on uudenlainen sähkömekaaninen laite, joka yhdistää katkaisijan, suojareleiden ja toimintomekanismin. Se voi automaattisesti havaita sulkuvalvojan päävirtapiirin läpi kulkevan virtan. Kun virhevirta on vahvistettu, se keskeyttää virhevirtan automaattisesti käänteisen aika-suojan mukaan tietyn ajan kuluttua ja sulkee uudelleen useita kertoja tarvittaessa palauttaakseen sähköntuotannon linjalle. Jos vika on väliaikainen, linja palautuu normaaliin sähköntuotantoon sulkuvalvojan suljetuksen jälkeen; jos vika on pysyvä, sulkuvalvoja sulkee lukittuun tilaan kun se on suorittanut asetetun määrän sulku-toimintoja (yleensä 3 kertaa) ja vahvistaa, että linjavika on pysyvä, eikä enää lähde sähköä vialleiseen linjaan, kunnes vika on poistettu ja sulku-lukitus vapautetaan manuaalisesti palauttaakseen normaalin tilan.
Sulkuvalvojien erityiset toiminnot ja ominaisuudet ovat seuraavat:
Sulkuominaisuudessa sulkuvalvoilla on toimintoja, kuten lyhyysvirtan keskeyttäminen, useiden sulku-toimintojen suorittaminen, suojan ominaisuusten järjestelmällisen koordinoinnin valitseminen ja suojajärjestelmän nollaus.
Sulkuvalvoja koostuu pääasiassa kaasutusruuvista, toimintomekanismista, ohjausjärjestelmästä, sulku-kummunusta ja muista osista.
Sulkuvalvoja on paikallinen ohjauslaitte. Suojan ja ohjausominaisuuksissa sillä on toimintoja, kuten itsenäinen virhehavainto, virran luonteen arviointi, kytkentätoimintojen suorittaminen, ja se voi palata alkutilanteeseen, muistaa toimintojen määrän ja suorittaa toimintojen järjestelyjä, kuten sulku-lukituksen. Linjoilla käytetyillä sulkuvalvoilla ei ole lisäohjauslaitetta, ja niiden toimintavoima otetaan suoraan korkeajännitteisestä linjasta. Alueellisissa sähköasemissa käytettyjen sulkuvalvojien toimintavoima saadaan pienjännitteisestä sähkölähteestä katkaisimen avaamiseen ja sulkemiseen.
Sulkuvalvojat sopivat ulkoiseen jakelulinjan asennustapaan, ja ne voidaan asentaa joko alueellisiin sähköasemiin tai erilaisille pylvyyille.
Eri sulkuvalvojien lukituksen toimintojen määrä, avaussuunnan ominaisuudet ja sulku-toimintojen järjestys vaihtelevat yleensä. Niiden tyypillinen ominaisuus 4 katkaisutoiminnon ja 3 sulku-toiminnon kanssa on: katkaisu → (T₁) sulku - katkaisu → (T₂) sulku - katkaisu → (T₃) sulku - katkaisu, missä T₁ ja T₂ ovat säädettäviä ja vaihtelevat eri tuotteiden mukaan. Se voi säätää sulku-toimintojen määrää ja sulku-väliaikaa toiminnon tarpeiden mukaan.
Sulkuvalvojien vaihevälinen virhevirtan katkaisu perustuu käänteiseen aika-ominaisuuteen, joka yhteistyössä fusioiden ampeeri-aika-ominaisuuden kanssa (mutta elektronisesti ohjattujen sulkuvalvojien maanjäristysvirhevirtan katkaisu perustuu yleensä aikarajoitteeseen). Sulkuvalvoilla on kaksi ampeeri-aika-ominaisuuskäyrää: nopea ja hitaasti. Yleensä sen ensimmäinen katkaisutoiminto toimii nopean käyrän mukaan, jolloin se voi katkaista virhevirtan 0,03-0,04 sekunnissa. Jäljempänä olevissa katkaisutoiminnoissa eri ampeeri-aika-ominaisuuskäyriä voidaan valita suojan koordinoimisen tarpeiden mukaan.
