Phân tích Ngắn gọn về Tự Động Khớp Mạch Trở Lại trong Tự Động Hóa Đường Dây Phân phối

Máy đóng cắt tự động là thiết bị chuyển mạch điện áp cao tích hợp sẵn chức năng điều khiển (nó có sẵn khả năng phát hiện dòng điện lỗi, điều khiển trình tự hoạt động và thực thi mà không cần thêm các thiết bị bảo vệ hoặc vận hành khác) và khả năng bảo vệ. Nó có thể tự động phát hiện dòng điện và điện áp trong mạch của nó, tự động ngắt dòng điện lỗi theo đặc tính bảo vệ ngược thời gian khi có sự cố, và thực hiện nhiều lần đóng lại theo thời gian và trình tự đã định trước.

1.Nguyên lý và Đặc điểm của Tự động hóa Đường dây được Thực hiện bởi Phương án Máy đóng cắt Tự động

Tự động hóa đường dây phân phối trên không sử dụng phương án máy đóng cắt tự động tận dụng khả năng ngắt dòng điện ngắn mạch và các chức năng tích hợp của bảo vệ, giám sát và giao tiếp. Không phụ thuộc vào các hành động bảo vệ của thiết bị chuyển mạch trạm biến áp, phương án này tự động xác định và cách ly sự cố thông qua việc phối hợp cài đặt và thời gian giữa các máy đóng cắt, hiệu quả mở rộng bus trạm đến đường dây phân phối. Trên đường dây chính, máy đóng cắt tự động hoạt động như thiết bị bảo vệ, cho phép phân đoạn nhanh chóng sự cố và tự động cách ly sự cố trên đường nhánh.

Chức năng chính của phương án máy đóng cắt tự động là đạt được tự động hóa đường dây. Nó có thể tự động cách ly sự cố ngay cả khi không có hệ thống tự động hóa dựa trên giao tiếp, cho phép dự án tự động hóa tổng thể được triển khai theo từng giai đoạn. Khi điều kiện cho phép, hệ thống giao tiếp và tự động hóa có thể được nâng cấp sau để thực hiện đầy đủ chức năng tự động hóa.

Tự động hóa đường dây dựa trên máy đóng cắt tự động phù hợp với cấu trúc mạng tương đối đơn giản, như mạng vòng "tay trong tay" hai nguồn điện. Trong cấu hình này, hai đường dây được kết nối thông qua công tắc liên kết ở giữa. Trong điều kiện hoạt động bình thường, công tắc liên kết giữ ở trạng thái mở, và hệ thống hoạt động ở chế độ vòng mở. Khi có sự cố xảy ra trên một phần, việc tái cấu hình mạng cho phép chuyển tải để duy trì cung cấp điện cho các phần không có sự cố, cải thiện đáng kể độ tin cậy cung cấp điện. Khi khoảng cách giữa hai nguồn điện không vượt quá 10 km, xem xét số lượng đoạn và phối hợp tự động, cấu hình ba máy đóng cắt (máy đóng cắt tự động), bốn đoạn được khuyến nghị, với mỗi đoạn trung bình khoảng 2,5 km.

Lấy sơ đồ đấu nối trong Hình 1 làm ví dụ: B1 và B2 là các cầu chì xuất khỏi trạm biến áp; R0 đến R2 là các công tắc phân đoạn đường dây (máy đóng cắt tự động). Trong điều kiện bình thường, B1, B2, R1, và R2 đóng, trong khi R0 mở.

• Sự cố ở Đoạn ①: Đối với sự cố tạm thời, điện được phục hồi bằng cách đóng lại lần thứ nhất hoặc thứ hai của B1. Đối với sự cố vĩnh viễn, sau khi B1 đóng lại và khóa (mở và chặn đóng lại), R1 phát hiện mất điện kéo dài ở Đoạn ①. Sau thời gian chết đã cài đặt t₁, R1 mở. Sau đó, R0 phát hiện mất điện kéo dài ở Đoạn ② trong thời gian dài hơn t₂ (t₂ > t₁) và đóng thành công, do đó cách ly sự cố trong Đoạn ①.

• Sự cố ở Đoạn ②: Sự cố tạm thời được loại bỏ bằng cách đóng lại của R1 (phối hợp bảo vệ ngăn B1 không bị nhảy). Đối với sự cố vĩnh viễn, sau khi R1 đóng lại và khóa, R0 phát hiện mất điện kéo dài ở Đoạn ② trong thời gian t₂ và đóng tự động. Khi đóng vào đường dây có sự cố, nó lập tức nhảy và khóa, cách ly sự cố trong Đoạn ②. Quá trình cách ly và phục hồi sự cố cho hai đoạn ở phía bên kia công tắc liên kết tuân theo cùng logic.

