Реклоузер

В электроэнергии распределении 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 существу 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 рабочего максимального 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 распределительное устройство, управляемое компьютером, которым можно удаленно управлять и опрашивать его с помощью диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) или других средств связи . Возможности опроса и удаленного управления позволяют коммунальным предприятиям собирать данные о производительности 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, должны выполняться дистанционно управляемыми ACR).

Описание

АПВ изготавливаются однофазными. ^[6] и трехфазные версии с использованием масляных, вакуумных прерывателей или прерывателей на основе гексафторида серы (SF ₆ ). 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]

История

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]

Цели

Защита в случае неисправности

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 электроснабжения сразу после переходных процессов, поскольку ремонтным бригадам приходится вручную сбрасывать автоматические выключатели или заменять предохранители.

В качестве альтернативы, устройства повторного включения запрограммированы на удаленную автоматизацию процесса сброса 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.

Удаленное восстановление

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.

Разделение

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.

Реконфигурация и разрешение потока нагрузки

Реклоузеры могут решить проблемы с перераспределением нагрузки путем реконфигурации распределительной сети электроэнергии.

Типичные неисправности и принципы повторного включения

Основная философия повторного включения заключается в активном рассмотрении типов неисправностей и обеспечении эффективного реагирования на основе вероятностей обнаруженного типа неисправности. Токи повреждения измеряются тока трансформаторами .

Молния

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.

Контакт с растительностью или отказ оборудования

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 защитой от максимального тока 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.

Чувствительное замыкание на землю / чувствительное замыкание на землю

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 устройств повторного включения в этом приложении, а только как одноразовые распределенные автоматические выключатели, которые обеспечивают чувствительность для проверки существования этих неисправностей. ^[14]

Мертвые интервалы времени

Интервалы простоя для распределительных систем	Типичный диапазон настройки (секунды) ^[15]
Начальное отключение до первого повторного включения	от 0 до 5 секунд ^[16]
2-е отключение до 2-го повторного включения	от 10 до 20 секунд
3-е отключение до 3-го повторного включения	от 10 до 30 секунд

Приложения

Традиционные реклоузеры были разработаны просто для автоматизации действий линейной бригады, посещающей удаленный распределительный объект, чтобы замкнуть сработавший автоматический выключатель и попытаться восстановить подачу электроэнергии. Благодаря расширенным функциям защиты современных реклоузеров эти устройства используются во множестве дополнительных приложений.


Приложение	Методология	Требования
Защита среднего фидера	Традиционное применение реклоузера	Обычный реклоузер
Снижение пожарного риска	Никакого повторного включения вообще. Чувствительное замыкание на землю (Северная Америка) или срабатывание защиты от чувствительного замыкания на землю при токе 500 мА устраняет на 80 % риск возникновения пожара. ^[13]	Реклоузер с возможностью SGF/SEF при токе 500 мА
Автоматизация распределительных сетей Smart Grid	Централизованный или распределенный	Централизованная автоматизация требует удаленной связи через SCADA или иным образом. Распределенную автоматизацию можно настроить на контроллере реклоузера.
Возобновляемые соединения	Современные контроллеры реклоузера используют проверку синхронизации ANSI 25, смещение напряжения нейтрали 59N, синхрофазоры, автосинхронизатор ANSI 25A и другие средства защиты по напряжению.	Измерение напряжения на обеих сторонах реклоузера
Автоматические выключатели подстанций	Использование реклоузеров, установленных на подстанции, где пиковые токи повреждения не превышают максимальную номинальную отключающую способность, обычно только на сельских подстанциях.	Обычно максимальные токи повреждения шины ниже 16 кА.
Защита однопроводной сети с возвратом заземления	Топология проектирования сети SWER не рекомендуется в современной электротехнике из соображений безопасности, но из-за экономии средств ее иногда применяют. Однофазные реклоузеры можно использовать для повышения безопасности на этих линиях во время аварийных ситуаций.	Однофазный реклоузер
Однофазная защита от перегрузки по току	В качестве ключевого элемента защиты от перегрузки по току на однофазных ответвительных линиях выполнен в стиле североамериканской сети. 3 однофазных блока могут быть объединены в схему «Один тройной», где повторное включение одной фазы может повысить надежность неповрежденных фаз во время кратковременных аварийных ситуаций. Несмотря на возможность блокировки отдельных фаз с помощью схемы «Один-тройной» во время постоянного замыкания на одной фазе, риск циркуляции токов высок, и обычно применяется трехфазная блокировка.	Одиночный тройной реклоузер или однофазная система реклоузера
Защита мобильного горнодобывающего оборудования	Реклоузеры можно использовать для защиты трехфазного горнодобывающего оборудования. Эти устройства иногда устанавливаются в мобильных киосках, которые можно перемещать по мере перемещения оборудования по руднику. В этих приложениях снижается сложность проектирования защитного оборудования, поскольку реклоузеры включают в себя всю защиту и управление, необходимые для удовлетворения требований применения; что снижает затраты на испытания и пуско-наладочные работы оборудования.	Реклоузер в формате установки в киоске.

