Rövid beszámoló a újraindítók átalakításának kérdéseiről kívüli vakuum áramkievezők használatára

A vidéki villamos hálózat átalakítása nagy szerepet játszik a vidéki villamtarifák csökkentésében és a vidéki gazdasági fejlődés gyorsításában. Néhány napszak alatt részt vettünk több kis méretű vidéki villamos hálózat-átalakítási projekten vagy konvencionális alátámasztók tervezésén. A vidéki villamos hálózati alátámasztókban a konvencionális 10kV rendszerek legtöbbször 10kV külső automatikus vákuum-kapcsolókat használnak.

A befektetési költségek csökkentése érdekében olyan megoldást alkalmaztunk az átalakítás során, amelyben eltávolítottuk a 10kV külső automatikus vákuum-kapcsoló vezérlő egységét, és ezt egy külső vákuum-kapcsolóvá alakítottuk. Ez felveti a kérdést, hogyan módosíthatók a védelem és a vezérlő körök, hogy be lehessen épülniük egy mikroszámítógéppel irányított integrált figyelő rendszerbe. Ez a kérdés és a hozzá tartozó megoldások további részletezésre kerülnek lentebb.

1. Az 10kV külső automatikus vákuum-kapcsoló alapelvei

Az 10kV külső automatikus vákuum-kapcsoló kapcsoló, vezérlő, védelmi és figyelő funkciókat egyesít egy egységbe. Ez a preferált intelligens eszköz a hálózatautomatizáció számára, amely képes előre meghatározott sorrend szerint automatikusan nyitni és zárni a folyamatos áramú vonalakat, majd automatikusan visszaállítani vagy zárolni. Ő magában foglalja a (külső energiaforrás nélküli) vezérlési és védelmi funkciókat. Bevezetése óta széles körben használják városi elosztó hálózatokban és vidéki alátámasztókban, unikális előnyeinek köszönhetően.

Az 10kV külső automatikus vákuum-kapcsoló két részből áll: a kapcsoló főtestéből és a vezérlő egységből. A vezérlési energiától függően a vezérlő általában három konfigurációjú lehet:

• Az AC 220V közvetlen használata a vezérlő működtetési és bezáróenergiájaként;

• Az AC 220V átalakítása szabályozott DC 220V-re a működtetési és bezáróenergia számára;

• A vezérlő ellátása belső litium akkumulátorral.

A kapcsoló testje bútoros áramátviteli transzformátorokkal (CT-vel) van felszerelve a vonaláram detektálásához. Minden fázis mérési értékét külön-külön továbbítják a vezérlőnek. Hibaáramot érzékelve, és a beállított időkésleltetés után, a kapcsoló automatikusan nyit és bezár előre meghatározott sorrendben. Amennyiben a rendszerben rövid ideig tartó hiba lép fel, az automatikus újrabezárás funkció automatikusan visszaállítja az áramellátást.

Ha a hiba állandó, a kapcsoló a beállított sorrend szerint működik. A beállított újrabezárások számának (általában három) teljesítése után megerősíti, hogy a hiba állandó. Egy szakaszgazdálkodó ekkor elkülöníti a hibás ágat, visszaállítva az áramellátást a nem hibás szakaszokon. A hiba kitisztításához és a kapcsoló zárolási állapotának visszaállításához szükséges manuális beavatkozás. A szakaszgazdálkodók és a szakaszkapcsolók együttes használata mellett a kapcsoló hatékonyan kezeli a rövid ideig tartó hibákat, és elkülöníti a hosszú távon tartó hibahelyeket, így minimalizálva a szünetidőt és a befolyásolt területet.

2. Az 10kV külső automatikus vákuum-kapcsoló vezérlő egységének módosítási módjai

A befektetési költségek csökkentése érdekében olyan megoldást valósítottunk meg az átalakítás során, amelyben eltávolítottuk az 10kV külső automatikus vákuum-kapcsoló vezérlő egységét, és a berendezést külső vákuum-kapcsolóvá alakítottuk. Az alátámasztó integrált automatizált rendszert alkalmazva, a kapcsoló védelmi és figyelő funkcióit ki kell kapcsolni. Ugyanakkor a kapcsoló testjéből származó áramjelzések és a kapcsoló trip/bezáró körök össze kell kapcsolni a 10kV védelemmel és figyelőegységgel. A specifikus módosítások a következők:

A kapcsoló védelmi és detektáló funkcióinak kikapcsolása a vezérlő energiaforrásának és kimeneti köröknek a terminál blokon történő leválasztásával.

A kapcsoló testjéből származó áramjelzések általában a vezérlő terminál blokon keresztül jutnak a 10kV védelmi és figyelő egységhez. A terminál bloktól a régi vezérlőig vezető vezetékeket leválasztani kell, hogy elkerüljük a paraszitáló köröket. Alternatív megoldásként a kapcsoló testjén lévő CT-k másodlagos oldalát közvetlenül a 10kV védelmi és figyelő egységhez lehet kapcsolni.

Az 10kV integrált védelmi és figyelő egység vezérlőenergiája általában DC 220V vagy 110V. A három eredeti vezérlőenergia konfigurációja alapján a módosítási módszerek a következők:

• Eredeti konfiguráció: AC 220V a működtetési és bezáróenergia számára
  → A trip/bezáró tekercset DC 220V vagy 110V verzióval kell helyettesíteni. Ha a mechanizmus rugófeltöltő motort használ, ami nem kompatibilis mind AC, mind DC-mel, azt is cserélni kell.

• Eredeti konfiguráció: AC 220V átalakítása szabályozott DC 220V-re
  → A vezérlőtől a trip/bezáró körökig vezető energiaforrást leválasztani, és helyette közvetlenül az 10kV integrált védelmi és figyelő egységből származó DC 220V-val ellátni. Az alátámasztó vezérlőenergiáját DC 220V-ra kell beállítani.

• Eredeti konfiguráció: A vezérlő ellátása belső litium akkumulátorral
  → Ilyen esetben a vezérlő kör általában DC 36V vagy 12V-ot használ, míg a trip/bezáró körök AC 220V-ot. A módosítás során a trip/bezáró tekercseket cserélni kell. A tekercs végpontjait sorba kell kapcsolni a kapcsoló segédkapcsolóival, és közvetlenül a terminál blokhoz kell vezetni. Bár a rugófeltöltő motor nem kompatibilis mind AC, mind DC-mel, azt is cserélni kell.

Mivel a vezérlő szerkezete kompakt, a helyettesítő trip/bezáró tekercsek és feltöltőmotorok kiválasztásakor azonos méretű termékeket kell előnyben részesíteni. Lényeges, hogy az új vezetékeknek semmilyen kapcsolatot sem kellene tartania az eredeti vezérlő körökkel, hogy elkerüljük a paraszitáló köröket.

3. Következtetés

A vidéki villamos hálózat átalakítása során kihívások merülhetnek fel, ha meglévő berendezéseket új automatizált rendszerekkel kell összeilleszteni. Azonban, ha megfelelő megoldásokat találnak ezekre a problémákra, a projektek céljait teljesítve is elérhető a költségek csökkentése.

Megjegyzés: Ez az átmeneti megoldás volt viszonylag gyakori a korai vidéki hálózatok frissítésekor (pl. 2010 előtt) vagy a régi berendezések kiváltása során. A mai vidéki villamos hálózatokban inkább új intelligens eszközöket vagy dedikált vakuum-környezetű átkapcsolókat helyeznek közvetlenül üzembe.