Koordinasjon av automatiske brytere og sektioneringsbrytere i distribusjonsnettverk

Koordinering av automatiske åpnebrytere og sektioneringsenhet i distribusjonsnett

Automatiske åpnebrytere og automatiske sektioneringsenheter (forkortet som åpnebrytere og sektioneringsenheter) er relativt komplette og høygradig pålitelige automatiserte enheter. De kan ikke bare pålitelig og raskt eliminere midlertidige feil, men også minimere strømningsstansområdet forårsaket av permanente feil. Siden åpnebrytere og sektioneringsenheter brukes i distribusjonsnett, kan de selektivt og effektivt eliminere midlertidige feil for å hindre at de utvikler seg til permanente feil, og kan også isolere permanente feil, noe som betydelig forbedrer strømleveranseens pålitelighet.

1. Funksjoner og egenskaper ved automatiske åpnebrytere

En automatisk åpnebryter er en automatisert enhet med beskyttelses-, deteksjons- og kontrollfunksjoner. Den har inverse tids-strøm karakteristikk kurver med ulike tidsbegrensninger og en flergangsåpningsfunksjon. Det er en ny type elektrisk apparat som integrerer en sirkuitbryter, relébeskyttelse og en driftsmekanisme. Den kan automatisk detektere strømmen gjennom hovedkretsen til åpnebryteren. Når en feilstrøm er bekreftet, vil den automatisk bryte feilstrømmen etter en viss periode ifølge invers tidsbeskyttelse og gjenåpne flere ganger som nødvendig for å gjenopprette strømtilførselen til linjen. Hvis feilen er midlertidig, vil linjen returnere til normal strømtilførsel etter at åpnebryteren gjenåpner; hvis feilen er en permanent feil, vil åpnebryteren etter å ha fullført det forhåndsinnstilte antallet gjenåpningshandlinger (vanligvis 3 ganger) og bekreftet at linjefeilen er en permanent feil, automatisk låse seg og ikke lenger levere strøm til den defekte linjen inntil feilen er fjernet og låsen for gjenåpning manuelt løses for å gjenopprette normaltilstanden.

De spesifikke funksjonene og egenskapene til åpnebrytere er som følger:

• Med hensyn til brytingsevne, har åpnebrytere funksjoner som bryting av kortslutningsstrøm, utføring av flere gjenåpningshandlinger, valg av sekvensiell koordinering av beskyttelseskarakteristikk, og nullstilling av beskyttelsessystemet.

• En åpnebryter består hovedsakelig av et bueutsluktskammer, en driftsmekanisme, et kontrollsystem, en stengingsbobin, og andre deler.

• En åpnebryter er en lokal kontroleenhet. Med hensyn til beskyttelses- og kontrollkarakteristikk, har den funksjoner som selvfølgelig feildeteksjon, vurdering av strømmens art, utførelse av skifteoperasjoner, og kan returnere til initialtilstand, huske antall operasjoner, og fullføre valg av operasjonssekvenser som stengingsslås. For åpnebrytere som brukes på linjer, er det ingen ekstra driftsenhet, og deres driftsenergi tas direkte fra høyspenningslinjen. For de som brukes i understationer, er det en lavspenningsstrømforsyning for åpning og stenging av driftsmekanismen.

• Åpnebrytere er egnet for uteinstallasjon av distribusjonslinjer og kan monteres enten i understationer eller på forskjellige stolper.

• Antallet låsende operasjoner, åpningshastighetskarakteristikk, og gjenåpningsekvensen for ulike typer åpnebrytere er generelt forskjellig. Deres typiske karakteristikk med 4 brytingsoperasjoner og 3 gjenåpninger er: bryt → (T₁) steng - bryt → (T₂) steng - bryt → (T₃) steng - bryt, der T₁ og T₂ er justerbare og varierer med ulike produkter. Det kan justere antallet gjenåpninger og intervallet mellom gjenåpningene etter behov under drift.

