Kratka rasprava o problemima pretvaranja automatskih prekidača u vanjske vakuumne prekidače za uporabu

Transformacija ruralne električne mreže igra važnu ulogu u smanjenju tarifa na struju u ruralnim područjima i ubrzavanju ekonomskog razvoja tih područja. Nedavno, autor je sudjelovao u dizajnu nekoliko malih projekta transformacije ruralne električne mreže ili konvencionalnih podstanica. U ruralnim podstanicama, konvencionalni 10kV sustavi uglavnom koriste 10kV vanjske avtomatske vakuumne prekidače.

Kako bi se smanjila investicija, u transformaciji smo usvojili shemu koja uklanja kontrolni modul 10kV vanjskog avtomatskog vakuumnog prekidača i pretvara ga u vanjski vakuumni prekidač. To postavlja pitanje kako prilagoditi zaštitne i kontrolne kruževe kako bi se integrirali u mikro računalni integrisani nadzorni sustav. Ova tema i njena odgovarajuća rješenja bit će dalje detaljnije objašnjena ispod.

1. Osnovni principi 10kV vanjskog avtomatskog vakuumnog prekidača

10kV vanjski avtomatski vakuumni prekidač integrira funkcije prekidanja, kontrole, zaštite i nadzora u jednu jedinicu. To je preferirano inteligentno uređajalo za automatizaciju distribucije, sposobno automatskog otvaranja i zatvaranja AC linija prema unaprijed postavljenom nizu, nakon čega se automatski resetira ili zaključava. Ima samostalne (koje ne zahtijevaju vanjsku napajajuću snagu) funkcije kontrole i zaštite. Od svojeg uvodenja u Kina, široko se koristi u urbanim distribucijskim mrežama i ruralnim podstanicama zbog svojih jedinstvenih prednosti.

10kV vanjski avtomatski vakuumni prekidač sastoji se od dvije dijelove: glavnog tijela prekidača i kontrolnog modula. Zavisno o metodi opskrbe kontrolne snage, kontroler obično dolazi u tri konfiguracije:

• Korištenje AC 220V direktno kao operativne i zatvarajuće snage za kontroler;

• Pretvaranje AC 220V u regulirano DC 220V za operativne i zatvarajuće snage;

• Napajanje kontrolera internom litijum baterijom.

Glavno tijelo prekidača opremljeno je tubusnim transformatorima struje (CTs) za detekciju struje u liniji. Mjerene vrijednosti svake faze posebno se šalju kontroleru. Nakon potvrde struje greške i nakon postavljenog vremenskog odmora, prekidač automatski vrši radnje otvaranja i zatvaranja prema predefiniranom nizu. Kada se dogodi privremena greška u sistemu, funkcija automatskog ponovnog zatvaranja automatski vraća snabdevanje strujom.

Ako je greška trajna, prekidač radi prema unaprijed postavljenom nizu. Nakon što dovrši predviđeni broj pokušaja ponovnog zatvaranja (obično tri), potvrđuje grešku kao trajnu. Sekcionirajući uređaj tada izolira granu sa greškom, vraćajući snabdevanje strujom neiskvarenoj regiji. Za uklanjanje greške i resetiranje statusa zaključavanja prekidača potrebno je ručno interveniranje. Kada se koristi u kombinaciji s sekcionirajućim uređajima i sekcionirajućim prekidačima, prekidač učinkovito uklanja privremene greške i izolira lokacije trajnih grešaka, minimizirajući tako trajanje isključivanja i utjecenu površinu.

2. Metode modifikacije kontrolera 10kV vanjskog avtomatskog vakuumnog prekidača

Da bi se smanjile troškove investicija, u transformaciji smo implementirali shemu koja uklanja kontrolni modul 10kV vanjskog avtomatskog vakuumnog prekidača i pretvara uređaj u vanjski vakuumni prekidač. Nakon što podstanica usvoji integrisani automatizirani sustav, funkcije zaštite i nadzora prekidača moraju biti onemogućene. Međutim, strujni signali s glavnog tijela prekidača i kruževi za otvaranje/zatvaranje prekidača moraju biti povezani s 10kV jedinicom za zaštitu i nadzor integrisanog automatiziranog sustava. Konkretni modifikacije su sljedeće:

Onemogućite funkcije zaštite i detekcije prekidača odspajanjem napajanja kontrolera i izlaznih kruževa na terminalnoj ploči.

Strujni signali s glavnog tijela prekidača obično se prenose putem terminalne ploče kontrolera na 10kV jedinicu za zaštitu i nadzor. Žice od terminalne ploče do originalnog kontrolera moraju biti odspojene kako bi se spriječile parazitne petlje. Alternativno, sekundarni dio CT-a na glavnom tijelu prekidača može se direktno spojiti s 10kV jedinicom za zaštitu i nadzor.

Napajanje za 10kV integrisanu jedinicu za zaštitu i nadzor obično je DC 220V ili 110V. S obzirom na tri originalne konfiguracije napajanja kontrolera, pristupi modifikaciji su sljedeći:

• Originalna konfiguracija: AC 220V za operativnu i zatvarajuću snagu
  → Zamijenite bobinu za otvaranje/zatvaranje verzijom DC 220V ili 110V. Ako mehanizam koristi motor za punjenje opruge koji nije kompatibilan s AC i DC, mora se zamijeniti.

• Originalna konfiguracija: AC 220V pretvoreno u regulirano DC 220V
  → Odspojite napajanje kontrolera do kruževa za otvaranje/zatvaranje i umjesto toga ih napajajte direktno s 10kV integrisane jedinice za zaštitu i nadzor. Napajanje kontrola podstanice treba postaviti na DC 220V.

• Originalna konfiguracija: Kontroler napajan internom litijum baterijom
  → U ovom slučaju, kontrolni kruževi obično koriste DC 36V ili 12V, dok kruževi za otvaranje/zatvaranje koriste AC 220V. Tijekom modifikacije, bobine za otvaranje/zatvaranje moraju se zamijeniti. Terminali bobina trebaju biti serijski spojeni s pomoćnim kontaktima prekidača i vodeni direktno na terminalnu ploču. Motor za punjenje opruge koji nije namijenjen za rad s AC i DC mora se zamijeniti.

Budući da je struktura kontrolera kompaktna, pri odabiru zamjenskih bobina za otvaranje/zatvaranje i motora za punjenje, trebaju se preferirati proizvodi s dimenzijama identičnim originalima. Ključno je da nova žičnica nema nikakve veze s originalnim kontrolnim kruževima kako bi se spriječile parazitne petlje.

3. Zaključak

Tijekom transformacije ruralne električne mreže, mogu se pojaviti izazovi prilikom adaptacije postojećeg opreme za rad s novim automatiziranim sustavima. Međutim, ako se razviju odgovarajuća rješenja za te probleme, mogu se ostvariti uštede troškova uz istovremeno postizanje ciljeva projekta.

Napomena: Ovaj pristup modernizaciji bio je relativno uobičajen u ranih fazonih nadograđivanja ruralnih mreža (npr. prije 2010.) ili tijekom isključivanja zastarjelih opreme. U današnjim ruralnim električnim mrežama češće se direktno instaliraju nove inteligentne uređaje ili posebni vakuumski prekidaci.