Jak działają automatyczne reklozery (AR) w sieciach elektrycznych

Główne wymagania energetyczne konsumentów to niezawodność i nieprzerwane zasilanie. Przepływy energii transportowej z sieci elektrycznych obejmują setki i tysiące kilometrów. W takich odległościach linie energetyczne mogą podlegać różnym procesom naturalnym i fizycznym, które uszkadzają sprzęt, powodują prądy upływowe lub zwarcia.

Aby zapobiec rozprzestrzenianiu się wypadków, wszystkie linie elektroenergetyczne wyposażone są w zabezpieczenia, które na bieżąco monitorują wszystkie niezbędne parametry energii elektrycznej w czasie rzeczywistym i w przypadku awarii szybko odłączają zasilanie od linii elektroenergetycznej, uruchamiając wyłącznik zasilania zainstalowany na stronie końca linii generatora.

W tym celu układane są wszystkie linie elektroenergetyczne pomiędzy przełączającymi węzłami transportowymi, tzw podstacje elektryczne, na których skoncentrowane są urządzenia elektroenergetyczne, pomiarowe oraz aparatura zabezpieczeniowa i automatyki.

Awaria linii elektroenergetycznej może wystąpić z różnych przyczyn o różnym czasie trwania. Zwykle dzielą się na dwie grupy działające:

1. krótkoterminowe;

2. przez długi czas.

Przykładem pierwszego przejawu uszkodzenia może być bocian przelatujący nad przewodami napowietrznej linii energetycznej tak, że rozpostartymi skrzydłami zmniejsza opór elektryczny izolującej warstwy powietrza pomiędzy potencjałami fazowymi i tworzy w ten sposób ścieżkę dla prąd zwarciowy przepływający przez jego ciało.

Drugi przypadek charakteryzuje się strzelaniem przez wandali do izolatorów ze strzelby myśliwskiej z broni palnej, niszczeniem podpór przez klęski żywiołowe lub uderzeniami pojazdów, które uderzają w słupy z dużą prędkością przy słabej widoczności.

W obu przypadkach zabezpieczenia wykryją awarię i otworzą wyłącznik. Prądy zwarciowe przestają przepływać przez miejsce zwarcia, powstaje przerwa bezprądowa w zasilaniu.

Ale konsumenci energii elektrycznej potrzebują dostaw energii elektrycznej, ponieważ nie mogą już bez niej żyć. Dlatego konieczne jest włączenie linii za pomocą przełącznika i tak szybko, jak to możliwe.

Odbywa się to automatycznie w kilku etapach lub ręcznie przez personel obsługujący według ściśle określonego algorytmu.

Jak działa automatyczne ponowne zamknięcie (AR).

Wszystkie podstacje energetyczne posiadają wyłączniki mocy, które mogą być sterowane przez systemy automatyki lub działania dyspozytorskie. Do tego są wyposażone solenoidy:

• włączyć coś;

• zamknięcie.

Przyłożenie napięcia do odpowiedniego elektromagnesu powoduje komutację sieci pierwotnej.Rozważ opcję automatycznego sterowania wyłącznikami za pomocą dedykowanych automatycznych reklozerów.

Po odłączeniu linii zasilającej od zabezpieczeń, natychmiast rozpoczyna się automatyczne ponowne załączenie. Ale nie podaje napięcia do linii natychmiast po odłączeniu, ale z opóźnieniem czasowym niezbędnym do samozniszczenia doraźnych przyczyn, np. porażenia prądem bociana na ziemi.

Dla każdego typu linii elektroenergetycznych na podstawie badań statystycznych zaleca się ich własne czasy, zapewniające okres krótkotrwałych awarii. Zwykle jest to około dwóch sekund lub trochę więcej (do czterech).

Po upływie zadanego czasu automatyka podaje napięcie na elektromagnes załączający: linia zostaje uruchomiona. W tej sytuacji aktywację można wykonać:

1. pomyślnie, gdy awaria ustąpiła samoczynnie (bocian przeszedł przez strefę drutu);

2. nie powiodło się, jeśli np. latawiec dostał się na druty, a kabel jego mocowania nie miał czasu spalić się do końca.

Po pomyślnym włączeniu wszystko jest jasne. Krótka przerwa w dostawie prądu nie zaszkodzi użytkownikom iw większości przypadków po prostu tego nie zauważą.

