Koordinacija preklopnika i odsjekatelja u distribucijskim mrežama

Koordinacija preklopaca i odjelitelja u distribucijskim mrežama

Automatski preklopači i automatski odjelitelji (u skraćenoj formi preklopači i odjelitelji) su relativno kompletni i visoko pouzdani automatizirani uređaji. Oni ne samo da pouzdano i brzo eliminiraju privremene kvarove, već također minimiziraju područje isključenja struje uzrokovano trajnim kvarovima. Budući da se preklopači i odjelitelji koriste u distribucijskim mrežama, oni selektivno i učinkovito eliminiraju privremene kvarove kako bi ih sprečili da se razviju u trajne kvarove, te mogu izolirati trajne kvarove, čime se značajno poboljšava pouzdanost opskrbe strujom.

1. Funkcije i karakteristike automatskih preklopaca

Automatski preklopač je automatiziran uređaj s funkcijama zaštite, detekcije i kontrole. Ima inverzne vremensko-strujne karakteristične krive s različitim granicama vremena i funkciju višestrukog preklopljenja. To je novi tip elektromehaničkog integriranog električnog aparata koji kombinira prekidač, rele nadzor i mehanizam rada. Može automatski otkriti struju koja prolazi glavnim putem preklopača. Kada se potvrdi struja kvara, automatski će prekinuti struju kvara nakon određenog vremena prema inverznom vremenskom zaštitnom principu i automatski preklopiti više puta kako bismo vratili opskrbu strujom liniji. Ako je kvar privremen, linija će se vratiti na normalnu opskrbu strujom nakon što preklopač preklopi; ako je kvar trajan, nakon što preklopač dovrši predodređeni broj operacija preklopljenja (obično 3 puta) i potvrdi da je kvar na liniji trajan, automatski će zaključati i prestati snabdevati kvarnu liniju strujom dok se kvar ne eliminiše i dok se ručno ne poništi zaključavanje preklopljenja kako bi se vratilo normalno stanje.

Specifične funkcije i karakteristike preklopača su sljedeće:

• U pogledu performansi prekidanja, preklopači imaju funkcije poput prekidanja struja kratkog spoja, izvođenja više operacija preklopljenja, odabira sekvencijalne koordinacije karakteristika zaštite i resetiranja sustava zaštite.

• Preklopač je uglavnom sastavljen od komore za gasenje luka, mehanizma rada, kontrolnog sustava, cijevi za zatvaranje i drugih dijelova.

• Preklopač je lokalni kontrolni uređaj. U pogledu karakteristika zaštite i kontrole, ima funkcije poput samoodgovorne detekcije kvara, procjene prirode struje, izvođenja operacija prekidača, može se vratiti na početno stanje, pamtiti broj operacija i dovršiti odabir sekvenci operacija poput zaključavanja zatvaranja. Za preklopače korištene na linijama, nema dodatnih operativnih uređaja, a njihova radna snaga direktno se uzima iz visokonaponske linije. Za one korištene u pretvorama, postoji niskonaponska napajajuća snaga za otvaranje i zatvaranje mehanizma rada.

• Preklopači su prikladni za načine instalacije vanjskih distribucijskih linija i mogu biti instalirani ili u pretvorama ili na različitim stubovima.

• Broj operacija zaključavanja, karakteristike brzine otvaranja i sekvence operacija preklopljenja različitih vrsta preklopača obično su različiti. Njihova tipična karakteristika od 4 operacija prekidanja i 3 operacije preklopljenja je: prekid → (T₁) zatvaranje - prekid → (T₂) zatvaranje - prekid → (T₃) zatvaranje - prekid, gdje su T₁ i T₂ podešivi i variraju s različitim proizvodima. Može prilagoditi broj operacija preklopljenja i interval vremena preklopljenja prema potrebama tijekom rada.

• Fazno-mezufazno prekidanje preklopača koristi inverznu vremensku karakteristiku kako bi se uskladio s amper-vremenskom karakteristikom prekidača (ali prekid zemljane greške elektronski kontroliranih preklopača obično koristi određeno ograničenje vremena). Preklopači imaju dvije vrste amper-vremenskih karakterističnih krivulja: brzu i sporu. Obično, njegova prva operacija prekidanja djeluje prema brzoj krivulji, tako da može prekinuti struju kvara unutar 0,03 - 0,04 sekundi. Za sljedeće operacije prekidanja, različite amper-vremenske karakteristične krivulje mogu se odabrati prema potrebama koordinacije zaštite.

2. Funkcije i karakteristike automatskih odjelitelja

Odjelitelj je automatski zaštitni uređaj korišten u distribucijskom sustavu za izolaciju odsječka linije s kvarom. Obično se koristi u suradnji s automatskim preklopačem ili prekidačem. Odjelitelj ne može prekinuti struju kvara. Kada se dogodi kvar na odsječku linije, rezervna zaštita preklopača ili prekidača odjelitelja djeluje, a funkcija brojanja odjelitelja počinje akumulirati broj operacija prekidanja preklopača. Kada odjelitelj doseže predodređeni broj zabilježenih operacija, automatski će prekiniti trenutak kad rezervni uređaj prekine struju kako bi prekinuo odsječak linije s kvarom. Preklopač ponovno preklopi kako bi vratio opskrbu strujom ostalim linijama. Ako broj operacija prekidanja preklopača ne doseže predodređeni broj zabilježenih operacija odjelitelja i kvar je eliminiran, akumulirani broj odjelitelja će se automatski izgubit nakon određenog vremena, vraćajući se na početno stanje.

