Una Breve Analisi del Reclosers Automatici nel Sistema di Automazione della Rete di Distribuzione
Un Automatic Circuit Recloser è un dispositivo di commutazione ad alta tensione con controllo integrato (possiede intrinsecamente funzioni di rilevamento della corrente di guasto, controllo della sequenza di operazioni ed esecuzione, senza la necessità di dispositivi di protezione o comando aggiuntivi) e capacità protettive. Può automaticamente rilevare la corrente e la tensione nel suo circuito, interrompere automaticamente le correnti di guasto in base alle caratteristiche di protezione a tempo inverso durante i guasti, ed eseguire più reclosure secondo ritardi temporali e sequenze predeterminate.
1.Principio e Caratteristiche dell'Automazione della Linea Alimentatrice Implementata tramite lo Schema del Automatic Circuit Recloser
L'automazione delle linee di distribuzione aerea utilizzando lo schema del Automatic Circuit Recloser sfrutta la capacità del recloser di interrompere le correnti di cortocircuito e le sue funzioni integrate di protezione, monitoraggio e comunicazione. Senza fare affidamento sulle azioni protettive degli apparati di commutazione della sottostazione, questo schema localizza e isola automaticamente i guasti attraverso la coordinazione delle impostazioni di protezione e dei tempi tra i reclosers, estendendo efficacemente la barra della sottostazione nella linea di distribuzione. Sulla linea principale, gli Automatic Circuit Reclosers fungono da dispositivi di protezione, consentendo una rapida segmentazione dei guasti e l'isolamento automatico dei guasti sulle linee secondarie.
La funzione principale dello schema del Automatic Circuit Recloser è realizzare l'automazione della linea alimentatrice. Può isolare automaticamente i guasti anche in assenza di un sistema di automazione basato sulla comunicazione, permettendo all'intero progetto di automazione di essere implementato in fasi. Quando le condizioni lo consentono, i sistemi di comunicazione e automazione possono essere migliorati successivamente per realizzare la piena funzionalità di automazione.
L'automazione della linea alimentatrice basata su Automatic Circuit Recloser è adatta a strutture di rete relativamente semplici, come reti anulari "mano nella mano" a doppia alimentazione. In questa configurazione, due linee alimentatrici sono collegate tramite un interruttore di collegamento intermedio. Nelle condizioni normali, l'interruttore di collegamento rimane aperto e il sistema opera in modalità a circuito aperto. Quando si verifica un guasto in una sezione, la riorganizzazione della rete consente il trasferimento del carico per mantenere l'alimentazione alle sezioni non colpite, migliorando significativamente l'affidabilità dell'approvvigionamento. Quando la distanza tra le due fonti di alimentazione non supera i 10 km, considerando sia il numero di segmenti che la coordinazione dell'automazione, si raccomanda una configurazione a tre reclosers (Automatic Circuit Recloser), quattro segmenti, con ciascun segmento che ha una lunghezza media di circa 2,5 km.
Prendendo come esempio lo schema di cablaggio in Figura 1: B1 e B2 sono interruttori uscenti dalle sottostazioni; R0 a R2 sono interruttori di sezionamento della linea (Automatic Circuit Reclosers). Nelle condizioni normali, B1, B2, R1 e R2 sono chiusi, mentre R0 è aperto.
Guasto nella Sezione ①: Per i guasti transitori, l'energia viene ripristinata dalla prima o seconda operazione di reclosing di B1. Per i guasti permanenti, dopo che B1 esegue un reclosing e poi blocca (apre e impedisce ulteriori reclosing), R1 rileva una perdita di tensione sostenuta nella Sezione ①. Dopo un intervallo di morto preimpostato t₁, R1 si apre. Successivamente, R0 rileva una perdita di tensione sostenuta nella Sezione ② per una durata più lunga t₂ (t₂ > t₁) e chiude automaticamente con successo, isolando così il guasto all'interno della Sezione ①.
