Automātiskā atslēguma rokasgrāmata: Kā tā darbojas un kāpēc to izmanto enerģētikas uzņēmumi

1. Kas ir atkalievētājs?
Atkalievētājs ir automatizēts augstsprieguma elektroavārs. Līdzīgi kā mājsaimniecības elektriskajos sistēmās esošajam avāram, tas pārtrauc enerģijas plūsmu, ja notiek kļūda — piemēram, šķērsgriezums. Tomēr, atšķirībā no mājsaimniecības avāra, kurš prasa manuālu atiestatīšanu, atkalievētājs automātiski uzraudzī stāvokli līnijā un nosaka, vai kļūda ir novērstas. Ja kļūda ir īslaicīga, atkalievētājs automātiski atkaliesa un atjauno enerģijas plūsmu.

Atkalievētāji plaši tiek izmantoti visā piegādes sistēmā — no transformatorstacijām līdz dzelzceļa stiprinājumiem iedzīvotāju rajonos. Tie ir dažādos veidos, tostarp kompaktais vienfazais atkalievētājs vienfazām līnijām un lielāks trīsfazais atkalievētājs transformatorstacijām un augstsprieguma piegādes līnijām līdz 38 kV.

Atkalievētāju dizains un veiktspēja tiek regulēti starptautiskajiem standartiem, piemēram, ANSI/IEEE C37.60 un IEC 62271-111.

2. Kāpēc izmantot atkalievētājus?

Automātiskie līnijas atkalievētāji tiek uzskatīti par būtiskiem ierīcēm, lai sasniegtu elektrosistēmu galveno mērķi: nodrošināt nepārtrauktu un uzticamu enerģijas piegādi klientiem vienkārši un ekonomiski.

Atkalievētāji var uztvert un pārtraukt kļūdas strāvas, tad automātiski atjaunot enerģiju, kad īslaicīga kļūda ir novērsta. Būtībā atkalievētājs ir neatkarīgs inteliģents ierīce, kas spēj uztvert pārstrāvi, tikt laikam, pārtraukt kļūdas strāvu un automātiski atkaliesot, lai atkalenerģētu līniju.

Ja kļūda ir pastāvīga, atkalievētājs aizverēs pēc iepriekš noteiktas operāciju skaita — parasti trīs līdz četriem mēģinājumiem — tādējādi atdalot defektājošo daļu no pārējās sistēmas. Šī spēja ļauj elektrosistēmām ievērojami ietaupīt laiku un darbības izmaksas, jo enerģija parasti tiek atjaunota tikai pēc viena vai diviem īssprādāmajiem sprieguma svārstībām, bez nekādas vajadzības pēc teritorijā veiktām darbībām.

Gadījumos, kad darbinieku nosūtīšana nav izbēgama, atkalievētāji palīdz samazināt bezenerģijas apjomu un palīdz uzturēšanas personālam ātri atrast kļūdu un atjaunot servisu. Mājsaimniecību, komerciālo, rūpniecisko un institucionālo klientu visi iegūst labumu no samazinātās traucējuma un saistītās izmaksas. Bez šāda augstā līmeņa piegādes drošības, daudzas modernās kritiskas slodzes — piemēram, datori, ūdens nesēji un automatizētas ražošanas līnijas — ciešu no uzticamības trūkuma.

3. Kā darbojas atkalievētājs?

Kad notiek kļūda līnijā, atkalievētājs to uztver un automātiski pārtrauc enerģijas plūsmu. Pēc ļoti īsas pauses — parasti tik īsas, ka tā rada tikai momentānu gaismas svārstību — atkalievētājs mēģina atkaliesot un atjaunot enerģiju. Ja kļūda turpinās, tas vēlreiz pārtrauc.

Pēc parasti trīs neveiksmīgu mēģinājumu atkalievētājs klasificē kļūdu kā pastāvīgu un paliek atvērts (aizverēts). Šajā punktā elektrosistēmu darbinieki jāapmeklē vieta, lai remontētu bojāto infrastruktūru un manuāli atiestatītu atkalievētāju, lai atjaunotu enerģiju.

Typiskas pastāvīgas kļūdas ietver:

• Lidmašīnas trieciens konduktoriem vai aprīkojumam

• Koku zari, kas nokrīt uz līnijām un tos bojā

• Transports, kas sadursmē ar stiprinājumiem vai aprīkojumu

4. Kas ir īslaicīgas kļūdas?

Lielākā daļa kļūdu virsgrunda piegādes līnijās ir īslaicīgas. Piemēri ietver muguras triecienus, vēja izraisītu konduktoru satikšanos vai momentānu kontaktu, ko izraisījuši putni vai mazi dzīvnieki. Šīs kļūdas parasti pašas novēršas, kad enerģija tiek pārtraukta, un neizraisa ilgstošu kaitējumu līnijai.

