Automatsko zatvaranje uređaja za niskonaponske prekidače bazirano na vremenskim relejima

Da bi se osiguralo sigurno i stabilno funkcionisanje mreže i sprečilo oštećenje električne opreme usled prigušenja struja pri vraćanju snage, sve opterećenje povezano sa distribucijskim transformatorima mora biti odspojeno pre energizacije.

Zbog toga, niskonaponski prekidači su opremljeni funkcijom otpuštanja pod naponom: kada transformator izgubi napajanje zbog održavanja ili grešaka na liniji, gubitak napona na niskonaponskom busu dovodi do automatskog isključivanja granačnog prekidača. Nakon ponovnog napajanja transformatora, budući da niskonaponski prekidači obično nemaju mogućnost automatskog ponovnog zatvaranja, operateri moraju ručno zatvoriti prekidač na mestu kako bi vratili snagu. Zbog lokacije prekidača, saobraćaja i vremenskih uslova, ova ručna operacija zahteva značajan vremenski period - prosečno 33 minuta - što dovodi do produženih ispadova i ozbiljno utiče na pouzdanost snabdevanja električnom energijom.

Kao rešenje ovog problema, razvijen je automatski uređaj za ponovno zatvaranje niskonaponskih prekidača baziran na vremenskom releju. Niskonaponski izlaz transformatora snabdeva bobinu releja. Nakon energizacije transformatora, bobina vremenskog releja dobija napajanje, i nakon postavljenog kašnjenja, klizići kontakt kratko zatvara krug zatvaranja, čime se niskonaponski prekidač automatski ponovo zatvara. Vremensko kašnjenje izbegava početni tok transformatora, obezbeđujući sigurnost opreme. Preko odgovarajuće logike kontrole, automatsko ponovno zatvaranje se sprečava nakon isključivanja zbog preopterećenja ili ručnog odspajanja.

1. Zahtevi za dizajn i rešenje

Prema regulama rada mreže, utvrđeni su specifični zahtevi za dizajn za automatski prenosni uređaj pod naponom:

• Kada visokonaponska strana distribucijskog transformatora izgubi napajanje zbog održavanja ili greške, transformator gubi napon i niskonaponski prekidač se isključuje putem funkcije otpuštanja pod naponom. Nakon ponovnog napajanja transformatora, prekidač se automatski ponovo zatvara nakon postavljenog vremenskog kašnjenja.

• Ako se dogodi greška ispod niskonaponskog prekidača, prekidač se pouzdano isključuje i ne sme se automatski ponovo zatvoriti.

• Ako se niskonaponski prekidač ručno otvori, ne sme se automatski ponovo zatvoriti.

Da bi se ispunu ovi zahtevi, predlaže se pouzdano rešenje koristeći vremenski relej kao kontrolni jezgra, iskoristivši njegove karakteristike kašnjenja i kliziće kontakta za ostvarivanje automatskog ponovnog zatvaranja. Izabrani model vremenskog releja je DS-28.

Uređaj koristi vremenski relej DS-28 koji se sastoji od elektromagneta koji pokreće mehanički mehanizam za merenje vremena. Elektromagnetna bobina dobija napajanje iz niskonaponskog izlaza transformatora, snabdevajući neprekidno energizovan vremenski relej. Relej sadrži jedan set kašnjenih klizića kontakata i jedan set kašnjenih glavnih kontakata (kontakti za završetak). Interna šema vezanja vremenskog releja za automatski prenosni uređaj pod naponom prikazana je na Slici 1. 

Da bi se sprecila opeklost bobine zbog dugotrajnog napajanja, dodan je termalni fuzni otpornik kao spoljni zaštitni otpornik. U dizajnu, terminali 1 i 13–3 se koriste kao signal za aktivaciju povezani sa napajanjem, dok terminali 5 i 6, i 16–3 i 17, služe kao kašnjeni klizići kontakt i trenutni normalno zatvoreni kontakt, redom. Slika 2 prikazuje vezanski dijagram automatskog uređaja za ponovno zatvaranje niskonaponskih prekidača baziran na vremenskom releju.

2.Strategija kontrole automatskog prenosnog uređaja pod naponom

2.1 Napon transformatora pod naponom

Kada transformator izgubi napon, niskonaponski prekidač se isključuje. Budući da niskonaponski bus nije energizovan, vremenski relej ostaje u inicijalnom stanju, sa kašnjenim klizićima kontakata i kašnjenim glavnim kontaktima otvorenim, dok su trenutni normalno zatvoreni kontakti zatvoreni.

