Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Часть серии по
Энергетика
Преобразование электроэнергии
Электроэнергетическая инфраструктура
Компоненты электроэнергетических систем
Четыре реклоузера на правой стороне подстанции

В распределения электроэнергии , автоматические выключатели повторного включение ( ACRS ) представляют собой класс распределительного устройства , которое предназначено для использования на воздушных распределительные электрических сетях для обнаружения и прерывания кратковременных неисправностей . Также известно как Реклоузеры или autoreclosers , ACRS по существу высокого напряжения номинальных выключателей со встроенными датчиками тока и напряжения и реле защиты, оптимизированный для использования в качестве средства защиты распределения воздушных сетей. Коммерческие ACR регулируются стандартами ANSI / IEEE C37.60, IEC 62271-111 и IEC 62271-200. Три основных класса рабочего напряжения: 15,5 кВ, 27 кВ и 38 кВ.

В воздушных распределительных сетях большинство неисправностей являются кратковременными, такими как удар молнии , скачки напряжения или попадание посторонних предметов на открытые распределительные линии. По этой логике 80% сбоев могут быть устранены простой операцией закрытия. [1] Реклоузеры предназначены для работы с коротким рабочим циклом «закрыто-открыто», когда инженеры-электрики могут дополнительно настроить количество попыток замыкания перед переходом в стадию блокировки. [2]

Реклоузеры были изобретены в середине 1900-х годов в США. Некоторые из самых ранних реклоузеров были представлены Kyle Corporation (которая была приобретена Cooper Power Systems - частью семейства Eaton) в начале 1940-х годов. [3] Бренд был лидером в производстве реклоузеров, секционных устройств и распределительных устройств до 2000-х годов, когда на рынок вышли многие другие производители. Реклоузеры изначально представляли собой маслонаполненные гидравлические устройства с элементарными возможностями реле механической защиты. Современные автоматические реклоузеры значительно более совершенные, чем оригинальные гидравлические агрегаты. Появление полупроводникаЭлектронные защитные реле на базе электронных реле в 1980-х годах стали более сложными, что позволило по-разному реагировать на различные случаи ненормальной работы или неисправности в распределительных сетях. Изоляция высокого напряжения и устройство прерывания в современных устройствах повторного включения обычно состоит из твердой диэлектрической изоляции с вакуумными прерывателями для прерывания тока и гашения дуги. [4] [5]

Реклоузеры часто используются в качестве ключевого компонента в интеллектуальной сети , поскольку они фактически представляют собой распределительное устройство с компьютерным управлением, которым можно дистанционно управлять и опрашивать с помощью SCADA или других средств связи . Эта возможность позволяет коммунальным предприятиям агрегировать данные о производительности своей сети и разрабатывать схемы автоматизации для восстановления питания. Эта автоматизация может быть распределенной (выполняется на уровне удаленного устройства повторного включения) или централизованной (команды на закрытие и открытие, выдаваемые центральной диспетчерской, которые должны выполняться удаленно управляемыми ACR).

Описание [ править ]

Реклоузер, установленный на сельском питателе

Чтобы предотвратить повреждение, каждая станция в сети защищена автоматическими выключателями или предохранителями, которые отключат питание в случае короткого замыкания.. Это представляет собой серьезную проблему при работе с переходными событиями. Например, ветка дерева, оторвавшаяся от дерева во время урагана, попавшего на линию электропередачи, может вызвать короткое замыкание, которое может вызвать повреждение. Однако неисправность может быстро исчезнуть, когда конечность упадет на землю. Если единственная система защиты будет обеспечиваться выключателями на распределительных подстанциях, большие участки распределительной сети могут быть отключены, пока ремонтные бригады сбрасывают выключатели. Реклоузеры запрограммированы на автоматизацию процесса сброса и позволяют применять более детальный подход к восстановлению услуг. В результате повышается доступность предложения.

Реклоузеры решают эту проблему за счет дальнейшего разделения сети на более мелкие участки. Например, приведенный выше пример городской сети может быть оборудован реклоузерами в каждой точке разветвления сети. Реклоузеры, из-за их положения в сети выше по потоку, потребляют гораздо меньшую мощность, чем выключатели на фидерных станциях, и поэтому могут быть настроены на отключение на гораздо более низких уровнях мощности. Это означает, что одно событие в сети отключит только ту секцию, которая обрабатывается одним устройством повторного включения, задолго до того, как подающая станция заметит проблему.