Biežāk sastopamās īslaicīgas kļūdas:

• Vēja izraisītais konduktoru satikšanās

• Isolatoru virsūde, izraisīta lidmašīnu triecieniem

• Momentāna savienojuma veidošana starp dzīvām vadītājiem un uz zemi slodinātajām daļām putniem, pelēkiem vai citiem dzīvniekiem

• Koku zari, kas īslaicīgi pieskaras energētām līnijām

• Ieslēgšanas sprādziens, kas izraisa isolatoru virsūdi

Ilgtermiņa darbības dati un lauka pieredze skaidri demonstrē “pārtraukšanas un atkaliesošanas” funkcijas nozīmīgumu. Ja līnija tiek īslaicīgi deenerģēta, kļūdas avots bieži pazūd — padarot veiksmīgu atkaliesošanu ļoti iespējamu. Tādējādi automātiskie līnijas atkalievētāji praktiski izbeidz ilgstošas bezenerģijas situācijas, ko izraisa īslaicīgas kļūdas vai pagaidu pārstrāves piegādes sistēmās.

5. Atkalievētāju veidi

5.1 Vienfazie atkalievētāji

Vienfazie atkalievētāji tiek izmantoti, lai aizsargātu vienfazas shēmas, piemēram, šūnu līnijas vai atšķirības no trīsfazas barošanas. Tie var tikt izmantoti arī trīsfazās shēmās, kurās lielākā daļa slodzes ir vienfazas.

Gadījumā, ja notiek pastāvīga fāze-zeme kļūda, tikai skartā fāze tiek aizverēta, bet pārējās divas trešdaļas sistēmas turpinās sniegt enerģiju — palielinot kopējo pakalpojumu nepārtrauktību.

Tā kā vienfazie bloki salīdzinājumā ar lielākiem trīsfazajiem atkalievētājiem ir vieglāki, tie parasti tiek montēti tieši uz elektrostiprinājumiem vai transformatorstaciju dzelzs konstrukcijām, izmantojot integrētus montāžu iekšējos, kas izbeidz nepieciešamību pēc papildu atbalsta rāmjiem.

Atkarībā no dizaina, vienfazas atsāktāji var ietvert hidravličesko vadību (integrētu atsāktāja eļļas rezervuārā) vai elektronisko vadību (novietotu atsevišķā vadības šķīvī).

Vērojami, ka tagad vienfazie atsāktāji ir pieejami arī izlūkuma stilā, kas attēlo augstu integrācijas līmeni starp primārām un sekundārām sastāvdaļām. Šos var uzstādīt tieši standarta izlūkumu montāžas bāzēs un to parasti izmanto gāzveselu aizsardzībai, ar tipiskajiem nominālajiem strāvas stāvokļiem līdz 200 A.

Pārstāvis ražotājs ir S&C Electric Company (ASV), kuras TripSaver® II produkts attēlo šo veidu, kā redzams zemāk:

5.2 Trīsfazie atsāktāji

Trīsfazie atsāktāji tiek izmantoti trīsfazu pārmeklēšanas līnijās, lai palielinātu sistēmas uzticamību. Ja notiek nejauša kļūda, visi trīs fāzes tiek vienlaikus bloķēti, tādējādi novēršot risku, ka svarīgi trīsfazie slodzes, piemēram, lieli trīsfazi dzinēji, tiek bojāti dēļ nesabiedrotas vai nepilnīgas sprieguma sniegšanas.

Trīsfazu atsāktāju izvēle balstās uz nepieciešamajiem elektriskajiem rādītājiem, pārtraukšanas un izolācijas vidu (piemēram, eļļu, vakuumu vai vides draudzīgus gāzes) un izvēli starp hidravličesko vadību (integrētu vienībā) vai elektronisko vadību (novietotu atsevišķā vadības šķīvī).

5.3 Darbības režīms: trīsfazes pārtraukšana un trīsfazes bloķēšana

Šis ir standarta darbības režīms lielākiem atsāktājiem. Neatkarīgi no tā, vai kļūda ir vienfase pret zemi, fāze pret fāzi vai trīsfaze, visi trīs poli pārtrauc vienlaikus katrā operācijā. Visu trīs fāzes pārtraukšanu un atsākšanu mehāniski savieno un pārvalda viens darbības mehānisms, nodrošinot sinhronizētu veiktspēju.

Trīsfazie atsāktāji atbalsta dažādas montāžas konfigurācijas, tostarp:

• Staba montāžas ramata (priekš virslejas līniju instalācijām)

• Pārvades montāžas ramata (priekš pārvades vai pad-mounted lietojumiem)

5.4 Triplie vienfazie atsāktāji

Triplie vienfazie atsāktāji tiek elektroniski kontrolēti un piedāvā trīs darbības režīmus:

• Trīsfazes pārtraukšana un trīsfazes bloķēšana
  Visi trīs fāzes pārtrauc vienlaikus dēļ pārstrāvas, atsākas vienlaikus un darbojas tajā pašā secībā.