• Fase-fase feilbryting ved åpnebrytere bruker invers tidskarakteristikk for å samordnes med amperetidskarakteristikken til sikringer (men jordfeilbryting ved elektronisk kontrollerte åpnebrytere bruker vanligvis fast tidsbegrensning). Åpnebrytere har to typer amperetidskarakteristikk kurver: hurtig og sakte. Vanligvis foretar dens første brytingsoperasjon ifølge hurtig kurve, slik at den kan kutte feilstrømmen innen 0,03-0,04s. For senere brytingsoperasjoner kan ulike amperetidskarakteristikk kurver velges etter behov for beskyttelsessamordning.

2. Funksjoner og egenskaper ved automatiske sektioneringsenheter

En sektioneringsenhet er en automatisk beskyttelsesenhet som brukes i et distribusjonssystem for å isolere det defekte linjesegmentet. Den brukes vanligvis sammen med en automatisk åpnebryter eller en sirkuitbryter. En sektioneringsenhet kan ikke bryte feilstrømmer. Når det oppstår en feil i et seksjonert linjesegment, vil reservebeskyttelsen, enten en åpnebryter eller en sirkuitbryter, fungere, og tellefunksjonen til sektioneringsenheten starter å akkumulere antallet trippeoperasjoner til åpnebryteren. Når sektioneringsenheten når det forhåndsinnstilte antallet registrerte operasjoner, vil den automatisk trippe i det øyeblikket reserveringsenheten tripper for å koble fra det defekte linjesegmentet. Åpnebryteren gjenåpner igjen for å gjenopprette strømtilførselen til de andre linjene. Hvis antallet trippeoperasjoner til åpnebryteren ikke når det forhåndsinnstilte antallet registrerte operasjoner til sektioneringsenheten, og feilen er blitt fjernet, vil den akkumulerte tellingen til sektioneringsenheten automatisk forsvinne etter en periode, og returnere til initialtilstand.

Sektioneringsenheter deles inn i to typer basert på antall faser: én-fase og tre-fase. Basert på kontrollmetoden, deles de inn i hydraulisk kontroll og elektronisk kontroll. Hydraulisk kontrollerte sektioneringsenheter bruker hydraulisk kontroll for telling, mens elektronisk kontrollerte sektioneringsenheter bruker elektronisk telling. De hovedsakelige funksjonene og egenskapene til automatiske sektioneringsenheter er som følger:

• Sektioneringsenheter har funksjonen for automatisk telling av antallet trippeoperasjoner til overordnet beskyttelsesenhet.

• En sektioneringsenhet kan ikke isolere feilstrømmer, men kan koble fra permanente linjefeil i samarbeid med en åpnebryter. Siden den kan koble fra full laststrøm, kan den brukes som en manuelt betjent lastskru.

• En sektioneringsenhet kan utføre automatiske og manuelle trippeoperasjoner. Etter tripping er den i låset tilstand og kan kun gjenopprette strømtilførsel gjennom manuell stenging.

• En sektioneringsenhet har en trippingspire koblet i serie i hovedkretsen, og den minste driftsstrømmen kan endres ved å bytte spire.

• Det er ingen mekanisk eller elektrisk kobling mellom en sektioneringsenhet og en åpnebryter, og det er ingen begrensning på installasjonsstedet.

• En sektioneringsenhet har ikke en amperetidskarakteristikk, så den har spesielle fordeler i bruk. For eksempel, kan den brukes i situasjoner hvor beskyttelseskarakteristikkkurvene til to beskyttelsesenheter er veldig nærme hverandre, og dermed kompensere for mangelen på samordning noen ganger selv om trinn blir lagt til i et flernivå beskyttelsessystem.

