کاربرد دوباره‌بازکننده‌ها و بخش‌بندی‌کننده‌های ۱۰ کیلوولت در شبکه‌های توزیع روستایی

وضع کنونی شبکه

با تعمق مداوم در تحول شبکه برق روستایی، سطح سلامت دستگاه‌های شبکه روستایی به طور مداوم افزایش می‌یابد و قابلیت اطمینان تامین برق به طور کلی نیازهای کاربران را برآورده می‌کند. با این حال، در مورد وضعیت فعلی شبکه، به دلیل محدودیت بودجه، شبکه حلقه‌ای پیاده‌سازی نشده است، منابع تغذیه دوگانه در دسترس نیستند و خطوط از روش تأمین برق تک‌شعاعی درختی استفاده می‌کنند. این مشابه یک ساقه درخت با شاخه‌های زیاد است—به معنای آنکه خطوط دارای شاخه‌های متعدد هستند. بنابراین، وقتی خطا در هر نقطه‌ای از خط رخ می‌دهد، کل خط کاملاً خاموش می‌شود و محل خطا تعیین شدن دشوار است. این نه تنها تامین برق را تحت تأثیر قرار می‌دهد بلکه منابع انسانی و مالی زیادی را برای مدیریت حوادث صرف می‌کند. بنابراین، نصب دوباره‌بند‌ها و جداکننده‌ها روی خطوط ۱۰kV می‌تواند به طور موثری وقوع حوادث را کنترل کند.

۲ ویژگی‌های دوباره‌بند‌ها و جداکننده‌ها

۲.۱ دوباره‌بند‌ها

۱) دوباره‌بند‌ها دارای عملکردهای خودکار هستند و می‌توانند بدون نیروی خارجی عملیات باز و بسته شدن را انجام دهند. بخش کنترل الکترونیکی از طریق CT داخل دوباره‌بند تغذیه می‌شود. جریان بزرگ‌تر از ۵A از سمت تغذیه اطمینان می‌دهد که بخش کنترل الکترونیکی به طور عادی کار کند. آنها حجم کوچک، وزن سبک و به راحتی روی ستون‌ها نصب می‌شوند. تنظیم منحنی ثانیه-آمپر جریان قطع را می‌توان با جایگزینی مقاومت‌های قطع یا تخته‌های منحنی ثانیه-آمپر انجام داد که بسیار راحت است.

۲) دوباره‌بند‌ها می‌توانند به طور خودکار جریان خط و جریان زمین را تشخیص دهند. وقتی جریان بیش از حداقل جریان قطع پیش‌بینی شده باشد، آنها به ترتیب پیش‌بینی شده باز شده، قطع و دوباره بسته می‌شوند با فواصل دوباره‌بندی خاص برای قطع جریان خطا. اگر خطا دائمی باشد، پس از ۲، ۳ یا ۴ عملیات قطع پیش‌بینی شده، دوباره‌بند قفل می‌شود و منطقه خطا از مدار اصلی جدا می‌شود.

۲.۲ جداکننده‌ها

۱) جداکننده‌ی رهاشونده یک دستگاه الکتریکی فشار بالای تک‌فاز است. محصول شامل عایق‌ها، تماس‌ها، مکانیزم‌های رسانا و اجزای دیگری است که خطوط کنترل ثانویه و سیستم‌های رسانای اصلی را تشکیل می‌دهند. سیستم کنترل شامل تماس‌های القایی، اجزای کنترل‌کننده الکترونیکی و اجزای دیگری است. سیستم عملیات قطع شامل مکانیزم مغناطیسی ذخیره‌ساز، لوازم جانبی، دسته‌ها و قطعات قفل است.