Современные реклоузеры часто оснащены коммуникациями SCADA, что позволяет удаленно управлять большинством реклоузеров персоналом в диспетчерской . Это позволяет повторно переключать сеть, поскольку операторы могут использовать информацию, предоставляемую устройствами повторного включения в полевых условиях, для перенастройки распределительной сети, если в поле обнаружена неисправность, или для устранения проблем с потоком нагрузки . Дистанционное управление реклоузерами также экономит значительные эксплуатационные расходы , так как это может уменьшить необходимость выезда полевых бригад на объект для сброса устройств, которые перешли в режим блокировки.

Autoreclosers выполнены в однофазных и трехфазных версий, а также использовать либо масло, вакуум , или SF 6 прерыватели. Элементы управления реклоузерами варьируются от оригинальных электромеханических систем до цифровой электроники с функциями измерения и SCADA . Номинальные характеристики устройств повторного включения находятся в диапазоне 2,4–38 кВ для токов нагрузки от 10 до 1200 А и токов короткого замыкания от 1 до 16 кА.

В трехфазной цепи устройство повторного включения более выгодно, чем три отдельных предохранителя . Например, при преобразовании звезды в треугольник, если на стороне звезды используются выключатели, и только 1 из 3 предохранителей размыкается, у некоторых потребителей на стороне треугольника будет состояние низкого напряжения из-за передачи напряжения через трансформатор. обмотки . Низкое напряжение может вызвать серьезное повреждение электронного оборудования. Но если был использован реклоузер, все три фазы откроются, устраняя проблему. [6]

Принципы повторного закрытия [ править ]

В то время как оригинальные конструкции гидравлических устройств повторного включения имели элементарные возможности защиты, современные устройства с полупроводниковым управлением имеют сложные системы управления, которые позволяют настраивать различные ответы на различные классы неисправностей в распределительной сети. Количество попыток повторного включения ограничено стандартами до четырех. Основная философия повторного включения состоит в том, чтобы активно рассматривать случаи неисправности и обеспечивать эффективное реагирование на основе типа неисправности, это делается на основе вероятностной методологии в сочетании с обнаружением типа неисправности.

Самый распространенный тип неисправности в воздушной распределительной сети - это удар молнии. Скачки молнии вызывают повышение напряжения, что может вызвать локальный пробой изоляции, вызвать искрение на изоляторах. Реклоузеры могут обнаружить это как перегрузку по току или замыкание на землю (в зависимости от асимметрии замыкания). Грозовые перенапряжения проходят очень быстро (уменьшаются за 50 мсек), поэтому первую операцию повторного включения устройства повторного включения можно настроить на быстрое отключение и повторное включение. Это первое повторное включение позволяет прервать дугу, вызванную молнией, но быстро восстанавливает питание.

Если АПВ замыкается на неисправность, вполне вероятно, что неисправность относится к вторичному классу неисправности, контакту с растительностью или отказу оборудования. Перегрузка по току будет указывать на замыкание между линиями класса, что может быть подтверждено максимальной токовой защитой обратной последовательности, в то время как замыкание на землю может указывать на замыкание линии на землю или двойной линии на землю. Затем устройства повторного включения могут применить политику сжигания предохранителей, при которой они остаются закрытыми в течение короткого периода, чтобы позволить предохранителям на боковых линиях сгореть, изолируя неисправность. Если неисправность не устранена, устройство повторного включения снова отключается. Эту же политику можно использовать для подачи энергии на места повреждения, чтобы устранить повреждение на линии. Это может быть ответвление, пересекающее несколько линий, или фауна (птицы, змеи и т. Д.), Контактирующая с проводниками.

Чувствительная защита от замыканий на землю в устройствах повторного включения обычно устанавливается на немедленную блокировку. Такое обнаружение малых токов утечки (менее 1 ампера) в линии среднего напряжения может указывать на отказ изолятора, обрыв кабелей или контакта линий с деревьями. В этом сценарии нет смысла применять повторное включение, и передовой отраслевой практикой является не повторное включение при чувствительном замыкании на землю. Повторное включение с защитой от замыканий чувствительной земли , способное обнаружить 500mA и ниже, используются в качестве метода смягчения огня, так как они обеспечивают снижение на 80% риску в пожарных начинаются, [7] , однако они никогда не должны быть использованы в качестве Реклоузеров в данной заявке, только как однократные распределенные автоматические выключатели, которые позволяют с помощью чувствительности проверять наличие этих повреждений. [8]

Приложения [ править ]

Традиционные устройства повторного включения были разработаны просто для автоматизации действий линейной бригады, посещающей удаленный распределительный узел, чтобы включить сработавший автоматический выключатель и попытаться восстановить питание. Благодаря расширенным функциям защиты современных реклоузеров эти устройства используются во множестве дополнительных приложений.

