Автоматическое повторное включение: назначение и принцип работы
- Статья
- Видео
Современные электрические сети должны быть надежны и бесперебойно поставлять потребителям электроэнергию. Часто генерация электрической энергии территориально находится за сотни километров от потребителей. Большая протяженная инфраструктура требует особых условий эксплуатации. Поскольку оперативный надзор за протяженными ЛЭП затруднителен, воздушные трассы оборудуют специальными защитными аппаратами. Они в реальном времени будут производить защиту электрических сетей при ненормальных режимах работы и в случае аварии или угрозы смогут ее предотвратить, своевременно отключив проблемный участок. В этой статье мы рассмотрим принцип действия и назначение автоматического повторного включения линий электропередач.
- Назначение
- Принцип работы
- Требования, предъявляемые к АПВ
Назначение
Условно неисправности на ЛЭП, можно разделить на два типа:
- кратковременные;
- продолжительные.
К первому типу можно отнести временный пробой воздушного зазора на изоляторе или линии при пересечении посторонними, мелкими животными, птицами, ветками деревьев и т.д. Второй тип неисправности — разрушение изоляторов, обрыв, разрушение опоры.
В любом случае автоматика обесточит цепь. После чего для обеспечения возобновления подачи электроэнергии нужно оперативно определить, какой тип аварийного отключения произошел. Поэтому повторно подается напряжение: автоматически в несколько этапов или вручную оперативным персоналом по заданному алгоритму. Это и есть автоматическое повторное включение (АПВ) линий электропередач.
Принцип работы
На подстанциях ЛЭП работают силовые коммутирующие рубильники, которые управляются системой автоматики или диспетчером. После аварийной отработки отключения линии запускается в действие система АПВ, но не сразу после отключения, а через определенное время, достаточное для самостоятельной ликвидации КЗ на участке электросети.
При кратковременном типе аварийного отключения для каждого вида ЛЭП, в зависимости от напряжения, протяженности и прочих факторов, рассчитывается свое время для повторного аварийного включения. После отсчета времени, автоматика подает питание на соленоид рубильника для повторной подачи питания.
В случае успешного включения, когда причина неисправности самоликвидировалась, ЛЭП вводится в работу. В том случае, если после подачи напряжения, неисправность никуда не пропала, линия обесточивается. Система АПВ с задержкой уже более 15 секунд, производит второе повторное включение.
Как показала практика и неумолимые цифры статистики, повторным АПВ линий электропередач устраняется 65 % кратковременных неисправностей. В противном случае, когда неисправность является продолжительной по своему характеру, защита отключает рубильник. В этом случае требуется вмешательство оперативного персонала для визуальной оценки состояния ЛЭП и ремонта. Устранение неисправности осуществляется выездной бригадой и подача напряжения на отремонтированный участок сети осуществляется после многочисленных проверок.
Требования, предъявляемые к АПВ
Итак, основные требования к автоматике повторного включения:
- быстродействие включения и отключения;
- устойчивость к токам КЗ;
- устойчивость и предотвращение возникновения дуги и переходных процессов во время коммутации;
- готовность к повторному автоматическому включению при отключении защитами;
- достаточный запас энергии для повторного включения циклов АПВ;
- блокировка АПВ после срабатывания определенных видов защит;
- блокировка автоматической или дистанционной подачи питания при переводе АПВ в ручное положение.
Также рекомендуем просмотреть видео, на котором более подробно рассмотрен данный вопрос (предоставлена классификация устройств АПВ, область применения и схема работы системы):
Теперь вы знаете, что такое автоматическое повторное включение ЛЭП, какое назначение данной системы и принцип работы.
Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!
Наверняка вы не знаете:
- Причины потерь электроэнергии в сетях
- Для чего нужен воздушный автоматический выключатель
- Что такое релейная защита
Устройство автоматического повторного включения
Довольно часто возникают ситуации, когда необходимо восстановить нормальную рабочую схему питания, отключенную из-за кратковременных неисправностей в электрооборудовании или на линии. С этой задачей успешно справляется устройство автоматического повторного включения (АПВ). В первую очередь это касается неустойчивых повреждений на линии, которые устраняются самостоятельно, например, провода, перехлестнутые под действием сильного ветра. На какое-то время питание отключается, а устройство АПВ срабатывает и восстанавливает нормальное функционирование системы.