2. Automaattisten osituslaitteiden toiminnat ja ominaisuudet
Osituslaite on automaattinen suojalaitte, jota käytetään jakeluverkossa eristämään viallinen linjaosa. Sitä yleensä käytetään yhdessä automaattisen sulkuvalvojan tai katkaisimen kanssa. Osituslaitteella ei ole mahdollisuutta katkaista virhevirtaa. Kun vika ilmenee ositetulla linjalla, osituslaitteen varasuojana toimiva sulkuvalvoja tai katkaisin toimii, ja osituslaitteen laskentatoiminto alkaa kerätä sulkuvalvojan katkaisutoimintojen määrää. Kun osituslaitteella on saavutettu asetettu laskentatoimintojen määrä, se katkaisee automaattisesti heti, kun varasuojalaitte toimii, eristeäkseen viallisen linjaosan. Sulkuvalvoja sulkee uudelleen palauttaakseen sähköntuotannon muihin linjoihin. Jos sulkuvalvojan katkaisutoimintojen määrä ei ole saavuttanut osituslaitteen asetettua laskentatoimintojen määrää ja vika on poistettu, osituslaitteen laskentatoiminto häviää automaattisesti jonkin ajan kuluttua, palaten alkutilanteeseensa.
Osituslaitteet jaetaan kahdeksi tyyppiksi vaiheiden mukaan: yksivaiheinen ja kolmivaiheinen. Ohjausmenetelmän mukaan ne jaetaan hydrauliseen ja sähköiseen ohjausmenetelmiin. Hydraulisesti ohjatuissa osituslaitteissa laskenta tapahtuu hydraulisella ohjauksella, kun taas sähköisesti ohjatuissa osituslaitteissa laskenta tapahtuu sähköisesti. Automaattisten osituslaitteiden päätoiminnot ja ominaisuudet ovat seuraavat:
Osituslaitteilla on toiminto automaattisesti laskemaan ylemmän suojan katkaisutoimintojen määrää.
Osituslaitteella ei ole mahdollisuutta eristää virhevirtaa, mutta se voi eristää pysyviä linjavikoja yhdessä sulkuvalvojan kanssa. Koska se voi eristää täysi kuormitusvirta, sitä voidaan käyttää manuaalisena kuormituskytkentänä.
Osituslaitteella voidaan suorittaa automaattisia ja manuaalisia katkaisutoimintoja. Katkaisun jälkeen se on lukittuna tilassa, ja sähköntuotanto voidaan palauttaa vain manuaalisesti sulkimalla.
Osituslaitteella on sarjakytketty katkaisu-kummu päävirtapiirissä, ja sen pienimmän toimintovirran voi muuttaa vaihtamalla kummunua.
Osituslaitteella ja sulkuvalvojalla ei ole mekaanista tai sähköistä yhteyttä, eikä sen asennussijaintia rajoiteta.
Osituslaitteella ei ole ampeeri-aika-ominaisuutta, joten sillä on erityisiä etuja käytössä. Esimerkiksi sitä voidaan käyttää tilanteissa, joissa kahden suojalaitteen suojan ominaisuuskäyrät ovat hyvin lähellä toisiaan, mikä korjaa puutteen, että koordinaatiota ei aina voida saavuttaa monitasoisessa suojajärjestelmässä edes lisäämällä askelia.
3. Sulkuvalvojien ja osituslaitteiden yhteistyö
Sulkuvalvojien ja osituslaitteiden yhteistyö mahdollistaa väliaikaisia vikoja poistavan, pysyvien vikoiden eristämisen ja varmistaa, että ei-vialliset linjasegmentit saavat normaalia sähköntuotantoa. Koska sulkuvalvojien ja osituslaitteiden toiminnat eroavat, ensin linjan osituksen tulisi olla järkevästi määritelty järjestelmän toimintaolosuhteiden mukaan, jotta jakeluverkon automatisointi-aste ja sähköntuotannon luotettavuus paranevat. Sen tyypillinen rakenne on näkyvissä Kuva 1.
