Координація повторювачів та розділювачів у розподільчих мережах
Координація автоматичних повторювачів та секціонувальників у розподільчих мережах
Автоматичні повторювачі та автоматичні секціонувальники (коротко — повторювачі та секціонувальники) є відносно повними та надійними автоматизованими пристроями. Вони не тільки надійно та швидко усунуть тимчасові аварії, але й зменшать діапазон відключення електроенергії, спричинених постійними аваріями. Оскільки повторювачі та секціонувальники використовуються у розподільчих мережах, вони можуть селективно та ефективно усунути тимчасові аварії, щоб запобігти їх перетворенню на постійні, а також ізольувати постійні аварії, таким чином значно підвищуючи надійність забезпечення електроенергією.
1. Функції та особливості автоматичних повторювачів
Автоматичний повторювач — це автоматизований пристрій з функціями захисту, виявлення та керування. Він має обернені характеристики час-стрім з різними часовими границями та функцію багаторазового повторного замикання. Це новий тип електромеханічного інтегрованого електроприладу, який поєднує в собі автомат, реле захисту та механізм управління. Він може автоматично виявляти струм, що проходить через головний контур повторювача. Коли виявлений аварійний струм, він автоматично перериває аварійний струм за допомогою оберненого захисту після певного періоду та автоматично повторно замикає декілька разів, як вимагається, для відновлення забезпечення електроенергією лінії. Якщо аварія є тимчасовою, лінія повернеться до нормального забезпечення електроенергією після повторного замикання повторювача; якщо аварія є постійною, після завершення повторювачем передбаченої кількості операцій повторного замикання (зазвичай 3 рази) та підтвердження, що аварія на лінії є постійною, він автоматично заблокується та більше не буде забезпечувати електроенергією аварійну лінію, поки аварія не буде усунута та блокування повторного замикання не буде відпущено вручну для відновлення нормального стану.
Специфічні функції та особливості повторювачів наступні:
Щодо характеристик розірвання, повторювачі мають функції, такі як розірвання коротких замикань, виконання багаторазових операцій повторного замикання, вибір послідовності координації характеристик захисту та скидання системи захисту.
Повторювач складається переважно з камер гасіння дуги, механізму управління, системи керування, катушки закриття та інших частин.
Повторювач — це пристрій місцевого керування. Щодо характеристик захисту та керування, він має функції, такі як самостійне виявлення аварій, оцінка характеру струму, виконання комутаційних операцій, можливість повернення до початкового стану, запам'ятовування кількості операцій та виконання вибору послідовностей операцій, таких як блокування закриття. Для повторювачів, що використовуються на лініях, немає додаткових пристроїв управління, а їхня потужність управління береться безпосередньо з високовольтної лінії. Для тих, що використовуються на підстанціях, є низьковольтне живлення для відкривання та закриття механізму управління.
Повторювачі придатні для способу встановлення на зовнішніх розподільчих лініях та можуть бути встановлені як на підстанціях, так і на різних опорах.
Кількість операцій блокування, характеристики швидкості відкриття та послідовність операцій повторного замикання різних типів повторювачів зазвичай різні. Їхня типова характеристика 4 операції розірвання та 3 операції повторного замикання: розірвання → (T₁) закриття-розірвання → (T₂) закриття-розірвання → (T₃) закриття-розірвання, де T₁ та T₂ регулюємо та змінюються залежно від різних продуктів. Можна налаштувати кількість операцій повторного замикання та інтервал часу повторного замикання відповідно до потреб під час експлуатації.
Міжфазне розірвання аварійних струмів у повторювачах використовує обернену характеристику часу для взаємодії з ампер-часовою характеристикою плавких вставок (але розірвання заземлення у електронних повторювачах зазвичай використовує визначений часовий ліміт). Повторювачі мають два типи ампер-часових характеристичних кривих: швидкі та повільні. Зазвичай, його перша операція розірвання діє відповідно до швидкої кривої, щоб він міг відрізати аварійний струм протягом 0,03-0,04 с. Для наступних операцій розірвання, можна вибирати різні ампер-часові характеристичні криві відповідно до потреб координації захисту.
2. Функції та особливості автоматичних секціонувальників
Секціонувальник — це автоматичний пристрій захисту, використовується у розподільній системі для ізоляції аварійного відрізка лінії. Зазвичай він використовується разом з автоматичним повторювачем або автоматом. Секціонувальник не може переривати аварійні струми. Коли аварія виникає на секційованому відрізку лінії, діє запасний захист повторювача або автомата, а функція підрахунку секціонувальника починає накопичувати кількість операцій відкриття повторювача. Коли секціонувальник досягає передбаченої кількості зареєстрованих операцій, він автоматично відкривається в момент, коли запасний пристрій відкривається, щоб відключити аварійний відрізок лінії. Повторювач повторно замикає, щоб відновити забезпечення електроенергією інших ліній. Якщо кількість операцій відкриття повторювача не досягає передбаченої кількості зареєстрованих операцій секціонувальника, а аварія була усунута, накопичений підрахунок секціонувальника автоматично зникне після певного часу, повертаючись до початкового стану.
