Cách Phối hợp Thiết bị Đóng lại và Thiết bị Phân đoạn: Các Quy tắc Bảo vệ

Nguyên lý kỹ thuật đằng sau sự phối hợp giữa máy cắt tự động đóng lại và bộ phân đoạn trong mạng hình tia là gì?

Phối hợp giữa máy cắt tự động đóng lại và bộ phân đoạn điện tử là một chiến lược bảo vệ phi tập trung cho mạng phân phối trên không, giúp cách ly các nhánh rẽ bị sự cố mà không cần hệ thống viễn thông. Máy cắt tự động đóng lại phía thượng nguồn xử lý các sự cố quá độ thông qua quá trình cắt và đóng lại tự động, trong khi bộ phân đoạn phía hạ nguồn đếm các xung sự cố quá dòng và nhả khóa trong các khoảng thời gian mất điện không có dòng điện.

Bằng cách cách ly các ngắn mạch nhánh vĩnh viễn trong các cửa sổ thời gian chết khi mất điện, sự phối hợp đa thiết bị này ngăn chặn các sự cố nhánh rẽ kích hoạt khóa máy cắt lộ vĩnh viễn, duy trì nguồn cung cấp điện liên tục cho tất cả các khách hàng phía thượng nguồn dọc theo đường trục chính.

Đối với các kiến trúc lưới đa lộ tiên tiến bao gồm tự động hóa vòng và bảo vệ định hướng cho phát điện phân tán (DER), hãy khám phá hướng dẫn cấu hình liên kết của chúng tôi: Phối hợp máy cắt tự động đóng lại và bộ phân đoạn: 4 Sơ đồ bảo vệ lộ.

Những khác biệt cơ bản về vật lý và vận hành giữa máy cắt tự động đóng lại và bộ phân đoạn là gì?

Máy cắt tự động đóng lại là các thiết bị cắt mạch chính được trang bị buồng dập hồ quang chân không có khả năng cắt dòng ngắn mạch cao lên đến 12,5kA hoặc 20kA và thực hiện các chu trình đóng lại nhiều lần. Ngược lại, bộ phân đoạn điện tử là các dao cách ly tự động không có buồng dập hồ quang cắt sự cố, được thiết kế đặc biệt để ngắt mở trong các khoảng thời gian mạch chết không có dòng điện.

Bảng dưới đây so sánh các vai trò điện cơ bản, tiêu chuẩn và giới hạn vận hành của chúng trong hệ thống phân phối trung thế:

Tại sao Bộ ngắt phân đoạn chỉ được mở hoàn toàn trong các cửa sổ thời gian chết không dòng điện của Máy đóng cắt tự động?

Các bộ ngắt phân đoạn điện tử không có buồng chân không hoặc buồng khí SF6 bên trong để dập hồ quang điện cao áp. Nếu một bộ ngắt phân đoạn cố gắng nhả chốt bản lề cơ học trong khi dòng điện sự cố chính hoặc dòng tải đi qua các tiếp điểm của nó, hiện tượng hồ quang ngoài trời thảm khốc sẽ xảy ra, gây ra flashover giữa các pha và phá hủy cơ sở hạ tầng trên đỉnh cột.

