В распределении электроэнергии устройства автоматического повторного включения ( ACR ) представляют собой класс распределительных устройств , предназначенных для использования в воздушных распределительных сетях электроэнергии для обнаружения и устранения кратковременных неисправностей . Также известные как устройства повторного включения или устройства автоматического повторного включения , устройства ACR по сути представляют собой автоматические выключатели со встроенными датчиками тока и напряжения и реле защиты , оптимизированные для использования в качестве средства защиты. Коммерческие ACR регулируются стандартами IEC 62271-111/IEEE Std C37.60 и IEC 62271-200. [1] [2] Три основных класса максимального рабочего напряжения: 15,5 кВ, 27 кВ и 38 кВ.
В воздушных распределительных сетях электроэнергии до 80% неисправностей являются временными, например, удары молнии , скачки напряжения или попадание посторонних предметов на открытые распределительные линии. Следовательно, эти временные неисправности могут быть устранены простой операцией повторного включения. [3] Реклоузеры предназначены для работы с коротким рабочим циклом открытия-закрытия, при котором инженеры-электрики могут дополнительно настроить количество и время попыток закрытия перед переходом на стадию блокировки. [4] Количество попыток повторного включения ограничено максимум четырьмя стандартами повторного включения, указанными выше.
При токе, кратном номинальному, кривая быстрого отключения устройства повторного включения может вызвать отключение (размыкание цепи) всего за 1,5 цикла (или 30 миллисекунд). В течение этих 1,5 циклов в других отдельных цепях могут наблюдаться провалы или мигания напряжения до тех пор, пока затронутая цепь не разомкнется и не остановит ток повреждения. Автоматическое включение выключателя после того, как он сработал и оставался разомкнутым в течение короткого времени, обычно через 1–5 секунд, является стандартной процедурой. [5]
Реклоузеры часто используются в качестве ключевого компонента в интеллектуальной сети , поскольку они фактически представляют собой распределительные устройства, управляемые компьютером, которыми можно удаленно управлять и опрашивать их с помощью SCADA или других средств связи . Возможности опроса и удаленного управления позволяют коммунальным предприятиям агрегировать данные о производительности своей сети и разрабатывать схемы автоматизации восстановления электроснабжения. Схемы автоматизации могут быть распределенными (выполняться на уровне удаленного АПВ) или централизованными (команды на включение и открытие, выдаваемые центральной диспетчерской, выполняются дистанционно управляемыми ACR).
АПВ изготавливаются в однофазном [6] и трехфазном исполнении с использованием масляных, вакуумных или элегазовых прерывателей. Средства управления реклоузерами варьируются от оригинальных электромеханических систем до цифровой электроники с функциями измерения и SCADA . Номинальные характеристики реклоузеров составляют 2,4–38 кВ для токов нагрузки 10–1200 А и токов повреждения 1–16 кА. [7] [8]
В трехфазной сети реклоузер более выгоден, чем три отдельных предохранителя . Например, при преобразовании схемы «звезда» в треугольник , когда на стороне звезды используются вырезы и только 1 из 3 предохранителей размыкания размыкается, у некоторых потребителей на стороне треугольника возникает состояние низкого напряжения из-за передачи напряжения через обмотки трансформатора. . Низкое напряжение может привести к серьезному повреждению электронного оборудования. Но при использовании реклоузера все три фазы размыкаются, тем самым устраняя проблему. [9]
Реклоузеры были изобретены в середине 1900-х годов в США, а самые первые реклоузеры были представлены корпорацией Kyle Corporation в начале 1940-х годов. [10] Первоначально реклоузеры представляли собой маслонаполненные гидравлические устройства с элементарными возможностями механической защиты. Современные автоматические реклоузеры значительно более совершенны, чем оригинальные гидравлические агрегаты. Появление электронных защитных реле на полупроводниковой основе в 1980-х годах привело к повышению сложности реклоузеров, что позволило по-разному реагировать на различные случаи ненормальной работы или неисправности в распределительной сети электроэнергии. Высоковольтная изоляция и прерывающие устройства в современных устройствах повторного включения обычно состоят из твердой диэлектрической изоляции с вакуумными прерывателями для прерывания тока и гашения дуги. [11] [12]
Чтобы предотвратить повреждение распределительной сети электроэнергии, каждая станция сети защищена автоматическими выключателями или предохранителями , которые отключают питание в случае короткого замыкания . Эти решения защиты представляют собой серьезную проблему при восстановлении электропитания сразу после переходных процессов, поскольку ремонтным бригадам приходится вручную сбрасывать автоматические выключатели или заменять предохранители.
