Automatisk Genåbner vejledning: Hvordan det fungerer & hvorfor virksomheder bruger det

1. Hvad er en recloser?
En recloser er en automatiseret højspændingselstransitionsbryder. Ligesom en kredsløbsbryder i hjemlige elektriske systemer afbryder den strømmen, når der opstår en fejl – såsom en kortslutning. Imidlertid, imod en hjemlig kredsløbsbryder, der kræver manuel nulstilling, overvåger en recloser automatisk linjen og bestemmer, om fejlen er forsvundet. Hvis fejlen er midlertidig, vil recloseren automatisk lukke og genoprette strømmen.

Reclosere anvendes bredt i distributionsystemer – fra transformatorstationer til elstolper i bebyggelsesområder. De findes i forskellige typer, herunder kompakte enefase-reclosere til enefase-linjer og større tre-fase-reclosere til transformatorstationer og højspændingsdistributionslinjer op til 38 kV.

Design og ydeevne af reclosere styres af internationale standarder som ANSI/IEEE C37.60 og IEC 62271-111.

2. Hvorfor bruge reclosere?

Automatiske kredsløbsreclosere anses af elektricitetsvirksomheder verden over som nødvendige enheder for at opnå deres kerneformål: at levere den mest kontinuerlige og pålidelige strømforsyning til kunderne på en enkel og kostnadseffektiv måde.

Reclosere kan detektere og afbryde fejlstrømme, og derefter automatisk genoprette strømmen, når en midlertidig fejl er forsvundet. Essentielt set er en recloser en selvstændig intelligent enhed, der kan registrere overskridende strøm, tidsbestemme, afbryde fejlstrømme og automatisk lukke for at genoplive linjen.

Hvis fejlen er permanent, vil recloseren låse efter et forudindstillet antal operationer – typisk tre til fire forsøg – og dermed isolere den defekte sektion fra resten af systemet. Denne kapacitet sparer virksomheder betydelig tid og driftsomkostninger, da strømmen ofte genoprettes efter kun et eller to korte spændingsblink, uden behov for feltintervention.

I tilfælde, hvor udsendelse af personale er uundgåelig, hjælper reclosere med at minimere udslukningsarealen og bistå vedligeholdelsespersonelet i hurtigt at lokalisere fejlen og genoprette service. Både bolig-, erhvervs-, industri- og institutionelle kunder nyder godt af mindre forstyrrelser og de associerede omkostninger. Uden denne høje grad af leveringspålidelighed ville mange kritiske moderne belastninger – som computerer, vandpumper og automatiserede produktionslinjer – have svært ved at fungere pålideligt.

3. Hvordan fungerer en recloser?

Når der opstår en fejl på linjen, detekterer recloseren den og afbryder automatisk strømmen. Efter et meget kort intervall – ofte så kort, at det kun forårsager et øjeblikkeligt lysblink – forsøger recloseren at lukke og genoprette strømmen. Hvis fejlen fortsætter, afbryder den igen.

Efter typisk tre mislykkede forsøg klassificerer recloseren fejlen som permanent og forbliver åben (låst). På dette tidspunkt skal utility-personale besøge stedet for at reparere den skadede infrastruktur og manuelt nulstille recloseren for at genoprette strømmen.

Typiske permanente fejl inkluderer:

• Lynnedslagsskader på ledere eller udstyr

• Trægren falder ned på og skader linjer

• Køretøjekollisioner med stolper eller hardware

4. Hvad er midlertidige fejl?

Flertallet af fejl på overhedeledningslinjer er midlertidige. Eksempler inkluderer lynnedslag, vind-drevet ledere, eller øjeblikkelig kontakt forårsaget af fugle eller små dyr. Disse fejl renses typisk selv, når strømmen afbrydes, og forårsager ingen varig skade på linjen.