Trình tự cô lập không dòng điện tự động sáu bước

1. Khởi phát ngắn mạch sơ cấp: Một sự cố vĩnh cửu ở hạ lưu xảy ra dọc theo đường nhánh có nhiều cây cối. Dòng sự cố tăng đột biến qua cả máy đóng cắt tự động trạm biến áp và bộ ngắt phân đoạn nhánh.
2. Đăng ký dòng khởi động và lọc sóng hài: Vi điều khiển của bộ ngắt phân đoạn cảm biến dòng điện vượt quá ngưỡng lập trình của nó (Cấp 1 đến 7), xác minh sự khởi phát sự cố thực sự và triệt tiêu các xung dòng xung kích biến áp giả.
3. Cắt nhanh thượng lưu (Lần 1): Máy đóng cắt tự động thượng lưu cắt tức thời theo đường cong TCC nhanh của nó (ví dụ: trong khoảng 30ms đến 50ms) để dập hồ quang do sét đánh thoáng qua hoặc cành cây chạm vào.
4. Ngừng dòng điện đường dây và Đếm xung: Khi buồng chân không của máy đóng cắt tự động mở, dòng điện đường dây giảm xuống 0. Bộ ngắt phân đoạn cảm biến dòng điện ngừng và tăng bộ nhớ trong của nó lên Đếm xung 1.
5. Khoảng thời gian chết của máy đóng cắt tự động: Trong khoảng thời gian đóng lại không mang điện từ 0,5s đến 2,0s, toàn bộ mạch phân phối vẫn hoàn toàn không mang điện.
6. Lần bắn thứ hai bị trễ và Nhả chốt cơ học mạch chết: Nếu sự cố là vĩnh cửu, máy đóng cắt tự động đóng lại vào sự cố và cắt theo đường cong chậm trễ của nó (Lần 2). Bộ ngắt phân đoạn đăng ký Đếm xung 2. Vì Lần đếm 2 bằng ngưỡng đặt trước của nó, bộ ngắt phân đoạn kích hoạt nam châm điện nhả của nó trong cửa sổ không dòng điện này. Ống dẫn điện rơi mở ra do trọng lực, cô lập nhánh bị sự cố trước khi máy đóng cắt tự động thực hiện lần đóng lại cuối cùng vào thân mạch sạch.

Biên độ dòng khởi động 80 phần trăm được tính toán và áp dụng như thế nào để ngăn ngừa lỗi phối hợp?

Dòng khởi động tác động tối thiểu của bộ ngắt phân đoạn điện tử phải được đặt bằng hoặc nhỏ hơn 80 phần trăm dòng cắt tối thiểu của máy đóng cắt tự động thượng lưu. Biên độ kỹ thuật 20 phần trăm bắt buộc này hấp thụ dung sai của máy biến áp đo lường, sai lệch đo lường của vi điều khiển và biến động tải, đảm bảo bộ ngắt phân đoạn luôn phát hiện sự cố.

Suy dẫn toán học và Tiêu chí cài đặt

• Tiêu chí vận hành tối thiểu: Dòng khởi động Bộ ngắt phân đoạn <= 0,80 x Dòng cắt pha tối thiểu Máy đóng cắt tự động thượng lưu
• Ví dụ Kỹ thuật Phân phối Thực tế:
  • Cài đặt Dòng cắt pha tối thiểu Máy đóng cắt tự động thượng lưu: 200 A
  • Dòng khởi động Bộ ngắt phân đoạn tối đa cho phép đã tính toán: 200 A x 0,80 = 160 A
  • Cài đặt Mặt số Bộ ngắt phân đoạn RDK đã cấu hình: Cấp 4 (160 A)
• Tại sao Ngưỡng 80% là Không thể thương lượng: Nếu kỹ sư bảo vệ vô tình đặt dòng khởi động của bộ ngắt phân đoạn bằng hoặc cao hơn giá trị cắt của máy đóng cắt tự động (ví dụ: cả hai đều đặt ở 200A), sai số tỷ số máy biến dòng của máy biến áp cộng hoặc trừ 5 phần trăm có thể khiến máy đóng cắt tự động thượng lưu cắt trong khi bộ ngắt phân đoạn không đếm được. Trong tình huống đó, bộ ngắt phân đoạn không bao giờ nhả chốt, buộc máy đóng cắt tự động thượng lưu phải khóa cứng vĩnh viễn và làm mất điện hàng ngàn khách hàng vô tội.

Quy tắc đếm N Trừ Một đảm bảo các sự cố nhánh được cô lập trước khi Máy đóng cắt tự động khóa cứng như thế nào?