• Vienfazes pārtraukšana un trīsfazes bloķēšana
  Katra fāze neatkarīgi veic pārstrāvas pārtraukšanu un atsākšanu. Ja kāda fāze nonāk bloķēšanas secībā dēļ pastāvīgas kļūdas, vai ja tiek izsniegta vietējā/virziena "bloķēšana" komanda, citās divās fāzēs arī tiks pārtrauktas un tās nonāks bloķēšanā, tādējādi novēršot ilgstošu vienfases situāciju trīsfazēs slodzēs.

• Vienfazes pārtraukšana un vienfazes bloķēšana
  Katra fāze pārtrauc un bloķē neatkarīgi, neietekmējot citas. Šis režīms galvenokārt tiek izmantots privāto slodžu gadījumos, vai situācijās, kad trīsfazēs slodzes jau ir aizsargātas pret vienfases situācijām ar citiem līdzekļiem.

Triplie vienfazie atsāktāji var tikt uzstādīti staba montāžas ramatā, vai instalēti pārvades ramatā vai tieši uz pārvades staļļu konstrukcijām.

6. Atsāktāju vadības veidi

"Inteligence", kas ļauj atsāktājam uzsaitēt pārstrāvu, izvēlēties laika-strāvas raksturlielus, veikt pārtraukšanas un atsākšanas operācijas, un galu galā bloķēt, nāk no tā kontroles sistēmas. Ir divi galvenie kontroles veidi: integrēta hidravličeska kontrole un elektroniska kontrole, kas novietota atsevišķā kontroles šķīvī.

Hidravličeska kontrole

Hidravličesku kontroli plaši izmanto lielākajā daļā vienfazu atsāktāju un dažos trīsfazos atsāktājos. Tā eksistē kā integrēta atsāktāja daļa. Ar šo kontroles metodi pārstrāva tiek uzsaitēta, izmantojot trip spuldzi, kas savienota sērijā ar līniju. Kad pārstrāva plūst cauri trip spuldzei, spuldze izvelk stumbri, kas rada atsāktāja kontaktu pārtraukšanu.

Laika un secības operācijas tiek sasniegtas, izmantojot hidravličesko eļļu, kas plūst cauri dažādiem hidravličeskiem kompartimentiem vai orificēm. Maziem atsāktājiem atsākšanai nepieciešamo enerģiju nodrošina spraugas, kas tiek uzlādētas trip spuldzes sērijas savienojuma plūsmas laikā. Lielākos atsāktājos atsākšana tiek veikta atsevišķā atsākšanas solenoida palīdzībā, ko pārved piegādes puses atsāktāja līnijas spriegums.

7. Mikroprocesora balstīta vai elektroniska kontrole

Mikroprocesora balstītas vai elektroniskās kontroles atsāktāju sistēmas parasti tiek instalētas atsevišķās kontroles šķīvīs, ļaujot pielāgot darbības parametrus jebkurā laikā. Tās var kombinēt ar dažādiem papildinājumiem, lai pielāgotu pamatfunkcijas, lai atbilstu plašam lietojuma prasību spektram. Salīdzinājumā ar hidravličisko kontrolēšanu šīs kontroles metodes piedāvā lielāku elastību, vieglāku programmatūras un parametru pielāgošanu, un ievērojamākas aizsardzības, mērīšanas un automatizācijas spējas.

Mikroprocesora balstītā kontrolē parasti tiek izmantota kopā ar datorprogrammatūru, kas balstās uz PC, lai konfigurētu kontrolēšanas iestatījumus, reģistrētu rēķināšanas datus un iestatītu sakaru parametrus. Kontroles sistēma nodrošina vairākas analītiskas rīkus, tostarp defektu meklēšanu, notikumu reģistrēšanu un oscillografijas funkcijas. Elektroniskā kontrolē jau no vidus 1980. gadiem plaši tiek piemērota lielākajai daļai trīsfazu atslēgām, un daudzas no šīm vienībām joprojām strādā uzticami.

8. Atslēgu pārtraukuma vidēji

8.1 Naftas pārtraukumi
Atslēgas, kas izmanto naftu strāvas pārtraukšanai, izmanto tādu pašu naftu kā primāro izolācijas vidu. Dažas hidrauliskās kontroles atslēgas arī izmanto šo pašu naftu, lai veiktu laika mērīšanu un skaitīšanu.

8.2 Vakuumu pārtraukumi
Vakuumu pārtraukumi ļauj strāvas loku ātri un ar zemu enerģiju pārtraukt, piedāvājot priekšrocības, piemēram, ilgu kontaktu un pārtraukuma dzīveslaiku, zemu mehānisko spriedzi un augstu darbības drošību. Tā kā loks tiek iznīcināts vakuumā, kontaktu un pārtraukuma dzīveslaiks pārsniedz citu pārtraukuma vidju. Atkarībā no modelis vakuumu atslēgu izolācijas vidu var veidot nafta, gaiss vai epoksidēšana.