Krótka dyskusja na temat problemów związanych z przekształcaniem automatycznych włączników do ponownego zamykania w obiektywnych próżniowych wyłącznikach obwodów do użytku

Przekształcenie sieci elektrycznej na obszarach wiejskich odgrywa ważną rolę w obniżaniu stawek za energię elektryczną i przyspieszaniu rozwoju gospodarczego obszarów wiejskich. Ostatnio autor uczestniczył w projektowaniu kilku małych projektów przekształcenia sieci elektrycznej na terenach wiejskich lub konwencjonalnych podstacji. W podstacjach sieci elektrycznej na terenach wiejskich, konwencjonalne systemy 10kV zazwyczaj stosują automatyczne próżniowe wyłączniki odblokowywania na zewnątrz.

Aby oszczędzić na inwestycji, w przekształceniu zastosowaliśmy schemat, który usuwa jednostkę kontrolną automatycznego próżniowego wyłącznika odblokowywania na zewnątrz 10kV i przekształca go w wyłącznik próżniowy na zewnątrz. To prowadzi do pytania, jak modyfikować obwody ochronne i sterujące, aby zintegrować je z mikrokomputerowym zintegrowanym systemem monitorowania. Ta kwestia i jej odpowiednie rozwiązania zostaną szczegółowo omówione poniżej.

1. Podstawowe zasady działania automatycznego próżniowego wyłącznika odblokowywania na zewnątrz 10kV

Automatyczny próżniowy wyłącznik odblokowywania na zewnątrz 10kV integruje funkcje przełączania, sterowania, ochrony i monitorowania w jednym urządzeniu. Jest to preferowany inteligentny przyrząd do automatyzacji dystrybucji, zdolny do automatycznego wykonania operacji otwierania i ponownego zamknięcia linii prądów zmiennych według uprzednio ustawionego sekwencji, a następnie automatycznego resetowania lub blokowania. Posiada samowystarczalne (nie wymaga zewnętrznych źródeł zasilania) funkcje sterowania i ochrony. Od momentu wprowadzenia do Chin, ze względu na swoje unikalne zalety, jest szeroko stosowany w miejskich sieciach dystrybucji i wiejskich podstacjach.

Automatyczny próżniowy wyłącznik odblokowywania na zewnątrz 10kV składa się z dwóch części: głównego ciała wyłącznika i jednostki kontrolnej. W zależności od metody zasilania kontroli, jednostka kontrolna ogólnie występuje w trzech konfiguracjach:

• Używanie bezpośrednio AC 220V zarówno jako zasilanie do pracy, jak i do zamknięcia dla jednostki kontrolnej;

• Konwersja AC 220V na stabilizowane DC 220V do zasilania do pracy i zamknięcia;

• Zasilanie jednostki kontrolnej wewnętrzną baterią litową.

Ciało wyłącznika jest wyposażone w transformatory prądowe typu bushing (CTs) do wykrywania prądu liniowego. Pomiar wartości z każdej fazy jest oddzielnie przesyłany do jednostki kontrolnej. Po potwierdzeniu prądu awaryjnego i po upływie uprzednio ustawionego opóźnienia, wyłącznik automatycznie wykonuje operacje otwierania i ponownego zamknięcia według uprzednio ustawionej sekwencji. Gdy w systemie wystąpi przejściowa awaria, funkcja automatycznego ponownego zamknięcia automatycznie przywraca dostawę energii.

Jeśli awaria jest stała, wyłącznik działa według swojej uprzednio ustawionej sekwencji. Po ukończeniu uprzednio ustawionej liczby prób ponownego zamknięcia (zwykle trzy), potwierdza awarię jako stałą. Sekcjonator izoluje gałąź z awarią, przywracając zasilanie do nieuszkodzonych sekcji. Wymagane jest ręczne interwencja, aby usunąć awarię i zresetować status blokady wyłącznika, aby przywrócić go do normalnej pracy. Kiedy używany jest we współpracy z sekcjonatorami i sekcjonowanymi wyłącznikami, wyłącznik efektywnie usuwa przejściowe awarie i izoluje lokalizacje stałych awarii, minimalizując zarówno czas przerwy w zasilaniu, jak i obszar objęty awarią.

