Koordinacija ponovnih zapiralc in odsekov v distribucijskih omrežjih

Usklajevanje ponovnih zaprlcev in odsekov v distribucijskih omrežjih

Samodejni ponovni zaprlci in samodejni odsekovniki (krajše ponovni zaprlci in odsekovniki) so relativno kompletni in zelo zanesljivi avtomatski napravi. Ne le da zanesljivo in hitro odpravljajo prehodne napake, temveč tudi zmanjšujejo obseg izkrivljanja zaradi trajnih napak. Ker se ponovni zaprlci in odsekovniki uporabljajo v distribucijskih omrežjih, lahko selektivno in učinkovito odpravljajo prehodne napake, da se ne bi razvile v trajne, in lahko tudi izolirajo trajne napake, s čimer veliko izboljšajo zanesljivost oskrbe z električno energijo.

1. Funkcije in značilnosti samodejnega ponovnega zaprlca

Samodejni ponovni zaprlci so avtomatske naprave z funkcijami zaščite, detekcije in nadzora. Imajo obratnoporočilne karakteristične krivulje z različnimi časovnimi mejami in funkcijo večkratnega ponovnega zapiranja. To je nov tip elektromehanske integracije električnih naprav, ki združuje preklopnik, rele varnostne zaščite in pogonski mehanizem. Samodejno zaznava tok skozi glavni tokovod zapirlca. Ko je potrjen tokski tok, ga bo po določenem času samodejno prekinil glede na obratnoporočilno zaščito in po potrebi večkrat samodejno ponovno zaprl, da obnovi oskrbo z električno energijo. Če je napaka prehodna, bo linija po ponovnem zapiranju zapirlca vrnila normalno oskrbo z električno energijo; če je napaka trajna, bo po koncanju prednastavljenega števila ponovnih zapiranj (običajno 3-krat) in potrditvi, da je napaka na liniji trajna, samodejno zaklenil in ne bo več zagotovil oskrbe z električno energijo težko delujoči liniji, dokler ni napake odstranjene in ročno odklenjen ponovni zaprlci, da se vrne v normalno stanje.

Specifične funkcije in značilnosti ponovnih zaprlcev so naslednje:

• Glede prekidne zmogljivosti imajo ponovni zapirlci funkcije, kot so prekid kratkih tokov, izvajanje večkratnega ponovnega zapiranja, izbira zaporedne uskladitve zaščitnih značilnosti in ponastavitev zaščitnega sistema.

• Ponovni zaprlci so predvsem sestavljeni iz ugasične komore, pogonskega mehanizma, kontrolnega sistema, cevi za zapiranje in drugih delov.

• Ponovni zaprlci so lokalni nadzorni napravi. Glede zaščitnih in nadzornih značilnosti imajo funkcije, kot so samodejna detekcija napak, ocena narave toka, izvajanje preklopnih operacij, in lahko se vrnejo v začetno stanje, zabeležijo število operacij in zaključijo izbiro operacijskih zaporedij, kot je zaklep za zapiranje. Za ponovne zapirlce, uporabljenih na linijah, ni dodatnih nadzornih naprav, njihova delovna moč je neposredno vzeta iz visokonapetostne linije. Za tiste, uporabljenih v pretvorovalnah, je nizkonapetostna oskrba z električno energijo za odpiranje in zapiranje pogonskega mehanizma.

• Ponovni zapirlci so primernejši za namestitev na zunanjih distribucijskih linijah in jih lahko namestimo ali v pretvorovalnah ali na različnih stolpih.

• Število zaklepov, značilnosti hitrosti odpiranja in zapiranja ter zaporedje operacij ponovnega zapiranja različnih vrst ponovnih zaprlcev so običajno različni. Njihova tipična značilnost 4 prekidov in 3 ponovnih zapiranj je: prekid → (T₁) zapiranje - prekid → (T₂) zapiranje - prekid → (T₃) zapiranje - prekid, kjer sta T₁ in T₂ prilagodljiva in se razlikujeta glede na različne izdelke. Lahko prilagodi število ponovnih zapiranj in interval med zapiranji glede na potrebe med delovanjem.

