Посібник з повторювачів: як вони працюють та чому їх використовують енергетичні компанії
1. Що таке реклоузер?
Реклоузер - це автоматичний високовольтажний електричний вимикач. Подібно до автоматичного вимикача в домашніх електричних системах, він перериває живлення при виникненні аварії, наприклад, короткого замикання. Однак, на відміну від домашнього автоматичного вимикача, який потребує ручного скидання, реклоузер автоматично контролює лінію і визначає, чи усунуто аварійне стан. Якщо аварія є тимчасовою, реклоузер автоматично закривається і відновлює живлення.
Реклоузери широко використовуються в розподільних системах - від підстанцій до стовпів в житлових районів. Вони бувають різних типів, включаючи компактні однофазні реклоузери для однофазних ліній та більші трифазні реклоузери для підстанцій і високовольтажних розподільних ліній до 38 кВ.
Конструкція та характеристики реклоузерів регламентуються міжнародними стандартами, такими як ANSI/IEEE C37.60 та IEC 62271-111.
2. Чому використовувати реклоузери?
Автоматичні циркулярні реклоузери вважаються електроенергетичними компаніями по всьому світу необхідними пристроями для досягнення їхньої основної мети: надання найбільш неперервного та надійного живлення споживачам простим та економічно ефективним способом.
Реклоузери можуть виявляти та переривати аварійні струми, а потім автоматично відновлювати живлення, коли тимчасова аварія усунута. По суті, реклоузер - це самостійний інтелектуальний пристрій, здатний виявляти перевищення струму, вести хронометраж, переривати аварійний струм та автоматично закриватися, щоб повторно запитати лінію.
Якщо аварія є постійною, реклоузер заблокується після передуставленої кількості операцій - зазвичай трьох-чотирьох спроб - таким чином відокремлюючи аварійний ділянку від решти системи. Ця здатність дозволяє енергетичним компаніям значно заощадити час та оперативні витрати, оскільки живлення часто відновлюється після лише однієї-двіх короткочасних поміток напруги, без будь-якої потреби вмішання в полі.
У випадках, коли відправка команди неминуча, реклоузери допомагають мінімізувати площу відключення та допомагають обслуговувальному персоналу швидко виявити аварію та відновити послуги. Житлові, комерційні, промислові та інституційні споживачі всі отримують перевагу від зменшення перебоїв та пов'язаних з ними витрат. Без такого високого рівня надійності живлення, багато важливих сучасних навантажень, таких як комп'ютери, насоси води та автоматизовані виробничі лінії, матимуть труднощі з надійною роботою.
3. Як працює реклоузер?
При виникненні аварії на лінії, реклоузер виявляє її і автоматично відключає живлення. Після дуже короткого інтервалу - часто настільки короткого, що він викликає лише миттєве мигоття світла - реклоузер намагається закритися і відновити живлення. Якщо аварія триває, він знову відключається.
Після, зазвичай, трьох неуспішних спроб, реклоузер класифікує аварію як постійну і залишається відкритим (заблокованим). На цьому етапі команди енергетичних компаній повинні відвідати місце для ремонту пошкодженого інфраструктури та ручного скидання реклоузера, щоб відновити живлення.
Типові постійні аварії включають:
Пошкодження провідників або обладнання від удару блискавки
Падіння гілок дерев на лінії та їх пошкодження
Зіткнення автомобілів зі стовпами або обладнанням
4. Що таке тимчасові аварії?
Більшість аварій на надземних розподільних лініях є тимчасовими. Приклади включають удар блискавки, провідники, що рухаються від вітру, або миттєвий контакт, викликаний птахами або малими тваринами. Ці аварії зазвичай самостійно усуваються, коли живлення переривається, і не завдають тривалого пошкодження лінії.
Поширені типи тимчасових аварій:
Стукання провідників через вітер
Переліт по поверхні ізоляторів через перевищення напруги, викликане ударом блискавки
Миттєве з'єднання між живими провідниками та заземленими частинами птахами, гризунами або іншими тваринами
Короткочасний контакт гілок дерев зі збудженими лініями
Переліт по поверхні ізоляторів через перехідні процеси
Довгострокові операційні дані та досвід в полі чітко показують важливість функції "відключення-закриття". Якщо лінія деенергізується на мить, джерело аварії часто зникає - що робить успішне закриття дуже ймовірним. Тому автоматичні циркулярні реклоузери практично усунули довготривалі відключення, викликані тимчасовими аваріями або перехідними перевищеннями струму в розподільних системах.
5. Типи реклоузерів
5.1 Однофазні реклоузери
Однофазні реклоузери використовуються для захисту однофазних циклів, таких як гілки або відходи від трифазного питаючого проводу. Вони також можуть бути використані на трифазних циклах, де більшість навантаження є однофазною.
У разі постійної фазно-земельної аварії, лише пошкоджена фаза блокується, а решта двох третин системи продовжує поставляти живлення - що підвищує загальну неперервність послуг.
Завдяки своїй меншій вазі порівняно з великими трифазними реклоузерами, однофазні пристрої зазвичай монтується безпосередньо на стовпи або сталеві конструкції підстанцій за допомогою вбудованих кріплень, що усуває потребу в додаткових опорних рамах.
Залежно від конструкції, одновимірні реклоузери можуть мати гідравлічне керування (вбудоване у бак з олеїном реклоузера) або електронне керування (розташоване в окремому шафі керування).
Зауважимо, що одновимірні реклоузери зараз також доступні у форм-факторі п'єзоприладу, що представляє високий рівень інтеграції між первинними та вторинними компонентами. Ці пристрої можна встановлювати безпосередньо на стандартні основи для монтажу п'єзоприладів та часто використовуються для захисту біківних ліній, з типовими номінальними струмами до 200 А.
