Ako fungujú automatické rezatvárače (AR) v elektrických sieťach

Hlavnými požiadavkami spotrebiteľov na energiu sú spoľahlivosť a neprerušované napájanie. Transportné energetické toky z elektrických sietí pokrývajú stovky a tisíce kilometrov. V takýchto vzdialenostiach môžu byť elektrické vedenia ovplyvnené rôznymi prírodnými a fyzikálnymi procesmi, ktoré poškodzujú zariadenia, vytvárajú zvodové prúdy alebo skraty.

Aby sa zabránilo šíreniu nehôd, všetky elektrické vedenia sú vybavené ochranami, ktoré neustále monitorujú všetky potrebné parametre elektrickej energie v reálnom čase a v prípade poruchy rýchlo odpoja napájanie z elektrického vedenia pomocou vypínača inštalovaného na strane konca vedenia generátora.

Za týmto účelom sú všetky elektrické vedenia položené medzi prepínacími dopravnými uzlami, tzv elektrické rozvodne, na ktorých sú sústredené silové zariadenia, meracie prístroje, ale aj ochranné a automatizačné zariadenia.

Porucha elektrického vedenia môže nastať z rôznych dôvodov s rôznou dobou trvania. Zvyčajne sú rozdelené do dvoch skupín pôsobiacich:

1. krátkodobý;

2. na dlhú dobu.

Príkladom prvého prejavu poruchy môže byť bocian preletujúci nad vodičmi nadzemného elektrického vedenia tak, že svojimi roztiahnutými krídlami zníži elektrický odpor izolačnej vrstvy vzduchu medzi fázovými potenciálmi a vytvorí tak cestu pre aby mu telom prešiel skratový prúd.

Druhý prípad charakterizujú vandali strieľajúci izolátory z poľovníckej pušky strelnou zbraňou, ničenie podpier živelnou pohromou či nárazmi vozidiel, ktoré vo vysokej rýchlosti za zlej viditeľnosti narážajú do stĺpov.

V oboch prípadoch ochrany zistia poruchu a otvoria istič. Miestom skratu prestanú prechádzať skratové prúdy, vytvorí sa bezprúdový výpadok napájania.

Spotrebitelia elektriny však dodávku elektriny potrebujú, pretože bez nej už nedokážu žiť. Preto je potrebné linku prepnúť naživo vypínačom a čo najrýchlejšie.

Toto sa vykonáva automaticky v niekoľkých fázach alebo manuálne obsluhujúcim personálom podľa presne definovaného algoritmu.

Ako funguje automatické opätovné zatvorenie (AR).

Všetky rozvodne majú vypínače, ktoré je možné ovládať automatizačnými systémami alebo činnosťami dispečera. Na to sú vybavené solenoidy:

• zapnúť;

• vypnúť.

Privedením napätia na príslušný solenoid dôjde ku komutácii primárnej siete.Zvážte možnosť automatického ovládania ističov prostredníctvom vyhradených automatických zatváračov.

Po odpojení elektrického vedenia od ochrán sa automatické opätovné zapnutie okamžite spustí. Ale neprivádza napätie do vedenia hneď po odpojení, ale s časovým oneskorením potrebným na sebazničenie krátkodobých príčin, napríklad bociana zasiahnutého elektrickým prúdom na zemi.

Pre každý typ elektrického vedenia sú na základe štatistických štúdií odporúčané ich vlastné časy, zabezpečujúce obdobie krátkodobých porúch. Zvyčajne sú to asi dve sekundy alebo trochu viac (až štyri).

Po uplynutí prednastaveného času automatika privedie napätie do zapínacieho elektromagnetu: linka sa uvedie do prevádzky. V tejto situácii je možné aktiváciu vykonať:

1. úspešný, keď sa porucha sama odstránila (bocian prešiel cez drôtenú zónu);

2. zlyhal, ak sa na drôty dostal napríklad šarkan a kábel jeho uchytenia nestihol dopáliť do konca.

Po úspešnom zaradení je všetko jasné. Krátky výpadok prúdu používateľom neuškodí a vo väčšine prípadov si ho jednoducho nevšimnú.