3. Samarbeid mellom åpnebrytere og sektioneringsenheter

Samarbeidende drift av åpnebrytere og sektioneringsenheter kan realisere eliminering av midlertidige feil, isolering av permanente feilområder, og sikre normal strømtilførsel til ikke-defekte linjesegmenter. På grunn av de ulike funksjonene til åpnebrytere og sektioneringsenheter, skal først seksjonsoppsettet av linjen være rimelig bestemt ifølge systemdriftsforhold for å forbedre graden av automatisering av distribusjonslinjer og strømleveranseens pålitelighet. Dets typiske struktur er vist i figur 1.

Teoretisk sett, burde hvert grenpunkt på linjen betraktes som et seksjoneringspunkt. På denne måten, selv om en permanent feil oppstår på en relativt kort grenlinje, kan den selektivt seksjoneres, og normal strømtilførsel til de andre seksjonene kan opprettholdes. Men, på grunn av økonomiske og driftsforholdsbegrensninger, er det ofte umulig å oppnå dette. Derfor er det nødvendig å gå ut fra virkeligheten og tilpasse seg lokale forhold. Både åpnebrytere og sektioneringsenheter er intelligente enheter med mange fordeler som høy grad av automatisering. Men, de kan bare spille sine roller når de brukes i riktig samordning. Derfor bør følgende samordningsprinsipper følges:

• Sektioneringsenheten må være koblet i serie med åpnebryteren og installert på belastningssiden av åpnebryteren.

• Reserveåpnebryteren må kunne detektere og handle på den minste feilstrømmen innen beskyttelsesområdet til sektioneringsenheten.

• Startstrømmen til sektioneringsenheten må være mindre enn den minste feilstrømmen innen dets beskyttelsesområde.

• Termisk stabilitetsrating og dynamisk stabilitetsrating til sektioneringsenheten må oppfylle kravene.

• Startstrømmen til sektioneringsenheten må være mindre enn 80% av den minste trippingsstrømmen til reservebeskyttelsen og større enn toppverdien av den forventede maksimale laststrømmen.

• Antallet registrerte ganger til sektioneringsenheten må være minst 1 gang mindre enn antallet trippingsganger til reservebeskyttelsen før låsing.

Hukommelsestiden til sektioneringsenheten må være større enn den totale akkumulerte feilbrytingstiden (TAT) til reservebeskyttelsen. Den totale akkumulerte tiden (TAT) for reservebeskyttelseshandlingen er summen av feilstrømtid for hver feil i reservebeskyttelsessekvensen og gjenåpningintervall. Siden sektioneringsenheten ikke har en amperetidskarakteristikk, krever samordningen mellom åpnebryteren og sektioneringsenheten ikke studiet av beskyttelseskurver.

Reservebeskyttelsesåpnebryteren er satt til å låse etter 4 trippingsoperasjoner. Disse handlingene kan være en kombinasjon av eventuelle hurtige og sakte (eller forsinkede) driftsmåter, og innstiltnummeret for sektioneringsenheten er valgt som 3 tellinger. Hvis en permanent feil oppstår på linjen på belastningssiden av sektioneringsenheten, vil sektioneringsenheten åpne for å isolere feilen før den tredje gjenåpningen av åpnebryteren, og deretter vil åpnebryteren levere strøm til den ikke-defekte linjen. Hvis det er andre serielt konfigurerte sektioneringsenheter, bør antallet låsende ganger de er satt med være mindre nivå for nivå.

Når det oppstår en feil på linjen på belastningssiden av den siste sektioneringsenheten, handler åpnebryteren. Serielt kobled sektioneringsenheter teller alle antallet ganger åpnebryteren bryter strømmen. Etter at den siste sektioneringsenheten når antallet handlinger, tripper den for å isolere feilen, og deretter gjenåpner åpnebryteren for å koble til den ikke-defekte linjen og gjenopprette normal strømtilførsel. Sektioneringsenheter som ikke når antallet tellinger, vil nullstilles til initialtilstand etter den angitte nullstillingsperioden.