Содержание
Виды устройств АПВ
Классификация устройств автоматического повторного включения осуществляется в соответствии с их основными признаками и функциональным предназначением.
Вся аппаратура разделяется на следующие виды:
- По типам защищаемого оборудования – АПВ ЛЭП, трансформаторов, шин и электродвигателей до 6 кВ.
- Устройства могут быть однофазными или трехфазными, в зависимости от количества фаз, используемых в работе.
- По количеству срабатываний практикуется разделение на приборы однократного или многократного действия.
- С проверкой или без проверки синхронизации с быстродействующими выключателями и релейной защитой.
- По способу воздействия на привод выключателя. Непосредственное воздействие оказывается механическими элементами автоматики.
Требования к конструкциям АПВ
Вся аппаратура АПВ должна функционировать в соответствии с установленной временной выдержкой. После срабатывания происходит возврат прибора к состоянию готовности повторения срабатывания. Импульс, предназначенный для включения, должен быть продолжительным, с полной гарантией надежного включения. Данные приборы не включаются во время оперативных переключений и других оперативных команд.
При наличии устойчивого короткого замыкания на участке нужно исключить возможность многократного срабатывания автоматического повторного включения. Каждый тип аппаратуры блокируется от других противоаварийных автоматических приборов, релейной защиты, частотных разгрузок и защиты трансформаторов. Во всех конструкциях настраивается ускоренное действие защиты до или после его включения.
Блокировка от многократного срабатывания осуществляется с помощью двухпозиционного реле фиксации 12РП. Основной функцией выходного реле 11РП является разделение цепей с переменным и выпрямленным током, а также включение контактора, расположенного в приводе выключателя. Чтобы повысить разрывную мощность, применяется параллельное и последовательное включение контактов реле 11РП, включение электромагнита от выпрямительного устройства. Это связано с высокой индуктивностью, присутствующей в обмотке контактора при напряжении 300 вольт.
Проверка автоматического повторного включения
До и после внедрения
Видео сравнение ручного отключения и автоматических интеллектуальных реклоузеров в ЛЭП 15 кВ. В первом случае все потребители на линии отключаются, а во втором поврежденный участок подсвечивается автоматически в течение нескольких секунд.
Основные функции реклоузеров
Реклоузер может использоваться как для выполнения простых защитных функций, так и для сложных алгоритмов автоматизации распределительных сетей.
- Автоматическое отключение поврежденных участков линии;
- Автоматическое повторное включение;
- Автоматическое восстановление электроснабжения от сети альтернативного источника питания
- локальная и удаленная реконфигурация сети;
- Самодиагностика;
- Измерение параметров сетевого режима;
- Ведение журналов оперативных и аварийных событий в линии;
- Пульт дистанционного управления.
Функции, реализуемые реклоузерами, не ограничиваются вышеперечисленным списком. Набор защит и дополнительный набор дополнительных функций определяется потребностями заказчика и указывается в опросном листе при заказе реклоузера.
Почему АПВ используется на линиях среднего напряжения? Предотвращение временных неисправностей воздушной линии
Воздушные линии очень распространены в сетях среднего напряжения по всему миру. Подавляющее большинство неисправностей на этих фидерных линиях носят временный или переходный характер.
К этим неисправностям относятся следующие:
- Грозовые перенапряжения
- Контакт животных с частями, находящимися под напряжением
- Контакт растительности
- Проводники шлепают
В среднем 80–90 % сетевых сбоев по своей природе нестабильны (кратковременны) и «самовосстанавливаются» в течение нескольких секунд. Реклоузер позволяет в минимальное время отключать токи короткого замыкания, одновременно восстанавливая электроснабжение на неповрежденных участках. Отключение и автоматическое повторное подключение линии сводит к минимуму фактор неисправности и снижает вероятность длительного перерыва в подаче электроэнергии.
В первые дни существования систем электроснабжения предохранители перегорали, а автоматические выключатели блокировались даже после временной неисправности, поэтому ремонтной бригаде и оператору могло потребоваться несколько часов, чтобы восстановить питание. В настоящее время реклоузеры считаются важным экономически эффективным решением для устранения длительных отключений электроэнергии из-за временных неисправностей.
Восстанавливая электроэнергию быстрее, коммунальные предприятия могут свести к минимуму потери доходов, которые в противном случае имели бы место во время отключения электроэнергии. Кроме того, это может помочь избежать штрафов регулирующих органов, связанных с низкими показателями надежности, такими как SAIDI и SAIFI.
