Kratka rasprava o problemima pretvaranja preklopnika u spoljašnje vakumne prekidnike za upotrebu

Transformacija ruralne električne mreže igra važnu ulogu u smanjenju tarifa na struju u ruralnim područjima i ubrzavanju ekonomskog razvoja tih područja. Nedavno, autor je učestvovao u dizajnu nekoliko malih projekata transformacije ruralnih električnih mreža ili konvencionalnih transformatornih stanica. U ruralnim transformatornim stanicama, konvencionalni 10kV sistemi uglavnom koriste 10kV vanjske avtomatske vakuumski prekidače.

Da bi se sačuvale investicije, u transformaciji smo primijenili shemu koja uklanja kontrolni modul 10kV vanjskog avtomatskog vakuumskog prekidača i pretvara ga u vanjski vakuumski prekidač. To postavlja pitanje kako izmijeniti šeme zaštite i kontrole kako bi se integrisale u mikro računalni integrisani nadzorni sistem. Ova tema i odgovarajuće rešenje će biti detaljnije objašnjena ispod.

1. Osnovni principi 10kV vanjskog avtomatskog vakuumskog prekidača

10kV vanjski avtomatski vakuumski prekidač integriše funkcije prekidanja, kontrole, zaštite i nadzora u jednu jedinicu. To je preferirano inteligentno uređaje za automatizaciju distribucije, sposobno da automatski vrši otvaranje i zatvaranje AC linija prema predodređenom nizu, a zatim automatski resetuje ili zaključava. Ima samostalne (bez potrebe za spoljašnjim izvorom struje) funkcije kontrole i zaštite. Od njegovog uvođenja u Kina, široko se koristi u urbanskim distribucijskim mrežama i ruralnim transformatornim stanicama zbog svojih jedinstvenih prednosti.

10kV vanjski avtomatski vakuumski prekidač sastoji se od dva dijela: glavnog tela prekidača i kontrolnog modula. Zavisno o metodi opskrbe kontrolne snage, kontroler obično dolazi u tri konfiguracije:

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

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

• Oskrba kontrolera unutrašnjim litijum baterijom.

Telo prekidača je opremljeno čevnim transformatorima struje (CT) za detektovanje struje na liniji. Merene vrednosti svake faze se posebno šalju kontroleru. Nakon potvrđivanja struje greške i nakon predodređenog vremenskog kašnjenja, prekidač automatski vrši otvaranje i zatvaranje prema predodređenom nizu. Kada se pojavljuje privremena greška u sistemu, funkcija automatskog ponovnog zatvaranja automatski vraća osiguranje strujom.

Ako je greška trajna, prekidač radi prema predodređenom nizu. Nakon završetka predodređenog broja pokušaja ponovnog zatvaranja (obično tri), potvrđuje se da je greška trajna. Sekcioner tada izdvaja grešku, vraćajući struju ostalim, neopterećenim delovima. Za otklanjanje greške i resetovanje statusa zaključavanja prekidača potrebno je ručno intervenisanje kako bi se vratio normalnom radu. Kada se koristi u kombinaciji sa sekcionerima i sekcionim prekidačima, prekidač efikasno čisti privremene greške i izdvaja lokacije trajnih grešaka, minimizirajući i vreme ispadanja i površinu uticaja.

2. Metode izmene kontrolera 10kV vanjskog avtomatskog vakuumskog prekidača

Da bi se smanjile troškove investicija, u transformaciji smo implementirali shemu koja uklanja kontrolni modul 10kV vanjskog avtomatskog vakuumskog prekidača i pretvara uređaj u vanjski vakuumski prekidač. Nakon što transformatorska stanica usvoji integrirani automatizovani sistem, funkcije zaštite i nadzora prekidača moraju biti isključene. Međutim, signali struje sa tela prekidača i putanje za otvaranje/zatvaranje prekidača moraju biti spojene na 10kV jedinicu za zaštitu i nadzor integriranog automatizovanog sistema. Specifične izmene su sledeće:

Isključivanje funkcija zaštite i detekcije prekidača odsecanjem snage i izlaznih putanji kontrolera na terminalnoj blokadi.

Signali struje sa tela prekidača obično se šalju kroz terminalnu blokadu kontrolera do 10kV jedinice za zaštitu i nadzor. Šaljive putanje od terminalne blokade do originalnog kontrolera moraju biti odsečene kako bi se izbegle parazitne petlje. Alternativno, sekundarni deo CT-a na telu prekidača može biti direktno spojen na 10kV jedinicu za zaštitu i nadzor.

Snaga za 10kV integriranu jedinicu za zaštitu i nadzor obično je DC 220V ili 110V. Uzimajući u obzir tri originalne konfiguracije snage kontrolera, pristupi izmenama su sledeći:

• Originalna konfiguracija: AC 220V za operativnu i zatvarajuću snagu
  → Zamena bobine za otvaranje/zatvaranje verzijom DC 220V ili 110V. Ako mehanizam koristi motor za punjenje opruge koji nije kompatibilan sa AC i DC, on mora biti zamijenjen.

• Originalna konfiguracija: AC 220V pretvoren u regulisane DC 220V
  → Odsecanje snage od kontrolera do putanja za otvaranje/zatvaranje i umesto toga direktno snabdevanje putanjama od 10kV integrirane jedinice za zaštitu i nadzor. Snaga za kontrolu stanice treba biti postavljena na DC 220V.

• Originalna konfiguracija: Kontroler snabdevan unutrašnjom litijum baterijom
  → U ovom slučaju, kontrolna putanja obično koristi DC 36V ili 12V, dok putanje za otvaranje/zatvaranje koriste AC 220V. Tijekom izmene, bobine za otvaranje/zatvaranje moraju biti zamenjene. Terminali bobina trebaju biti serijski spojeni sa pomoćnim kontaktima prekidača i direktno vedeni do terminalne blokade. Motor za punjenje opruge koji nije rated za AC i DC takođe mora biti zamenjen.

Zbog kompaktnosti strukture kontrolera, pri izboru zamenskih bobina za otvaranje/zatvaranje i motora za punjenje opruge, trebaju se preferirati proizvodi sa dimenzijama identičnim originalima. Ključno je da nova šaljiva putanja nema nikakve veze sa originalnim putanjama kontrolera kako bi se sprečile parazitne petlje.

3. Zaključak

Tokom transformacije ruralne električne mreže, mogu se pojaviti izazovi prilikom adaptacije postojeće opreme za rad sa novim automatizovanim sistemima. Međutim, ako se razviju odgovarajuća rešenja za ove probleme, mogu se ostvariti uštede, dok se istovremeno ostvaruju ciljevi projekta.

Napomena: Ovaj pristup modernizaciji bio je relativno uobičajen u ranim nadogradnjama ruralnih mreža (npr. pre 2010. godine) ili tokom faze isključivanja zastarjelih uređaja. U današnjim ruralnim elektroenergetskim mrežama, novi inteligentni uređaji ili specijalni vakuumski prekidaci direktno se češće primenjuju.