Een Korte Bespreking van de Vraagstukken bij het Omzetten van Reclosers naar Buitenvacuümschakelaars voor Gebruik

De transformatie van het plattelands elektriciteitsnet speelt een belangrijke rol in de vermindering van de elektriciteitskosten op het platteland en de versnelling van de economische ontwikkeling daar. Onlangs heeft de auteur meegewerkt aan het ontwerp van verschillende kleine projecten voor de transformatie van het plattelands elektriciteitsnet of conventionele transformatorstations. In plattelands elektriciteitsnetten worden bij conventionele 10kV-systemen meestal 10kV buitensluiters met automatische schakelaars en vacuümschakelaars gebruikt.

Om investeringen te besparen, hebben we in de transformatie een schema toegepast waarbij de controle-eenheid van de 10kV buitensluiters met automatische schakelaars en vacuümschakelaars wordt verwijderd en deze omgezet wordt in een buitenvacuümschakelaar. Dit stelt de vraag hoe de beschermings- en controlecircuits moeten worden aangepast om ze te integreren in een geïntegreerd bewakingssysteem gebaseerd op microcomputers. Dit probleem en de bijbehorende oplossingen zullen hieronder nader worden uitgewerkt.

1. Basisprincipes van de 10kV buitensluiters met automatische schakelaars en vacuümschakelaars

De 10kV buitensluiters met automatische schakelaars en vacuümschakelaars integreren schakeling, controle, bescherming en bewaking in één eenheid. Het is een favoriete intelligente apparaat voor distributieautomatisering, dat automatisch opening- en herinvoeroperaties kan uitvoeren op wisselstroomlijnen volgens een vooraf ingestelde volgorde, en vervolgens automatisch herstelt of blokkeert. Het heeft zelfvoorzienende (zonder externe voeding) controle- en beschermingsfuncties. Sinds zijn introductie in China is het breed gebruikt in stedelijke distributienetten en plattelands transformatorstations vanwege zijn unieke voordelen.

De 10kV buitensluiters met automatische schakelaars en vacuümschakelaars bestaan uit twee delen: het hoofdlichaam van de sluis en de controle-eenheid. Afhankelijk van de methode van het leveren van de controlekracht, komt de controller meestal in drie configuraties voor:

• Gebruik van AC 220V direct als bedrijfs- en sluitkracht voor de controller;

• Omvormen van AC 220V naar geregelde DC 220V voor bedrijfs- en sluitkracht;

• Voeding van de controller met een interne lithiumbatterij.

Het lichaam van de sluis is uitgerust met bushing-stroomtransformatoren (CT's) om de lijnstroom te detecteren. De gemeten waarden van elke fase worden afzonderlijk doorgestuurd naar de controller. Na bevestiging van een foutstroom en na een vooraf ingestelde tijdvertraging, voert de sluis automatisch opening- en herinvoeroperaties uit volgens een vooraf bepaalde volgorde. Bij het optreden van een tijdelijke fout op het systeem, herstelt de automatische herinvoerfunctie de energietoevoer automatisch.

Als de fout permanent is, werkt de sluis volgens de vooraf ingestelde volgorde. Na het voltooien van het vooraf ingestelde aantal herinvoerpogingen (meestal drie), bevestigt hij de fout als permanent. Een sectiescheider isoleert dan de defecte tak, waardoor de energietoevoer aan niet-defecte secties wordt hersteld. Handmatige ingreep is vereist om de fout te verhelpen en de blokkadestatus van de sluis te resetten om deze terug te brengen naar normale werking. Wanneer gebruikt in samenwerking met sectiescheiders en sectieschakelaars, zuivert de sluis effectief tijdelijke fouten en isoleert permanente foutlocaties, waardoor zowel de duur van de storing als het beïnvloede gebied worden geminimaliseerd.