V prípade zlyhania automatického vypnutia je situácia so spotrebiteľmi komplikovaná: porucha zostáva a ochrana linky z nej opäť odstránila napätie - spotrebitelia sú opäť odpojení. Prvý pokus o opätovné zatvorenie bol teda neúspešný.

Na zvýšenie spoľahlivosti informácií sa po určitom čase, napríklad 15 ÷ 20 sekúnd, vykoná druhý automatický pokus o zapnutie linky pod záťažou.

Prax používania dvojitého automatického uzatvárania vysokonapäťových elektrických vedení preukázala svoju účinnosť v 15 prípadoch aktivácie zo sto. Vzhľadom na to, že až 50 % núdzových odpojení eliminuje prvý istič a až 15 % druhý, výrazne sa zvyšuje celková spoľahlivosť spínania linky pod záťažou pri použití dvojitého cyklu a dosahuje úroveň 60 ÷ 65 %. .

Ak sa po druhom pokuse o opätovné pripojenie porucha neodstráni a ochrana opäť vypne istič, potom je porucha trvalá a vyžaduje vizuálne posúdenie servisným personálom a opravu. Zapnutie takejto linky pod záťažou je nemožné, kým poruchu neodstráni poľná posádka. A nájsť to miesto a vykonať opravu nejaký čas trvá.

Napätie je privedené na opravované miesto v manuálnom režime po vykonaní početných kontrol na vylúčenie opätovného výskytu poruchy.

Princípy činnosti automatických uzávierok uvažovaných pre vzdušné vedenie sú plne vhodné pre riadiace zariadenia autobusov, sekcií, transformátorov, elektromotorov a iných nízkonapäťových alebo vysokonapäťových energetických zariadení.

Požiadavky na automatické opätovné zatvorenie

Rýchlosť zapnutia

Pre vytvorenie spoľahlivosti systému je potrebné zvoliť optimálne podmienky pre nastavenie automatizácie na základe nasledujúcich faktorov:

• zabezpečenie prerušenia, aby sa zabránilo ionizácii média, s vylúčením opätovného zapálenia oblúka v prípade rýchleho zapnutia;

• možnosti technického prevedenia ističa pre rýchle prepnutie záťaže do núdzového režimu;

• obmedzenie prerušenia neprúdovej pauzy v prevádzke zariadenia a ďalšie charakteristiky technologického procesu.

Podmienky spustenia

Automatizácia musí fungovať po akomkoľvek vypnutí ochranami alebo spontánnom, chybnom ovládaní spínača. Pri manuálnom zapnutí alebo použití diaľkového ovládača by automatické opätovné pripojenie nemalo fungovať, pretože v prípade personálnych chýb, napríklad, ak sa prenosné alebo stacionárne uzemnenie ponechá a neodstráni, ochrany vyhlásia poruchu a napätie nemôže znovu použiť.

Preto štrukturálne automatické opätovné zapnutie po dlhej jazde nie je pripravené na prevádzku a obnoví svoju charakteristiku v priebehu niekoľkých sekúnd od okamihu zapnutia ističa.

Trvanie viacerých zapnutí

Zásoba energie automatických uzatváracích zariadení musí zabezpečiť automatické vykonávanie cyklov ističom:

1. Off — On — Off pre jednorazovú operáciu;

2. Off — On — Off — On — Off pre duálne algoritmy.

Na konci cyklu musí byť automatizácia deaktivovaná.

Nastavte nastavenú hodinu

Dĺžku oneskorenia medzi vypnutím ističa a zapnutím automatiky musí upraviť obsluhujúci personál s prihliadnutím na špecifické miestne podmienky.

Obnova výkonu

Po úspešnej prevádzke automatického systému dochádza k strate jeho energetickej rezervy.Musí sa obnoviť v krátkom vopred stanovenom čase, aby upozornil zariadenia na novú operáciu pri spustení.

Spoľahlivosť príkazu vydaného automatizáciou

Veľkosť výstupného signálu a jeho trvanie z automatizácie musia byť dostatočné na spoľahlivé ovládanie ističa.

