Οδηγός Αναστροφής: Πώς Λειτουργεί & Γιατί το Χρησιμοποιούν οι Υπηρεσίες

1. Τι είναι ένας Recloser;
Ένας recloser είναι ένα αυτοματοποιημένο υψηλής τάσης ηλεκτρικό κίνητρο. Όπως και ένα σύρμανση σε οικιακά ηλεκτρικά συστήματα, διακόπτει την ενέργεια όταν παρουσιάζεται ένα σφάλμα, όπως μια σύνδεση. Ωστόσο, σε αντίθεση με το οικιακό σύρμανση που απαιτεί χειροκίνητη επαναφορά, ο recloser αυτόματα παρακολουθεί τη γραμμή και αποφασίζει αν το σφάλμα έχει εξαλειφθεί. Εάν το σφάλμα είναι προσωρινό, ο recloser θα επαναφέρει αυτόματα την ενέργεια.

Οι reclosers χρησιμοποιούνται ευρέως σε όλα τα συστήματα κατανομής—από υποσταθμείς έως ξύλινες στήλες σε κατοικημένες περιοχές. Υπάρχουν διάφορα είδη, συμπεριλαμβανομένων των συμπαγών μονοφασικών reclosers για μονοφασικές γραμμές και μεγαλύτερων τριφασικών reclosers για υποσταθμείς και γραμμές υψηλής τάσης μέχρι 38 kV.

Η σχεδίαση και η απόδοση των reclosers ρυθμίζονται από διεθνείς προδιαγραφές όπως οι ANSI/IEEE C37.60 και IEC 62271-111.

2. Γιατί να χρησιμοποιηθούν Reclosers;

Τα αυτόματα σύρμανση reclosers θεωρούνται από τις ηλεκτρικές εταιρείες σε παγκόσμιο επίπεδο ως απαραίτητα συστήματα για την επίτευξη του βασικού τους στόχου: παροχή της πιο συνεχούς και αξιόπιστης παροχής ενέργειας στους πελάτες με απλό και οικονομικό τρόπο.

Οι reclosers μπορούν να ανιχνεύσουν και να διακόψουν τους ρευστούς σφάλματος, επαναφέροντας αυτόματα την ενέργεια όταν ένα προσωρινό σφάλμα έχει εξαλειφθεί. Ουσιαστικά, ένας recloser είναι ένα αυτόνομο εξυπνό σύστημα που μπορεί να ανιχνεύει υπερεργοστάσια, χρονομέτρηση, διακοπή ρευστού σφάλματος και αυτόματη επαναφορά της γραμμής.

Εάν το σφάλμα είναι μόνιμο, ο recloser θα κλείσει μετά από ένα προκαθορισμένο αριθμό λειτουργιών—συνήθως τρία ή τέσσερα προσπάθειες—απομονώνοντας έτσι τον ενοχλητικό τομέα από το υπόλοιπο σύστημα. Αυτή η δυνατότητα εξοικονομεί σημαντικό χρόνο και λειτουργικά έξοδα στις εταιρείες, καθώς η ενέργεια επαναφέρεται συχνά μετά από μόνο ένα ή δύο σύντομα φλερτς, χωρίς την ανάγκη παρέμβασης στο πεδίο.

Σε περιπτώσεις που η αποστολή ομάδων είναι αναπόφευκτη, οι reclosers βοηθούν να ελαχιστοποιηθεί η περιοχή της απορρυθμίωσης και να βοηθήσουν το προσωπικό συντήρησης να εντοπίσει γρήγορα το σφάλμα και να επαναφέρει την υπηρεσία. Οι πελάτες σε κατοικίες, επιχειρήσεις, βιομηχανίες και ιδρύματα ωφελούνται από τη μείωση των διαταραχών και των συναφών κόστων. Χωρίς αυτό το υψηλό επίπεδο αξιοπιστίας παροχής, πολλά σύγχρονα κρίσιμα φορτία, όπως υπολογιστές, υδραυλικά πύμανα και αυτοματοποιημένες γραμμές παραγωγής, θα είχαν δυσκολίες να λειτουργούν αξιόπιστα.