Almindelige typer af midlertidige fejl:

• Vind-induceret sammenstød mellem ledere

• Flashover langs isolatorflader på grund af lynnedslagsinduceret overspænding

• Øjeblikkelig broering mellem live ledere og jordede dele af fugle, gnagere eller andre dyr

• Trægren børster kortvarigt mod energiserede linjer

• Skiftesvingninger forårsager flashover på isolatorer

Langsigtet driftsdata og felterfaring viser klart betydningen af "afbryd og luk" funktionen. Hvis linjen afbrydes øjeblikkeligt, forsvinder ofte fejlkilden – hvilket gør succesfuld lukning meget sandsynligt. Således eliminerer automatiske kredsløbsreclosere næsten altid langvarige udslukninger forårsaget af midlertidige fejl eller kortvarige overskridende strømme i distributionsystemer.

5. Recloser typer

5.1 Enefase-reclosere

Enefase-reclosere anvendes til at beskytte enefase-kredsløb, såsom sidegrene eller tap-offs fra en tre-fase feeder. De kan også anvendes på tre-fase-kredsløb, hvor det meste af belastningen er enefase.

I tilfælde af en permanent fase-til-jord fejl, er kun den berørte fase låst ud, mens de resterende to tredjedele af systemet fortsætter med at levere strøm – hvilket forbedrer den samlede servicesammenhæng.

På grund af deres lette vægt sammenlignet med store tre-fase-reclosere, monteres enefase-enheder typisk direkte på elstolper eller transformatorstationsstålkonstruktioner ved hjælp af deres integrerede monteringsskive, hvilket eliminerer behovet for ekstra støtterammer.

Afhængigt af designet kan enefasede genlukkere være udstyret med enten hydraulisk kontrol (integreret i genlukkerens olie-tank) eller elektronisk kontrol (placeret i et separat kontrolskab).

Bemærkelsesværdigt er det, at enefasede genlukkere nu også findes i en udtag-stil, der repræsenterer en høj grad af integration mellem primære og sekundære komponenter. Disse kan monteres direkte på standardudtagsmonteringsbaser og bruges ofte til beskyttelse af grenstrøm, med typiske nominelle strømmer op til 200 A.

Et repræsentativt producentfirma er S&C Electric Company (USA), hvis produkt TripSaver® II er et eksempel på denne type, som vist nedenfor:

5.2 Tre-fasede genlukkere

Tre-fasede genlukkere anvendes på tre-fasede distributionslinjer for at forbedre systemets pålidelighed. I tilfælde af en permanent fejl låses alle tre faser samtidigt, hvilket undgår risikoen for enefasning for kritiske tre-fasede laster – som store tre-fasede motorer – som ellers kunne blive skadet af ubalanceret eller ufuldstændig spænding.

Valget af en tre-faset genlukker baseres på de krævede elektriske specifikationer, afbrydende og isolerende medium (fx olie, vakuum eller miljøvenlige gasser), samt valget mellem hydraulisk kontrol (integreret i enheden) eller elektronisk kontrol (placeret i et separat kontrolskab).

5.3 Driftsmodus: Tre-faset trip og tre-faset låsning

Dette er den standard driftsmodus for større genlukkere. Uanset om fejlen er en enefase-til-jord fejl, en fase-til-fase fejl, eller en tre-faset fejl, tripper alle tre poler samtidigt under hver operation. Tripping og genlukning af alle tre faser er mekanisk forbundet og drevet af en enkelt driftsmekanisme, hvilket sikrer synkroniseret ydeevne.

Tre-fasede genlukkere understøtter forskellige monteringskonfigurationer, herunder:

• Polestokrammer (til overledningsinstallationer)

• Stationsmonteringsrammer (til stations- eller plade-monterede anvendelser)

5.4 Tredobbelt-enefase genlukkere

Tredobbelte enefase genlukkere er elektronisk kontrollerede og tilbyder tre driftsmodi:

• Tre-faset trip og tre-faset låsning
  Alle tre faser tripper samtidigt på grund af overstrømning, lukkes samtidigt, og opererer i samme rækkefølge.