۲) جداکننده‌ها با ترانسفورماتورهای جریان مجهز هستند که مقادیر جریان مدار را تشخیص می‌دهند. وقتی خطا در خط رخ می‌دهد، کنترل‌کننده الکترونیکی وقتی جریان بیش از مقدار جریان شروع مجاز باشد فعال می‌شود و پردازش دیجیتال انجام می‌دهد. جریان خطا توسط دوباره‌بند (یا قطع‌کننده) بالادست قطع می‌شود. کنترل‌کننده الکترونیکی می‌تواند تعداد دفعاتی که قطع‌کننده بالادست جریان خطا را قطع کرده را به یاد داشته باشد و پس از رسیدن به آستانه شمارش پیش‌بینی شده (۱، ۲ یا ۳ بار)، وقتی قطع‌کننده بالادست جریان خطا را قطع کرده و خط فاقد ولتاژ شده با جریان کمتر از ۳۰۰mA، جداکننده به طور خودکار در ۱۸۰ms تقسیم می‌شود. این محدوده خطا را به حداقل محدود می‌کند یا بخش خطا را جدا می‌کند و اجازه می‌دهد دوباره‌بند (یا قطع‌کننده) موفقیت‌آمیز عمل کند.

۳) جداکننده‌ها از مکانیزم مغناطیسی برای انجام عملیات باز کردن استفاده می‌کنند. وقتی جریان در جداکننده بیش از مقدار تنظیم شده باشد، قطع‌کننده (یا دوباره‌بند) در زیراستانیون جریان خطا را قطع می‌کند. پس از از دست دادن ولتاژ خط، تخته کنترل الکترونیکی داخل لوله جداکننده دستور می‌دهد و واحد مغناطیسی موتور جداکننده را باز می‌کند. پس از هر تقسیم، واحد موتور نیاز به جایگزینی هیچ مؤلفه‌ای ندارد. پس از رها شدن جداکننده، می‌توان آن را با ذخیره‌سازی انرژی دستی از طریق توقف‌کننده به حالت کاری بازگرداند.

۳ استفاده هماهنگ دوباره‌بند‌ها و جداکننده‌ها

با توجه به عملکردها و ویژگی‌های دوباره‌بند‌ها و جداکننده‌ها، استفاده همزمان از آنها روی شبکه‌های توزیع ۱۰kV نقش مهمی خواهد داشت. آنها می‌توانند محدوده خطا در خطوط را تعیین کرده، بخش‌های خراب را از بخش‌های سالم جدا کنند، بدین ترتیب عملکرد طبیعی بخش‌های غیرخراب خطوط را تضمین می‌کنند. کاربرد خاص در شکل زیر نشان داده شده است:

دوباره‌بند‌ها در خروجی خط اصلی یا در زیراستانیون‌ها نصب می‌شوند، در حالی که شش گروه جداکننده‌ی رهاشونده F1، F2، F3، F4، F5 و F6 برای خطوط شاخه‌ای انتخاب شده‌اند که آنها را به بخش‌های L1، L2، L3، L4، L5، L6 و L7 تقسیم می‌کنند. مقدار جریان شروع جداکننده‌ها با مقدار جریان شروع دوباره‌بند مطابقت دارد.

۳.۱ اگر خطا E1 در بخش L5 رخ دهد

دوباره‌بند و جداکننده‌های F1، F3 و F4 با جریان خطا مواجه می‌شوند. دوباره‌بند به طور خودکار قطع می‌شود و خط از دست دادن ولتاژ می‌کند. F4 به آستانه شمارش پیش‌بینی شده یک عملیات می‌رسد و به طور خودکار قطع/رها می‌شود، بخش خطا L5 را جدا می‌کند. پس از دوباره‌بندی خودکار دوباره‌بند، تامین برق به بخش‌های L1، L2، L3، L4، L6 و L7 بازگردانده می‌شود.