• Medfazni prekidi ponovnih zaprlcev uporabljajo obratnoporočilne značilnosti v sodelovanju z amper-časovnimi značilnostmi preplavljalnikov (vendar prekid zemeljskih napak elektronsko nadzorovanih ponovnih zaprlcev običajno uporablja določen časovni limit). Ponovni zapirlci imajo dva tipa amper-časovnih krivulj: hitre in počasne. Običajno prvo prekidno dejanje deluje glede na hitro krivuljo, tako da lahko prekine tokski tok v 0,03 - 0,04s. Za nadaljnje prekidne operacije lahko glede na potrebe za uskladitvijo zaščite izberemo različne amper-časovne krivulje.

2. Funkcije in značilnosti samodejnega odsekovnika

Odsekovnik je samodejna zaščitna naprava, uporabljena v distribucijskem sistemu za izolacijo težko delujočega odseka linije. Običajno se uporablja v sodelovanju z samodejnim ponovnim zaprlcem ali preklopnikom. Odsekovnik ne more prekiniti tokskih tokov. Ko se na odsekovani liniji zgodi napaka, se aktivira varnostni ponovni zaprlci ali preklopnik odsekovnika, in se začne funkcija štetja odsekovnika, ki sešteva število prekidov ponovnega zapirlca. Ko doseže odsekovnik prednastavljeno število zabeleženih operacij, se bo samodejno odpriključil ob trenutku, ko se odpriključi varnostni napravi, da izloči težko delujoči odsek linije. Ponovni zaprlci se ponovno zapirajo, da obnovijo oskrbo z električno energijo ostalih linij. Če število prekidov ponovnega zapirlca ne doseže prednastavljeno število zabeleženih operacij odsekovnika in je napaka odstranjena, bo nakopičeno število odsekovnika po določenem času samodejno izginilo, vrne se v začetno stanje.

Odsekovniki so razdeljeni na dve vrsti glede na število faz: enofazni in trifazni. Glede na način nadzora so razdeljeni na hidravlični in elektronski nadzor. Hidravlično nadzorovani odsekovniki uporabljajo hidravlični nadzor za štetje, medtem ko elektronsko nadzorovani odsekovniki uporabljajo elektronsko štetje. Glavne funkcije in značilnosti samodejnega odsekovnika so naslednje:

• Odsekovniki imajo funkcijo samodejnega štetja števila prekidov zgornje zaščitne naprave.

• Odsekovniki ne morejo izolirati tokskih tokov, vendar lahko v sodelovanju s ponovnimi zapirlci izločijo trajne napake na liniji. Ker lahko izolirajo polne bremenske tokove, se lahko uporabljajo kot ročno nadzorana bremenska zaprlca.

• Odsekovniki lahko izvajajo samodejno in ročno odpriključevanje. Po odpriključevanju so v zaklenjenem stanju in lahko obnovijo oskrbo z električno energijo samo z ročnim zapiranjem.

• Odsekovniki imajo odpriključevalno cev, povezano v serijo v glavnem tokovodu, in najmanjši delovni tok se lahko spremeni z menjavo cevi.

• Med odsekovnikom in ponovnim zapirlcem ni mehanskega ali električnega povezovanja, in ni omejitev glede mesta namestitve.

• Odsekovniki nimajo amper-časovne značilnosti, zato imajo posebne prednosti pri uporabi. Na primer, se lahko uporabljajo v situacijah, kjer sta zaščitni značilnosti dveh zaščitnih naprav zelo blizu, kar kompenzira manjkajočo usklajenost, ki jo ne moremo doseči celo z dodajanjem stopnic v večstopničnem zaščitnem sistemu.