Ngưỡng đếm sự cố của bộ ngắt phân đoạn phải được lập trình nghiêm ngặt thành N trừ một, trong đó N đại diện cho tổng số lần cắt vận hành của máy đóng cắt tự động thượng lưu trước khi khóa cứng vĩnh viễn. Quy tắc cơ bản này đảm bảo rằng việc cô lập sự cố nhánh xảy ra trước khi máy đóng cắt tự động thượng lưu đạt đến lần cắt cuối cùng, cho phép khôi phục thành công đường dây.

Ma trận Tô pô Phối hợp Nhánh Điển hình

Yêu cầu về đường cong máy cắt tự đóng lại thượng nguồn và đặt lại bộ nhớ

1. Thời gian trễ tối thiểu đối với các lần đóng cắt hạ nguồn: Để đảm bảo bộ vi xử lý bộ phân đoạn xác minh đáng tin cậy dòng điện sự cố và sự ngắt dòng điện, các đường cong trễ của máy cắt tự đóng lại thượng nguồn phải duy trì dòng điện sự cố trong ít nhất 0,15s đến 0,5s.
2. Thời gian đặt lại bộ nhớ: Bộ đếm thời gian đặt lại bộ nhớ của bộ phân đoạn (có thể điều chỉnh từ 30s đến 300s) phải vượt quá tổng thời gian của chu kỳ đóng cắt đa lần hoàn chỉnh của máy cắt tự đóng lại thượng nguồn. Nếu thời gian đặt lại quá ngắn, các lần đếm sẽ bị xóa sớm trong các trình tự đóng cắt kéo dài.

Tại sao nên sử dụng bộ phân đoạn điện tử cơ khí liên động ba pha để loại bỏ hiện tượng mất pha?

Khi một bộ phân đoạn đơn pha thông thường mở ra do sự cố chạm đất một pha dọc theo nhánh ba pha, hai pha lành còn lại tiếp tục cung cấp điện. Trạng thái vận hành bất thường này, được gọi là hiện tượng mất pha, sẽ bơm dòng điện thứ tự nghịch khổng lồ vào các máy biến áp phân phối tam giác-sao hạ nguồn và các động cơ cảm ứng công nghiệp, gây ra các vụ cháy nổ nhiệt thảm khốc.

Để loại bỏ vĩnh viễn các rủi ro mất pha trên các nhánh thương mại và công nghiệp, RW Energy sản xuất Bộ phân đoạn điện tử cơ khí liên động ba pha (Dòng RDK-3P). Được thiết kế trên xà thép kết cấu chịu lực nặng, cấu hình này kết hợp một trục liên động cắt cơ khí cách điện bắc qua cả ba cực pha. Khi sự cố quá dòng xảy ra trên bất kỳ pha đơn nào, bộ vi điều khiển của nó sẽ kích hoạt logic nhả và mở khóa solenoid của nó hoàn toàn trong khoảng thời gian chết không dòng điện của máy cắt tự đóng lại thượng nguồn. Trục cắt cơ khí ngay lập tức dẫn động cả ba ống pha mở ra đồng thời trong vòng 30ms, đạt được sự cách ly vật lý ba pha sạch sẽ và bảo vệ hoàn toàn các phụ tải động cơ hạ nguồn.

Bảo vệ phi tập trung hoạt động như thế nào trong các lưới điện nông thôn vùng sâu vùng xa không có tín hiệu di động so với lưới điện thông minh đô thị?

Trong các mạng lưới nông thôn vùng sâu vùng xa, sa mạc và miền núi không có viễn thông di động, độ tin cậy của feeder phân phối hoàn toàn dựa vào sự phối hợp cục bộ tự chủ giữa các máy cắt tự đóng lại và bộ phân đoạn bằng cách sử dụng ngưỡng điện và logic đếm. Ngược lại, lưới điện thông minh đô thị sử dụng truyền thông 4G/5G để cung cấp dữ liệu cho các hệ thống SCADA tập trung nhằm tự động hóa định vị sự cố và chuyển mạch từ xa.