3. Πώς λειτουργεί ένας Recloser;

Όταν συμβαίνει ένα σφάλμα στη γραμμή, ο recloser το ανιχνεύει και αυτόματα αποσυρτεί για να διακόψει την ενέργεια. Μετά από ένα πολύ σύντομο διάστημα—συχνά τόσο σύντομο που προκαλεί μόνο μια σύντομη φωτοδιακύμανση—ο recloser προσπαθεί να επαναφέρει την ενέργεια. Εάν το σφάλμα συνεχίζεται, αποσυρτεί ξανά.

Μετά από τυπικά τρία ανεπιτυχή προσπάθειες, ο recloser κατηγορίζει το σφάλμα ως μόνιμο και παραμένει ανοιχτό (κλειδωμένο). Σε αυτό το σημείο, οι ομάδες επιχειρήσεων πρέπει να επισκεφθούν την τοποθεσία για να επισκευάσουν την κατεστραμμένη υποδομή και να επαναφέρουν χειροκίνητα τον recloser για την επαναφορά της ενέργειας.

Τυπικά μόνιμα σφάλματα περιλαμβάνουν:

• Ζημιές από κεραυνό σε διαγωνίες ή εξοπλισμό

• Πτώση κλαδιών δέντρων σε και ζημία γραμμών

• Συγκρούσεις οχημάτων με στήλες ή εξοπλισμό

4. Τι είναι Προσωρινά Σφάλματα;

Οι περισσότερες διαταραχές σε αεριστές γραμμές κατανομής είναι προσωρινές. Παραδείγματα περιλαμβάνουν χτυπήματα κεραυνού, ανεμοσκόρπιες διαγωνίες, ή σύντομη επαφή λόγω πτηνών ή μικρών ζώων. Αυτά τα σφάλματα συνήθως εξαλείφονται μόλις διακοπεί η ενέργεια και δεν προκαλούν μόνιμη ζημία στη γραμμή.

Κοινά είδη προσωρινών σφαλμάτων:

• Σύγκρουση διαγωνίων λόγω ανέμου

• Φλερτς κατά μήκος επιφανειών μεσαλλακτών λόγω υπερτάσης από κεραυνό

• Σύντομη σύνδεση μεταξύ ζωντανών διαγωνίων και υποδομών που είναι σε άδεια με πτηνά, χελώνες ή άλλα ζώα

• Σύντομη επαφή κλαδιών δέντρων με ενεργοποιημένες γραμμές

• Ανεγέρσεις από στροφές που προκαλούν φλερτς μεσαλλακτών

Οι μακροχρόνιες λειτουργικές δεδομένα και η εμπειρία στο πεδίο δείχνουν ξεκάθαρα τη σημασία της λειτουργίας «απόσυρση-επανάσυρση». Εάν η γραμμή απενεργοποιηθεί σύντομα, η πηγή του σφάλματος συχνά εξαφανίζεται—κάνοντας την επιτυχή επανάσυρση πιθανή. Έτσι, τα αυτόματα σύρμανση reclosers εξοικονομούν σχεδόν πλήρως τις μακράς απορρυθμίσεις που προκαλούνται από προσωρινά σφάλματα ή προσωρινά υπερεργοστάσια σε συστήματα κατανομής.

5. Τύποι Reclosers

5.1 Μονοφασικοί reclosers

Οι μονοφασικοί reclosers χρησιμοποιούνται για την προστασία μονοφασικών κυκλωμάτων, όπως κλάδων ή αποκλίσεων από ένα τριφασικό καταναλωτή. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε τριφασικά κυκλώματα όπου το μεγαλύτερο μέρος του φορτίου είναι μονοφασικό.

