Sulgemisrelva juhend: Kuidas see töötab ja miks elektrivõrkud selle kasutavad
1. Mis on automaatne lülitaja (recloser)?
Autaamne lülitaja (recloser) on automaatne kõrgepinge elektrilise lülitja. Sarnaselt kodumajapidamiste elektrisüsteemide piirilülitjale katkestab see energia, kui tekib veaolukord – näiteks lühikircuit. Kuid erinevalt kodumajapidamise piirilülitjast, mis nõuab käsitsi lähtestamist, jälgib automaatne lülitaja automaatselt liini ja määrab, kas viga on kadunud. Kui viga on ajutine, avatakse automaatne lülitaja automaatselt uuesti ja taastatakse energia.
Autaamad lülitjad on laialdaselt kasutusel jaotussüsteemides – alates allikatest kuni elamurajoonide tütarakendusi. Neid on mitmesuguseid tüüpe, sealhulgas kompaktsed ühefaasi lülitjad ühefaasi joonte jaoks ning suuremad kolmefaasilised lülitjad allikate ja kõrgepinge jaotussüsteemide jaoks kuni 38 kV.
Autaamade lülitajate disain ja toimivus reguleeritakse rahvusvahelistest standarditest, nagu ANSI/IEEE C37.60 ja IEC 62271-111.
2. Miks kasutada autuaamad lülitjad?
Elektritootjad üle maailma peavad automaatseid lülitju (reclosereid) oluliseks seadmeteks oma põhieesmärgi saavutamisel: järjepideva ja usaldusväärse energiatarbija teenindamiseks lihtsalt ja kuluefektiivselt.
Autaamad lülitjad suudavad tuvastada ja katkestada veavigu, siis automaatselt taastada energia, kui ajutine viga on kadunud. Põhiliselt on autuaam lülitja (recloser) täisintegreeritud intelligentsed seade, mis suudab tuvastada ülevoolu, ajastada, katkestada veavigu ja automaatselt avada, et taaselustada liin.
Kui viga on püsiv, lukustub autuaam lülitja pärast eelmääratud operatsioonide arvu – tavaliselt kolme või neli katset –, isolleerides nii vigase osa süsteemi ülejäänud osast. See võime aitab elektritootjatel säästa oluliselt aega ja operatsioonikulusid, kuna energia taastatakse tavaliselt ainult ühe või kahe lühikese pingevärina järel, ilma mingit väliskontrolli vajalikuks tehes.
Juhtumites, kus meeskonna saatmine on vältimatu, aitavad autuaamad lülitjad minimeerida vooluväljalülituse ulatust ja aidata hooldustöötajatel kiiresti tuvastada vigu ja taastada teenuse. Elamukohased, ärisüsteemid, tööstusharud ja institutsioonid kõik kasvatavad vähendatud segadusest ja sellega seotud kuludest. Ilma sellise taseme toidumise kindlusest ei suutnud paljud kriitilised modernid laod, nagu arvutid, vee pompid ja automatiseeritud tootmisliinid, usaldusväärselt töötada.
3. Kuidas toimib autuaam lülitja?
Kui joonel tekib viga, tuvastab selle autuaam lülitja ja automaatselt katkestab energia. Lühema aja jooksul – tavaliselt nii lühikesena, et see põhjustab ainult hetkelise valguse vilksumise – püüab autuaam lülitja uuesti avada ja taastada energia. Kui viga jätkub, katkestab see uuesti.
Tavaliselt kolme ebaõnnestunud katse pärast määratleb autuaam lülitja viga püsivaks ja jääb avatuks (lukustatud). Sel hetkel peavad elektritootja töötajad külastama asukohta, et parandada kahjustatud infrastruktuuri ja käsitsi lähtestada autuaam lülitja, et taastada energia.
Tavalised püsivad vigad hõlmavad:
Ligipaelava kahjustus juhtmetele või seadmetele
Puupuu langemine ja kahjustamine joonele
Sõidukide kokkupõrkega poolikud või varustus
4. Mis on ajutised vigad?
Enamus vigu õhusüsteemidel on ajutised. Näited hõlmavad ligipaelavaid lööke, tuulikku juhtmete kattumist või hetkelisi kontakti kahjustusi, mida põhjustavad linnud või väikesed loomad. Need vigad tavaliselt iseenesest kaduvad, kui energia katkeb, ja ei põhjusta püsivat kahju joonele.