۳.۲ اگر خطا E2 در بخش L6 رخ دهد

دوباره‌بند و جداکننده‌های F1 و F5 با جریان خطا مواجه می‌شوند. دوباره‌بند به طور خودکار قطع می‌شود. اگر خطا موقت باشد، دوباره‌بند موفقیت‌آمیز دوباره‌بندی می‌کند و تامین برق را بازگردانده می‌شود. F1 و F5 باقی می‌مانند زیرا به آستانه شمارش پیش‌بینی شده خود نرسیده‌اند. اگر خطا دائمی باشد، دوباره‌بند نمی‌تواند موفقیت‌آمیز دوباره‌بندی کند، دوباره قطع می‌شود و خط از دست دادن ولتاژ می‌کند. F5 به آستانه شمارش پیش‌بینی شده ۲ عملیات می‌رسد و به طور خودکار قطع/رها می‌شود، بخش خطا L6 را جدا می‌کند، در حالی که F1 باقی می‌ماند زیرا به آستانه شمارش خود نرسیده است. پس از دوباره‌بندی، دوباره‌بند تامین برق را به بخش‌های L1، L2، L3، L4 و L5 بازگردانده می‌شود.

۳.۳ اگر خطا E3 در بخش L2 رخ دهد

ریکلوسر و بخش‌بند F1 با جریان خطا مواجه می‌شوند. ریکلوسر به صورت خودکار قطع می‌شود. اگر خطا موقت است، ریکلوسر با موفقیت دوباره بسته شده و تامین برق بازگردانده می‌شود. F1 بسته می‌ماند زیرا به حد آستانه پیش‌فرض خود نرسیده است. اگر خطا دائمی است، ریکلوسر نمی‌تواند دوباره بسته شود، قطع می‌شود، سعی می‌کند دوباره بسته شود اما موفق نمی‌شود و دوباره قطع می‌شود. خط از ولتاژ کاسته می‌شود و F1 به حد آستانه پیش‌فرض ۳ عملکرد خود می‌رسد، به صورت خودکار قطع/خارج می‌شود و بخش خطا L2 را جدا می‌کند. پس از دوباره بستن، ریکلوسر تنها تامین برق بخش L1 را بازگردانده می‌شود.

۴ مزیت استفاده هماهنگ ریکلوسر و بخش‌بند

از بحث بالا مشخص است که استفاده هماهنگ ریکلوسرها و بخش‌بند در عملیات شبکه برق نقش مهمی ایفا می‌کند. آنها نه تنها بخش‌های خط خراب را به سرعت جدا می‌کنند در حالی که عملکرد عادی بخش‌های سالم را تضمین می‌کنند، بلکه منطقه جستجوی خطا را نیز کاهش می‌دهند و به واحدهای عملیاتی اجازه می‌دهند که نقاط خطا را در کوتاه‌ترین زمان ممکن پیدا کنند. برای کاربران، این امر نرخ استفاده از تجهیزات را افزایش می‌دهد و به طور مطمئن تولید و زندگی روزمره را تضمین می‌کند.

همانطور که در بالا نشان داده شد، اگر شبکه به طور مستقیم بخش خط خراب را قطع کند، کارکنان نگهداری فقط نیاز به بررسی یک بخش خط دارند، که به طور قابل توجهی منطقه جستجوی خطا را کاهش می‌دهد. کارکنان نگهداری می‌توانند به سرعت نقطه خطا را پیدا کرده و به سرعت برق را به خط خراب بازگردانند. در حال حاضر، وقتی خطا در یک نقطه رخ می‌دهد، کارکنان نگهداری مجبور به بررسی پنج بخش مختلف هستند. این رابطه ۱:۵ به وضوح نشان می‌دهد کدام رویکرد برای شرکت‌های تامین برق مفیدتر است. کدام ساختار شبکه هم تعداد تامین برق را افزایش می‌دهد و هم قابلیت اطمینان تامین برق را بهبود می‌بخشد؟ بنابراین، استفاده از ریکلوسرها و بخش‌بند در شبکه‌های برق نقش بزرگی خواهد داشت.