АПВ в действии

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 сбоя питания. Владельцам такого оборудования может потребоваться защитить электронные устройства от последствий перебоев электропитания, а также скачков напряжения.

Интеграция секционатора

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 питание других исправных участков. ^[18] Некоторые современные контроллеры реклоузеров можно настроить 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.

Пожарная безопасность и лесные пожары

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]

См. также

Ссылки

^ «МЭК 62271-111:2019 Устройства автоматического повторного включения для систем переменного тока до 38 кВ включительно» . webstore.iec.ch . Проверено 25 июня 2022 г.
^ Международный стандарт IEC/IEEE. Высоковольтное распределительное и управляющее оборудование. Часть 111. Автоматические устройства повторного включения для систем переменного тока напряжением до 38 кВ включительно . Февраль 2019 г. стр. 1–272. doi : 10.1109/IEESTD.2019.8641507 . ISBN 978-2-8322-4991-8 . Проверено 25 июня 2022 г. {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помогите )
^ Б.М. Види (1972), Электрические энергетические системы (второе изд.), Лондон: John Wiley and Sons, стр. 26 , ISBN 978-0-471-92445-6
^ Томпсон, Стэн. «Автоматическое реклоузер – безопасность и минимизация простоев» . Передача и распределение, выпуск 1, 2018 г. Проверено 2 июля 2018 г.
^ Джереми Блэр, Грег Хэтвей и Тревор Мэттсон из Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. «Решения распространенных проблем защиты распределительных сетей» . {{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ US11303109B2 , Черногория, Алехандро и Эннис, Майкл Г., «Боковая защита и метод системы распределения электроэнергии», выпущено 12 апреля 2022 г.
^ «3-фазный автоматический реклоузер ABB» .
^ «Технические данные трехфазного АПВ Eaton» (PDF) .
^ Уиллис, Х. Ли (2004). Справочник по планированию распределения электроэнергии . Марсель Деккер Inc. с. 526 . ISBN 978-0824748753 .
^ «Наша история» . www.cooperindustries.com . Архивировано из оригинала 18 мая 2011 г.
^ Ричард К. Дорф, изд. (1993), Справочник по электротехнике , Бока-Ратон: CRC Press, стр. 1319, Бибкод : 1993эх..книга.....D , ISBN 978-0-8493-0185-8
^ Эдвин Бернард Курц, изд. (1997), Справочник линейного и кабельщика (9-е изд.), Нью-Йорк: McGraw Hill, стр. 18–8–18–15, ISBN 978-0-07-036011-2
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Марксен, доктор Тони (15 июля 2015 г.). «Испытания на возгорание по растительной проводимости» (PDF) . www.energy.vic.gov.au . Проверено 3 июля 2018 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б «Королевская комиссия Виктории по расследованию лесных пожаров в Черную субботу в Австралии» (PDF) . royalcommission.vic.gov.au . Проверено 3 июля 2018 г.
^ «Справочник по взаимосвязи распределительных сетей | Тихоокеанская газовая и электрическая компания» . 2017.
^ «Как работают реклоузеры? Настройки и работа» (PDF) .
^ Курц, Справочник линейного и кабельщика, стр. 18–12.
^ Абири-Джахроми, Амир; Фотухи-Фирузабад, Махмуд; Парвания, Масуд; Мослех, Мохсен (1 января 2012 г.). «Оптимизированная стратегия размещения секционных переключателей в распределительных системах». Транзакции IEEE при доставке электроэнергии . 27 (1): 362–370. дои : 10.1109/TPWRD.2011.2171060 . S2CID 47091809 .
^ «План AusNet Services по смягчению последствий лесных пожаров для сети распределения электроэнергии» . www.ausnetservices.com.au .