W przypadku nieudanego automatycznego wyłączenia sytuacja z odbiornikami jest skomplikowana: usterka pozostaje, a ochrona linii ponownie odcięła od niej napięcie - odbiorniki są ponownie odłączane. Tym samym pierwsza próba ponownego zamknięcia zakończyła się niepowodzeniem.

Dla zwiększenia wiarygodności informacji po pewnym czasie np. 15 ÷ 20 sekund następuje druga automatyczna próba załączenia linii pod obciążeniem.

Praktyka stosowania podwójnego samoczynnego zamykania linii wysokiego napięcia wykazała swoją skuteczność w 15 przypadkach zadziałania na sto. Biorąc pod uwagę, że do 50% wyłączeń awaryjnych eliminuje pierwszy wyłącznik, a do 15% drugi, ogólna niezawodność przełączania linii pod obciążeniem przy zastosowaniu podwójnego cyklu znacznie wzrasta, osiągając poziom 60 ÷ 65% .

Jeżeli po drugiej próbie ponownego załączenia usterka nie zostanie usunięta i zabezpieczenie ponownie zadziała wyłącznik, wówczas usterka jest trwała i wymaga wizualnej oceny przez serwisantów oraz naprawy. Nie ma możliwości załączenia takiej linii pod obciążeniem do momentu usunięcia usterki przez ekipę terenową. A znalezienie tego miejsca i wykonanie prac naprawczych zajmuje trochę czasu.

Napięcie jest przykładane do naprawianego obszaru w trybie ręcznym po przeprowadzeniu wielu kontroli w celu wykluczenia ponownego wystąpienia usterki.

Rozważane zasady działania automatycznych reklozerów dla linii napowietrznej są w pełni odpowiednie dla urządzeń sterujących szynami, sekcjami, transformatorami, silnikami elektrycznymi i innymi urządzeniami elektroenergetycznymi niskiego lub wysokiego napięcia.

Wymagania dotyczące automatycznego ponownego zamknięcia

Szybkość włączania

W celu stworzenia niezawodności systemu konieczne jest wybranie optymalnych warunków do ustawienia automatyki w oparciu o następujące czynniki:

• zapewnienie przerwy zapobiegającej jonizacji medium, wykluczającej ponowne zajarzenie łuku w przypadku pośpiesznego załączenia;

• możliwości konstrukcji technicznej wyłącznika do szybkiego przełączania obciążenia w tryb awaryjny;

• ograniczenie przerywania bezprądowej przerwy w pracy urządzeń i innych cech procesu technologicznego.

Warunki uruchomienia

Automatyka musi działać po każdym wyłączeniu przez zabezpieczenia lub samoistnym, błędnym zadziałaniu wyłącznika. Przy włączaniu ręcznym lub za pomocą pilota automatyczne ponowne załączenie nie powinno działać, ponieważ w przypadku błędów personelu, na przykład pozostawienia i nieusunięcia uziemienia przenośnego lub stacjonarnego, zabezpieczenia wyłączą awarię, a napięcie zostać do niego ponownie zastosowany.

Dlatego też, konstrukcyjnie, automatyczne ponowne załączenie po długim wyzwoleniu nie jest gotowe do pracy i odzyskuje swoją charakterystykę w ciągu kilku sekund od momentu włączenia wyłącznika.

Czas trwania wielu ulepszeń

Zapas energii automatycznych urządzeń załączających musi zapewniać samoczynne wykonywanie cykli przez wyłącznik:

1. Wył — Wł — Wył. dla operacji jednorazowej;

2. Wył. — Wł. — Wył. — Wł. — Wył. dla algorytmów podwójnych.

Na koniec cyklu automatykę należy wyłączyć.

Ustaw godzinę

Długość opóźnienia między wyzwoleniem wyłącznika a załączeniem automatyki musi być dostosowana przez personel obsługujący, biorąc pod uwagę specyficzne warunki lokalne.

Odzyskiwanie wydajności

Po pomyślnym zadziałaniu automatyki następuje utrata jej rezerwy energetycznej.Musi odzyskać sprawność w krótkim, z góry określonym czasie, aby ostrzec urządzenia o nowej operacji podczas uruchamiania.

Niezawodność polecenia wydanego przez automatykę

Wielkość sygnału wyjściowego i czas jego trwania z automatyki muszą być wystarczające do niezawodnego sterowania wyłącznikiem.