В качестве альтернативы, устройства повторного включения запрограммированы на автоматизацию процесса сброса удаленно после короткого замыкания и обеспечивают более детальный подход к восстановлению работоспособности, что приводит к повышению доступности электроснабжения. Использование реклоузеров во время кратковременного повреждения, например, когда ветка дерева, оторванная от дерева во время урагана, приземляется на линию электропередачи и быстро очищается, когда ветка падает на землю, позволяет удаленно восстановить подачу электроэнергии.
Реклоузеры могут сэкономить значительные эксплуатационные расходы при удаленном управлении, поскольку они могут уменьшить необходимость поездок полевых бригад на площадку для сброса настроек устройств, перешедших в режим блокировки.
Реклоузеры также могут устранить повреждение распределительной сети электроэнергии, разделив сеть на более мелкие участки, возможно, в каждой последующей точке ответвления распределения электроэнергии, которые потребляют гораздо меньшую мощность, чем выключатели на питающих станциях, и могут быть настроены на срабатывание при гораздо меньшей мощности. уровни мощности. Следовательно, одно событие в сети приведет к отключению только секции, обслуживаемой одним реклоузером, задолго до того, как питающая станция заметит проблему и отключит электроэнергию.
Реклоузеры могут решить проблемы с перераспределением нагрузки путем реконфигурации распределительной сети электроэнергии.
Основная философия повторного включения заключается в активном рассмотрении типов неисправностей и обеспечении эффективного реагирования на основе вероятностей обнаруженного типа неисправности. Токи повреждения измеряются трансформаторами тока .
Основным классом неисправностей в воздушной распределительной сети является удар молнии. Скачки молнии повышают напряжение, что может вызвать локальный пробой изоляции и вызвать искрение над изоляторами. Реклоузеры могут обнаружить это как перегрузку по току или замыкание на землю (в зависимости от асимметрии замыкания). Грозовые разряды проходят очень быстро (снижаются за 50 мс), поэтому первое повторное включение можно настроить как на быстрое срабатывание, так и на повторное включение. Это первое повторное включение позволяет прервать искрение, вызванное молнией, но быстро восстанавливает питание.
Если после первого быстрого повторного включения устройство повторного включения замыкается из-за неисправности, вполне вероятно, что неисправность относится к второстепенному классу неисправностей, контакту с растительностью или отказу оборудования. Замыкание по току будет указывать на повреждение класса между линиями, что может быть подтверждено максимальной токовой защитой обратной последовательности фаз, тогда как замыкание на землю может указывать на замыкание на землю или двойное замыкание на землю. Затем реклоузеры могут применить политику сжигания предохранителей, при которой они остаются закрытыми в течение короткого периода времени, чтобы предохранители на боковых линиях сгорели, изолируя неисправность. Если неисправность не устранена, АПВ снова отключается. Эту же политику можно использовать для подачи энергии к местам неисправностей, чтобы сжечь неисправность в линии. Это может быть ответвление, пересекающее несколько линий, или фауна (птицы, змеи и т. д.), вступающая в контакт с проводниками.