Guasto nella Sezione ②: I guasti transitori vengono eliminati dall'azione di reclosing di R1 (la coordinazione di protezione impedisce a B1 di scattare). Per i guasti permanenti, dopo che R1 ricomincia e poi blocca, R0 rileva la perdita di tensione sostenuta nella Sezione ② per una durata t₂ e si chiude automaticamente. All'accensione sulla linea guasta, scatta immediatamente e blocca, isolando il guasto all'interno della Sezione ②. Il processo di isolamento del guasto e di ripristino per le due sezioni sul lato opposto dell'interruttore di collegamento segue la stessa logica.
Considerazioni aggiuntive nell'applicazione includono:
Per implementare l'isolamento del guasto utilizzando lo schema del Automatic Circuit Recloser, la funzione di protezione contro sovracorrenti istantanee (zero-tempo) dell'interruttore uscente della sottostazione deve essere disabilitata e sostituita con una protezione istantanea a ritardo.
Quando si verificano guasti transitori o permanenti sulle linee secondarie, questi vengono eliminati dagli Automatic Circuit Reclosers montati sul ramo. Le impostazioni di protezione e i tempi di operazione degli Automatic Circuit Reclosers sul ramo devono essere rispettivamente inferiori e più brevi rispetto a quelli degli Automatic Circuit Reclosers principali a monte.
Un sistema di automazione di distribuzione utilizzando il controllo locale può migliorare l'affidabilità dell'approvvigionamento con un investimento relativamente basso. Inoltre, poiché gli Automatic Circuit Reclosers moderni sono basati su microprocessore e intelligenti, forniscono interfacce per espansioni future di monitoraggio remoto. Quando l'infrastruttura di comunicazione e i sistemi della stazione principale diventano disponibili, il sistema può passare senza soluzione di continuità a uno schema di automazione della linea alimentatrice controllato dalla stazione principale.
2. Come Migliorare l'affidabilità dell'Approvvigionamento Elettrico e Ridurre la Durata dell'Interruzione della Linea
Utilizzare un PLC (Programmable Logic Controller) ad alte prestazioni come centro di controllo del Automatic Circuit Recloser.
Eliminare rapidamente i guasti transitori per minimizzare il tempo di interruzione. Nei sistemi di potenza, oltre il 70% dei guasti di linea sono transitori. Se i guasti transitori vengono trattati come guasti permanenti, si hanno interruzioni prolungate. Pertanto, è stata aggiunta una funzione di reclosing rapido iniziale agli Automatic Circuit Reclosers, che può eliminare i guasti transitori entro 0,3–1,0 secondi (le impostazioni variano a seconda delle condizioni della linea), riducendo notevolmente la durata dell'interruzione per eventi transitori.
Blocco simultaneo su entrambe le estremità della sezione guasta. Gli interruttori tradizionali possono bloccare solo un'estremità di una linea guasta quando si verifica un guasto. Invece, gli Automatic Circuit Reclosers possono isolare contemporaneamente entrambe le estremità di una sezione guasta in modo permanente, impedendo interruzioni nelle aree non colpite, riducendo il tempo di ripristino, diminuendo il numero di tentativi di reclosing e riducendo lo stress sulla rete.
3.Principi di Applicazione degli Automatic Circuit Reclosers nelle Reti di Distribuzione
Condizioni operative: tutte le anomalie dovrebbero avere la possibilità di essere trattate come guasti temporanei, evitando malfunzionamenti a causa della corrente di inrush. Il blocco dopo il trip deve verificarsi solo in caso di guasti permanenti.
Selezionare e distribuire i Reclosers Automatici economicamente e ragionevolmente in base alla magnitudine del carico e alla lunghezza della linea.
Scegliere la corrente nominale, la capacità di interruzione, la valutazione della corrente di cortocircuito e la corrente di resistenza dinamica/termica del Recloser Automatico in base al suo luogo di installazione. La valutazione massima della corrente di cortocircuito dovrebbe generalmente essere superiore a 16 kA per adattarsi alla capacità della rete in continua crescita.
Coordinare adeguatamente le impostazioni di protezione, inclusa la corrente di trip, il numero di tentativi di reclosing e le caratteristiche di ritardo temporale.
Coordinare tra i Reclosers Automatici a monte e a valle: il numero di operazioni di corrente di guasto consentite dovrebbe diminuire livello per livello, e il ritardo temporale per il reclosing dovrebbe aumentare livello per livello (tipicamente impostato a 8 secondi per stadio).