Możliwości blokowania operacji

W sieciach elektroenergetycznych powstają warunki, w których określone zabezpieczenia muszą wyłączać działanie automatycznego zamykania po ich zadziałaniu. Na przykład, gdy częstotliwość w sieci spada z powodu podłączenia dużej liczby użytkowników, część z nich musi zostać rozłączona. Sekwencja takich operacji jest przewidziana w projekcie odciążania częstotliwości, gdzie mniej krytyczne połączenia są już przypisane do odłączenia od nich zasilania. W takim przypadku działanie ich automatycznego ponownego załączenia musi zostać zablokowane poleceniem blokującym pochodzącym z odpowiedniego zabezpieczenia.

Rodzaje automatycznych urządzeń zamykających

Wiele akcji

W zależności od celu samoczynnego ponownego załączenia są one przystosowane do pracy w jednym lub dwóch cyklach. Praktyczne badania pokazują, że jeśli zainstalujesz potrójne automatyczne ponowne zamykanie, to ich wydajność nie przekracza 3%, a to bardzo mało. Dlatego takie systemy automatyki w ogóle nie są używane.

Sposoby wpływania na zadziałanie wyłącznika

Stare siłowniki sprężynowe i obciążeniowe wykorzystywały mechaniczne konstrukcje zamykające, przenosząc siłę wstępnie napiętej sprężyny lub podniesionego ładunku bezpośrednio do urządzenia rozłączającego bez opóźnienia czasowego.

Takie mechanizmy nie wymagają dodatkowego źródła zasilania, ale mają małą przerwę bez prądu i złożone urządzenie, które nie jest bardzo niezawodne. Teraz nie są używane i zostały całkowicie zastąpione systemami elektrycznymi.

Liczba kontrolowanych faz wyłącznika

Obwody zabezpieczające i automatyczne mogą działać jednocześnie na wszystkie trzy fazy obwodu lub wybrać tę, na której wystąpiło zdarzenie.

Trójfazowe automatyczne zamykanie (TAPV) jest nieco prostsze w konstrukcji i zasadzie działania, a jednofazowe (OAPV) są zbudowane według bardziej złożonego schematu, mają dużą liczbę elementów pomiarowych i logicznych. Na przykład w wersji przekaźnikowej standardowych paneli TAPV jest umieszczony w skrzynce, która jest mniejsza niż połowa szerokości panelu.

Umieszczenie elementów logicznych działających według algorytmów OAPV wymaga miejsca w obszarze zajmowanym przez osobny panel.

Wraz z wprowadzeniem przekaźników statycznych i urządzeń mikroprocesorowych rozmiary automatyki zaczęły się znacznie zmniejszać.

Metody sterowania obwodami samoczynnego ponownego załączania

Gdy wyłącznik zostanie załączony na polecenie z samoczynnego reklozera, po wyzwoleniu zabezpieczenia, obwód zostaje podzielony na dwie sekcje. W tym momencie może wystąpić niedopasowanie harmonicznych napięcia w czasie (przesunięcie kątowe, faza), które tworzy złożone stany przejściowe i powoduje zadziałanie zabezpieczenia.

W zależności od stopnia ważności sprzętu automatyzację można przeprowadzić do pracy:

1. brak kontroli synchronizacji;

2. z kontrolą synchronizmu.

Można zastosować pierwsze konstrukcje:

• w systemach elektroenergetycznych z zasilaniem gwarantowanym, gdy nie jest wymagana kontrola synchronizacji i jakości napięcia.Dla tego przypadku tworzone są proste schematy TAPV;

• sprzętu umożliwiającego asynchroniczne załączanie — asynchroniczne automatyczne ponowne podłączenie (NAPV);

• dla wyłączników wyposażonych w zabezpieczenia szybkie i napędy zdolne do pracy w czasie wykluczającym podział systemu elektroenergetycznego na sekcje asynchroniczne – szybkie samoczynne ponowne załączenie (BAPV).

Kontrole synchronizacji są przeprowadzane, gdy:

• sprawdzanie obecności napięcia np. na linii — KNNL;

• brak regulacji napięcia — KONL;

• oczekiwanie na synchronizację — KOS;

• przechwytywanie synchronizacji — KUS.

Kompatybilność automatycznego ponownego załączania z działaniem zabezpieczeń przekaźnikowych i urządzeń automatyki

Można zaimplementować algorytmy automatycznego ponownego zamykania:

• przyspieszenie obrony;

• ustawianie kolejności działania przełączników na różnych połączonych łączach;

• interakcja z automatycznym sprzętem do rozładunku częstotliwości;

• zastosowanie nieselektywnego przerywania prądu w połączeniu z automatycznym ponownym załączeniem, co pozwala na redukcję prądów zwarciowych;

• kombinacje z operacją automatycznego przełączania transferu i niektórymi innymi przypadkami.