Помимо задачи повышения надежности электроснабжения внедрение реклоузеров приводит к качественному повышению уровня автоматизации и управления электрическими сетями. Ключевая технология в направлении повышения надежности электроснабжения в вопросе практического внедрения технологии Smart Grid.
Применение реклоузеров
Основная функция реклоузера, которая должна минимизировать показатель времени отключения сети, заключается в обеспечении повторных циклов АПВ через временные интервалы, установленные в модуле управления. Помимо повышения надежности электроснабжения, как основной технический эффект от применения реклоузеров в соответствии с установленными показателями, такими как SAIFI (Системный индекс средней частоты прерываний), SAIDI (Системный средний индекс продолжительности прерываний) и MAIFI (Мгновенный средний индекс частоты прерываний ), реклоузеры могут использоваться в качестве секционирующего устройства, автоматического выключателя нагрузки или наружного устройства защиты в подстанциях и распределенных энергетических сетях.
Применение фидера: Радиальный линейный реклоузер
Когда реклоузер установлен на радиальном фидере, он автоматически устраняет кратковременные неисправности и изолирует постоянные неисправности. На фидере можно установить более одного реклоузера, чтобы выборочно изолировать неисправности и обеспечить воздействие на меньшее количество потребителей.
Применение фидера: Реклоузер контура
Основной функцией решения, в котором используются реклоузеры в системе автоматического распределения, является восстановление электроснабжения точек потребителей в кратчайшие сроки. Для настройки системы автоматического восстановления используется более 3 ACR, соединенных друг с другом.
Места, где реклоузер соединяет фидеры вместе, называются соединительными точками контура реклоузера.
Реклоузеры, расположенные ближе всего к подстанции, называются фидерными ACR. Между Feeder Tie ACR и Feeder ACR установлены реклоузеры Mid-Point.
Применение подстанции
Реклоузеры можно использовать для быстрого создания экономичных автоматических подстанций под открытым небом. Реклоузер обеспечивает полную функциональность защиты и автоматизации, необходимую на подстанциях. Устройства устанавливаются не только на вновь проектируемых подстанциях, но и используются для замены морально устаревших коммутационных аппаратов на действующих подстанциях.
Встроенная защита и автоматизация реклоузеров, устанавливаемых на подстанциях, позволяет выполнять:
- Защита фидеров от междуфазных замыканий, однофазных замыканий на землю, а также АПВ
- Защита логических шин
- Вход автоматического резервного источника питания
- Измерение токов и напряжений с помощью встроенных датчиков
Соединение распределенной генерации
Переход от централизованных к децентрализованным системам электроснабжения потребителей на локальных территориях, позволяющий использовать распределенные возобновляемые источники энергии, называемые распределенной генерацией (РГ), такие как солнечная энергетика, гидрогенерация, ветроэнергетика и генерация мощности (природный газ).
) так далее.
Традиционный способ подключения распределенной генерации к сети предполагал строительство типовых вторичных подстанций. К сожалению, такая схема подключения сопряжена с большими затратами на проектирование и проектирование, что делает некоторые проекты экономически невыгодными. Столь щедрые капиталовложения в обычные распределительные устройства и здания подстанций могут быть оправданы только для крупных электростанций, где токи короткого замыкания и ограничения по нагрузке требуют специализированного высококлассного оборудования. Однако большинству возобновляемых генераторов не требуются экстремальные характеристики. Таким образом, использование автоматического реклоузера в качестве основного интерфейса соединения между возобновляемым источником энергии и электрической сетью становится экономически эффективной альтернативой подстанциям.
Координация реклоузеров и секционаторов
Секционатор — это аналогичное устройство автоматизации распределения, которое используется для изоляции поврежденной секции питателя.
В отличие от реклоузера, у секционирующего устройства нет возможности отключения при неисправности, и он зависит от автоматического выключателя или реклоузера фидерной линии вышестоящей подстанции. Как только вышестоящее устройство прерывает ток короткого замыкания, секционатор начинает подсчет количества срабатываний. После запрограммированного количества срабатываний реклоузера секционатор открывается в течение периода времени, когда реклоузер открыт. Это позволяет реклоузеру безаварийно восстанавливать электропитание фидерной секции. В радиальном питателе можно последовательно установить несколько секционаторов. Для обеспечения селективности первым должен сработать самый дальний от устройства защиты секционатор, после следующего счета должен сработать предшествующий секционатор и т.д. Секционеры — это более экономичное решение для автоматизации, однако оно имеет много ограничений и меньшую гибкость. Секционеры являются несколько более экономичным решением автоматизации, однако практически приводят к гораздо меньшей эффективности при сокращении SAIDI/SAIFI из-за невозможности связи со SCADA-системой»
Реклоузеры по типу изоляции
Некоторые устаревшие технологии реклоузеров в последние дни включают маслонаполненные гидравлические реклоузеры и устройства с элегазовой изоляцией.