ЗаявлениеМетодологияТребования
Защита середины подачиРазвертывание обычного реклоузераОбычный реклоузер
Снижение риска пожараНикакого повторного включения. Срабатывание защиты от Чувствительного замыкания на землю (Северная Америка) или Чувствительного замыкания на землю при токе 500 мА устраняет 80% риска возникновения пожара [7]Реклоузер с возможностью SGF / SEF при 500 мА
Автоматизация распределительной сети Smart GridЦентрализованный или распределенныйЦентрализованная автоматизация требует удаленной связи через SCADA или иным образом. Распределенная автоматизация может быть настроена на контроллере реклоузера
Возобновляемое подключениеСовременные контроллеры реклоузеров используют синхронизатор ANSI 25, смещение нейтрального напряжения 59N, синхрофазоры, автосинхронизатор ANSI 25A и другие средства защиты по напряжению.Измерение напряжения на обеих сторонах реклоузера
Автоматические выключатели подстанцииИспользование реклоузеров, установленных на подстанции, где пиковые токи короткого замыкания не превышают максимальной номинальной отключающей способности, обычно только на сельских подстанциях.Обычно максимальные токи замыкания на шину ниже 16 кА
Защита однопроводной сети с заземлениемМожно развернуть однофазный реклоузер. Топология сети SWER не приветствуется в современной электротехнике по соображениям безопасности, но из-за экономии средств она иногда применяется. Однофазные реклоузеры могут использоваться для повышения безопасности на этих линиях.Однофазный реклоузер
Однофазные боковые стороныОднофазные отводы, выполненные в стиле североамериканской сети, используют сверхток в качестве основного элемента защиты. 3 однофазных блока могут быть объединены в «однофазную» схему, где однофазное повторное включение может использоваться для повышения надежности исправных фаз. Постоянные неисправности, как правило, представляют собой блокировку трех фаз, несмотря на возможность блокировки отдельных фаз, так как риск циркулирующих токов высок.Одиночный тройной реклоузер или однофазная система реклоузера
Защита мобильного горного оборудованияРеклоузеры могут использоваться для защиты трехфазного горного оборудования. Эти устройства иногда устанавливаются в передвижных киосках, которые можно перемещать по мере перемещения оборудования по горной площадке. Сложность конструкции защитного оборудования в этих приложениях снижается, поскольку устройства повторного включения включают в себя все средства защиты и управления, необходимые для выполнения данного приложения. Это снижает затраты на испытания и ввод оборудования в эксплуатацию.Реклоузер в формате установки киоска.

Автопереключатели в действии [ править ]

Бытовые потребители в районах, питаемых от поврежденных воздушных линий электропередачивремя от времени можно увидеть действие автоматического повторного включения. Если неисправность затрагивает собственную распределительную цепь потребителя, они могут увидеть одно или несколько кратких, полных отключений, за которыми следует либо нормальная работа (так как автоматическое повторное включение успешно восстанавливает питание после устранения переходной неисправности), либо полное отключение обслуживания (как автоматическое повторное включение). исчерпывает свои попытки). Если неисправность связана с соседней цепью, заказчик может увидеть несколько кратких «провалов» (провалов) напряжения, поскольку сильный ток повреждения протекает в соседнюю цепь и прерывается один или несколько раз. Типичным проявлением этого может быть провал или периодическое отключение домашнего освещения во время грозы. Действие автоматического повторного включения может привести к потере электронных устройств настроек времени, потере данных в энергозависимой памяти, остановке, перезапуску и т.д.или получить повреждения из-за отключения электроэнергии. Владельцам такого оборудования может потребоваться защита электронных устройств от последствий перебоев в подаче электроэнергии, а также скачков напряжения.[9]

Разделители [ править ]

Реклоузеры могут взаимодействовать с последующими защитными устройствами, называемыми секционерами, обычно с разъединителями или выключателями, оснащенными механизмом отключения, запускаемым счетчиком или таймером. [10] Секционирующий преобразователь обычно не рассчитан на прерывание тока короткого замыкания, однако он часто имеет больший базовый уровень изоляции, что позволяет использовать некоторые секционирующие преобразователи в качестве точки изоляции. Каждый секционный выключатель обнаруживает и считает прерывания тока короткого замыкания устройством повторного включения (или автоматическим выключателем). После заранее определенного количества прерываний секционный выключатель откроется, тем самым изолируя неисправный участок цепи, позволяя реклоузеру восстановить подачу питания на другие исправные секции. [11]Некоторые современные контроллеры реклоузеров можно настроить так, чтобы реклоузеры работали в режиме секционализатора. Это используется в приложениях, где пределы классификации защиты слишком малы, чтобы обеспечить эффективную координацию защиты между электрическими активами.