3. Sodelovanje med ponovnimi zapirlci in odsekovniki

Sodelovanje ponovnih zaprlcev in odsekovnikov lahko omogoči odpravljanje prehodnih napak, izolacijo območij trajnih napak in zagotavljanje normalne oskrbe z električno energijo nenapaknih odsekov linij. Zaradi različnih funkcij ponovnih zaprlcev in odsekovnikov najprej mora biti razdelitev odsekov linije razumno določena glede na pogoje delovanja sistema, da se izboljša stopnja avtomatizacije distribucijskih linij in zanesljivost oskrbe z električno energijo. Njegova tipična struktura je prikazana na Sliki 1.

Teoretično gledano, bi moral vsak odvejiščni toček na liniji biti obravnavan kot odsekovna točka. Tako bi se celo na relativno krajšem odvejiščnem odseku lahko selektivno odsekovalo, če bi se tam zgodila trajna napaka, in bi se ohranila normalna oskrba z električno energijo drugih odsekov. Vendar zaradi ekonomskih in pogojev delovanja je to pogosto nemogoče doseči. Zato je treba postopati od realnosti in se prilagoditi krajevnim pogojev. Oba, ponovni zapirlci in odsekovniki, so pametne naprave z mnogimi prednostmi, kot je visoka stopnja avtomatizacije. Vendar pa lahko svojo vlogo opravljata le, če se uporabljata v pravilni uskladitvi. Zato je treba upoštevati naslednje načela uskladitve:

• Odsekovnik mora biti serijsko povezan s ponovnim zaprlcem in nameščen na strani bremena ponovnega zapirlca.

• Varnostni ponovni zaprlci morajo biti sposobni zaznati in ukrepati na najmanjšem tokskem toku znotraj zaščitnega območja odsekovnika.

• Začetni tok odsekovnika mora biti manjši od najmanjšega tokskega toka znotraj njegovega zaščitnega območja.

• Termalna stabilnost in dinamična stabilnost odsekovnika morata ustrezati zahtevam.

• Začetni tok odsekovnika mora biti manjši od 80 % najmanjšega odpriključevalnega toka varnostne zaščite in večji od vrha pričakovane največje bremenskega toka.

• Število zabeleženih operacij odsekovnika mora biti vsaj 1 operacija manjše od števila prekidov varnostne zaščite pred zaklepom.

Čas za hranjenje spomina odsekovnika mora biti večji od skupnega akumuliranega časa prekidov tokskih tokov (TAT) varnostne zaščite. Skupni akumulirani čas (TAT) delovanja varnostne zaščite je vsota časa nosilnosti tokskega toka vsake napake v zaporedju varnostne zaščite in intervala med zapiranji. Ker odsekovniki nimajo amper-časovne značilnosti, uskladitev med ponovnimi zapirlci in odsekovniki ne zahteva proučevanja zaščitnih krivulj.

Varnostni ponovni zaprlci so nastavljeni, da se zaklenejo po 4 prekidih. Te operacije lahko predstavljajo kombinacijo katerihkoli hitrih in počasnih (ali zamudnih) načinov delovanja, in je število nastavljenih operacij za odsekovnike izbrano kot 3 številke. Če se na liniji na strani bremena odsekovnika zgodi trajna napaka, bo odsekovnik odpriključil in izločil napako pred 3. ponovnim zapiranjem ponovnega zapirlca, nato bo ponovni zaprlci oskrboval nenapako del linije. Če so na voljo druge serijsko konfigurirane odsekovniki, bi morali biti njihove nastavitve za zaklep manjše stopnje po stopnji.

Ko se na liniji na strani bremena zadnjega odsekovnika zgodi napaka, se aktivira ponovni zaprlci. Serijsko povezani odsekovniki vse zabeležijo število prekidov ponovnega zapirlca. Ko doseže zadnji odsekovnik število operacij, se odpriključi in izloči napako, nato se ponovni zaprlci ponovno zaprejo, da se poveže nenapako del in obnovi normalno oskrbo z električno energijo. Odsekovniki, ki ne dosežejo števila štetja, se po določenem času resetirajo v začetno stanje.