2. Aanpassingsmethoden voor de controller van de 10kV buitensluiters met automatische schakelaars en vacuümschakelaars

Om investeringskosten te verminderen, hebben we in de transformatie een schema toegepast waarbij de controller-eenheid van de 10kV buitensluiters met automatische schakelaars en vacuümschakelaars wordt verwijderd en het apparaat wordt omgezet in een buitenvacuümschakelaar. Na de implementatie van een geïntegreerd automatiseringssysteem in het transformatorstation, moeten de beschermings- en bewakingsfuncties van de sluis worden uitgeschakeld. Echter, de stroomsignalen van het lichaam van de sluis en de trip/sluitcircuits van de schakelaar moeten worden verbonden met de 10kV beschermings- en bewakingseenheid van het geïntegreerde automatiseringssysteem. De specifieke aanpassingen zijn als volgt:

Schakel de beschermings- en detectiefuncties van de sluis uit door de voeding en uitgangscircuits van de controller op de terminalstrip te ontkoppelen.

De stroomsignalen van het lichaam van de sluis worden meestal via de terminalstrip van de controller doorgestuurd naar de 10kV beschermings- en bewakingseenheid. De bedrading van de terminalstrip naar de oorspronkelijke controller moet worden losgekoppeld om parasitaire circuits te voorkomen. Alternatief kunnen de secundaire zijde van de CT's op het lichaam van de sluis direct worden verbonden met de 10kV beschermings- en bewakingseenheid.

De voeding voor de 10kV geïntegreerde beschermings- en bewakingseenheid is meestal DC 220V of 110V. Gezien de drie oorspronkelijke controller voedingsconfiguraties, zijn de aanpassingsbenaderingen als volgt:

• Oorspronkelijke configuratie: AC 220V voor zowel bedrijfs- als sluitkracht
  → Vervang de trip/sluitspoel door een DC 220V of 110V versie. Als de mechanisme een veerverlaadmotor gebruikt die niet compatibel is met zowel AC als DC, moet deze ook worden vervangen.

• Oorspronkelijke configuratie: AC 220V omgezet in geregelde DC 220V
  → Ontkoppel de voeding van de controller naar de trip/sluitcircuits en voed ze in plaats daarvan rechtstreeks vanuit de 10kV geïntegreerde beschermings- en bewakingseenheid. De voeding van het transformatorstation moet worden ingesteld op DC 220V.

• Oorspronkelijke configuratie: Controller gevoed door ingebouwde lithiumbatterij
  → In dit geval gebruikt het controlecircuit meestal DC 36V of 12V, terwijl de trip/sluitcircuits AC 220V gebruiken. Tijdens de aanpassing moeten de trip/sluitspoelen worden vervangen. De spoelterminals moeten in serie worden verbonden met de hulpcontacten van de schakelaar en rechtstreeks naar de terminalstrip worden geleid. Elke veerverlaadmotor die niet geschikt is voor zowel AC als DC, moet ook worden vervangen.

Aangezien de structuur van de controller compact is, moeten bij de selectie van vervangende trip/sluitspoelen en laadmotoren producten worden gekozen met identieke afmetingen aan de originele. Belangrijk is dat de nieuwe bedrading absoluut geen verbinding mag hebben met de oorspronkelijke controllercircuits om parasitaire lussen te voorkomen.

3. Conclusie

Tijdens de transformatie van het plattelands elektriciteitsnet kunnen uitdagingen ontstaan bij de aanpassing van bestaande apparatuur om deze te laten werken met nieuwe automatiseringssystemen. Echter, zolang er passende oplossingen worden ontwikkeld voor deze problemen, kunnen kostenbesparingen worden gerealiseerd terwijl de projectdoelstellingen nog steeds worden behaald.

Opmerking: Deze aanpak voor renovatie was relatief algemeen in vroege upgrades van plattelandsnetwerken (bijv. voor 2010) of tijdens de afbouw van verouderde apparatuur. In hedendaagse plattelandsnetwerken worden nieuwe slimme apparaten of specifieke vacuümschakelaars vaker direct geïnstalleerd.