Unha breve discusión sobre os problemas da conversión de reclosers en interrumpeiras de vacío para uso exterior

A transformación da rede eléctrica rural xoga un papel importante na redución das tarifas de electricidade rural e na aceleración do desenvolvemento económico rural. Recientemente, o autor participou no deseño de varios proxectos de pequena escala de transformación da rede eléctrica rural ou subestacións convencionais. Nas subestacións rurais, os sistemas convencionais de 10kV adoitan adoptar reclusores automáticos de vacío ao aire libre de 10kV.

Para poupar na inversión, adotamos un esquema na transformación que elimina a unidade de control do reclusor automático de vacío ao aire libre de 10kV e converte-o nun interruptor de vacío ao aire libre. Isto plantea a cuestión de como modificar os circuitos de protección e control para integrálos nun sistema de monitorización integrada baseado en microordenador. Esta cuestión e as súas solucións correspondentes serán elaboradas máis abaixo.

1. Principios Básicos do Reclusor Automático de Vacío ao Ar Livre de 10kV

O reclusor automático de vacío ao aire libre de 10kV integra as funcións de conmutación, control, protección e monitorización nunha única unidade. É un dispositivo inteligente preferido para a automatización de distribución, capaz de realizar automaticamente operacións de apertura e recierre nas liñas AC segundo unha secuencia predefinida, e posteriormente reiniciar automáticamente ou bloquearse. Dispón de funcionalidade de control e protección autónoma (que non require fonte de alimentación externa). Desde a súa introdución en China, foi ampliamente utilizado en redes de distribución urbana e subestacións rurais debido ás súas ventaxes únicas.

O reclusor automático de vacío ao aire libre de 10kV consta de dúas partes: o corpo principal do reclusor e a unidade de control. Dependendo do método de suministro de potencia de control, o controlador xeralmente presenta tres configuracións:

• Usando CA 220V directamente como potencia de operación e cierre para o controlador;

• Convertendo CA 220V a CC regulada 220V para a potencia de operación e cierre;

• Alimentando o controlador con unha batería de lítio interna.

O corpo do reclusor está equipado con transformadores de corrente (TC) de tipo terminal para detectar a corrente da liña. Os valores medidos de cada fase son transmitidos separadamente ao controlador. Ao confirmar unha corrente de fallo e despois dun retardo predefinido, o reclusor realiza automaticamente operacións de apertura e recierre segundo unha secuencia predeterminada. Cando ocorre un fallo transitório no sistema, a función de recierre automático restablece automaticamente o suministro de enerxía.

Se o fallo é permanente, o reclusor opera segundo a súa secuencia predefinida. Despois de completar o número predefinido de intentos de recierre (xeralmente tres), confirma o fallo como permanente. Un seccionador entón isola a rama defectuosa, restabelecendo o suministro de enerxía ás seccións non afectadas. É necesario a intervención manual para limpar o fallo e restablecer o estado de bloqueo do reclusor para devolverllo á operación normal. Cando se usa en coordinación con seccionadores e interruptores de sección, o reclusor elimina eficazmente os fallos transitórios e isola as localizacións de fallos permanentes, minimizando tanto a duración da interrupción como a área afectada.

2. Métodos de Modificación para o Controlador do Reclusor Automático de Vacío ao Ar Livre de 10kV

Para reducir os custos de investimento, implementamos un esquema na transformación que elimina a unidade de control do reclusor automático de vacío ao aire libre de 10kV e repurifica o dispositivo como un interruptor de vacío ao aire libre. Despois de que a subestación adopte un sistema de automatización integrada, as funcións de protección e monitorización do reclusor deben ser desactivadas. No entanto, as señales de corrente do corpo do reclusor e os circuitos de salto/cierre do interruptor deben estar conectados á unidade de protección e monitorización de 10kV do sistema de automatización integrada. As modificacións específicas son as seguintes:

Desactivar as funcións de protección e detección do reclusor desconectando o suministro de potencia e os circuitos de saída do controlador na cinta de terminais.

As señales de corrente do corpo do reclusor xeralmente pasan pola cinta de terminais do controlador á unidade de protección e monitorización de 10kV. A conexión desde a cinta de terminais ao controlador orixinal debe ser desconectada para evitar circuitos parásitos. Alternativamente, o lado secundario dos TC no corpo do reclusor pode estar conectado directamente á unidade de protección e monitorización de 10kV.

A potencia de control para a unidade de protección e monitorización integrada de 10kV xeralmente é CC 220V ou 110V. Dadas as tres configuracións orixinais de potencia do controlador, as aproximacións de modificación son as seguintes:

• Configuración orixinal: CA 220V para a potencia de operación e cierre
  → Substituír a bobina de salto/cierre por unha versión de CC 220V ou 110V. Se o mecanismo usa un motor de carga de molla que non é compatible con CA e CC, tamén debe ser substituído.

• Configuración orixinal: CA 220V convertida a CC regulada 220V
  → Desconectar o suministro de potencia do controlador aos circuitos de salto/cierre e en vez diso alimentalos directamente dende a unidade de protección e monitorización integrada de 10kV. A potencia de control da subestación debe ser establecida a CC 220V.

• Configuración orixinal: Controlador alimentado por batería de lítio incorporada
  → Neste caso, o circuito de control xeralmente usa CC 36V ou 12V, mentres que os circuitos de salto/cierre usan CA 220V. Durante a modificación, as bobinas de salto/cierre deben ser substituídas. Os terminais das bobinas deben estar conectados en serie cos contactos auxiliares do interruptor e levados directamente á cinta de terminais. Calquera motor de carga de molla que non estea clasificado para CA e CC tamén debe ser substituído.

Dado que a estrutura do controlador é compacta, ao seleccionar as bobinas de salto/cierre e os motores de carga de substitución, deben preferirse produtos con dimensións idénticas aos orixinais. Crucialmente, a nova fiação non debe ter conexión algunha cos circuitos do controlador orixinal para evitar bucles parásitos.

3. Conclusión

Durante a transformación da rede eléctrica rural, poden aparecer desafíos ao adaptar o equipo existente para funcionar con novos sistemas de automatización. No entanto, sempre que se desenvolvan soluciones adecuadas para estes problemas, pódense lograr aforros de custos mentres se cumpriron os obxectivos do proxecto.

Nota: Este método de actualización era relativamente común nas primeiras modernizacións da rede rural (por exemplo, antes de 2010) ou durante a retirada de equipos obsoletos. Nas redes eléctricas rurais actuais, é máis común a implementación directa de novos dispositivos inteligentes ou interruptores de vazio específicos.