Пожарная безопасность и лесные пожары [ править ]

Риск пожара - это врожденный риск воздушной распределительной сети. Независимо от выбора распределительного устройства защиты, риск пожара всегда выше при использовании воздушных проводов, чем при использовании подземных сетей. [7]

Королевская комиссия штата Виктория в связи с лесными пожарами 2009 года указала, что повторное включение должно быть отключено в дни с высоким риском лесных пожаров, однако в дни с низким уровнем риска его следует применять для надежности снабжения. [8]

Неправильно настроенные устройства повторного включения или устройства повторного включения старой модели были причастны к возникновению или распространению лесных пожаров. Исследование лесных пожаров в Черную субботу в Австралии в 2009 году показало, что устройства повторного включения, работающие как одноразовые выключатели с чувствительной защитой от замыканий на землю, настроенной на ток 500 мА, снизят риск возникновения пожара на 80%. Любые формы повторного включения должны быть исключены в дни с высоким риском пожара, и повторное включение в целом не должно применяться к обнаруженным повреждениям чувствительного замыкания на землю. [7]

Коммунальные предприятия Виктории отреагировали на Королевскую комиссию, преобразовав часть своей воздушной сети в зонах повышенного риска в подземный кабель, заменив открытые воздушные проводники изолированными кабелями и заменив старые устройства повторного включения на современные ACR с удаленной связью, чтобы гарантировать, что настройки могут быть отрегулированы при сильном лесном пожаре дни риска. [12]

См. Также [ править ]

  • Умная сеть электроснабжения
  • Автоматический выключатель
  • Точечная сетевая подстанция
  • Электротехника
  • Возобновляемая энергия

Ссылки [ править ]

  1. ^ BM Weedy (1972), Электроэнергетические системы (изд.), London: John Wiley и Sons, стр. 26 , ISBN 978-0-471-92445-6
  2. ^ Томпсон, Стэн. «Авто-реклоузер - безопасность и минимизация простоев» . Передача и распределение, выпуск 1 2018 . Проверено 2 июля 2018 .
  3. ^ http://www.cooperindustries.com/content/public/en/power_systems/about_us/our_history.html
  4. ^ Ричард С. Дорф, изд. (1993), Справочник по электротехнике , Бока-Ратон: CRC Press, стр. 1319, ISBN 978-0-8493-0185-8
  5. ^ Эдвин Бернард Курц, изд. (1997), Справочник обходчика и кабеля (9-е изд.), Нью-Йорк: McGraw Hill, стр. 18–8–18–15, ISBN 978-0-07-036011-2
  6. ^ Уиллис, Х. Ли (2004). Справочник по планированию распределения электроэнергии . Marcel Dekker Inc. стр. 526 . ISBN 978-0824748753.
  7. ^ a b c d Марксен, доктор Тони (15 июля 2015 г.). «Испытания на проводимость растительности при возгорании» (PDF) . www.energy.vic.gov.au . Дата обращения 3 июля 2018 .
  8. ^ a b "Викторианская королевская комиссия по борьбе с лесными пожарами в Черную субботу в Австралии" (PDF) . royalcommission.vic.gov.au . Дата обращения 3 июля 2018 .
  9. ^ Исследование влияния работы защитных устройств на провал напряжения из-за неисправностей распределительной сети | Мостафа Алинежад, Иман Сепехри, Сейед Эсмаил Нагиби и Мехрдад Ахмади Камарпошти | Международный журнал физических наук, том. 5 (17), стр. 2590-2597, 18 декабря 2010 г.
  10. ^ Курц, путевой обходчик и Справочник по кабельный монтер стр. 18-12.
  11. ^ Abiri-Jahromi, Амир; Фотухи-Фирузабад, Махмуд; Парвания, Масуд; Мослех, Мохсен (1 января 2012 г.). «Оптимизированная секционная стратегия размещения коммутаторов в распределительных системах». IEEE Transactions on Power Delivery . 27 (1): 362–370. DOI : 10.1109 / TPWRD.2011.2171060 . S2CID 47091809 . 
  12. ^ «План смягчения лесных пожаров служб AusNet для распределительной сети электроэнергии» . www.ausnetservices.com.au .