[1] «МЭК 62271-111:2019 Устройства автоматического повторного включения для систем переменного тока до 38 кВ включительно» . webstore.iec.ch . Проверено 25 июня 2022 г.

[2] Международный стандарт IEC/IEEE. Высоковольтное распределительное и управляющее оборудование. Часть 111. Автоматические устройства повторного включения для систем переменного тока напряжением до 38 кВ включительно . Февраль 2019 г. стр. 1–272. doi : 10.1109/IEESTD.2019.8641507 . ISBN 978-2-8322-4991-8 . Проверено 25 июня 2022 г. {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помогите )

[3] Б.М. Види (1972), Электрические энергетические системы (второе изд.), Лондон: John Wiley and Sons, стр. 26 , ISBN 978-0-471-92445-6

[4] Томпсон, Стэн. «Автоматическое реклоузер – безопасность и минимизация простоев» . Передача и распределение, выпуск 1, 2018 г. Проверено 2 июля 2018 г.

[5] Джереми Блэр, Грег Хэтвей и Тревор Мэттсон из Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. «Решения распространенных проблем защиты распределительных сетей» . {{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[6] US11303109B2 , Черногория, Алехандро и Эннис, Майкл Г., «Боковая защита и метод системы распределения электроэнергии», выпущено 12 апреля 2022 г.

[7] «3-фазный автоматический реклоузер ABB» .

[8] «Технические данные трехфазного АПВ Eaton» (PDF) .

[9] Уиллис, Х. Ли (2004). Справочник по планированию распределения электроэнергии . Марсель Деккер Inc. с. 526 . ISBN 978-0824748753 .

[10] «Наша история» . www.cooperindustries.com . Архивировано из оригинала 18 мая 2011 г.

[11] Ричард К. Дорф, изд. (1993), Справочник по электротехнике , Бока-Ратон: CRC Press, стр. 1319, Бибкод : 1993эх..книга.....D , ISBN 978-0-8493-0185-8

[12] Эдвин Бернард Курц, изд. (1997), Справочник линейного и кабельщика (9-е изд.), Нью-Йорк: McGraw Hill, стр. 18–8–18–15, ISBN 978-0-07-036011-2

[:0-13] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Марксен, доктор Тони (15 июля 2015 г.). «Испытания на возгорание по растительной проводимости» (PDF) . www.energy.vic.gov.au . Проверено 3 июля 2018 г.

[:1-14] Перейти обратно: ^а ^б «Королевская комиссия Виктории по расследованию лесных пожаров в Черную субботу в Австралии» (PDF) . royalcommission.vic.gov.au . Проверено 3 июля 2018 г.

[15] «Справочник по взаимосвязи распределительных сетей | Тихоокеанская газовая и электрическая компания» . 2017.

[16] «Как работают реклоузеры? Настройки и работа» (PDF) .

[17] Курц, Справочник линейного и кабельщика, стр. 18–12.

[18] Абири-Джахроми, Амир; Фотухи-Фирузабад, Махмуд; Парвания, Масуд; Мослех, Мохсен (1 января 2012 г.). «Оптимизированная стратегия размещения секционных переключателей в распределительных системах». Транзакции IEEE при доставке электроэнергии . 27 (1): 362–370. дои : 10.1109/TPWRD.2011.2171060 . S2CID 47091809 .

[19] «План AusNet Services по смягчению последствий лесных пожаров для сети распределения электроэнергии» . www.ausnetservices.com.au .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]