Σε περίπτωση μόνιμης φάσης σε γη, μόνο η επηρεασμένη φάση κλείνει, ενώ το υπόλοιπο δύο τρίτα του συστήματος συνεχίζει να παρέχει ενέργεια—ενισχύοντας την συνολική συνέχεια της υπηρεσίας.

Λόγω του χαμηλότερου βάρους τους σε σύγκριση με τους μεγάλους τριφασικούς reclosers, οι μονοφασικοί μονάδες συνήθως εγκαθίστανται άμεσα σε ξύλινες στήλες ή χάλκινες δομές υποσταθμείων χρησιμοποιώντας τα ενσωματωμένα στήριγμα, εξοικονομώντας έτσι την ανάγκη για επιπλέον υποστηρικτικές δομές.

Ανάλογα με το σχέδιο, οι μονοφασικοί ανακλείπτες μπορεί να διαθέτουν υδραυλικό έλεγχο (ενσωματωμένο στη δεξαμενή λαδιού του ανακλείπτη) ή ηλεκτρονικό έλεγχο (τοποθετημένο σε ξεχωριστή κονσόλα ελέγχου).

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι μονοφασικοί ανακλείπτες είναι πλέον διαθέσιμοι και σε μορφή «cutout», πράγμα που αντιπροσωπεύει υψηλό επίπεδο ενσωμάτωσης μεταξύ πρωτεύοντος και δευτερεύοντος εξοπλισμού. Αυτοί μπορούν να εγκατασταθούν απευθείας σε τυποποιημένες βάσεις στερέωσης φουσιών και χρησιμοποιούνται συνήθως για την προστασία κλάδων κυκλώματος, με τυπικά ονομαστικά ρεύματα έως 200 Α.

Ένας αντιπροσωπευτικός κατασκευαστής είναι η S&C Electric Company (ΗΠΑ), της οποίας το προϊόν TripSaver® II αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτού του τύπου, όπως φαίνεται παρακάτω:

5.2 Τριφασικοί Ανακλείπτες

Οι τριφασικοί ανακλείπτες χρησιμοποιούνται σε τριφασικές γραμμές διανομής για τη βελτίωση της αξιοπιστίας του συστήματος. Σε περίπτωση οποιασδήποτε μόνιμης βλάβης, όλα τα τρία φάσεις αποκλείονται ταυτόχρονα, αποτρέποντας έτσι τον κίνδυνο μονοφασικής λειτουργίας για κρίσιμα τριφασικά φορτία—όπως μεγάλοι τριφασικοί κινητήρες—τα οποία διαφορετικά θα μπορούσαν να υποστούν βλάβη λόγω ασύμμετρης ή μη πλήρους τάσης.

Η επιλογή ενός τριφασικού ανακλείπτη βασίζεται στις απαιτούμενες ηλεκτρικές προδιαγραφές, στο μέσο διακοπής και μόνωσης (π.χ. λάδι, κενός χώρος ή φιλικά προς το περιβάλλον αέρια) και στην επιλογή μεταξύ υδραυλικού ελέγχου (ενσωματωμένου στη μονάδα) ή ηλεκτρονικού ελέγχου (τοποθετημένου σε ξεχωριστή κονσόλα ελέγχου).

5.3 Λειτουργία: Τριφασική Απενεργοποίηση και Τριφασικός Αποκλεισμός

Αυτή είναι η τυπική λειτουργία για μεγαλύτερους ανακλείπτες. Ανεξάρτητα από το αν η βλάβη είναι μονοφασική προς γείωση, φάση-προς-φάση ή τριφασική βλάβη, όλα τα τρία πόλα απενεργοποιούνται ταυτόχρονα κατά τη διάρκεια κάθε λειτουργίας. Η απενεργοποίηση και η επανασύνδεση όλων των τριών φάσεων είναι μηχανικά συνδεδεμένες και κινούνται από έναν ενιαίο μηχανισμό λειτουργίας, εξασφαλίζοντας συγχρονισμένη απόδοση.

