В сетях распределения среднего напряжения, и в частности на воздушных линиях, надежность электроснабжения является ключевым показателем эффективности. Для борьбы с переходными повреждениями, такими как перекрытие изоляции, вызванное молнией, и замыкание на деревья, а также с постоянными повреждениями, вызванными старением оборудования, инженеры внедрили автоматические коммутационные аппараты.
Среди них реклоузер и секционализатор являются двумя наиболее фундаментальными и важными устройствами, а их координация формирует классическую схему локальной автоматизации фидеров (FA).
Трехфазный механико-электронный секционализатор
1. Основные определения и позиционирование роли
Реклоузер: самозащищающийся интеллектуальный выключатель
Реклоузер по своей сути представляет собой интеллектуальный выключатель с многократными операциями автоматического повторного включения. Он объединяет в одном корпусе сам выключатель, релейную защиту, привод и терминал управления. Он может самостоятельно обнаруживать ток повреждения, отключаться, повторно включаться и блокироваться, а также способен отключать ток короткого замыкания (типичная отключающая способность от 12,5 кА до 25 кА).
Его основная ценность заключается в автономном различении переходных и постоянных повреждений с помощью заранее заданной логики последовательности «отключение-включение-отключение». При переходном повреждении, таком как удар молнии, успешное повторное включение восстанавливает электроснабжение. При постоянном повреждении, после нескольких неудачных попыток повторного включения, устройство блокируется в отключенном положении и ожидает ручного сброса.
Секционализатор: интеллектуальный выключатель нагрузки
Секционализатор по своей сути представляет собой интеллектуальный выключатель нагрузки с функцией логической памяти. Он состоит из корпуса выключателя нагрузки, реле-индикатора повреждения (FDR) и терминала управления. Он не способен отключать ток короткого замыкания, но может выдерживать электродинамические и термические воздействия короткого замыкания, а некоторые модели способны включать (замыкать) ток короткого замыкания.
Его основная роль заключается в координации с вышестоящим реклоузером, автоматическом отключении при потере напряжения или отсутствии тока, чтобы точно изолировать участок с постоянным повреждением и ограничить отключение минимально возможной зоной.
Краткое резюме основного различия в одном предложении: реклоузер отвечает за отключение тока повреждения, а секционализатор — за изоляцию поврежденного участка.
2. Углубленное сравнение: различия в аппаратном обеспечении и возможностях
| Характеристика |
Реклоузер |
Секционализатор |
| Тип устройства |
Интеллектуальный выключатель |
Интеллектуальный выключатель нагрузки |
| Отключение тока короткого замыкания |
Да (основная функция) |
Нет |
| Включение тока короткого замыкания |
Да |
Некоторые модели (включают, но не отключают) |
| Устойчивость к электродинамическим и тепловым воздействиям тока короткого замыкания |
Да |
Да |
| Встроенная защита |
Да (внешнее реле не требуется) |
Нет (зависит от согласования с вышестоящими устройствами) |
| Автоматическое повторное включение |
Программируемая последовательность |
Отсутствует |
| Типовое место установки |
Отходящий фидер подстанции, начало магистральной линии |
Начало ответвительной линии, средняя часть длинных линий |
| Ориентировочная стоимость |
Выше |
От одной трети до половины стоимости реклоузера |
| Применимые стандарты |
IEC 62271-1, IEC 62271-100, IEEE C37.60 |
IEC 62271-1, IEC 62271-200, IEEE C37.60 |
3. Основная логика: совместная работа двух устройств
Координация между реклоузером и секционализатором следует принципу временно-последовательной координации. Цель состоит в том, чтобы восстановить всю фидерную линию при переходном повреждении и изолировать только поврежденный участок при постоянном повреждении. В настоящее время широко используются два типа логики координации.
Координация типа «напряжение-время»
В настоящее время это наиболее распространенный режим. Секционализатор характеризуется отключением при потере напряжения и замедленным включением при восстановлении напряжения, что регулируется двумя ключевыми временными уставками.
Время X (задержка включения): задержка от восстановления напряжения на стороне источника секционализатора до его автоматического включения, обычно от 7 с до 45 с (часто устанавливается с шагом, например, 7 с, 14 с).
Время Y (время обнаружения повреждения): если напряжение снова пропадает в течение времени Y после включения секционализатора, делается вывод о наличии постоянного повреждения в данном участке; секционализатор отключается и блокирует свою функцию включения, обычно от 3 с до 10 с (чаще всего 5 с).
Последовательность операций при постоянном повреждении:
- Возникает повреждение→ реклоузер отключается → напряжение пропадает на всей фидерной линии → все секционализаторы автоматически отключаются и сбрасываются.
- Первое АПВ реклоузера (задержка ок. 15 с) → секционализаторы включаются последовательно в соответствии со своими временами X.
