Застосування переключувачів та роздільників на 10 кВ у сільських розподільчих мережах

1 Поточний стан мережі

З постійним глибоким оновленням сільської електромережі, рівень здоров'я обладнання сільської мережі постійно підвищується, а надійність постачання електроенергії в основному задовольняє потреби користувачів. Однак, щодо поточного стану мережі, через обмеження фінансування, кільцеві мережі не були реалізовані, двіжки електроенергії недоступні, а лінії використовують метод постачання електроенергії з однієї точки у вигляді радіального дерева. Це нагадує стовбур дерева з багатьма гілками — тобто лінії мають багато гілок. Тому, коли на будь-якому місці лінії виникає аварія, вся лінія повністю зупиняється, а місце аварії важко визначити. Це не лише впливає на постачання електроенергії, але й використовує значні людські і матеріальні ресурси для управління аваріями. Тому встановлення автоматичних відключаючих пристроїв та секціонуючих пристроїв на лініях 10 кВ може ефективно контролювати виникнення аварій.

2 Характеристики автоматичних відключаючих та секціонуючих пристроїв

2.1 Автоматичні відключаючі пристрої

① Автоматичні відключаючі пристрої мають автоматичні функції та можуть виконувати операції відключення та включення без зовнішнього живлення. Електронна система керування отримує живлення через внутрішній CT в автоматичному відключаючому пристрої. Струм більше 5 А забезпечує нормальне функціонування електронної системи керування. Вони мають невеликий об'єм, легку вагу та легко встановлюються на стовбурах. Налаштування ампер-секундної характеристики можна здійснювати шляхом заміни резисторів або плат ампер-секундної характеристики, що дуже зручно.

② Автоматичні відключаючі пристрої можуть автоматично виявляти струм лінії та струм до землі. Коли струм перевищує встановлене мінімальне значення струму відключення, вони виконують попередньо встановлену послідовність відключення, розірвання та повторного включення з певними інтервалами повторного включення, щоб перервати аварійний струм. Якщо аварія є постійною, після 2, 3 або 4 встановлених операцій відключення, автоматичний відключаючий пристрій блокується, відокремлюючи аварійну зону від основної лінії.

2.2 Секціонуючі пристрої

① Секціонуючий пристрій з випадковим відключенням є однофазним високовольтним електричним пристроєм. Продукт складається з ізоляторів, контактів, провідних механізмів та інших компонентів, що формують вторинні лінії керування та первинні провідні системи. Система керування складається з електромагнітних взаємопов'язаних контактів, електронних компонентів керування та інших елементів. Система відключення складається з енергетичного магнітного механізму, планок, ручок та блоків запобігання.

② Секціонуючі пристрої оснащені трансформаторами струму, які виявляють значення струму в лінії. Коли виникає аварія на лінії, електронний контролер активується, коли струм перевищує номінальне значення стартового струму, та виконує цифрову обробку. Аварійний струм переривається верхньою відключаючою пристрою (або вимикачем). Електронний контролер може запам'ятовувати кількість разів, коли верхня відключаюча пристрій переривала аварійний струм, і після досягнення встановленого порогу лічильника (1, 2 або 3 рази), коли верхня відключаюча пристрій перериває аварійний струм, а лінія втрачає напругу при струмі нижче 300 мА, секціонуючий пристрій автоматично відділяється протягом 180 мс. Це обмежує аварійну зону до мінімального діапазону або відокремлює аварійний ділянку, дозволяючи відключаючій пристрої (або вимикачу) успішно працювати.

③ Секціонуючі пристрої використовують магнітний механізм для виконання операції відключення. Коли струм в секціонуючому пристрої перевищує встановлене значення, вимикач (або автоматичний відключаючий пристрій) на підстанції перериває аварійний струм. Після втрати напруги на лінії, електронна плата керування всередині трубки секціонуючого пристрою подає команду, і магнітний механізм виконує операцію відключення. Після кожного відключення, механізм не потребує заміни будь-яких компонентів. Після випадання секціонуючого пристрою, його можна повернути до робочого стану шляхом ручного накопичення енергії за допомогою затички.

