Vodič za prekidače: Kako rade i zašto ih koriste komunalne usluge

1. Šta je recloser?
Recloser je automatizirani visokonaponski električni prekidač. Slično kućanskom prekidaču u električnim sistemima, on prekida struju kada se desi greška, kao što je kratak spoj. Međutim, za razliku od kućanskog prekidača koji zahteva ručno resetovanje, recloser automatski nadgleda liniju i odlučuje da li je greška ispravljena. Ako je greška privremena, recloser će automatski ponovo zatvoriti i vratiti struju.

Reclosersi su široko korišćeni kroz distribucijske sisteme - od pretvornih stanica do elektro stubova u stambenim zonama. Dolaze u različitim tipovima, uključujući kompaktni jednofazni reclosere za jednofazne linije i veće trofazne reclosere za pretvorne stanice i visokonaponske distribucijske linije do 38 kV.

Dizajn i performanse reclosera upravljaju se međunarodnim standardima, poput ANSI/IEEE C37.60 i IEC 62271-111.

2. Zašto koristiti reclosere?

Automatski prekidači reclosere smatraju se svuda na svetu ključnim uređajima za postizanje glavnog cilja električnih kompanija: dostavljanje kontinuirane i pouzdane snabdevanja strujom potrošačima na jednostavan i ekonomičan način.

Reclosere mogu detektovati i prekinuti strujni tok greške, a zatim automatski vratiti struju kada privremena greška bude ispravljena. U suštini, recloser je samostalna inteligentna naprava sposobna da detektuje prekomjernu struju, meri vreme, prekida strujni tok greške i automatski se ponovo zatvori da bi ponovo energizirao liniju.

Ako je greška trajna, recloser će nakon predodeđenog broja operacija - obično tri do četiri pokušaja - izolovati defektan deo od ostataka sistema. Ova sposobnost štedi električne kompanije značajno vreme i operativne troškove, jer se struja često vrati nakon samo jednog ili dva kratka treptanja napona, bez potrebe za terenskim intervencijama.

U slučajevima kada je slanje ekipa neizbežno, reclosere pomažu u smanjenju površine ispadanja i pomazu održavajućem osoblju da brzo locira grešku i vrati uslugu. Stambeni, poslovni, industrijski i institucionalni potrošači svi imaju koristi od smanjenih prepreka i povezanih troškova. Bez ovog visokog nivoa pouzdanosti snabdevanja, mnoge kritične moderne opterećenja, kao što su računari, vodene pumpice i automatizovane proizvodne linije, teško bi mogli pouzdano raditi.

3. Kako radi recloser?

Kada se desi greška na liniji, recloser detektuje to i automatski isključuje struju. Nakon veoma kraćeg intervala - često tako kratkog da uzrokuje samo trenutno treptanje svetla - recloser pokušava se ponovo zatvoriti i vratiti struju. Ako greška nastavi, on se ponovo isključuje.

Nakon obično tri neuspešna pokušaja, recloser klasifikuje grešku kao trajnu i ostaje otvoren (zaključan). U tom trenutku, ekipa kompanije mora posetiti mesto da popravi oštećenu infrastrukturu i ručno resetuje recloser kako bi vratila struju.

Tipične trajne greške uključuju:

• Oštećenje provodnika ili opreme munjicama

• Pad grana stabala na i oštećenje linija

• Sudar vozila sa stubima ili opremom

4. Šta su privremene greške?

Većina grešaka na visokonaponskim linijama je privremena. Primeri uključuju udare munje, provodnike pod uticajem vetra, ili trenutni kontakt uzrokovani pticama ili malim životinjama. Ove greške se tipično samooduzdaju nakon prekida struje i ne prouzrokuju trajno oštećenje linije.

Zajednički tipovi privremenih grešaka:

• Suosna sudara provodnika pod uticajem vetra

• Prekoiskrenje po površini izolatora uzrokovano prekomjernim naponom izazvanim munjom

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

• Kratka dodirivanja grana stabala energizovanim linijama

• Prekoiskrenje izolatora uzrokovano talasima priključivanja

Dugoročni operativni podaci i iskustvo na terenu jasno pokazuju važnost funkcije "isključivanje i ponovno zatvaranje". Ako se linija privremeno isključi, izvor greške često nestaje - čime se povećavaju šanse za uspešno ponovno zatvaranje. Tako automatski prekidači reclosere praktično eliminiraju dugotrajne ispadaje uzrokovane privremenim greškama ili privremenim prekomjernim strujama u distribucijskim sistemima.