- После включения секционализатора, расположенного выше по потоку от поврежденного участка, напряжение снова пропадает в течение времени Y → данный секционализатор определяет поврежденный участок, отключается и блокируется.
- После повторного отключения реклоузера он выполняет второе АПВ (задержка ок. 5 с)→ секционализаторы в исправных участках последовательно включаются и восстанавливают питание; поврежденный участок остается отключенным, так как он заблокирован, таким образом, достигается изоляция.
Координация типа «подсчет импульсов сверхтока»
Секционализатор подсчитывает импульсы тока короткого замыкания, проходящие через него, и при достижении заданного порога отключается и блокируется в период отсутствия тока.
Ключевое правило настройки: время памяти секционализатора должно быть больше полного накопленного времени (TAT), необходимого вышестоящему реклоузеру для завершения полной последовательности АПВ. Если время памяти слишком короткое, секционализатор может сброситься до завершения последовательности реклоузером, и координация будет нарушена.
Последовательность операций при постоянном повреждении (порог подсчета = 2):
- Возникает повреждение→ реклоузер отключается → счетчик секционализатора +1.
- Первое АПВ реклоузера → повреждение все еще присутствует→ реклоузер отключается снова → счетчик секционализатора +1 (порог достигнут).
- В течение паузы отсутствия тока после второго отключения секционализатор автоматически отключается и блокируется.
- Второе АПВ реклоузера→ исправные участки восстанавливаются, а поврежденный участок изолируется.
Примечание: порог подсчета секционализатора всегда должен быть меньше количества срабатываний до блокировки реклоузера. Например, если реклоузер блокируется после 4 срабатываний, установите порог секционализатора на 2 или 3.
4. Справочник типовых параметров настроек
| Параметр |
Типовое значение |
Примечания |
| Последовательность работы реклоузера |
Одно быстрое и два медленных, или два быстрых и два медленных |
Быстрые срабатывания при переходных повреждениях; медленные срабатывания для согласования с нижестоящими устройствами |
| Время быстрого отключения реклоузера |
от 0,05 с до 0,1 с |
Мгновенное, без преднамеренной выдержки времени |
| Время медленного отключения реклоузера |
от 0,3 с до 1,0 с |
Срабатывание с выдержкой времени, обеспечивающее согласование с нижестоящими устройствами |
| Первый интервал повторного включения |
от 0,5 с до 5 с (обычно 15 с) |
Короткая выдержка времени, используемая для восстановления питания после переходного повреждения |
| Второй интервал повторного включения |
от 5 с до 30 с (обычно 5 с) |
Более длительная выдержка времени, благоприятная для деионизации дуги |
| Время X секционализатора |
от 7 с до 45 с |
Устанавливается ступенями в зависимости от количества секций |
| Время Y секционализатора |
от 3 с до 10 с (обычно 5 с) |
Окно обнаружения повреждения |
| Порог счета секционализатора |
от 2 до 3 |
Должен быть ниже количества блокировок реклоузера |
| Время памяти секционализатора |
от 15 с до 30 с |
Должно быть больше, чем TAT реклоузера |
5. Почему не использовать исключительно реклоузеры по всей длине фидера?
- Стоимость: Секционализатор стоит примерно от одной трети до половины стоимости реклоузера. На длинных сельских фидерах или линиях с большим количеством ответвлений использование секционализаторов для посекционного отключения является значительно более экономичным.
- Сокращение зоны отключения: Если по всей длине фидера используются только реклоузеры, повреждение на ответвлении приведет к отключению основной линии. Благодаря согласованию работы реклоузеров и секционализаторов повреждения могут быть точно локализованы и изолированы, а неповрежденные зоны остаются незатронутыми.
- Упрощение технического обслуживания и эксплуатации: Секционализатор имеет простую конструкцию (выключатель нагрузки плюс контроллер), а затраты на его техническое обслуживание и эксплуатацию значительно ниже, чем у реклоузера (выключатель плюс сложное управление).
6. Новая проблема: влияние распределенных энергоресурсов (DER)
По мере увеличения доли распределенных энергоресурсов, таких как крышные фотоэлектрические и ветроэнергетические установки, в зарубежных распределительных сетях, традиционная автоматика фидера (ФА) типа «напряжение-время» сталкивается с новыми вызовами.
- Обратный поток мощности может привести к тому, что секционализатор неправильно определит направление повреждения или не сможет обнаружить потерю напряжения.
- Двунаправленный ток повреждения может нарушить логику работы секционализаторов счетного типа.
Для сетей с высокой долей распределенных энергоресурсов рекомендуется использовать адаптивные секционализаторы, которые сочетают в себе логику «напряжение-время» с направленным обнаружением повреждений, или перейти к централизованной схеме ФА на основе связи с терминальными устройствами фидера (FTU).
Отредактировано: Garca
Вход