Nakon vraćanja napajanja na liniju, niskonaponski izlaz transformatora postaje energizovan, snabdevajući vremenski relej. U tom trenutku, trenutni normalno zatvoreni kontakti se otvaraju, uvodeći rezistor za deljenje napona u krugu bobine, čime se elektromagnet energizuje i održava dugotrajno. Mekanički mehanizam počinje da radi, a kašnjeni klizići kontakt počinje da se kreće ka zatvorenom položaju.

Nakon postavljenog kašnjenja (obično postavljeno između 10 i 15 sekundi putem regula za podešavanje vremena na panelu vremenskog releja kako bi se izbegao početni tok transformatora), kašnjeni klizići kontakt kratko zatvara i zatim se otvara. Ova akcija simulira pritiskanje i pustanje ručnog tastera zatvaranja, obezbeđujući da se krug zatvaranja ne energizuje neprekidno, što bi moglo sprečiti ručno odspajanje ili dovesti do zatvaranja prekidača na tačku greške.

Obično, distribucijski transformatori imaju kapacitet do 2000 kVA, a trajanje početnog toka transformatora traje oko 6 do 10 sekundi. Da bi se izbegao uticaj početnog toka transformatora, vremensko kašnjenje se postavlja na 10 do 15 sekundi tokom instalacije pomoću podešavanja vremenske regule na panelu vremenskog releja. Vezanski dijagram za krug zatvaranja prikazan je na Slici 3.

Glavni (konacni) kontakt se zatvara nakon klizića kontakta i zaustavlja na mehaničkom zaustavljaču. Dok niskonaponski izlaz transformatora ostane energizovan, relej će ostati u ovom stanju. Kada niskonaponski izlaz izgubi napon (tj. elektromagnetna bobina bude deenergizovana), svi kontakti se trenutno vraćaju u svoje originalne pozicije.

2.2 Isključivanje prekidača zbog greške

Kada se dogodi greška na niskonaponskoj liniji ili opremi ispod niskonaponskog prekidača, prekidač se isključuje zbog preopterećenja. Budući da niskonaponski izlaz transformatora ostaje energizovan, kontakti releja ostaju u svojim trenutnim pozicijama, obezbeđujući da prekidač ne automatski ponovo zatvori.

2.3 Ručno isključivanje

Kada se niskonaponski prekidač ručno otvori, niskonaponski izlaz transformatora još uvijek ostaje energizovan. Kontakti releja ostaju nepromenjeni, a krug zatvaranja nije uticavan od vremenskog releja, sprečavajući automatsko zatvaranje prekidača.

3. Testiranje funkcionalnosti uređaja

Nakon montaže automatskog prenosnog uređaja pod naponom baziranog na vremenskom releju, provedene su kompleksne testove funkcionalnosti. Nakon uspešnog testiranja, utvrđen je standardizovani postupak instalacije i vezanski dijagramovi, uz detaljne mere bezbednosti i tehničke mere. Uređaj je instaliran u 10 regiona. Nakon šest meseci rada, uređaj pouzdano i tačno radio tokom planiranih održavanja i ispadova zbog grešaka. Prosečno vreme vraćanja snage smanjeno je sa 33 minuta pre instalacije na 10-15 sekundi.

Rezultati poligonih testova potvrđuju da automatski prenosni uređaj pod naponom za niskonaponske prekidače baziran na vremenskom releju ispunjava sva zahteva za dizajn.

4. Zaključak

Predloženi automatski prenosni uređaj pod naponom za niskonaponske prekidače koristi kašnjeni klizići kontakt vremenskog releja kako bi rešio seriju problema uzrokovanih instalacijom bobina za otpuštanje pod naponom. Omogućava niskonaponskim prekidačima da ostvare automatsko ponovno zatvaranje nakon ispadova pod naponom. Uređaj pouzdano radi tokom normalnih ispadova snage i ostaje neaktivnim tokom nepravilnih situacija. Sa jednostavnim principom, praktičnim vezanjem i niskom cenom, uređaj je dokazao u poligonim testovima da sigurno i pouzdano vraća snagu nakon ispadova pod naponom, smanjujući vreme zatvaranja prekidača sa 33 minuta na 10-15 sekundi. To značajno poboljšava efikasnost kompanije i pouzdanost snabdevanja električnom energijom, pokazujući visoku praktičnu vrednost u realnim primenama.