Οι τριφασικοί ανακλείπτες υποστηρίζουν διάφορες διαμορφώσεις τοποθέτησης, συμπεριλαμβανομένων:

• Πλαίσια τοποθέτησης σε πυλώνα (για εγκαταστάσεις υπέργειων γραμμών)

• Πλαίσια τοποθέτησης υποσταθμού (για εφαρμογές υποσταθμού ή επίπεδης εγκατάστασης)

5.4 Τριπλοί-Μονοφασικοί Ανακλείπτες

Οι τριπλοί-μονοφασικοί ανακλείπτες είναι ηλεκτρονικά ελεγχόμενοι και προσφέρουν τρεις λειτουργίες:

• Τριφασική απενεργοποίηση και τριφασικός αποκλεισμός
  Όλες οι τρεις φάσεις απενεργοποιούνται ταυτόχρονα λόγω υπερρεύματος, επανασυνδέονται ταυτόχρονα και λειτουργούν στην ίδια ακολουθία.

• Μονοφασική απενεργοποίηση και τριφασικός αποκλεισμός
  Κάθε φάση εκτελεί ανεξάρτητα απενεργοποίηση και επανασύνδεση λόγω υπερρεύματος. Εάν οποιαδήποτε φάση εισέλθει στην ακολουθία αποκλεισμού λόγω μόνιμης βλάβης, ή αν δοθεί τοπική/απομακρυσμένη εντολή «αποκλεισμού», οι άλλες δύο φάσεις θα απενεργοποιηθούν επίσης και θα εισέλθουν σε αποκλεισμό, αποτρέποντας έτσι την παρατεταμένη μονοφασική λειτουργία τριφασικών φορτίων.

• Μονοφασική απενεργοποίηση και μονοφασικός αποκλεισμός
  Κάθε φάση απενεργοποιείται και αποκλείεται ανεξάρτητα, χωρίς να επηρεάζει τις άλλες. Αυτή η λειτουργία χρησιμοποιείται κυρίως για οικιακά φορτία, ή σε σενάρια όπου τα τριφασικά φορτία προστατεύονται ήδη από μονοφασική λειτουργία με άλλους τρόπους.

Οι τριπλοί-μονοφασικοί ανακλείπτες μπορούν να τοποθετηθούν σε πυλώνες χρησιμοποιώντας πλαίσιο στερέωσης σε πυλώνα, ή να εγκατασταθούν σε πλαίσια υποσταθμού ή απευθείας σε χαλυβδοκατασκευές υποσταθμού.

6. Τύποι Ελέγχου Ανακλείπτη

Η «έξυπνη» λειτουργία που επιτρέπει σε έναν ανακλείπτη να ανιχνεύει υπερρεύματα, να επιλέγει χαρακτηριστικά χρόνου-ρεύματος, να εκτελεί απενεργοποίηση και επανασύνδεση και τελικά να αποκλείεται προέρχεται από το σύστημα ελέγχου του. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι ελέγχου: ενσωματωμένος υδραυλικός έλεγχος και ηλεκτρονικός έλεγχος τοποθετημένος σε ξεχωριστή κονσόλα ελέγχου.

Υδραυλικός έλεγχος

Ο υδραυλικός έλεγχος χρησιμοποιείται ευρέως στους περισσότερους μονοφασικούς ανακλείπτες και σε ορισμένους τριφασικούς ανακλείπτες. Υπάρχει ως ενσωματωμένο μέρος του ίδιου του ανακλείπτη. Με αυτή τη μέθοδο ελέγχου, το υπερρεύμα ανιχνεύεται από πηνίο απενεργοποίησης που συνδέεται σε σειρά με τη γραμμή. Όταν το υπερρεύμα διέρχεται από το πηνίο απενεργοποίησης, το πηνίο τραβά έναν έμβολο, προκαλώντας την απενεργοποίηση των επαφών του ανακλείπτη.