Phân tích so sánh kiến trúc vận hành

• Mạng lưới không truyền thông từ xa (Tự phục hồi cục bộ tự chủ):
  • Trong các mạng lưới nông nghiệp rộng lớn, các khu bảo tồn lâm nghiệp và các khu vực biên giới đang phát triển, việc lắp đặt modem cáp quang hoặc di động tại mỗi cột nhánh là không khả thi về mặt kinh tế.
  • Sự kết hợp giữa máy cắt tự đóng lại chân không gắn cột và các bộ phân đoạn RDK tự chủ cung cấp khả năng xử lý sự cố độc lập 100% mà không cần viễn thông.
  • Các đội công tác nhanh chóng xác định vị trí các sự cố bị cô lập thông qua quan sát trực tiếp chỉ báo rơi vật lý từ đường tuần tra.
• Feeder đô thị và công nghiệp có truyền thông (SCADA / FLISR tập trung):
  • Các đường trục đô thị triển khai các máy cắt tự đóng lại có truyền thông và công tắc ngắt tải có động cơ được liên kết với các trung tâm điều độ.
  • Phát hiện sự cố, ghi sóng định hướng và định tuyến lại feeder được phối hợp theo thời gian thực thông qua các giao thức IEC 60870-5-104 và IEEE 1815 (DNP3).
  • Các bộ phân đoạn điện tử tự chủ vẫn là lý tưởng cho các nhánh rẽ không được giám sát tách ra từ các feeder tự động hóa này, giúp duy trì băng thông truyền thông và chi phí cơ sở hạ tầng ở mức có thể quản lý được.

Việc nâng cấp cầu chì tự ngắt lên bộ phân đoạn điện tử chuyển đổi SAIDI và SAIFI của tiện ích như thế nào?

Việc thay thế các cầu chì tự ngắt cao áp cũ bằng các bộ phân đoạn điện tử tự chủ sẽ loại bỏ các sự cố nổ cầu chì tái diễn do sét đánh quá độ và cây chạm vào. Bởi vì các máy cắt tự đóng lại xử lý các sự cố quá độ trước khi các bộ phân đoạn đạt đến số lần cắt, các sự cố mất điện nhánh gần như bị loại bỏ, thúc đẩy giảm đáng kể SAIDI, SAIFI và chi phí vận hành của tiện ích.

Lợi ích về độ tin cậy vận hành có thể đo lường được

1. Loại bỏ các sự cố mất điện giả do nhiễu quá độ: Các nghiên cứu chứng minh rằng 70 đến 80 phần trăm các sự cố phân phối trên không là quá độ. Cầu chì tự ngắt nổ không thể phục hồi ngay xung đột đầu tiên, trong khi sự phối hợp giữa máy cắt tự đóng lại và bộ phân đoạn hấp thụ các sự kiện tạm thời mà không bị mở ra.
2. Loại bỏ các lệnh điều động thay thế cầu chì khẩn cấp: Loại bỏ ác mộng hậu cần của việc điều động các đội công tác đường dây cao áp trên xe thang qua địa hình gồ ghề trong những đêm bão tố chỉ để thay thế các dây chì đã nổ.
3. Phối hợp bảo vệ được tinh gọn: Loại bỏ việc phối hợp đường cong chảy nhiệt TCC tẻ nhạt giữa các máy cắt trạm biến áp và cầu chì tự ngắt nhánh, thay thế phân cấp nhiệt bằng việc đếm xung rời rạc đơn giản.
4. Hoàn vốn đầu tư nhanh chóng: Với chi phí điều động đội công tác thực địa điển hình dao động từ 300 đến 800 USD cho mỗi chuyến xe, việc loại bỏ 10 đến 15 lần điều động cho mỗi nhánh sẽ đạt được hoàn vốn đầu tư tổng thể trong vòng 24 tháng.

Các hướng dẫn bảo vệ thực tế để cấu hình bộ phân đoạn RDK với máy cắt tự đóng lại là gì?