Tavalised ajutised vigad:
Tuulepoolt juhtmepoolikud kattumine
Isolatsioonipindadel ligipaelava põhjustatud ülepinge
Hetkeline kontakt live juhtmete ja massiga linnud, rodentide või muude loomade poolt
Puupuud hetkeliselt kattuvad energiseadmetega
Lülituslanguste põhjustatud isolatsioonipindadel ülepinge
Pikaajalised operatsioonandmed ja väljakogemused näitavad selgesti "katkestus-ja-uuesti-avamine" funktsiooni tähtsust. Kui joonel katkestatakse energia hetkenäpsuga, kadub tavaliselt viga – mis muudab eduka uuesti avamise tõenäolisemaks. Seega, automaatse lülitja (recloser) abil praktikas elimineeritakse pikad vooluväljalülitused, mis on põhjustatud ajutiste vigade või ajutiste ülevooludega jaotussüsteemides.
5. Autuaamad lülitjad tüübid
5.1 Ühefaasilised lülitjad
Ühefaasilised lülitjad kasutatakse ühefaasiliste tsirkuite, nagu harujoonete või sidepunktide kaitseks kolmefaasiliselt voodelt. Neid saab kasutada ka kolmefaasilistes tsirkuitides, kus suurim osa koormusest on ühefaasilist.
Püsiva faasi-kahefaasi viga korral lukustatakse ainult mõjutatud faas, samas kui jäävad kaks kolmandikut süsteemist jätkavad energiatoomist – parandades üldist teenuse jätkuvust.
Nende väiksemate kogusega võrreldes suuremate kolmefaasiliste lülitjatega, ühefaasilised ühikud on tavaliselt otse paigutatud elektriliinide pooli või allikate terasekonstruktsioonidele nende integreeritud paigaldusbrakte abil, vältides lisatoetuste vajadust.
Konstruktsioonist olenevalt võivad ühefaasilised automaatlülitid kasutada hüdraulilist juhtimist (integreeritud lülitisse õlitanki) või elektroonilist juhtimist (paigutatud eraldi juhtimiskappi).
Eriti tuleb rõhutada, et ühefaasilisi automaatlülitid on nüüd saadaval ka sulavkaitsme stiilis kujunduses, mis tähistab esmane- ja teisese komponendi vahelist kõrget integratsiooni taset. Need saab paigaldada otse standardsetele sulavkaitsme monteerimisalustele ja neid kasutatakse tavaliselt haruahela kaitseks, millel on tüüpiline nimivool kuni 200 A.
Tuntud tootja on S&C Electric Company (USA), kelle toode TripSaver® II on sellise tüübi näide, nagu allpool näidatud:
5.2 Kolmefaasilised automaatlülitid
Kolmefaasilisi automaatlülitid kasutatakse kolmefaasilistes jaotusvõrkudes süsteemi usaldusväärsuse suurendamiseks. Igasuguse püsiva vea korral lülitatakse kõik kolm faasi samaaegselt välja, et vältida ohtlikku ühefaasilisust oluliste kolmefaasiliste tarbijate – nagu suured kolmefaasilised mootorid – puhul, muidu võib ebavõrdne või ebapiisav pinge neid kahjustada.
Kolmefaasilise automaatlülitite valik sõltub vajalikest elektrilistest andmetest, katkestus- ja isoleerimiskeskkonnast (nt õli, vaakum või keskkonnasõbralikud gaasid) ning valikust hüdrauljuhtimise (seadmesse integreeritud) või elektroonilise juhtimise (eraldi juhtimiskapis) vahel.
5.3 Töörežiim: Kolmefaasiline katkend ja kolmefaasiline lukustus
See on suuremate automaatlülitite standardne töörežiim. Olenemata sellest, kas viga on ühefaasiline maandus, faasi vaheline viga või kolmefaasiline viga, lülituvad kõik kolm poolust iga toiminguga samaaegselt. Kõigi kolme faasi katkend ja taaskäivitus on mehaaniliselt seotud ja ühe toimikumehehanismi poolt juhitavad, tagades sünkroniseeritud toimimise.
Kolmefaasilised automaatlülitid toetavad mitmeid monteerimisvariante, sealhulgas:
Postile monteeritavad raamid (kaablimaade paigaldamiseks)
Jaamaraamid (jaama või pad-monteeritud rakenduste jaoks)
5.4 Kolmekordse üksiklülitusega automaatlülitid
Kolmekordse üksiklülitusega automaatlülitid on elektrooniliselt juhitud ja pakuvad kolme töörežiimi:
Kolmefaasiline katkend ja kolmefaasiline lukustus
Kõik kolm faasi lülituvad samaaegselt ülekoormuse tõttu, taaslülituvad samaaegselt ja toimivad samas järjekorras.Üksikfaasiline katkend ja kolmefaasiline lukustus
Iga faas toimib iseseisvalt ülekoormuse korral katkendit ja taaskäivitust. Kui ükski faas siseneb lukustusjärjendisse püsiva vea tõttu või kui antakse kohalik või kauglukustuskäsk, siis ka teised kaks faasi lülituvad välja ja minevad lukustusse, sellega vältides kolmefaasiliste tarbijate pikemat ühefaasilisust.Üksikfaasiline katkend ja üksikfaasiline lukustus
Iga faas lülitub ja lukustub iseseisvalt, ilma teiste mõjutamiseta. See režiim kasutatakse peamiselt majapidamiste koormuste korral või siis, kui kolmefaasilised tarbijad on juba kaitstud ühefaasilisuse eest muudel viisidel.