Представницьким виробником є S&C Electric Company (США), чий продукт TripSaver® II є прикладом цього типу, як показано нижче:
5.2 Тривимірні реклоузери
Тривимірні реклоузери використовуються на тривимірних розподільчих лініях для підвищення надійності системи. У разі будь-якої постійної аварії всі три фази одночасно блокуються, що запобігає ризику одновимірного режиму для важливих тривимірних навантажень, таких як великі тривимірні двигуни, які можуть бути пошкоджені через нерівномірну або неповну напругу.
Вибір тривимірного реклоузера базується на необхідних електричних характеристиках, середовищі переривання та ізоляції (наприклад, олеїн, вакуум або екологічно чисті гази) та виборі між гідравлічним керуванням (вбудованим у пристрій) або електронним керуванням (розташованим в окремому шафі керування).
5.3 Режим роботи: Тривимірний спрацювання та тривимірне заблокування
Це стандартний режим роботи для більших реклоузерів. Незалежно від того, чи це аварія одновимірно-земляна, фазово-фазова або тривимірна, всі три полюси одночасно спрацьовують під час кожного операційного циклу. Справжнє відключення та повторне закриття всіх трьох фаз механічно пов'язані та приводяться в дію одним оперативним механізмом, що забезпечує синхронізацію.
Тривимірні реклоузери підтримують різні конфігурації монтажу, включаючи:
Рамки для монтажу на стовпах (для встановлення на повітряних лініях)
Рамки для монтажу в підстанціях (для встановлення в підстанціях або на підставах)
5.4 Тривимірні-одновимірні реклоузери
Тривимірні-одновимірні реклоузери мають електронне керування та пропонують три режими роботи:
Тривимірне спрацювання та тривимірне заблокування
Усі три фази одночасно відключаються через надмірний струм, повторно закриваються одночасно та працюють в тому ж порядку.Одновимірне спрацювання та тривимірне заблокування
Кожна фаза незалежно виконує спрацювання та повторне закриття через надмірний струм. Якщо будь-яка одна фаза переходить в режим заблокування через постійну аварію, або якщо видана локальна/віддалена команда "заблокування", інші дві фази також відключаються та переходять в режим заблокування, що запобігає тривалому одновимірному режиму для тривимірних навантажень.Одновимірне спрацювання та однофазне заблокування
Кожна фаза відключається та заблоковується незалежно, без впливу на інші. Цей режим переважно використовується для домашніх навантажень, або в ситуаціях, коли тривимірні навантаження вже захищені від одновимірного режиму іншими способами.
Тривимірні-одновимірні реклоузери можна монтувати на стовпах за допомогою рамок для монтажу, або встановлювати на рамках підстанцій або безпосередньо на сталеві конструкції підстанцій.
6. Типи керування реклоузерами
"Інтелект", який дозволяє реклоузеру виявляти надмірний струм, вибирати характеристикі струму-часу, виконувати операції відключення та повторного закриття, а в кінцевому підсумку заблокування, походить з його системи керування. Є два основних типи керування: інтегроване гідравлічне керування та електронне керування, розташоване в окремому шафі керування.
Гідравлічне керування
Гідравлічне керування широко використовується в більшості одновимірних реклоузерів та деяких тривимірних реклоузерах. Воно існує як інтегрована частина самого реклоузера. З цим методом керування, надмірний струм виявляється за допомогою катушки відключення, підключеної паралельно до лінії. Коли надмірний струм проходить через катушку відключення, катушка тягне плунжер, що відкриває контакти реклоузера.
Таймінг та послідовність операцій досягаються за допомогою гідравлічного олеїну, який протікає через різні гідравлічні камери або отвори. У менших реклоузерах, енергія, необхідна для повторного закриття, надається пружинами, які заряджаються плунжером паралельно підключеної катушки відключення під час операції захисту від надмірного струму. У більших реклоузерах, закриття виконується окремим соленоїдом закриття, який живиться напругою лінії з боку джерела реклоузера.
7. Мікропроцесорне або електронне керування
Мікропроцесорне або електронне керування системами реклоузерів зазвичай встановлюється в окремих шафах керування, що дозволяє налаштовувати параметри операцій в будь-який час. Вони можуть поєднуватися з різними аксесуарами, щоб налаштувати базові функції для задоволення широкого спектра вимог. Порівняно з гідравлічним керуванням, ці методи керування пропонують більшу гнучкість, легше програмування та налаштування параметрів, а також розширені можливості захисту, вимірювання та автоматизації.
Мікропроцесорне керування зазвичай використовується разом з програмним забезпеченням на базі ПК для налаштування параметрів керування, запису даних вимірювань та встановлення параметрів зв'язку. Система керування також надає багато аналітичних інструментів, включаючи локалізацію несправностей, запис подій та функції осцилографії. Електронне керування широко застосовується у більшості трьохфазних реклоузерів з середини 1980-х років, і багато з цих пристроїв продовжують надійно працювати сьогодні.
8. Середовища переривання реклоузера
8.1 Масляні переривачі
Реклоузери, які використовують масло для переривання струму, використовують це саме масло як основний ізоляційний середовище. Деякі реклоузери з гідравлічним керуванням також використовують це масло для виконання функцій вимірювання часу та підрахунку.
8.2 Вакуумні переривачі
Вакуумні переривачі дозволяють швидке, низькоенергетичне переривання дуги та мають переваги, такі як довгий термін служби контактів та переривачів, низький механічний напруження та висока експлуатаційна безпека. Оскільки дуга гаситься у вакуумі, термін служби контактів та переривачів значно перевищує термін служби інших середовищ переривання. Залежно від моделі, ізоляційним середовищем для вакуумних реклоузерів може бути масло, повітря або епоксидна смола.
