Kratka analiza automatskog zatvarača kruga u automatizaciji distribucijske mreže

Automatski uređaj za ponovno zatvaranje kruga je visokonaponski prekidač s ugrađenim kontrolnim sustavom (posjeduje unaprijed integrisane funkcije otkrivanja strujnih grešaka, upravljanja nizom operacija i izvršavanja bez potrebe za dodatnim relima zaštite ili upravljačkim uređajima) te sposobnostima zaštite. Može automatski otkriti struju i napon u svom krugu, automatski prekinuti strujne greške prema karakteristikama inverzne vremenske zaštite tijekom grešaka i obaviti više ponovnih zatvaranja prema predodređenim vremenskim kašnjenjima i nizu.

1. Princip i karakteristike automatizacije isporučnog kruga implementirane pomoću sheme automatskog uređaja za ponovno zatvaranje kruga

Automatizacija površinskih distribucijskih linija pomoću sheme automatskog uređaja za ponovno zatvaranje kruga koristi sposobnost uređaja da prekida strujne greške kratkog spoja i njegove integrirane funkcije zaštite, nadgledanja i komunikacije. Bez oslanjanja na zaštitne akcije prekidača u podstanici, ova shema automatski lokira i izolira greške kroz koordinaciju postavki zaštite i vremena među uređajima za ponovno zatvaranje, efektivno proširujući bus podstanice na distribucijsku liniju. Na glavnom isporučnom krugu, automatski uređaji za ponovno zatvaranje kruga služe kao zaštitni uređaji, omogućujući brzo segmentiranje grešaka i automatsku izolaciju grešaka na odvojnim granama.

Primarna funkcija sheme automatskog uređaja za ponovno zatvaranje kruga je postizanje automatizacije isporučnog kruga. Može automatski izolirati greške čak i bez komunikacijskog automatizacijskog sustava, omogućujući fazi implementaciju cijelog automatizacijskog projekta. Kada to bude moguće, komunikacijski i automatizacijski sustavi mogu kasnije biti unaprijedili kako bi se ostvarila puna funkcionalnost automatizacije.

Automatizacija isporučnog kruga temeljena na automatskom uređaju za ponovno zatvaranje kruga odgovara relativno jednostavnim mrežnim strukturama, poput dvosmjerovih "ruka u rukama" petljevanih mreža. U toj konfiguraciji, dvije isporučne linije su povezane putem srednjeg veznog prekidača. Tijekom normalne operacije, vezni prekidač ostaje otvoren, a sustav radi u otvorenoj petli. Kada dođe do greške na nekom dijelu, rekonfiguracija mreže omogućuje prebacivanje opterećenja kako bi se održao snabdijevanje električnom energijom neporemetnutih dijelova, značajno poboljšavajući pouzdanost snabdijevanja. Kada udaljenost između dva izvora napona ne prelazi 10 km, uzimajući u obzir broj segmenata i koordinaciju automatizacije, preporučljiva je konfiguracija s tri uređaja za ponovno zatvaranje kruga (automatski uređaj za ponovno zatvaranje kruga), četiri segmenta, gdje svaki segment prosječno iznosi oko 2,5 km duljine.

Kao primjer, uzimajući šemu na Slici 1: B1 i B2 su izlazni prekidači iz podstanica; R0 do R2 su prekidači za razdvajanje linija (automatski uređaji za ponovno zatvaranje kruga). Pod normalnim uvjetima, B1, B2, R1 i R2 su zatvoreni, dok je R0 otvoren.

• Greška u dijelu ①: Za privremene greške, snabdijevanje se vraća prvim ili drugim ponovnim zatvaranjem B1. Za trajne greške, nakon što B1 izvrši ponovno zatvaranje i zatim zaključa (otvori i blokiraj daljnja ponovna zatvaranja), R1 otkriva održano gubitak napona u dijelu ①. Nakon prethodno postavljenog vremena mira t₁, R1 otvara. Zatim, R0 otkriva održan gubitak napona u dijelu ② za duže vrijeme t₂ (t₂ > t₁) i automatski uspješno zatvara, time izolirajući grešku unutar dijela ①.

