Εφαρμογή αναστέλλοντων και τμηματοποιητών 10kV σε αγροτικά δίκτυα κατανομής

1 Τρέχουσα Κατάσταση Δικτύου

Με τη συνεχή εμβάθυνση του μετασχηματισμού του αγροτικού δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας, ο βαθμός υγείας του εξοπλισμού του αγροτικού δικτύου βελτιώνεται συνεχώς και η αξιοπιστία της παροχής ηλεκτρικής ενέργειας βασικά καλύπτει τις ανάγκες των χρηστών. Ωστόσο, όσον αφορά την τρέχουσα κατάσταση του δικτύου, λόγω περιορισμών χρηματοδότησης, δεν έχουν εφαρμοστεί δακτύλιοι, δεν υπάρχουν διπλές παροχές ισχύος και οι γραμμές χρησιμοποιούν μία μονή ακτινωτή δέντρου-παρόμοια μέθοδο παροχής ισχύος. Αυτό μοιάζει με έναν κορμό δέντρου με πολλά κλαδιά—δηλαδή οι γραμμές έχουν πολλά κλαδιά. Επομένως, όταν προκύψει βλάβη σε οποιοδήποτε σημείο της γραμμής, η ολόκληρη γραμμή απενεργοποιείται πλήρως και η τοποθεσία της βλάβης είναι δύσκολο να προσδιοριστεί. Αυτό επηρεάζει όχι μόνο την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας αλλά επίσης σπαταλά σημαντικούς ανθρώπινους και υλικούς πόρους για τα διαχειριστικά όργανα που αντιμετωπίζουν ατυχήματα. Ως εκ τούτου, η εγκατάσταση επανακλειστών και διακοπτών τμημάτων σε γραμμές 10kV μπορεί να ελέγξει αποτελεσματικά την εμφάνιση ατυχημάτων.

2 Χαρακτηριστικά Επανακλειστών και Διακοπτών Τμημάτων

2.1 Επανακλειστές

① Οι επανακλειστές διαθέτουν αυτόματες λειτουργίες και μπορούν να εκτελέσουν λειτουργίες ανοίγματος και κλεισίματος χωρίς εξωτερική παροχή ισχύος. Η ηλεκτρονική ελεγκτική ενότητα λαμβάνει ισχύ μέσω του CT του bushing εντός του επανακλειστή. Ένα ρεύμα στην πλευρά τροφοδοσίας μεγαλύτερο από 5A εξασφαλίζει την κανονική λειτουργία της ηλεκτρονικής ελεγκτικής ενότητας. Έχουν μικρό όγκο, ελαφρύ βάρος και εγκαθίστανται εύκολα σε πόλους. Η ρύθμιση της καμπύλης αμπέρ-δευτερολέπτου για τη διακοπή μπορεί να επιτευχθεί με την αντικατάσταση αντιστάσεων διακοπής ή πινάκων καμπύλης αμπέρ-δευτερολέπτου, πράγμα που είναι πολύ βολικό.

② Οι επανακλειστές μπορούν να ανιχνεύσουν αυτόματα το ρεύμα της γραμμής και το ρεύμα γείωσης. Όταν το ρεύμα υπερβαίνει το προκαθορισμένο ελάχιστο ρεύμα διακοπής, ακολουθούν μία προκαθορισμένη ακολουθία ανοίγματος, διακοπής και επανακλεισίματος με συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα επανακλεισίματος για να διακόψουν το ρεύμα βλάβης. Εάν η βλάβη είναι μόνιμη, μετά από 2, 3 ή 4 προκαθορισμένες λειτουργίες διακοπής, ο επανακλειστής απενεργοποιείται, απομονώνοντας την περιοχή βλάβης από το κύριο κύκλωμα.

2.2 Διακόπτες Τμημάτων

① Ο αποσυνδεόμενος διακόπτης τμημάτων είναι μία μονοφασική υψηλής τάσης ηλεκτρική συσκευή. Το προϊόν αποτελείται από μονωτήρες, επαφές, αγώγιμους μηχανισμούς και άλλα εξαρτήματα που σχηματίζουν δευτερεύουσες γραμμές ελέγχου και πρωτεύοντα αγώγιμα συστήματα. Το σύστημα ελέγχου αποτελείται από ηλεκτρομαγνητικές κλειδώσεις επαφών, ηλεκτρονικά εξαρτήματα ελεγκτή και άλλα στοιχεία. Το σύστημα λειτουργίας διακοπής αποτελείται από έναν μηχανισμό αποθήκευσης ενέργειας μόνιμου μαγνήτη, pallets, μοχλούς και μπλοκάρισμα.