3 Спільне використання автоматичних відключаючих та секціонуючих пристроїв

На основі функцій та характеристик автоматичних відключаючих та секціонуючих пристроїв, їх спільне використання, встановлене на розподільних мережах 10 кВ, буде відігравати значну роль. Вони можуть визначати діапазон аварій на лініях, відокремлювати аварійні ділянки від здорових, забезпечуючи нормальну роботу неаварійних ділянок ліній. Конкретне застосування показано на рисунку нижче:

Автоматичні відключаючі пристрої встановлюються на виході головної лінії або на підстанціях, а шість груп секціонуючих пристроїв F1, F2, F3, F4, F5 та F6 вибираються для бічних ліній, що розділяються на сегменти L1, L2, L3, L4, L5, L6 та L7. Номінальне значення стартового струму секціонуючих пристроїв відповідає значенню стартового струму автоматичного відключаючого пристрою.

3.1 Якщо аварія E1 виникає в сегменті L5

Автоматичний відключаючий пристрій та секціонуючі пристрої F1, F3 та F4 відчувають аварійний струм. Автоматичний відключаючий пристрій автоматично відключається, що призводить до втрати напруги на лінії. F4 досягає встановленого порогу лічильника 1 операції та автоматично відключається / випадає, відокремлюючи аварійний сегмент L5. Після автоматичного повторного включення автоматичного відключаючого пристрою, постачання електроенергії відновлюється на сегментах L1, L2, L3, L4, L6 та L7.

3.2 Якщо аварія E2 виникає в сегменті L6

Автоматичний відключаючий пристрій та секціонуючі пристрої F1 та F5 відчувають аварійний струм. Автоматичний відключаючий пристрій автоматично відключається. Якщо це тимчасова аварія, автоматичний відключаючий пристрій успішно повторно включається та відновлює постачання електроенергії. F1 та F5 залишаються закритими, оскільки вони не досягли встановленого порогу лічильника. Якщо це постійна аварія, автоматичний відключаючий пристрій не може успішно повторно включитися, відключається знову, що призводить до втрати напруги на лінії. F5 досягає встановленого порогу лічильника 2 операцій та автоматично відключається / випадає, відокремлюючи аварійний сегмент L6, тоді як F1 залишається закритим, оскільки він не досяг свого порогу лічильника. Після повторного включення, автоматичний відключаючий пристрій відновлює постачання електроенергії на сегментах L1, L2, L3, L4 та L5.

3.3 Якщо аварія E3 виникає в сегменті L2

Автоматичний вмикач-вимикач (recloser) та секціонувальник F1 виявляють аварійний струм. Автоматичний вмикач-вимикач автоматично відключається. Якщо це тимчасова аварія, вмикач-вимикач успішно повторно включається і відновлює постачання електроенергії. F1 залишається замкненим, оскільки не досягнуто його попередньо встановленого порогу кількості операцій. Якщо це постійна аварія, вмикач-вимикач не може повторно включитися, відключається, намагається повторно включитися, але знову не вдається, і відключається ще раз. Лінія втрачає напругу, і F1 досягає свого попередньо встановленого порогу кількості операцій, який становить 3 операції, автоматично відключається/випадає, ізольуючи аварійний сегмент L2. Після повторного включення, вмикач-вимикач відновлює постачання електроенергії лише для сегменту L1.

4 переваги координованого застосування вмикачів-вимикачів та секціонувальників

З вищенаведеного обговорення очевидно, що координоване використання вмикачів-вимикачів та секціонувальників грає значну роль у роботі електромережі. Вони не тільки швидко ізольують аварійні сегменти ліній, забезпечуючи нормальну роботу здорових сегментів, але також зменшують область пошуку аварій, дозволяючи експлуатаційним підрозділам знаходити точки аварій за найкоротший можливий час. Для користувачів це збільшує ступінь використання обладнання та надійно гарантує виробництво та повсякденне життя.

Як показано вище, якщо мережа безпосередньо відключає аварійний сегмент лінії, обслуговуючому персоналу доведеться перевірити лише один сегмент лінії, значно зменшивши область пошуку аварій. Обслуговуючий персонал може швидко визначити точку аварії та негайно відновити постачання електроенергії на аварійний сегмент лінії. На даний момент, коли аварія виникає в одній точці, обслуговуючому персоналу доводиться перевіряти п'ять різних сегментів. Цей співвідношення 1:5 чітко демонструє, який підхід більш вигідний для підприємств, які забезпечують постачання електроенергії. Яка структура мережі одночасно збільшує кількість постачання електроенергії та покращує надійність постачання? Тому застосування вмикачів-вимикачів та секціонувальників буде відігравати величезну роль у електромережах.