Секціонувальники поділяються на два типи згідно з кількістю фаз: однофазні та трифазні. За методом керування вони поділяються на гідравлічні та електронні. Гідравлічні секціонувальники використовують гідравлічне керування для підрахунку, а електронні секціонувальники використовують електронний підрахунок. Основні функції та особливості автоматичних секціонувальників наступні:
Секціонувальники мають функцію автоматичного підрахунку кількості операцій відкриття верхнього захисного пристрою.
Секціонувальник не може ізольувати аварійні струми, але може відключити постійні аварії на лінії разом з повторювачем. Оскільки він може ізольувати повні навантаження, його можна використовувати як ручний навантажувальний перемикач.
Секціонувальник може виконувати автоматичне та ручне відкриття. Після відкриття він знаходиться у заблокованому стані і може відновити забезпечення електроенергією лише через ручне закриття.
Секціонувальник має катушку відкриття, яка підключена паралельно до головного контуру, а мінімальний робочий струм можна змінити, замінивши катушку.
Між секціонувальником та повторювачем немає механічного або електричного з'єднання, і немає обмежень щодо місця його встановлення.
Секціонувальник не має ампер-часової характеристики, тому має спеціальні переваги при використанні. Наприклад, його можна використовувати в ситуаціях, коли характеристичні криві двох захисних пристроїв дуже близькі, що дозволяє компенсувати недолік, коли координацію не завжди можна досягти, навіть додаючи кроки в багато-рівневій системі захисту.
3. Співпраця повторювачів та секціонувальників
Співпраця повторювачів та секціонувальників може реалізувати усунення тимчасових аварій, ізоляцію областей постійних аварій та забезпечення нормального забезпечення електроенергією невідмовних відрізків лінії. У зв'язку з різними функціями повторювачів та секціонувальників, спочатку слід раціонально визначити розділову структуру лінії згідно з умовами роботи системи, щоб підвищити ступінь автоматизації розподільчих ліній та надійність забезпечення електроенергією. Його типова структура показана на рис. 1.
Теоретично кажучи, кожна гілка на лінії повинна розглядатися як точка розділу. Таким чином, навіть якщо на відносно короткій гілці виникає постійна аварія, її можна селективно розділити, і можна підтримувати нормальне забезпечення електроенергією інших відрізків. Однак через економічні та експлуатаційні обмеження це часто неможливо. Тому необхідно виходити з реальності та адаптуватися до місцевих умов. Обидва, повторювачі та секціонувальники, є інтелектуальними пристроями з багатьма перевагами, такими як високий ступінь автоматизації. Проте вони можуть виконувати свої ролі лише при правильному сполученні. Тому слід дотримуватися наступних принципів координації:
Секціонувальник повинен бути підключений серійно до повторювача та встановлений на стороні навантаження повторювача.
Запасний повторювач повинен мати змогу виявляти та реагувати на мінімальний аварійний струм в межах захисту секціонувальника.
Початковий струм секціонувальника повинен бути меншим за мінімальний аварійний струм в межах його захисту.
Теплові та динамічні характеристики стабільності секціонувальника повинні відповідати вимогам.
Початковий струм секціонувальника повинен бути меншим за 80% мінімального струму відкриття запасного захисту та більшим за пікове значення очікуваного максимального навантаження.
Кількість зареєстрованих операцій секціонувальника повинна бути принаймні на 1 меншою, ніж кількість операцій відкриття запасного захисту перед блокуванням.
Час запам'ятовування секціонувальника повинен бути більшим за загальний накопичений час (TAT) дії запасного захисту. Загальний накопичений час (TAT) дії запасного захисту — це сума часу проходження аварійного струму кожного аварійного подію в послідовності запасного захисту та інтервалу повторного замикання. Оскільки секціонувальник не має ампер-часової характеристики, координація між повторювачем та секціонувальником не вимагає вивчення кривих захисту.
Запасний захисний повторювач налаштований на блокування після 4 операцій відкриття. Ці операції можуть бути комбінацією будь-яких швидких та повільних (або затриманих) режимів роботи, а число налаштування для секціонувальника вибирається як 3 підрахунки. Якщо на лінії на стороні навантаження секціонувальника виникає постійна аварія, секціонувальник відкривається, щоб ізольувати аварію до третього повторного замикання повторювача, а потім повторювач забезпечує електроенергією невідмовну лінію. Якщо є інші секціонувальники, встановлені послідовно, число блокувань, на яке вони налаштовані, повинно зменшуватися послідовно.
При виникненні аварії на лінії на стороні навантаження останнього секціонувальника, діє повторювач. Послідовно підключені секціонувальники всі реєструють кількість разів, коли повторювач відкриває струм. Після того, як останній секціонувальник досягає числа дій, він відкривається, щоб ізольувати аварію, а потім повторювач повторно замикає, щоб підключити невідмовну лінію та відновити нормальну роботу. Секціонувальники, які не досягають числа підрахунків, повернуться до початкового стану після встановленого часу скидання.