Чувствительная защита от замыканий на землю в устройствах повторного включения обычно настроена на немедленную блокировку. Такое обнаружение небольших токов утечки (менее 1 ампера) в линии среднего напряжения может указывать на повреждение изолятора, обрыв кабелей или контакт линий с деревьями. Нет смысла применять повторное включение к этому сценарию, и передовая практика в отрасли заключается в том, чтобы не выполнять повторное включение при чувствительном замыкании на землю. Реклоузеры с чувствительной защитой от замыканий на землю, способной обнаруживать ток 500 мА и ниже, используются в качестве метода уменьшения пожара, поскольку они обеспечивают снижение риска возникновения пожара на 80%, [13] однако их никогда не следует использовать в качестве реклоузеров в этом применении, только в качестве одноразовых распределенных автоматических выключателей, которые позволяют с высокой чувствительностью проверять наличие этих неисправностей. [14]
Традиционные реклоузеры были разработаны просто для автоматизации действий линейной бригады, посещающей удаленный распределительный объект, чтобы включить сработавший автоматический выключатель и попытаться восстановить подачу электроэнергии. Благодаря расширенным функциям защиты современных реклоузеров эти устройства используются во множестве дополнительных приложений.
Бытовые потребители в районах, питаемых затронутыми воздушными линиями электропередачи, могут иногда наблюдать эффект работы АПВ в действии. Если неисправность затрагивает собственную распределительную цепь потребителя, он может увидеть одно или несколько коротких полных отключений, за которыми следует либо нормальная работа (поскольку АПВ удается восстановить электропитание после устранения временного сбоя), либо полное прекращение обслуживания (поскольку АПВ исчерпывает максимум 4 попытки).
Если неисправность произошла в цепи, прилегающей к потребителю, потребитель может увидеть несколько кратковременных «провалов» (провалов) напряжения, поскольку сильный ток повреждения течет в соседнюю цепь и прерывается один или несколько раз. Типичным проявлением может быть провал или периодическое отключение домашнего освещения во время грозы. Действие АПВ может привести к потере настроек времени, потере данных в энергозависимой памяти электронных устройств, остановке, перезапуску или повреждению из-за прерывания электропитания. Владельцам такого оборудования может потребоваться защитить электронные устройства от последствий перебоев электропитания, а также скачков напряжения.
Реклоузеры могут взаимодействовать с последующими защитными устройствами, называемыми секционаторами, обычно с разъединителем или выключателями, оснащенными механизмом отключения, срабатывающим по счетчику или таймеру. [17] Секционный выключатель, как правило, не рассчитан на прерывание тока повреждения, однако он часто имеет более высокий базовый уровень изоляции, что позволяет использовать некоторые секционные выключатели в качестве точки изоляции. Каждый секционный выключатель обнаруживает и подсчитывает прерывания тока повреждения устройством повторного включения (или автоматическим выключателем). После заранее определенного количества прерываний секционный выключатель откроется, тем самым изолируя неисправный участок цепи, позволяя устройству повторного включения восстановить подачу питания на другие исправные участки. [18] Некоторые современные контроллеры АПВ могут быть настроены на работу реклоузеров в режиме секционного выключателя. Это используется в приложениях, где запасы по степени защиты слишком малы, чтобы обеспечить эффективную координацию защиты между электрическими активами.
Пожарный риск – это врожденный риск воздушной распределительной сети. Независимо от выбора распределительного устройства защиты распределительных сетей, риск пожара на воздушных линиях всегда выше, чем на подземных. [13]
Королевская комиссия штата Виктория по расследованию лесных пожаров 2009 года указала, что повторное включение необходимо отключать в дни высокого риска лесных пожаров, однако в дни низкого риска его следует применять для надежности энергоснабжения. [14]
Неправильно сконфигурированные или старые модели реклоузеров могут стать причиной возникновения или распространения лесных пожаров. Исследование лесных пожаров в Черную субботу в Австралии в 2009 году показало, что устройства повторного включения, работающие как одноразовые автоматические выключатели с чувствительной защитой от замыкания на землю, настроенной на ток 500 мА, снизят риск возникновения пожара на 80%. Любую форму повторного включения следует удалять в дни повышенного пожароопасного состояния, и в целом повторное включение не следует применять при обнаружении чувствительных замыканий на землю. [13]
Коммунальные предприятия штата Виктория отреагировали на решение Королевской комиссии, переоборудовав часть своих воздушных сетей в зонах повышенного риска на подземные кабели, заменив открытые воздушные проводники изолированными кабелями и заменив старые реклоузеры современными ACR с удаленной связью, чтобы обеспечить возможность корректировки настроек при сильном лесном пожаре. дни риска. [19]
{{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь ){{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)