② Οι διακόπτες τμημάτων είναι εξοπλισμένοι με μετασχηματιστές ρεύματος που ανιχνεύουν τις τιμές ρεύματος του κυκλώματος. Όταν προκύπτει βλάβη στη γραμμή, ο ηλεκτρονικός ελεγκτής ενεργοποιείται όταν το ρεύμα υπερβαίνει την ονομαστική τιμή εκκίνησης ρεύματος και εκτελεί ψηφιακή επεξεργασία. Το ρεύμα βλάβης διακόπτεται από έναν επανακλείστη ανωτέρω (ή διακόπτη κυκλώματος). Ο ηλεκτρονικός ελεγκτής μπορεί να απομνημονεύσει τον αριθμό φορών που ο ανωτέρως διακόπτης διέκοψε το ρεύμα βλάβης και, μετά την επίτευξη του προκαθορισμένου ορίου μέτρησης (1, 2 ή 3 φορές), όταν ο ανωτέρως διακόπτης διακόπτει το ρεύμα βλάβης και η γραμμή χάνει την τάση με ρεύμα κάτω από 300mA, ο διακόπτης τμήματος αυτομάτως διακόπτεται εντός 180ms. Αυτό περιορίζει την περιοχή βλάβης στο ελάχιστο εύρος ή απομονώνει το τμήμα βλάβης, επιτρέποντας στον επανακλείστη (ή διακόπτη κυκλώματος) να λειτουργήσει επιτυχώς.

③ Οι διακόπτες τμημάτων χρησιμοποιούν έναν μηχανισμό μόνιμου μαγνήτη για να ολοκληρώσουν τη λειτουργία ανοίγματος. Όταν το ρεύμα στο διακόπτη τμήματος υπερβαίνει την καθορισμένη τιμή, ο διακόπτης κυκλώματος (ή επανακλείστης) στον υποσταθμό διακόπτει το ρεύμα βλάβης. Μετά την απώλεια τάσης της γραμμής, η ηλεκτρονική πλακέτα ελέγχου εντός του σωλήνα του διακόπτη τμήματος στέλνει εντολή, και η μονάδα ενεργοποίησης του μηχανισμού μόνιμου μαγνήτη σπρώχνει το διακόπτη τμήματος να ανοίξει. Μετά από κάθε διακοπή, η μονάδα ενεργοποίησης δεν απαιτεί αντικατάσταση κανενός εξαρτήματος. Μετά την αποσύνδεση του διακόπτη τμήματος, μπορεί να επανέλθει σε λειτουργική κατάσταση μέσω χειροκίνητης αποθήκευσης ενέργειας μέσω του stopper.

3 Συντονισμένη Χρήση Επανακλειστών και Διακοπτών Τμημάτων

Βασισμένοι στις λειτουργίες και τα χαρακτηριστικά των επανακλειστών και των διακοπτών τμημάτων, η κοινή τους χρήση εγκατεστημένη σε δίκτυα διανομής 10kV θα διαδραματίσει σημαντικό ρόλο. Μπορούν να προσδιορίσουν την έκταση βλάβης των γραμμών, να απομονώσουν τα ελαττωματικά τμήματα από τα υγιή, εξασφαλίζοντας έτσι την κανονική λειτουργία των μη ελαττωματικών τμημάτων γραμμής. Η συγκεκριμένη εφαρμογή φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

Οι επανακλείστες εγκαθίστανται στην έξοδο της κύριας γραμμής ή σε υποσταθμούς, ενώ επιλέγονται έξι ομάδες αποσυνδεόμενων αυτόματων διακοπτών τμημάτων F1, F2, F3, F4, F5 και F6 για τις παράκλαδους γραμμές, χωρίζοντάς τις σε τμήματα L1, L2, L3, L4, L5, L6 και L7. Η ονομαστική τιμή ρεύματος εκκίνησης των διακοπτών τμημάτων ταιριάζει με την τιμή ρεύματος εκκίνησης του επανακλείστη.

3.1 Εάν προκύψει βλάβη E1 στο τμήμα L5

Ο επανακλείστης και οι διακόπτες τμημάτων F1, F3 και F4 υφίστανται ρεύμα βλάβης. Ο επανακλείστης διακόπτει αυτόματα, προκαλώντας απώλεια τάσης στη γραμμή. Ο F4 φτάνει το προκαθορισμένο όριο μέτρησης του 1 λειτουργίας και διακόπτεται/αποσυνδέεται αυτόματα, απομονώνοντας το τμήμα βλάβης L5. Μετά το αυτόματο επανακλείσιμο του επανακλείστη, η παροχή ηλεκτρικής ενέργειας αποκαθίσταται στα τμήματα L1, L2, L3, L4, L6 και L7.