Việc cấu hình các bộ phân đoạn RDK yêu cầu khớp với điện áp đường dây sơ cấp (15kV, 24kV hoặc 38kV), xác nhận dòng điện đường dây liên tục duy trì trên 10A để sạc CT tự chủ, đặt ngưỡng khởi động dưới 80% định mức cắt của máy cắt tự đóng lại thượng nguồn và lập trình số lần đếm xung bằng số lần cắt của máy cắt tự đóng lại trừ đi một.

Danh sách kiểm tra cấu hình hiện trường cho kỹ sư điện lực

1. Xác minh dòng điện đường dây: Xác nhận rằng nhánh được bảo vệ mang dòng điện tải liên tục ít nhất 5A trong 15 giây để nạp điện cho tụ điện bên trong, duy trì hoạt động xuống đến 3A.
2. Cài đặt dòng điện khởi động (Cấp 1 đến Cấp 7): Chọn vị trí núm xoay (dải từ 16A đến 480A) đảm bảo dòng điện tác động không vượt quá 80 phần trăm cài đặt cắt pha tối thiểu của thiết bị đóng lặp lại phía thượng nguồn.
3. Cài đặt đếm xung (1 đến 4 lần đếm): Đặt công tắc DIP nhị phân 3 vị trí để khớp với số lần bắn của thiết bị đóng lặp lại phía thượng nguồn trừ đi một. Đối với các sơ đồ đóng lặp lại 3 lần tiêu chuẩn, cấu hình công tắc ở Chế độ đếm 2.
4. Xác minh thời gian đặt lại qua cổng USB IP68: Kết nối máy tính xách tay kỹ thuật với giao diện USB kín để xác minh thời gian đặt lại bộ nhớ (mặc định cài đặt từ nhà máy là 60 giây) vượt quá tổng chu kỳ đóng lặp lại phía thượng nguồn.
5. Xác minh triệt tiêu dòng xung kích: Xác minh rằng bộ lọc sóng hài dòng xung kích bên trong đang hoạt động để ngăn chặn việc đăng ký xung giả trong các chu kỳ cấp điện lại phía thượng nguồn.

RW Energy cung cấp những tiêu chuẩn chất lượng và hỗ trợ kỹ thuật nào cho các sơ đồ bảo vệ lưới điện?

RW Energy sản xuất thiết bị đóng lặp lại tự động và bộ phân đoạn điện tử dòng RDK tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn IEEE C37.60, IEC 62271-111, IEEE C37.63-2024 và IEC 62271-102, được xác minh bởi các chứng nhận thử nghiệm kiểu loại toàn diện từ phòng thí nghiệm độc lập. Tất cả các thiết bị đều đi kèm bảo hành tiêu chuẩn 5 năm của nhà sản xuất, cùng với hỗ trợ phối hợp kỹ thuật chuyên trách.

Năng lực hỗ trợ kỹ thuật và hậu cần toàn diện

• Tuân thủ tiêu chuẩn: Được chứng nhận theo IEEE C37.63-2024 và IEC 62271-102 đối với bộ phân đoạn điện tử, và IEEE C37.60 / IEC 62271-111 đối với thiết bị đóng lặp lại tự động.
• Niêm phong chống xâm nhập môi trường: Vỏ bộ điều khiển vi mô của bộ phân đoạn và các cổng cấu hình được thử nghiệm và niêm phong đạt chuẩn IP68 theo IEC 60529.
• Bảo hành 5 năm toàn diện: Bảo hành đầy đủ của nhà sản xuất bao gồm buồng chân không, bộ điều khiển điện tử và cơ cấu nhả cơ khí.
• Nghiên cứu phối hợp bảo vệ: Các kỹ sư bảo vệ điện lực nội bộ cung cấp các nghiên cứu đường cong phối hợp tùy chỉnh và xác minh cài đặt cho các công ty điện lực quốc tế và các nhà thầu EPC.