Короткий аналіз автоматичного повторного включення в автоматизації розподільчих ліній

Автоматичний повторювач (Automatic Circuit Recloser) — це високовольтне комутаційне пристрій з вбудованим контролем (він власне має функції виявлення току короткого замикання, управління послідовністю операцій та виконання без потреби у додаткових реле захисту або пристроїв управління) та захисними можливостями. Він може автоматично виявляти струм і напругу в своїй схемі, автоматично переривати токи короткого замикання за характеристиками інверсного часу під час аварій, та виконувати кілька повторних закриттів згідно з попередньо заданими затримками та послідовностями.

1. Принцип та характеристики автоматизації підсилювача, реалізовані за допомогою схеми Automatic Circuit Recloser

Автоматизація надземних розподільчих ліній за допомогою схеми Automatic Circuit Recloser використовує можливість повторювача переривати токи короткого замикання та його інтегровані функції захисту, моніторингу та зв'язку. Без залежності від захисних дій комутаційного обладнання підстанції, ця схема автоматично знаходить та ізолює аварії шляхом координації налаштувань захисту та часових параметрів між повторювачами, ефективно продовжуючи шину підстанції до розподільчої лінії. На основному підсилювачі, Automatic Circuit Reclosers служать як захисні пристрої, забезпечуючи швидке розбиття аварій та автоматичну ізоляцію аварій на бічних лініях.

Основна функція схеми Automatic Circuit Recloser полягає в досягненні автоматизації підсилювача. Вона може автоматично ізольювати аварії навіть без системи автоматизації на основі зв'язку, що дозволяє реалізовувати загальний проект автоматизації поетапно. Коли умови це дозволяють, системи зв'язку та автоматизації можуть бути підкріплені пізніше для досягнення повної функціональності автоматизації.

Автоматизація підсилювача на основі Automatic Circuit Recloser підходить для відносно простих мережних структур, таких як подвійне "рука-в-руку" кільцеві мережі. У цій конфігурації, два підсилювачі з'єднуються через проміжний вузловий вмикач. Під час нормальної роботи, вузловий вмикач залишається відкритим, і система працює в режимі відкритого контуру. Коли аварія відбувається на одному з розділів, переопрацювання мережі дозволяє передати завантаження для підтримки живлення невідмовних розділів, значно покращуючи надійність живлення. Коли відстань між двома джерелами живлення не перевищує 10 км, враховуючи кількість розділів та координацію автоматизації, рекомендується конфігурація з трьома повторювачами (Automatic Circuit Recloser) та чотирма розділами, де довжина кожного розділу становить приблизно 2,5 км.

На прикладі схеми на рисунку 1: B1 та B2 — це виходні вимикачі з підстанцій; R0 до R2 — це розділові вимикачі (Automatic Circuit Reclosers). При нормальній роботі, B1, B2, R1 та R2 закриті, а R0 відкрите.

• Аварія в розділі ①: Для транзиторних аварій, живлення відновлюється за допомогою першого або другого повторного закриття B1. Для постійних аварій, після повторного закриття B1 та блокування (відкриття та заблокування подальших повторних закриттів), R1 виявляє тривалу втрату напруги в розділі ①. Після попередньо заданого часу затримки t₁, R1 відкривається. Потім, R0 виявляє тривалу втрату напруги в розділі ② протягом більш довгого часу t₂ (t₂ > t₁) та автоматично закривається успішно, таким чином ізольуючи аварію в розділі ①.

• Аварія в розділі ②: Транзиторні аварії усуваються за допомогою повторного закриття R1 (координація захисту запобігає спрацюванню B1). Для постійних аварій, після повторного закриття R1 та його блокування, R0 виявляє тривалу втрату напруги в розділі ② протягом часу t₂ та автоматично закривається. Після закриття на аварійну лінію, воно негайно відключається та блокується, ізольуючи аварію в розділі ②. Процес ізоляції аварії та відновлення для двох розділів на протилежному боці вузлового вмикача відбуваться за такою ж логікою.

Додаткові розгляди в застосуванні включають:

• Для реалізації ізоляції аварії за допомогою схеми Automatic Circuit Recloser, функцію моментального надпоточного (нульового) захисту виходного вимикача підстанції слід вимкнути та замінити захистом з затримкою.

• При виникненні транзиторних або постійних аварій на бічних лініях, вони усуваються за допомогою повторювачів, встановлених на бічних лініях. Налаштування захисту та оперативні часи повторювачів на бічних лініях повинні бути нижчими та коротшими, відповідно, ніж у вищестоячих головних ліній.

Система розподільчої автоматизації з локальним контролем може покращити надійність живлення з відносно низькими витратами. Крім того, оскільки сучасні Automatic Circuit Reclosers базуються на мікропроцесорах та є інтелектуальними, вони надають інтерфейси для майбутнього розширення віддаленого моніторингу. Коли буде доступна інфраструктура зв'язку та системи головної станції, система може безшовно перейти до схеми автоматизації підсилювача з контролем головної станції.

2. Як покращити надійність живлення та зменшити тривалість відключення лінії

• Використовуйте високопродуктивний PLC (програмований логічний контролер) як центр керування Automatic Circuit Recloser.

• Швидко усунути транзиторні аварії, щоб мінімізувати час відключення. У системах живлення, більше 70% аварій на лініях є транзиторними. Якщо транзиторні аварії обробляються так само, як постійні, це призводить до тривалих відключень. Тому, до Automatic Circuit Reclosers додана функція швидкого повторного закриття, яка може усунути транзиторні аварії протягом 0,3–1,0 секунди (налаштування залежать від умов на лінії), значно зменшуючи тривалість відключення для транзиторних подій.

• Одночасне блокування обох кінців аварійного розділу. Традиційні вимикачі можуть заблокувати лише один кінець аварійної лінії при виникненні аварії. Натомість, Automatic Circuit Reclosers можуть одночасно ізольювати обидва кінці постійно аварійного розділу, запобігаючи відключенням в невідмовних ділянках, скорочуючи час відновлення, зменшуючи кількість спроб повторного закриття та мінімізуючи навантаження на мережу.

3. Принципи застосування Automatic Circuit Reclosers у розподільчих мережах

• Умови експлуатації: всі вади повинні мати можливість бути оброблені як тимчасові, уникнення помилкового спрацювання через стрімкий струм. Блокування після відключення має відбуватися лише у разі постійних вад.

• Виберіть і розташуйте Автоматичні Переключачі захисту економічно і раціонально залежно від величини навантаження та довжини лінії.

• Оберіть номінальний струм, здатність до розриву, клас короткочасного струму та динамічну/теплову стійкість Автоматичного Переключача захисту згідно з місцем його встановлення. Максимальний клас короткочасного струму загалом повинен бути понад 16 кА, щоб врахувати постійне зростання пропускної здатності мережі.

• Правильно налаштуйте параметри захисту, включаючи струм відключення, кількість спроб повторного замикання та характеристики затримки.

• Координуйте роботу Автоматичних Переключачів захисту верхнього та нижнього рівнів: кількість дозволених операцій з вадами повинна зменшуватися рівнем, а час затримки для повторного замикання повинен збільшуватися рівнем (зазвичай встановлюється на 8 секунд на кожному етапі).