Teoreettisesti ottaen jokaisen haarakohdan pitäisi ottaa huomioon osituksen kohdaksi. Näin ollen, vaikka vika ilmenee lyhyellä haarakäyrällä, se voidaan valitsemaan osituksen kohdaksi, ja muiden segmenttien normaali sähköntuotanto voidaan ylläpitää. Kuitenkin taloudellisten ja toimintaolosuhteiden rajoitteiden vuoksi tätä ei usein voida toteuttaa. Siksi on tarpeen menetellä realistisesti ja sopeutua paikallisiin olosuhteisiin. Sekä sulkuvalvojat että osituslaitteet ovat älykkäitä laitteita, joilla on monia etuja, kuten korkea automatisointitaso. Ne kuitenkin voivat toimia vain, kun ne käytetään oikeassa yhteistyössä. Siksi on noudatettava seuraavia koordinaatioperiaatteita:
Osituslaitteen on oltava sarjakytketty sulkuvalvojan kanssa ja asennettava sulkuvalvojan kuormituspuolelle.
Varasuojana toimivan sulkuvalvojan on kyettävä havaitsemaan ja toimimaan osituslaitteen suojan alueen pienimmällä virhevirtalla.
Osituslaitteen käynnistysvirta on oltava pienempi kuin sen suojan alueen pienin virhevirta.
Osituslaitteen lämpöstabiilisuus- ja dynaamiset stabiilisuusluokat on täytettävä.
Osituslaitteen käynnistysvirta on oltava alle 80% varasuojan pienimmästä katkaisuvirtasta ja suurempi kuin odotetun suurimman kuormitusvirran huippuarvo.
Osituslaitteen laskentatoimintojen määrän on oltava vähintään 1 kerta vähemmän kuin varasuojan katkaisutoimintojen määrä ennen lukituksen toimintoa.
Osituslaitteen muistin aika on oltava pidempi kuin varasuojan kokonaissumma (TAT) virhevirtan kantamisajasta ja sulkuväliaikasta. Varasuojan toiminnon kokonaissumma (TAT) on summa jokaisesta virheen kantamisaikasta varasuojan järjestyksessä ja sulkuväliaikasta. Koska osituslaitteella ei ole ampeeri-aika-ominaisuutta, sulkuvalvojan ja osituslaitteen välisen koordinaation ei tarvitse tutkia suojakäyriä.
Varasuojana toimivaa sulkuvalvojaa asetetaan lukittavaksi 4 katkaisutoiminnon jälkeen. Nämä toiminnot voivat olla mitä tahansa nopeiden ja hitaiden (tai viivästyneiden) toimintotapojen yhdistelmä, ja osituslaitteen asetettu laskentatoiminto on 3 kertaa. Jos pysyvä vika ilmenee osituslaitteen kuormituspuolella, osituslaitteella on avattava vian eristämiseksi ennen sulkuvalvojan 3. sulku-toimintoa, ja sitten sulkuvalvoja palauttaa sähköntuotannon ei-vialliseen linjaan. Jos on muita sarjakytkettyjä osituslaitteita, niiden asetettujen lukituksen toimintojen määrän tulisi olla pienempi tasosta toiseen.
Kun vika ilmenee viimeisen osituslaitteen kuormituspuolella, sulkuvalvoja toimii. Sarjakytketyt osituslaitteet kaikki kirjaavat sulkuvalvojan katkaisutoimintojen määrän. Kun viimeinen osituslaitteessa on saavutettu asetettu toimintokerrat, se katkaisee vian eristämiseksi, ja sitten sulkuvalvoja sulkee uudelleen yhdistääkseen ei-viallisen linjan ja palauttaa normaalin sähköntuotannon. Osituslaitteet, jotka eivät ole saavuttaneet laskentatoimintojen määrää, palautuvat alkutilanteeseen määritetyn reset-ajan jälkeen.