Odjelitelji su podijeljeni u dvije vrste prema broju faza: jednofazni i trofazni. Prema metodi kontrole, podijeljeni su na hidrauličku kontrolu i elektronsku kontrolu. Hidraulički kontrolirani odjelitelji koriste hidrauličku kontrolu za brojanje, dok elektronski kontrolirani odjelitelji koriste elektronsko brojanje. Glavne funkcije i karakteristike automatskih odjelitelja su sljedeće:

• Odjelitelji imaju funkciju automatskog brojanja broja operacija prekidanja zaštitnog uređaja višeg stupnja.

• Odjelitelj ne može izolirati struju kvara, ali može prekinuti trajne kvarove linije u suradnji s preklopačem. Budući da može izolirati struje punog opterećenja, može se koristiti kao ručni prekidač za opterećenje.

• Odjelitelj može izvršiti automatsko i ručno prekidanje. Nakon prekidanja, nalazi se u zaključanom stanju i može se vratiti opskrbu strujom samo putem ručnog zatvaranja.

• Odjelitelj ima cijev za prekidanje spojenu serijalno u glavnom putu, a minimalna radna struja se može promijeniti zamjenom cijevi.

• Ne postoji mehanička ili električna veza između odjelitelja i preklopača, nema ograničenja na njegovu lokaciju instalacije.

• Odjelitelj nema amper-vremensku karakteristiku, pa ima posebne prednosti u upotrebi. Na primjer, može se koristiti u situacijama gdje su karakteristične krivulje zaštite dva zaštitna uređaja vrlo blizu, time nadoknadivši nedostatak da koordinacija ne može uvijek biti postignuta čak i dodavanjem stupnjeva u višestupnatom zaštitnom sustavu.

3. Suradnja između preklopača i odjelitelja

Zajednički rad preklopača i odjelitelja može omogućiti eliminaciju privremenih kvarova, izolaciju područja s trajnim kvarovima i osigurati normalnu opskrbu strujom nesmetnutih odsječaka linije. Zbog različitih funkcija preklopača i odjelitelja, najprije treba razumno odrediti raspored odsječaka linije prema uvjetima rada sustava kako bi se poboljšao stupanj automatizacije distribucijskih linija i pouzdanosti opskrbe strujom. Njegova tipična struktura prikazana je na slici 1.

Teoretski, svaka grana na liniji bi trebala biti smatrana točkom odsjecanja. Na taj način, čak iako se dogodi trajni kvar na relativno kratkoj grananjoj liniji, može se selektivno odsječi, a normalna opskrbu strujom drugih odsječaka može se održati. Međutim, zbog ekonomskih i uvjeta rada, često nije moguće to postići. Stoga je potrebno ići s realnosti i prilagođavati se lokalnim uvjetima. I preklopači i odjelitelji su inteligentni uređaji s mnogo prednosti poput visokog stupnja automatizacije. Međutim, oni mogu ispuniti svoju ulogu samo kada se koriste u ispravnoj koordinaciji. Stoga treba pridržavati sljedeće principi koordinacije:

• Odjelitelj mora biti serijalno spojen s preklopačem i instaliran na strani opterećenja preklopača.

• Rezervni preklopač mora moći otkriti i djelovati na minimalnu struju kvara unutar zaštitnog područja odjelitelja.

• Početna struja odjelitelja mora biti manja od minimalne struje kvara unutar njegovog zaštitnog područja.

• Termalna stabilnost i dinamička stabilnost odjelitelja moraju zadovoljavati zahtjeve.

• Početna struja odjelitelja mora biti manja od 80% minimalne struje prekidanja rezervne zaštite i veća od vrha očekivane maksimalne struje opterećenja.

• Broj zabilježenih vrijednosti odjelitelja mora biti barem za 1 manji od broja operacija prekidanja rezervne zaštite prije zaključavanja.

Vrijeme memoriranja odjelitelja mora biti veće od ukupnog akumuliranog vremena prekidanja struje (TAT) rezervne zaštite. Ukupno akumulirano vrijeme (TAT) akcije rezervne zaštite jest zbroj vremena nosivosti struje kvara svakog kvara u nizu rezervne zaštite i intervala preklopljenja. Budući da odjelitelj nema amper-vremensku karakteristiku, koordinacija između preklopača i odjelitelja ne zahtijeva studiju krivulja zaštite.

Rezervni preklopač zaštitni uređaj je podešen da se zaključa nakon 4 operacija prekidanja. Ove operacije mogu biti kombinacija bilo kakvih brzih i sporih (ili odgođenih) modova rada, a postavljeni broj ponavljanja za odjelitelj odabire se na 3 puta. Ako se dogodi trajni kvar na liniji na strani opterećenja odjelitelja, odjelitelj će se otvoriti kako bi izolirao kvar prije 3. preklopljenja preklopača, a zatim preklopač snabdijevat će strujom nesmetnutu liniju. Ako postoje druge serijski konfigurirane odjelitelje, broj operacija zaključavanja koje su podešene trebale bi biti manji stupanj po stupanj.

Kada se dogodi kvar na liniji na strani opterećenja posljednjeg stupnja odjelitelja, djeluje preklopač. Serijski spojeni odjelitelji svi zapisuju broj puta kada preklopač prekine struju. Nakon što posljednji stupanj odjelitelja doseže broj operacija, prekida kako bi izolirao kvar, a zatim preklopač preklopi kako bi povezao nesmetnutu liniju i vratio normalnu opskrbu strujom. Odjelitelji koji ne dosegnu broj operacija prekidanja vratit će se na početno stanje nakon određenog vremena za resetiranje.