Kolmekordse üksiklülitusega automaatlülitid saab postile monteerida postiraamiga või paigaldada jaamaraamidesse või otse jaama terasstruktuuridele.
6. Automaatlülitite juhtimistüübid
„Intelligents“, mis võimaldab automaatlülitil tuvastada ülekoormuse, valida ajavoolu omadusi, teostada katkendeid ja taaskäivitusi ning lõpuks lukustuda, pärineb selle juhtimissüsteemist. On olemas kaks põhitüüpi juhtimist: integreeritud hüdrauljuhtimine ja eraldi juhtimiskapis paiknev elektrooniline juhtimine.
Hüdrauljuhtimine
Hüdrauljuhtimist kasutatakse laialdaselt enamikes ühefaasilistes automaatlülitites ja osas kolmefaasilistes automaatlülitites. See on automaatlülitile ise integreeritud. Selle juhtimismeetodi puhul tuvastatakse ülekoormus triipmagnetiga, mis on jooksva liini kaudu järjestikult ühendatud. Kui ülekoormus voolab läbi triipmagneti, tõmbab magnet kerget, mis põhjustab automaatlülitil kontaktide avamise.
Ajastus ja järjekorra toimingud saavutatakse hüdraulõli vooluga erinevatesse hüdraulikambritesse või avaesse. Väiksemate automaatlülitite puhul pakkub taaskäivituseks vajaliku energiaga vedrud, mida laetakse järjestikuliselt ühendatud triipmagneti kerme poolt ülekoormuskaitse toimingu ajal. Suuremate automaatlülitite puhul toimub sulgemine eraldi sulgemisspooliga, millele annab toitepinge automaatlülitile allika poolel olev liinipinge.
7. Mikroprotsessori- või elektroonilisel juhtimisel põhinevad juhtimissüsteemid
Mikroprotsessori- või elektroonilisel juhtimisel põhinevad automaatlülitite juhtimissüsteemid paigaldatakse tavaliselt eraldi juhtimiskappidesse, võimaldades igal hetkel operatiivparameetreid reguleerida. Neid saab kombineerida erinevate lisaseadmetega, et kohandada põhifunktsioone laia ulatuse rakendusnõuetele vastavaks. Hüdrauljuhtimisega võrreldes pakuvad need juhtimismeetodid suuremat paindlikkust, lihtsamat programmeerimist ja parameetrite kohandamist ning täiustatud kaitse-, mõõte- ja automatiseerimisvõimalusi.
Mikroprotsessoripõhine juhtimine kasutatakse tavaliselt koos PC-põhise liidessoftware'ga, et seadistada juhtimisparameetrid, salvestada mõõtmisandmed ja määrata suhtlusparameetrid. Juhtimissüsteem pakub mitmeid analüütilisi tööriistu, sealhulgas vea tuvastamise, sündmuse registreerimise ja oskilloogrammi funktsioone. Elektrooniline juhtimine on laialdaselt rakendatud enamiku kolmefaasiliste automaatlukustajate puhul alates 1980ndate keskel, ja paljud neist üksused jätkavad täna veel usaldusväärset tööd.
8. Automaatlukustaja katkestamismeediumid
8.1 Õli katkestajad
Automaatlukustajad, mis kasutavad õlit voolu katkestamiseks, kasutavad sama õlit ka peamise eraldusmeetena. Mõned hüdraulika kontrolliga automaatlukustajad kasutavad seda sama õlit ka ajastamiseks ja loendamiseks.
8.2 Vakuumi katkestajad
Vakuumi katkestajad võimaldavad kiiret, madalenergeetilist lõike ja pakuvad eeliseid nagu pikkaevne kontaktide ja katkestaja elu, madal mehaaniline raske ning kõrge tööohutus. Kuna lõige väljeneb vakuumis, siis kontaktide ja katkestaja elu on palju pikem kui muude katkestamismeediumide puhul. Sõltuvalt mudelist võib vakuumi automaatlukustajate eraldusmeetena olla õli, õhk või epoksi.