• Greška u dijelu ②: Privremene greške se uklanjaju ponovnim zatvaranjem R1 (koordinacija zaštite sprečava da B1 prekine). Za trajne greške, nakon što R1 ponovno zatvori i zatim zaključa, R0 otkriva održani gubitak napona u dijelu ② za vrijeme t₂ i automatski zatvara. Nakon zatvaranja na grešnu liniju, on odmah prekida i zaključa, izolirajući grešku unutar dijela ②. Proces izolacije greške i vraćanja snabdijevanja za dva dijela na suprotnoj strani veznog prekidača slijedi istu logiku.

Dodatne promatrajnice u primjeni uključuju:

• Da bi se izvršila izolacija greške pomoću sheme automatskog uređaja za ponovno zatvaranje kruga, funkcija trenutne prekomjerne struje (bez vremena) izlaznog prekidača podstanice mora biti onemogućena i zamijenjena sa vremenski zakasnjenom trenutnom zaštitom.

• Kada dođe do privremenih ili trajnih grešaka na grana linijama, one se uklanjaju automatskim uređajima za ponovno zatvaranje kruga montiranim na granama. Postavke zaštite i vremena radnje prekidača na granama moraju biti niže i kraće, redom, nego one prekidača na glavnoj liniji prema izvoru.

Distribucijski automatizacijski sustav koji koristi lokalnu kontrolu može poboljšati pouzdanost snabdijevanja s relativno niskim ulaganjem. Nadalje, budući da su moderni automatski uređaji za ponovno zatvaranje kruga temeljeni na mikroprocesoru i inteligentni, nude sučelja za buduću ekspanziju daljnog nadzora. Kada infrastruktura za komunikaciju i glavni sustav postanu dostupni, sustav može bez prekidno preći na shemu automatizacije isporučnog kruga upravljenu s glavnog stana.

2. Kako poboljšati pouzdanost snabdijevanja strujom i smanjiti trajanje prekida u liniji

• Koristite visokoperformantni PLC (Programabilni logički kontroler) kao kontrolni centar automatskog uređaja za ponovno zatvaranje kruga.

• Brzo uklonite privremene greške kako biste smanjili trajanje prekida. U strujnim sustavima, više od 70% grešaka u linijama su privremene. Ako se privremene greške tretiraju kao trajne, rezultira dugotrajnim prekidima. Stoga je dodana funkcija prvog brzog ponovnog zatvaranja automatskim uređajima za ponovno zatvaranje kruga, koja može ukloniti privremene greške unutar 0,3–1,0 sekundi (postavke variraju ovisno o stanju linije), značajno smanjujući trajanje prekida za privremene događaje.

• Istovremeni zaključavanje na obje strane dijela s greškom. Tradicionalni prekidači mogu samo zaključati jednu stranu linije s greškom pri pojavljivanju greške. U suprotnom, automatski uređaji za ponovno zatvaranje kruga mogu istovremeno izolirati obje strane trajno poremetnutog dijela, sprečavajući prekide u neporemetnutim područjima, skraćujući vrijeme obnove, smanjujući broj pokušaja ponovnog zatvaranja i minimizirajući stres na mrežu.

3. Principi primjene automatskih uređaja za ponovno zatvaranje kruga u distribucijskim mrežama

• Radne uvjete: Svi kvarovi bi trebali biti tretirani kao privremeni kvarovi, izbjegavajući pogrešno funkcioniranje zbog strujnog udara. Zaključavanje nakon iskakanja treba se dogoditi samo u slučaju trajnih kvarova.

• Izaberite i implementirajte Automatska prekidna sredstva ekonomično i razumno ovisno o veličini opterećenja i duljini linije.

• Izaberite nominalnu struju, kapacitet prekidanja, ocjenu struje kratkog spoja i dinamički/termalni otpornost Automatskog prekidnog sredstva prema njegovoj lokaciji instalacije. Maksimalna ocjena struje kratkog spoja općenito bi trebala biti iznad 16 kA kako bi se prilagodila kontinuirano rastućoj kapacitetu mreže.

• Pravilno koordinirajte postavke zaštite, uključujući struju iskakanja, broj pokušaja ponovnog zatvaranja i karakteristike odgode vremena.

• Koordinacija između Automatskih prekidnih sredstava na izvorskoj i dolinskoj strani: broj dopuštenih operacija struje kvarova treba se smanjivati stupanj po stupanj, a odgoda vremena za ponovno zatvaranje treba se povećavati stupanj po stupanj (obično postavljen na 8 sekundi po stupnju).