Schopnosť blokovať operácie

V elektrických sieťach sa vytvárajú podmienky, keď niektoré ochrany musia po svojej aktivácii vylúčiť samočinné zatváranie. Napríklad, keď sa frekvencia v sieti zníži v dôsledku pripojenia veľkého počtu používateľov, niektorí z nich musia byť odpojení. Postupnosť takýchto operácií je zabezpečená pri návrhu frekvenčného odľahčenia, kde sú už priradené menej kritické spojenia na odobratie energie z nich. V tomto prípade musí byť činnosť ich automatického opätovného zatvorenia zablokovaná blokovacím príkazom z príslušnej ochrany.

Typy automatických uzatváracích zariadení

Viaceré akcie

V závislosti od účelu automatického opätovného zatvárania sú navrhnuté tak, aby fungovali v jednom alebo dvoch cykloch. Praktický výskum ukazuje, že ak nainštalujete trojité automatické opätovné zatváranie, ich účinnosť nepresiahne 3%, a to je veľmi málo. Preto sa takéto automatizačné systémy vôbec nepoužívajú.

Spôsoby ovplyvňovania aktivácie ističa

Staré pružinové a zaťažovacie pohony používali mechanické uzatváracie konštrukcie, prenášajúce silu predpätej pružiny alebo zdvihnutého bremena priamo na odpojovacie zariadenie bez časového oneskorenia.

Takéto mechanizmy nevyžadujú dodatočný zdroj energie, ale majú malú prestávku bez prúdu a zložité zariadenie, ktoré nie je príliš spoľahlivé. Teraz sa nepoužívajú a boli úplne nahradené elektrickými systémami.

Počet riadených fáz ističa

Ochranné a automatické obvody môžu pôsobiť súčasne na všetky tri fázy obvodu alebo vybrať tú, na ktorej došlo k incidentu.

Trojfázové automatické zatváranie (TAPV) je o niečo jednoduchšie v dizajne a princípe činnosti a jednofázové (OAPV) sú postavené podľa zložitejšej schémy, majú veľké množstvo meracích a logických prvkov. Napríklad v reléovej verzii štandardných panelov je TAPV umiestnený v krabici, ktorá je menšia ako polovica šírky panelu.

Umiestnenie logických prvkov pracujúcich podľa algoritmov OAPV si vyžaduje priestor v oblasti obsadenej samostatným panelom.

So zavedením statických relé a mikroprocesorových zariadení sa veľkosť automatizácie začala výrazne zmenšovať.

Metódy ovládania pre automatické opätovné uzatváranie obvodov

Keď je istič zapnutý na príkaz z automatického opätovného zatvárania, po vypnutí ochrany sa obvod rozdelí na dve časti. V tomto bode môže nastať nesúlad napäťových harmonických v čase (posun uhla, fáza), čo vytvára zložité prechodné javy a spôsobuje, že ochrana funguje.

Podľa stupňa dôležitosti zariadenia je možné automatizáciu vykonávať pre prácu:

1. žiadne kontroly synchronizácie;

2. so synchrocheckom.

Môžu sa použiť prvé konštrukcie:

• v energetických systémoch s garantovaným napájaním, keď sa nevyžaduje kontrola synchronizácie a kvality napätia.Pre tento prípad sú vytvorené jednoduché schémy TAPV;

• zariadenia, ktoré umožňuje asynchrónne zapínanie — asynchrónne automatické opätovné pripojenie (NAPV);

• pre ističe vybavené vysokorýchlostnými ochranami a pohonmi schopnými prevádzky v čase, ktorý vylučuje delenie elektrizačnej sústavy na asynchrónne úseky-vysokorýchlostné automatické opätovné zapínanie (BAPV).

Kontroly synchronizácie sa vykonávajú, keď:

• kontrola prítomnosti napätia, napríklad na linke - KNNL;

• nedostatok regulácie napätia — KONL;

• čaká na synchronizáciu – KOS;

• zachytenie synchronizácie — KUS.

Kompatibilita automatického opätovného zatvárania s prevádzkou reléových ochranných a automatizačných zariadení

Na automatické opätovné zatvorenie možno implementovať algoritmy:

• zrýchlenie obrany;

• nastavenie postupnosti činnosti spínačov na rôznych prepojených prepojeniach;

• interakcia s automatickým zariadením na frekvenčné vykladanie;

• použitie neselektívneho prerušenia prúdu v kombinácii s automatickým opätovným zapnutím, čo umožňuje znížiť skratové prúdy;

• kombinácie s operáciou automatického prepínania prenosu a niektoré ďalšie prípady.