Они создают множество проблем для коммунальных предприятий с точки зрения технического обслуживания, безопасности и соблюдения экологической политики. В самых современных реклоузерах применяется твердодиэлектрическая изоляция, не требующая обслуживания конструкция и обладающая высокой устойчивостью к суровым погодным условиям.
|
Маслонаполненный гидравлический реклоузер (Кайл реклоузер) |
Реклоузер с элегазовой изоляцией (реклоузер GVR, реклоузер EVR) |
Вакуумный реклоузер с твердым диэлектриком (реклоузер OSM, реклоузер Viper, реклоузер Elastimold) |
|
|---|---|---|---|
| Относящийся к окружающей среде | хороший | Плохо | превосходно |
| Безопасность | Плохо | Плохо | превосходно |
| Обслуживание | Плохо | хороший | превосходно |
Ключевые компоненты реклоузеров
Все реклоузеры состоят из трех основных элементов: коммутационного модуля, шкафа управления и кабеля управления.
Обычно в комплектацию также входит трансформатор напряжения (напряжения), монтажный комплект и разрядники для защиты от перенапряжений. Однолифтовый реклоузер поступает к заказчику уже в собранном виде, его нужно только поднять на опору и подключить к первичным проводам и земле.
Использование вакуумного переключения в реклоузерах
В настоящее время вакуумная коммутация является наиболее популярной технологией в недавно построенных распределительных устройствах среднего напряжения. Прерывание тока происходит в вакуумном баллоне, где происходит гашение дуги за счет эффективной деионизации промежутка и быстрого восстановления диэлектрической прочности. В отличие от вакуума, другие среды отключения, такие как масло и элегаз, производят больше энергии рассеяния дуги и имеют продукты горения дуги, поэтому они менее безопасны и имеют меньший срок службы контактов. Вакуумные прерыватели также могут выдерживать более высокие переходные восстанавливающиеся напряжения по сравнению с другими средами, что важно для предотвращения повторного возгорания дуги.
Расчет оптимального расположения реклоузера цепи
Когда дело доходит до выбора места для установки реклоузеров в системе распределения, коммунальные предприятия часто сталкиваются со сложной инженерной задачей соблюдения различных ограничений. С одной стороны, операторы распределительных сетей стремятся улучшить показатели надежности системы (SAIFI, SAIDI), но, с другой стороны, они ограничены капитальными затратами и должны быть уверены, что принимают наиболее эффективное решение.
В самом общем случае следует придерживаться следующих принципов:
- Абсолютно необходимо установить реклоузер или автоматический выключатель с функцией автоматического повторного включения в начале фидера.
- Реклоузеры более эффективны в петлевых фидерах, чем в радиальных фидерах.
- Предпочтительное расположение реклоузеров должно быть выбрано командой инженеров по критериям минимизации SAIDI и SAIFI с использованием информации о количестве потребителей на секциях, распределении нагрузки, установленном оборудовании, топологии сети и некоторой другой информации.
Обычно это очень сложно решить без специализированного инженерного программного обеспечения, и некоторые производители реклоузеров могут предложить это как услугу.
Ni * Li = константа
- Ni – количество клиентов на i-м участке
- Li – общая длина ВЛ на i-м участке (с ответвлениями)
Реальные местоположения должны быть скорректированы с учетом:
- Близость к дорогам для облегчения доступа транспорта
- Условия качества связи
- Особо важные потребители нагрузки
- Невозможность установки реклоузера в определенном месте
Выводы
Подводя итоги после рассмотрения практического применения реклоузеров, можно переформулировать теоретическое определение реклоузера в практическое: необслуживаемое интеллектуальное устройство с особым функционалом и конструктивными особенностями, позволяющими создавать надежные и эффективные распределительные сети.
Использование реклоузеров является эффективным способом повышения надежности электроснабжения потребителей.