Η χρονική διάρκεια και η ακολουθία των λειτουργιών επιτυγχάνονται με τη ροή υδραυλικού λαδιού μέσω διαφορετικών υδραυλικών θαλάμων ή οπών. Σε μικρότερους ανακλείπτες, η ενέργεια που απαιτείται για την επανασύνδεση παρέχεται από ελατήρια, τα οποία φορτίζονται από τον έμβολο του πηνίου απενεργοποίησης σε σειρά κατά τη διάρκεια της λειτουργίας προστασίας από υπερρεύματα. Σε μεγαλύτερους ανακλείπτες, η επανασύνδεση εκτελείται από ξεχωριστό ηλεκτρομαγνητικό πηνίο που τροφοδοτείται από την τάση της γραμμής από την πλευρά πηγής του ανακλείπτη.

7. Ψηφιακός με βάση μικροεπεξεργαστή ή ηλεκτρονικός έλεγχος

Τα συστήματα ελέγχου ανακλείπτη με βάση μικροεπεξεργαστή ή ηλεκτρονικά ελεγχόμενα τυπικά εγκαθίστανται σε ξεχωριστές κονσόλες ελέγχου, επιτρέποντας την προσαρμογή των παραμέτρων λειτουργίας ανά πάσα στιγμή. Μπορούν να συνδυαστούν με διάφορα εξαρτήματα για την προσαρμογή βασικών λειτουργιών προκειμένου να ικανοποιήσουν ένα ευρύ φάσμα απαιτήσεων εφαρμογής. Σε σύγκριση με τον υδραυλικό έλεγχο, αυτές οι μέθοδοι ελέγχου προσφέρουν μεγαλύτερη ευελιξία, ευκολότερο προγραμματισμό και προσαρμογή παραμέτρων, καθώς και προηγμένες δυνατότητες προστασίας, μέτρησης και αυτοματισμού.

Η ελεγκτική μονάδα βασισμένη σε μικροεπεξεργαστή χρησιμοποιείται συνήθως μαζί με λογισμικό διεπαφής βασισμένο σε Η/Υ για τη ρύθμιση παραμέτρων ελέγχου, την καταγραφή δεδομένων μετρήσεων και τη ρύθμιση παραμέτρων επικοινωνίας. Το σύστημα ελέγχου παρέχει επίσης πολλά εργαλεία ανάλυσης, συμπεριλαμβανομένων λειτουργιών εντοπισμού παραλείψεων, καταγραφής γεγονότων και οσκιλλογραφίας. Ο ηλεκτρονικός έλεγχος έχει ευρεία εφαρμογή σε πλειστά τριφασικά ανακλητικά από τα μέσα της δεκαετίας του 1980, και πολλές από αυτές τις μονάδες συνεχίζουν να λειτουργούν αξιόπιστα μέχρι σήμερα.

8. Διακόπτες ανακλητικών

8.1 Διακόπτες με πετρέλαιο
Τα ανακλητικά που χρησιμοποιούν πετρέλαιο για τη διακοπή του ρεύματος χρησιμοποιούν το ίδιο πετρέλαιο ως κύριο μέσο απομόνωσης. Κάποια ανακλητικά με υδραυλικό έλεγχο χρησιμοποιούν επίσης αυτό το ίδιο πετρέλαιο για την εκτέλεση λειτουργιών χρονοδιακόπτη και μετρητή.

8.2 Διακόπτες με κενό
Οι διακόπτες με κενό επιτρέπουν ταχεία, χαμηλοενεργειακή διακοπή του φλεγόμενου κατανομής και παρέχουν πλεονεκτήματα όπως μεγάλη διάρκεια ζωής των επαφών και των διακόπτων, χαμηλή μηχανική ένταση και υψηλή λειτουργική ασφάλεια. Επειδή ο φλεγόμενος κατανομής εξαφανίζεται σε κενό, η διάρκεια ζωής των επαφών και των διακόπτων υπερβαίνει εκείνη άλλων μέσων διακοπής. Ανάλογα με το μοντέλο, το μέσο απομόνωσης για τα ανακλητικά με κενό μπορεί να είναι πετρέλαιο, αέριο ή εποξίδιο.