Các cân nhắc bổ sung trong ứng dụng bao gồm:

• Để thực hiện cách ly sự cố bằng phương án máy đóng cắt tự động, chức năng bảo vệ quá dòng tức thì (không thời gian) của cầu chì xuất khỏi trạm biến áp phải được tắt và thay thế bằng bảo vệ tức thì có thời gian chờ.

• Khi có sự cố tạm thời hoặc vĩnh viễn trên đường nhánh, chúng được loại bỏ bởi máy đóng cắt tự động gắn trên đường nhánh. Cài đặt bảo vệ và thời gian hoạt động của máy đóng cắt tự động trên đường nhánh phải thấp hơn và ngắn hơn so với các máy đóng cắt tự động trên đường chính phía thượng lưu.

Hệ thống tự động hóa phân phối sử dụng kiểm soát cục bộ có thể cải thiện độ tin cậy cung cấp điện với đầu tư tương đối thấp. Hơn nữa, vì máy đóng cắt tự động hiện đại dựa trên vi xử lý và thông minh, chúng cung cấp giao diện cho việc mở rộng giám sát từ xa trong tương lai. Khi cơ sở hạ tầng giao tiếp và hệ thống trạm chính có sẵn, hệ thống có thể chuyển đổi liền mạch sang phương án tự động hóa đường dây được kiểm soát bởi trạm chính.

2.Cách cải thiện Độ tin cậy Cung cấp Điện và Giảm thời gian Ngắt Mạng

• Sử dụng PLC (Bộ điều khiển Logic Lập trình) hiệu suất cao làm trung tâm kiểm soát của máy đóng cắt tự động.

• Loại bỏ nhanh chóng sự cố tạm thời để giảm thiểu thời gian ngắt. Trong hệ thống điện, hơn 70% sự cố đường dây là tạm thời. Nếu sự cố tạm thời được xử lý giống như sự cố vĩnh viễn, thời gian ngắt sẽ kéo dài. Do đó, chức năng đóng lại nhanh ban đầu đã được thêm vào máy đóng cắt tự động, có thể loại bỏ sự cố tạm thời trong 0,3–1,0 giây (cài đặt thay đổi tùy thuộc vào điều kiện đường dây), giảm đáng kể thời gian ngắt cho sự cố tạm thời.

• Khóa đồng thời cả hai đầu của đoạn có sự cố. Các cầu chì truyền thống chỉ có thể khóa một đầu của đường dây có sự cố khi có sự cố. Trái lại, máy đóng cắt tự động có thể đồng thời cách ly cả hai đầu của đoạn có sự cố vĩnh viễn, ngăn ngừa ngắt điện ở khu vực không có sự cố, rút ngắn thời gian phục hồi, giảm số lần đóng lại, và giảm áp lực lên lưới điện.

3.Nguyên tắc Áp dụng Máy đóng cắt Tự động trong Mạng Phân phối

• Điều kiện vận hành: Tất cả các lỗi nên được coi là lỗi tạm thời, tránh hoạt động sai do dòng điện xung. Khóa sau khi nhảy chỉ xảy ra trong trường hợp lỗi vĩnh viễn.

• Chọn và triển khai Máy tái đóng mạch tự động một cách kinh tế và hợp lý dựa trên mức tải và chiều dài đường dây.

• Chọn dòng định mức, khả năng cắt, định mức dòng ngắn mạch, và dòng chịu đựng động/ nhiệt của Máy tái đóng mạch tự động theo vị trí lắp đặt. Định mức dòng ngắn mạch tối đa thường nên trên 16 kA để phù hợp với công suất lưới điện đang tăng liên tục.

• Điều chỉnh cài đặt bảo vệ một cách thích hợp, bao gồm dòng nhảy, số lần tái đóng, và đặc tính thời gian trễ.

• Phối hợp giữa Máy tái đóng mạch tự động phía thượng nguồn và hạ nguồn: số lần hoạt động cho phép đối với dòng lỗi nên giảm dần theo từng cấp, và thời gian trễ cho tái đóng nên tăng dần theo từng cấp (thường thiết lập là 8 giây mỗi giai đoạn).