5. Tipovi reclosera

5.1 Jednofazni reclosere

Jednofazni reclosere koriste se za zaštitu jednofaznih kola, kao što su graninske linije ili odvodi sa trofaznog prelivnika. Mogu se takođe koristiti na trofaznim kolinama gde je veći deo opterećenja jednofazan.

U slučaju trajne greške faza-na-zemlju, samo oštećena faza se zaključava, dok ostatak sistema nastavlja da snabdeva strujom - unapređujući ukupnu kontinuitet usluge.

Zbog manje težine u poređenju sa velikim trofaznim recloserima, jednofazni uniti se tipično montiraju direktno na elektro stubove ili čelikovske konstrukcije pretvorne stanice koristeći njihove integrirane montažne zagrade, eliminirajući potrebu za dodatnim okvirima podrške.

Zavisno od dizajna, jednofazni preklopnici mogu imati hidrauličku kontrolu (integriranu u rezervoar ulja preklopnika) ili elektronsku kontrolu (smještenu u zasebnu kontrolnu kabinetu).

Važno je napomenuti da su sada dostupni i jednofazni preklopnici u obliku odsjekivača, što predstavlja visoku razinu integracije između primarnih i sekundarnih komponenti. Ovi se mogu instalirati direktno na standardne baze za montažu odsjekivača i često se koriste za zaštitu grana strujnih krugova, s tipičnim nominalnim strujama do 200 A.

Predstavni proizvođač je S&C Electric Company (SAD), čiji proizvod TripSaver® II predstavlja ovaj tip, kao što je prikazano ispod:

5.2 Trofazi preklopnici

Trofazi preklopnici koriste se na trofaznim distribucijskim linijama kako bi se poboljšala pouzdanost sistema. U slučaju stalnog greška, sve tri faze istovremeno se zaključavaju, time sprečavajući rizik od jednofaznog radnog stanja za ključne trofazne opterećenja - poput velikih trofaznih motora - koji bi inače mogli biti oštećeni nebalansiranim ili nepotpunim snabdijevanjem naponom.

Izbor trofaznog preklopnika temelji se na potrebnim elektrotehničkim karakteristikama, mediju za prekid i izolaciju (npr., ulje, vakuum ili ekološki prihvatljivi plinovi) te izboru između hidrauličke kontrole (integrirane unutar jedinice) ili elektronske kontrole (smještene u zasebnu kontrolnu kabinetu).

5.3 Način rada: Trofazi skok i trofazi zaključavanje

Ovo je standardni način rada za veće preklopne uređaje. Bez obzira da li je greška jednofazno-zemljinska, fazno-fazna ili trofazna, sve tri polja istovremeno skakaju tijekom svake operacije. Skakanje i ponovno zatvaranje svih tri faze mehanički su povezani i pokreću se jednim operativnim mehanizmom, osiguravajući sinkronizirani rad.

Trofazi preklopnici podržavaju razne konfiguracije montaže, uključujući:

• Okvir za montažu na stub (za instalacije nadzemnih linija)

• Okvir za montažu u podstanici (za primjene u podstanci ili na podlogi)

5.4 Tri-jednofazni preklopnici

Tri-jednofazni preklopnici su elektronski kontrolirani i nude tri načina rada:

• Trofazi skok i trofazi zaključavanje
  Sve tri faze istovremeno skakuju zbog prekomjerne struje, istovremeno se zatvaraju i rade u istom redoslijedu.

• Jednofazi skok i trofazi zaključavanje
  Svaka faza nezavisno obavlja prekomrnu struju, skakanje i zatvaranje. Ako bilo koja faza uđe u redoslijed zaključavanja zbog stalnog greška, ili ako se lokalni/udaljeni "lockout" naredba izda, druge dvije faze će također skaknuti i ući u zaključavanje, time sprečavajući dugotrajno jednofazno radno stanje trofaznih opterećenja.