Rodzaj prądu roboczego

Największą niezawodność mają urządzenia automatyki pracujące w oparciu o energię akumulatorów zgromadzonych w układzie zasilania obwodów roboczych. Wymagają jednak skomplikowanego wyposażenia technicznego i stałej obsługi przez specjalistów.

W związku z tym opracowano inne systemy oparte na zasilaniu z obwodów prądu przemiennego pobieranego z transformatorów pomocniczych (TSN), prądowym (CT) lub napięciowym (VT).Stosowane są najczęściej w małych, oddalonych podstacjach, obsługiwanych przez mobilnych elektryków.

Zasada działania najprostszej jednostrzałowej automatycznej linii zamykającej

Logikę stosowaną w automatycznych reklozerach jednocyklowych można wyjaśnić na schemacie starej, ale nadal działającej zasady elektromagnetycznej przekaźnika AR (RPV-58).

Obwód jest zasilany bezpośrednim napięciem roboczym + ХУ i - ХУ. Przekaźnik AR jest sterowany przez następujące obwody:

• kontrola synchronizmu;

• położenie styku wyłącznika w stanie wyłączonym (RPO);

• pozwolenie na przygotowanie;

• zakaz automatycznego ponownego zamykania.

W skład zestawu AR wchodzą przekaźniki:

• czas RT;

• pośredni RP z dwiema cewkami:

• prąd I;

• napięcie U.

Kondensator C po podaniu napięcia na skrzynkę sterowniczą jest ładowany przez elementy układów logicznych zezwolenia na przygotowanie. A kiedy powstają automatyczne obwody bez ponownego zamykania, ładunek jest blokowany przez wybór rezystorów R1 i R2.

Napięcie ShU jest przykładane do cewki przekaźnika czasowego RV po wyzwoleniu wyłącznika przez obwody sterowania czasowego i wykonuje on swoim stykiem określoną zwłokę czasową.

Po zamknięciu styku normalnie otwartego RV kondensator rozładowuje się do cewki napięciowej przekaźnika pośredniego RP, który jest wyzwalany i przy zamkniętym styku RP, poprzez własną cewkę prądową, podaje + ShU do elektromagnesu zamykającego wyłącznik zasilania.

W ten sposób przekaźnik APV wysyła impuls prądowy ze wstępnie naładowanego kondensatora C w celu zamknięcia wyłącznika po jego wyzwoleniu przez migacz sygnału RU i nakładkę N poprzez zamknięcie styku RP.

Celem płytki H jest wyłączenie automatycznego ponownego zamykania przez personel serwisowy podczas operacji przełączania.

Przekaźnik do automatycznego zamykania elementów statycznych

Zastosowanie technologii półprzewodnikowej zmieniło rozmiar i konstrukcję przekaźników elektromagnetycznych przeznaczonych do automatycznych urządzeń zamykających. Stały się bardziej kompaktowe, wygodne w ustawieniach i ustawieniach ustawień.

A zasada działania obwodu przekaźnika, osadzona w logice przekaźników elektromagnetycznych, pozostała taka sama.

Cechy obsługi automatycznych urządzeń zamykających

W trakcie eksploatacji uruchomione urządzenia zabezpieczające i automatyki znajdują się wyłącznie pod nadzorem personelu serwisowego, który kontroluje poprawność pracy urządzeń. Dostęp do nich przez innych specjalistów jest ograniczony. warunki organizacyjne.

Wszystkie operacje zamykania automatycznego są odnotowywane przez automatykę, rejestratory i zapisy dyspozytorskie w dzienniku operacji. Personel przekaźnika analizuje poprawność każdego zadziałania przekaźnikowych urządzeń zabezpieczających i automatyki i odnotowuje to w dokumentacji technicznej.

W celu przeprowadzenia okresowej konserwacji automatyczne urządzenia ponownego zamykania wraz z innymi systemami są wycofywane z eksploatacji i przekazywane personelowi serwisu MSRZAI w celu podjęcia działań zapobiegawczych, który po zakończeniu kontroli sporządza protokół, wyciąga wnioski o ich zdatności do użytku i uczestniczyć w rozruchu eksploatacyjnym przekaźnikowe urządzenia zabezpieczające pracować
Zobacz też: Jak działają automatyczne urządzenia przełączające (ATS) w sieciach elektrycznych