Vodič za ponovno zatvaranje: Kako funkcionira i zašto ga koriste električne kompanije

1. Što je recloser?
Recloser je automatizirani visokonaponski električni prekidač. Slično kućanskom prekidaču u električnim sustavima, prekida struju kada se pojavi greška, poput kratkog spoja. Međutim, na razliku od kućanskog prekidača koji zahtijeva ručno resetiranje, recloser automatski nadgleda liniju i odlučuje je li greška ispravljena. Ako je greška privremena, recloser će automatski ponovno zatvoriti i vratiti struju.

Reclosersi su široko upotrebljivi u distribucijskim sustavima - od pretvaraljnih stanica do stubova u stambenim područjima. Dolaze u različitim vrstama, uključujući kompaktni jednofazne reclosere za jednofazne linije i veće trofazne reclosere za pretvaraljne stanice i visokonaponske distribucijske linije do 38 kV.

Dizajn i performanse reclosera uređuju međunarodni standardi poput ANSI/IEEE C37.60 i IEC 62271-111.

2. Zašto koristiti reclosere?

Automatski cirkularni reclosersi smatraju se svjetskim električnim utilitama ključnim uređajima za postizanje njihovog osnovnog cilja: dostavljanje kontinuiranog i pouzdanog snabdijevanja strujom potrošačima na jednostavan i ekonomičan način.

Reclosersi mogu detektirati i prekinuti strujnu grešku, a zatim automatski vratiti struju kada se privremena greška ispravi. U suštini, recloser je samostalni inteligentni uređaj sposoban očitati prekomjernu struju, mjerenje vremena, prekid strujne greške i automatsko ponovno zatvaranje kako bi se reaktivirala linija.

Ako je greška trajna, recloser će nakon predodređenog broja operacija - obično tri do četiri pokušaja - izolirati neispravni dio od ostaloga sustava. Ova sposobnost spašava utilitete značajno vrijeme i operativne troškove, jer se struja često vraća nakon samo jednog ili dva kratka treptanja napona, bez potrebe za terenskim intervencijama.

U slučajevima kada je slanje ekipa neizbiveno, reclosersi pomažu smanjiti površinu ispadanja i pomažu održavateljima brzo locirati grešku i vratiti uslugu. Stanarstvo, trgovine, industrija i institucije sve dobivaju prednosti manje prekide i povezanih troškova. Bez ovog visokog stupnja pouzdanosti snabdijevanja, mnoge kritične moderne opterećenja, poput računala, vodeničnih pumpi i automatiziranih proizvodnih linija, imali bi teškoća s pouzdanim radom.

3. Kako radi recloser?

Kada se dogodi greška na liniji, recloser detektira je i automatski prekida struju. Nakon vrlo kratkog intervala - često toliko kratkog da uzrokuje samo trenutno treptanje svjetla - recloser pokušava se ponovno zatvoriti i vratiti struju. Ako greška nastavi, opet prekida.

Nakon tipično tri neuspješna pokušaja, recloser klasificira grešku kao trajnu i ostaje otvoren (zaključan). Na tom mjestu, ekipa utiliteta mora posjetiti lokaciju kako bi popravila oštećenu infrastrukturu i ručno resetirala recloser kako bi vratila struju.

Tipične trajne greške uključuju:

• Oštećenje provodnika ili opreme uslijed udara bljeska

• Padanje granâ na i oštećenje linija

• Sukob vozila s stubicama ili opremom

4. Što su privremene greške?

Većina grešaka na nadzemnim distribucijskim linijama privremene su. Primjeri uključuju udare bljeska, vjetar koji gurne provodnike, ili trenutni kontakt uzrokovani pticama ili malim životinjama. Te greške tipično se same isprave nakon prekida struje i ne uzrokuju trajno oštećenje linije.

Zajedničke vrste privremenih grešaka:

• Vjetar koji uzrokuje sudaranje provodnika

• Flashover duž površina izolatora zbog prekomjerne naponske greške uzrokovanog bljeskom

• Trenutni most između živih provodnika i zemljenih dijelova uzrokovanih pticama, sisavcima ili drugim životinjama

• Granâ privremeno dodiruju energizirane linije

• Prekidi pri promjeni kojima uzrokuju flashover izolatora

Dugoročni operativni podaci i iskustva na terenu jasno pokazuju važnost funkcije "prekid i ponovno zatvaranje". Ako se linija privremeno deenergizira, izvor greške često nestaje - što čini uspješno ponovno zatvaranje visoko vjerojatnim. Stoga, automatski cirkularni reclosersi skoro potpuno eliminiraju dugotrajne ispadaje uzrokovane privremenim greškama ili privremenim prekomjernim strujama u distribucijskim sustavima.