• Jednofazi skok i jednofazi zaključavanje
  Svaka faza nezavisno skakuje i zaključava, bez utjecaja na druge. Ovaj način rada uglavnom se koristi za stambena opterećenja, ili u situacijama gdje su trofazna opterećenja već zaštićena od jednofaznog radnog stanja drugim sredstvima.

Tri-jednofazni preklopnici mogu biti montirani na stubove pomoću okvira za montažu na stub, ili instalirani na okvire u podstanci ili direktno na čelične konstrukcije podstanci.

6. Tipovi kontrole preklopnika

"Inteligencija" koja omogućuje preklopniku da oseti prekomrnu struju, odabere karakteristike vremenske-strujne krive, obavi operacije skakanja i zatvaranja, i konačno zaključa, dolazi iz njegovog kontrolnog sistema. Postoje dva glavna tipa kontrole: integralna hidraulička kontrola i elektronska kontrola smještena u zasebnu kontrolnu kabinetu.

Hidraulička kontrola

Hidraulička kontrola se široko koristi u većini jednofaznih preklopnika i nekoliko trofaznih preklopnika. Ona postoji kao integralni dio samog preklopnika. Sa ovom metodom kontrole, prekomrna struja detektira se putem trip bobine spojene serijalno sa linijom. Kada prekomrna struja prolazi kroz trip bobinu, bobina povlači plunger, što dovodi do skakanja kontakata preklopnika.

Vremenske i sekvencijske operacije ostvaruju se protokom hidrauličkog ulja kroz različite hidrauličke komore ili otvore. U manjim preklopnicima, energija potrebna za zatvaranje pruža se od sprang, koje se puni plungerom serijalno spojene trip bobine tijekom operacije zaštite od prekomrnu struju. U većim preklopnicima, zatvaranje obavlja se zasebnim zatvarajućim solenoidom, koji se napaja naponskim naponom s izvorne strane preklopnika.

7. Mikroprocesorska ili elektronska kontrola

Mikroprocesorska ili elektronska kontrola preklopnika obično su instalirane u zasebne kontrolne kabine, omogućavajući prilagođavanje operativnih parametara u bilo kojem trenutku. Mogu se kombinirati s različitim dodacima kako bi se prilagodile osnovne funkcije širokom spektru zahtjeva za primjenu. U usporedbi s hidrauličkom kontrolom, ove metode kontrole nude veću fleksibilnost, lakše programiranje i prilagođavanje parametara, te napredne mogućnosti zaštitne, mjernoj i automatizaciji.

Mikroprocesorski kontrolni sistemi obično se koriste zajedno sa PC baziranim interfejsom za konfiguraciju kontrolnih postavki, snimanje podataka o merenju i podešavanje parametara komunikacije. Kontrolni sistem takođe pruža mnogo analitičkih alata, uključujući lokaciju grešaka, zapisivanje događaja i funkcije oscilografije. Elektronska kontrola je bila široko primenjena na većini prekidaca sa automatskim ponovnim upaljenjem (recloser) od sredine 1980-ih, i mnogi od ovih uređaja danas ostaju pouzdano u radu.

8. Sredstva za prekid struje reclosera

8.1 Naftni prekidaci
Recloseri koji koriste naftu za prekid struje koriste istu naftu kao glavno izolaciono sredstvo. Neki recloseri sa hidrauličkom kontrolom takođe koriste ovu istu naftu za izvršavanje funkcija vremenskog određivanja i brojanja.

8.2 Vakumski prekidaci
Vakumski prekidaci omogućavaju brz i niskoeneregetski prekid luke i nude prednosti poput dugog veka trajanja kontakata i prekidaca, niske mehaničke stresne napetosti i visokog rada bezbednosti. Budući da se luka ugasi u vakumu, vek trajanja kontakata i prekidaca daleko premašuje one drugih sredstava za prekid struje. Zavisno od modela, izolaciono sredstvo za vakumski recloser može biti nafta, zrak ili epoksna smola.