Typ prevádzkového prúdu

Najvyššiu spoľahlivosť majú automatizačné zariadenia pracujúce na základe energie akumulátorov zhromaždených v napájacom systéme pracovných obvodov. Vyžadujú si však zložité technické vybavenie a neustálu údržbu špecialistami.

V dôsledku toho boli vyvinuté ďalšie systémy založené na napájaní z obvodov striedavého prúdu odoberaných z pomocných transformátorov (TSN), prúdu (CT) alebo napätia (VT).Najčastejšie sa používajú v malých, vzdialených rozvodniach, ktoré obsluhujú mobilní elektrikári.

Princíp fungovania najjednoduchšej jednorazovej automatickej uzatváracej linky

Logiku používanú pre jednocyklové automatické opätovné zapínanie možno vysvetliť na schéme starého, ale stále fungujúceho elektromagnetického princípu relé AR (RPV-58).

Obvod je napájaný jednosmerným prevádzkovým napätím + ХУ a - ХУ. Relé AR je riadené nasledujúcimi obvodmi:

• riadenie synchronizácie;

• poloha kontaktu ističa vo vypnutom stave (RPO);

• povolenie na prípravu;

• zákaz automatického opätovného zatvárania.

Súprava AR obsahuje relé:

• čas RT;

• stredný RP s dvoma cievkami:

• prúd I;

• napätie U.

Kondenzátor C sa po privedení napätia do riadiacej skrine nabíja cez prvky logických obvodov prípravného povolenia. A keď sa vytvoria automatické neuzatváracie obvody, náboj sa zablokuje výberom rezistorov R1 a R2.

Napätie ShU je privedené na cievku časového relé RV po vypnutí ističa cez obvody časovania a svojim kontaktom vykoná zadané časové oneskorenie.

Po zopnutí normálne otvoreného kontaktu RV sa kondenzátor vybije na napäťovú cievku medzirelé RP, ktorá sa spustí a svojim zopnutým kontaktom RP cez vlastnú prúdovú cievku vydá + ShU do solenoidu pre zopnutie výkonového spínača.

Relé APV teda vydáva prúdový impulz z vopred nabitého kondenzátora C na zatvorenie ističa po jeho aktivácii signálnym blikačom RU a prekrytím N uzavretím kontaktu RP.

Účelom dosky H je znemožniť automatické opätovné zatvorenie servisným personálom pri prepínaní.

Relé pre automatické zatváranie statických prvkov

Použitie polovodičovej technológie zmenilo veľkosť a dizajn elektromagnetických relé určených pre automatické uzatváracie zariadenia. Stali sa kompaktnejšími, pohodlnejšími v nastaveniach a nastaveniach.

A princíp činnosti reléového obvodu, zabudovaného do logiky elektromagnetických relé, zostal rovnaký.

Vlastnosti podpory automatických zatváracích zariadení

Počas prevádzky sú ochranné a automatizačné zariadenia, ktoré boli uvedené do prevádzky, len pod dohľadom servisného personálu, ktorý kontroluje správnu činnosť zariadenia. Prístup iných odborníkov k nim je obmedzený. organizačné podmienky.

Všetky úkony automatickej uzávierky eviduje automatika, zapisovače a dispečerské záznamy v prevádzkovom denníku. Pracovníci relé analyzujú správnosť každého spustenia ochrany a automatizácie relé a zaznamenajú to do technickej dokumentácie.

Na vykonávanie pravidelnej údržby sa automatické zatváracie zariadenia spolu s ďalšími systémami vyradia z prevádzky a prenesú sa na personál služby MSRZAI na preventívne opatrenia, ktorí po dokončení kontrol vypracujú správu a urobia záver o svojom prevádzkyschopnosti a podieľať sa na uvedení do prevádzky reléové ochranné zariadenia pracovať
Pozri tiež: Ako fungujú automatické spínacie zariadenia (ATS) v elektrických sieťach