5. Vrste reclosera

5.1 Jednofazni recloseri

Jednofazni recloseri koriste se za zaštitu jednofaznih krugova, poput grana ili odvoda s trofaznog kruga. Mogu se također koristiti na trofaznim krugovima gdje je većina opterećenja jednofazna.

U slučaju trajnog fazno-zemlinskog prekida, samo oštećena faza zaključava se, dok preostala dvije trećine sustava nastavljaju snabdevati strujom - unapređujući ukupnu kontinuitet usluge.

Zbog manje težine u usporedbi s velikim trofaznim recloserima, jednofazni uređaji obično se montiraju direktno na stubice utiliteta ili čelikove konstrukcije pretvaraljnih stanica pomoću integriranih montažnih okvira, eliminirajući potrebu za dodatnim nosačima.

Ovisno o konstrukciji, jednofazni prekidači s ponovnim uključivanjem mogu imati hidrauličnu kontrolu (integriranu unutar uljnog spremnika prekidača) ili elektroničku kontrolu (smještenu u zasebnom kontrolnom ormariću).

Napomenuti je da su jednofazni prekidači s ponovnim uključivanjem sada također dostupni u obliku isklopne jedinice za osigurače, što predstavlja visok stupanj integracije primarnih i sekundarnih komponenti. Ovi se uređaji mogu izravno instalirati na standardne nosače za osigurače i često se koriste za zaštitu granskih strujnih krugova, s tipičnim nazivnim strujama do 200 A.

Predstavni proizvođač je S&C Electric Company (SAD), čiji proizvod TripSaver® II predstavlja ovaj tip, kako je prikazano u nastavku:

5.2 Trofazni prekidači s ponovnim uključivanjem

Trofazni prekidači s ponovnim uključivanjem koriste se na trofaznim distribucijskim vodovima kako bi se poboljšala pouzdanost sustava. U slučaju bilo kakve trajne kvarove, sva tri faza istovremeno se isključuju, time sprječavajući opasnost od jednofaznog napajanja ključnih trofaznih potrošača – poput velikih trofaznih motora – koji bi inače mogli biti oštećeni uslijed neuravnoteženog ili nepotpunog napona.

Odabir trofaznog prekidača s ponovnim uključivanjem temelji se na potrebnim električnim karakteristikama, pogasnoj i izolacijskoj sredini (npr. ulje, vakuum ili ekološki prihvatljivi plinovi) te izboru između hidraulične kontrole (integrirane unutar jedinice) ili elektroničke kontrole (smještene u zasebnom kontrolnom ormariću).

5.3 Način rada: Trofazno isključivanje i trofazno blokiranje

Ovo je standardni način rada za veće prekidače s ponovnim uključivanjem. Bez obzira bio li kvar jednofazan prema uzemljenju, međufazni ili trofazni, sva tri pola istovremeno se otvaraju tijekom svake operacije. Isključivanje i ponovno uključivanje svih tri faze mehanički su povezani i pokreću se jednim radnim mehanizmom, osiguravajući sinkronizirano izvođenje.

Trofazni prekidači s ponovnim uključivanjem podržavaju različite konfiguracije montaže, uključujući:

• Okvire za postavljanje na stupove (za instalaciju na nadzemne vodove)

• Okvire za postavljanje u transformatorskim stanicama (za primjenu u stanicama ili na platformama)

5.4 Trostruki-jednostruki prekidači s ponovnim uključivanjem

Trostruko-jednostruki prekidači s ponovnim uključivanjem su elektronički upravljani i nude tri načina rada:

• Trofazno isključivanje i trofazno blokiranje
  Sva tri faza istovremeno se isključuju zbog prekomjerne struje, istovremeno se ponovno uključuju i rade u istom slijedu.