2. Metody modyfikacji jednostki kontrolnej automatycznego próżniowego wyłącznika odblokowywania na zewnątrz 10kV

Aby zmniejszyć koszty inwestycyjne, w przekształceniu zastosowaliśmy schemat, który usuwa jednostkę kontrolną automatycznego próżniowego wyłącznika odblokowywania na zewnątrz 10kV i przekształca urządzenie w wyłącznik próżniowy na zewnątrz. Po tym, jak podstacja przyjmuje zintegrowany system automatyzacji, muszą być wyłączone funkcje ochronne i monitorowania wyłącznika. Jednak sygnały prądowe z ciała wyłącznika i obwody trybu otwarcia/zamknięcia wyłącznika muszą być podłączone do jednostki ochrony i monitorowania 10kV w zintegrowanym systemie automatyzacji. Specyficzne modyfikacje są następujące:

Wyłączenie funkcji ochronnych i detekcyjnych wyłącznika poprzez odłączenie zasilania i obwodów wyjściowych jednostki kontrolnej na tarczy terminalowej.

Sygnały prądowe z ciała wyłącznika są zwykle kierowane przez tarczę terminalową jednostki kontrolnej do jednostki ochrony i monitorowania 10kV. Przewodzenie od tarczy terminalowej do oryginalnej jednostki kontrolnej musi zostać odłączone, aby uniknąć obwodów pasożytniczych. Alternatywnie, strona wtórna CTs na ciele wyłącznika może być bezpośrednio podłączona do jednostki ochrony i monitorowania 10kV.

Zasilanie sterujące dla zintegrowanej jednostki ochrony i monitorowania 10kV jest zazwyczaj DC 220V lub 110V. Z uwagi na trzy oryginalne konfiguracje zasilania kontrolera, podejścia do modyfikacji są następujące:

• Oryginalna konfiguracja: AC 220V zarówno do pracy, jak i do zamknięcia
  → Zamiana cewki trybu otwarcia/zamknięcia na wersję DC 220V lub 110V. Jeśli mechanizm używa sprężynowego silnika ładowania, który nie jest kompatybilny zarówno z AC, jak i DC, musi on również zostać zastąpiony.

• Oryginalna konfiguracja: AC 220V przekonwertowane na regulowane DC 220V
  → Odłączenie zasilania od kontrolera do obwodów trybu otwarcia/zamknięcia i zamiast tego zasilanie ich bezpośrednio z zintegrowanej jednostki ochrony i monitorowania 10kV. Zasilanie sterujące podstacji powinno być ustawione na DC 220V.

• Oryginalna konfiguracja: Kontroler zasilany wbudowaną baterią litową
  → W tym przypadku, obwód sterujący zwykle używa DC 36V lub 12V, podczas gdy obwody trybu otwarcia/zamknięcia używają AC 220V. W trakcie modyfikacji, cewki trybu otwarcia/zamknięcia muszą być zastąpione. Terminals cewek powinny być połączone szeregowo z pomocniczymi kontaktami wyłącznika i doprowadzone bezpośrednio do tarczy terminalowej. Każdy sprężynowy silnik ładowania, który nie jest oceniony zarówno dla AC, jak i DC, musi również zostać zastąpiony.

Ponieważ struktura kontrolera jest kompaktowa, podczas wybierania zamiennych cewek trybu otwarcia/zamknięcia i silników ładowania, powinny być preferowane produkty o takich samych wymiarach jak oryginały. Kluczowe jest, aby nowe przewodzenie nie miało żadnego połączenia z oryginalnymi obwodami kontrolera, aby zapobiec obwodom pasożytniczym.

3. Podsumowanie

Podczas przekształcania sieci elektrycznej na terenach wiejskich mogą pojawić się wyzwania związane z modernizacją istniejącego sprzętu do pracy z nowymi systemami automatyzacji. Jednak, jeśli opracowane zostaną odpowiednie rozwiązania dla tych problemów, można osiągnąć oszczędności kosztów, jednocześnie spełniając cele projektu.

Uwaga: Ta metoda modernizacji była stosunkowo powszechna w wczesnych modernizacjach wiejskich sieci energetycznych (np. przed 2010 rokiem) lub podczas wycofywania przestarzałego sprzętu. W dzisiejszych wiejskich sieciach energetycznych częściej bezpośrednio wdraża się nowe inteligentne urządzenia lub dedykowane bezpieczniki próżniowe.