3.2 Εάν προκύψει βλάβη E2 στο τμήμα L6

Ο επανακλείστης και οι διακόπτες τμημάτων F1 και F5 υφίστανται ρεύμα βλάβης. Ο επανακλείστης διακόπτει αυτόματα. Εάν πρόκειται για προσωρινή βλάβη, ο επανακλείστης επανακλείνει επιτυχώς και αποκαθιστά την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας. Οι F1 και F5 παραμένουν κλειστοί αφού δεν έχουν φτάσει το προκαθορισμένο όριο μέτρησης. Εάν πρόκειται για μόνιμη βλάβη, ο επανακλείστης αποτυγχάνει να επανακλείσει επιτυχώς, διακόπτει ξανά, προκαλώντας απώλεια τάσης στη γραμμή. Ο F5 φτάνει το προκαθορισμένο όριο μέτρησης των 2 λειτουργιών και διακόπτεται/αποσυνδέεται αυτόματα, απομονώνοντας το τμήμα βλάβης L6, ενώ ο F1 παραμένει κλειστός αφού δεν έχει φτάσει το όριο μέτρησης. Μετά το επανακλείσιμο, ο επανακλείστης αποκαθιστά την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στα τμήματα L1, L2, L3, L4 και L5.

3.3 Εάν προκύψει βλάβη E3 στο τμήμα L2

Ο αναστροφικός επανενεργοποιητής και ο τμηματοποιητής F1 βιώνουν ρεύμα σφάλματος. Ο αναστροφικός επανενεργοποιητής απενεργοποιείται αυτόματα. Εάν πρόκειται για προσωρινό σφάλμα, ο αναστροφικός επανενεργοποιητής επανενεργοποιείται επιτυχώς και επαναφέρει την παροχή ρεύματος. Το F1 παραμένει κλειστό, καθώς δεν έχει φτάσει στο προδιαθεσμιασμένο όριο μετρήσεων. Εάν πρόκειται για μόνιμο σφάλμα, ο αναστροφικός επανενεργοποιητής αποτυγχάνει να επανενεργοποιηθεί, απενεργοποιείται, προσπαθεί να επανενεργοποιηθεί ξανά αλλά αποτυγχάνει, και απενεργοποιείται ξανά. Η γραμμή χάνει την τάση, και το F1 φτάνει στο προδιαθεσμιασμένο όριο μετρήσεων 3 λειτουργιών, απενεργοποιείται/αποπέφτει αυτόματα και απομονώνει το τμήμα L2 με σφάλμα. Μετά την επανενεργοποίηση, ο αναστροφικός επανενεργοποιητής επαναφέρει την παροχή ρεύματος μόνο στο τμήμα L1.

4 Πλεονεκτήματα της Συντονισμένης Εφαρμογής Αναστροφικών Επανενεργοποιητών και Τμηματοποιητών

Από την παραπάνω συζήτηση, είναι σαφές ότι η συντονισμένη χρήση αναστροφικών επανενεργοποιητών και τμηματοποιητών παίζει σημαντικό ρόλο στη λειτουργία του δικτύου ρεύματος. Όχι μόνο απομονώνουν γρήγορα τα τμήματα γραμμών με σφάλματα ενώ εξασφαλίζουν την κανονική λειτουργία των υγιών τμημάτων, αλλά επίσης μειώνουν την περιοχή αναζήτησης σφαλμάτων, επιτρέποντας στα λειτουργικά μονάδες να εντοπίζουν τα σημεία σφάλματος στο συντομότερο δυνατό χρονικό διάστημα. Για τους χρήστες, αυτό αυξάνει τους ρυθμούς εκμετάλλευσης των εξοπλισμών και εγγυάται αξιόπιστα την παραγωγή και την καθημερινή ζωή.

Όπως φαίνεται από πάνω, εάν το δίκτυο αποσυνδέσει άμεσα το τμήμα γραμμής με σφάλμα, το προσωπικό συντήρησης θα χρειαζόταν μόνο να ελέγξει ένα τμήμα γραμμής, μειώνοντας σημαντικά την περιοχή αναζήτησης σφαλμάτων. Το προσωπικό συντήρησης μπορεί να εντοπίσει γρήγορα το σημείο σφάλματος και να επαναφέρει το ρεύμα στο τμήμα γραμμής με σφάλμα. Σήμερα, όταν συμβαίνει ένα σφάλμα σε ένα σημείο, το προσωπικό συντήρησης πρέπει να ελέγξει πέντε διαφορετικά τμήματα. Αυτή η σχέση 1:5 δείχνει σαφώς ποια προσέγγιση είναι πιο επωφελής για τις επιχειρήσεις παροχής ρεύματος. Ποια δομή δικτύου αυξάνει την ποσότητα παροχής ρεύματος και βελτιώνει την αξιοπιστία της παροχής ρεύματος; Συνεπώς, η εφαρμογή αναστροφικών επανενεργοποιητών και τμηματοποιητών θα παίξει μεγάλο ρόλο στα δίκτυα ρεύματος.