• Enefaset trip og tre-faset låsning
  Hver fase udfører uafhængigt overstrømnings-tripping og -genlukning. Hvis en enkelt fase indgår i låsningssekvensen på grund af en permanent fejl, eller hvis en lokal/fjern "låsning" kommando udsendes, vil de to andre faser også trippe og gå i låsning, hvilket undgår langvarig enefasning af tre-fasede laster.

• Enefaset trip og enefaset låsning
  Hver fase tripper og låses uafhængigt, uden at påvirke de andre. Denne modus bruges primært til boliglaste, eller i situationer, hvor tre-fasede laster allerede er beskyttet mod enefasning ved andre midler.

Tredobbelte enefase genlukkere kan monteres på polestokke ved hjælp af en polestokramme, eller installeret på stationsrammer eller direkte på stationsstålkonstruktioner.

6. Genlukkerkontroltyper

Den "intelligens", der gør det muligt for en genlukker at registrere overstrømning, vælge tids-strøm karakteristikker, udføre tripping- og genlukningsoperationer, og endelig låse, kommer fra dens kontrolsystem. Der er to hovedtyper kontrol: integral hydraulisk kontrol og elektronisk kontrol placeret i et separat kontrolskab.

Hydraulisk kontrol

Hydraulisk kontrol anvendes bredt i de fleste enefasede genlukkere og nogle tre-fasede genlukkere. Den eksisterer som en integreret del af selve genlukkeren. Med denne kontrolmetode registreres overstrømning af en trip-spiral, der er forbundet i serie med linjen. Når overstrømning passerer gennem trip-spiralen, trækker spiralen en stempel, hvilket åbner genlukkerkontakterne.

Timing og sekvensoperationer opnås ved, at hydraulisk olie flyder gennem forskellige hydrauliske kamre eller åbninger. I mindre genlukkere leveres energien til genlukning af fjeder, der oplades af stempelen i den serieforbundne trip-spiral under overstrømningssikring. I større genlukkere udføres lukning af en separat lukningssolenoid, der er drivet af linjespændingen fra kildestiden af genlukkeren.

7. Mikroprocessor-baseret eller elektronisk kontrol

Mikroprocessor-baserede eller elektroniske genlukkerkontrolsystemer installeres typisk i separate kontrolskabe, hvilket gør det muligt at justere driftsparametre til enhver tid. De kan kombineres med forskellige tilbehør for at tilpasse basisfunktioner til en bred vifte af anvendelseskrav. I forhold til hydraulisk kontrol tilbyder disse kontrolmetoder større fleksibilitet, lettere programmering og parameteranpassning, samt avancerede beskyttelses-, målings- og automatiseringsfunktioner.

Mikroprocessorbaseret kontrol bruges ofte sammen med PC-baseret grænseflade-software til konfiguration af kontrolelementer, optagelse af måledata og indstilling af kommunikationsparametre. Kontrollen system leverer også flere analytiske værktøjer, herunder fejllokalisering, hændelsesoptagelse og oscilloskopfunktioner. Elektronisk kontrol har været bredt anvendt på de fleste trefasede reclosere siden midten af 1980'erne, og mange af disse enheder er stadig i pålidelig drift i dag.

8. Afbrudsmidler for reclosere

8.1 Olieafbrudere
Reclosere, der bruger olie til strømafbrydning, anvender samme olie som primært isoleringsmedium. Nogle reclosere med hydraulisk kontrol bruger også denne samme olie til at udføre tids- og tællefunktioner.

8.2 Vakuumafbrudere
Vakuumafbrudere gør det muligt at afbryde bue hurtigt med lav energi og tilbyder fordele som lang kontakt- og afbryderlevetid, lav mekanisk belastning og høj driftssikkerhed. Da buen udslukkes i et vakuum, overstiger kontakt- og afbryderlevetiden langt den for andre afbrydende midler. Afhængigt af modellen kan isoleringsmidlet for vakuumreclosere være olie, luft eller epoxy.