• Jednofazno isključivanje i trofazno blokiranje
  Svaka faza neovisno provodi isključivanje i ponovno uključivanje zbog prekomjerne struje. Ako jedna faza uđe u redoslijed blokiranja zbog trajnog kvara, ili ako se dâ lokalna/daljinska naredba „blokiranje“, i ostale dvije faze će se isključiti i ući u stanje blokiranja, time sprječavajući produljeno jednofazno napajanje trofaznih potrošača.

• Jednofazno isključivanje i jednofazno blokiranje
  Svaka faza neovisno se isključuje i blokira, bez utjecaja na druge. Ovaj način se uglavnom koristi za kućanske potrošače ili u scenarijima u kojima su trofazni potrošači već zaštićeni od jednofaznog napajanja drugim sredstvima.

Trostruko-jednostruki prekidači s ponovnim uključivanjem mogu se postaviti na stupove pomoću okvira za stupove, ili instalirati na okvire transformatorskih stanica ili izravno na čelične konstrukcije transformatorskih stanica.

6. Tipovi kontrole prekidača s ponovnim uključivanjem

„Inteligencija“ koja omogućuje prekidaču s ponovnim uključivanjem da detektira prekomjernu struju, odabere karakteristike vremenske-strujne krivulje, izvede operacije isključivanja i ponovnog uključivanja te konačno blokira dolazi iz njegovog kontrolnog sustava. Postoje dvije glavne vrste kontrole: integralna hidraulična kontrola i elektronička kontrola smještena u zasebnom kontrolnom ormariću.

Hidraulična kontrola

Hidraulična kontrola široko se koristi u većini jednofaznih prekidača s ponovnim uključivanjem i kod nekih trofaznih prekidača. Ona postoji kao sastavni dio samog prekidača s ponovnim uključivanjem. Kod ove metode kontrole, prekomjerna struja detektira se pomoću otpalne zavojnice spojene u seriju sa vodom. Kada prekomjerna struja prolazi kroz otpalnu zavojnicu, ona povlači klizač, uzrokujući otvaranje kontakata prekidača.

Vremenske i sekvencijske operacije ostvaruju se protokom hidrauličnog ulja kroz različite hidraulične komore ili otvore. Kod manjih prekidača, energija potrebna za ponovno uključivanje osiguravaju opruge koje se puni klizačem serijski spojene otpalne zavojnice tijekom operacije zaštite od prekomjerne struje. Kod većih prekidača, zatvaranje obavlja zasebni solenoid za zatvaranje napajan naponom s izvora strane prekidača.

7. Mikroprocesorska ili elektronička kontrola

Mikroprocesorski ili elektronički kontrolirani sustavi prekidača s ponovnim uključivanjem obično se instaliraju u zasebnim kontrolnim ormarićima, što omogućuje prilagodbu radnih parametara u svakom trenutku. Mogu se kombinirati s različitim dodatnim uređajima kako bi se prilagodile osnovne funkcije za zadovoljavanje širokog spektra zahtjeva primjene. Usporedo s hidrauličnom kontrolom, ove metode kontrole nude veću fleksibilnost, lakše programiranje i prilagodbu parametara te napredne mogućnosti zaštite, mjerenja i automatizacije. 

Mikroprocesorski kontrolni sustav obično se koristi zajedno s PC baziranim sučeljem za konfiguriranje postavki kontrole, snimanje podataka o merenju i postavljanje parametara komunikacije. Kontrolni sustav također nudi mnogo analitičkih alata, uključujući lokaciju grešaka, zapisivanje događaja i funkcije oscilografije. Elektronička kontrola široko se primjenjuje na većinu tri-faznih prekidača od sredine 1980-ih, i mnogi od tih uređaja i danas ostaju pouzdano u radu.

8. Medijumi za prekid struje prekidača

8.1 Naftni prekidnici
Prekidači koji koriste naftu za prekid struje koriste istu naftu kao glavni izolacijski medij. Neki prekidači s hidrauličkom kontrolom također koriste tu istu naftu za izvođenje funkcija mjerenja vremena i brojanja.

8.2 Vakuumski prekidnici
Vakuumski prekidnici omogućuju brz, niskoenrgijski prekid luka i nude prednosti poput dugog života kontakata i prekidnika, niske mehaničke stresne napetosti te visoke operativne sigurnosti. Budući da luk ugasi u vakuumu, život kontakata i prekidnika daleko premašuje život ostalih prekidnih medija. Ovisno o modelu, izolacijski medij za vakuumsku prekidače može biti nafta, zrak ili epoksi.