Recloser - Recloser

Parte dintr- o serie pe
Inginerie electrică
Conversia puterii electrice
Infrastructura energiei electrice
Componente ale sistemelor de energie electrică
Patru reînchidere pe partea dreaptă a unei stații

În distribuția energiei electrice , reînchizătoarele automate de circuite ( ACR ) sunt o clasă de aparate de distribuție care este proiectată pentru a fi utilizată pe rețelele aeriene de distribuție a energiei electrice pentru a detecta și întrerupe defecțiunile momentane . Cunoscute și sub denumirea de reînchidere sau închidere automată , ACR-urile sunt în esență întreruptoare cu tensiune nominală de înaltă tensiune cu senzori de curent și tensiune integrate și un releu de protecție, optimizat pentru utilizare ca activ de protecție a distribuției aeriene a rețelei. ACR-urile comerciale sunt guvernate de standardele ANSI / IEEE C37.60, IEC 62271-111 și IEC 62271-200. Cele trei clase majore de tensiune de funcționare sunt 15,5 kV, 27 kV și 38 kV.

Pentru rețelele de distribuție aeriene, majoritatea defecțiunilor sunt tranzitorii, cum ar fi fulgerul , supratensiunile sau obiectele străine care intră în contact cu liniile de distribuție expuse. Prin această logică, 80% din întreruperi pot fi rezolvate printr-o simplă operație de închidere. Recloserele sunt concepute pentru a face față unui ciclu scurt de închidere deschisă, în care inginerii electrici pot configura opțional numărul de încercări de închidere înainte de trecerea la o etapă de blocare.

Recloserele au fost inventate la mijlocul anilor 1900 în SUA. Unele dintre cele mai vechi reclosere au fost introduse de Kyle Corporation la începutul anilor 1940. Recloserele au fost inițial dispozitive hidraulice umplute cu ulei cu capacități de releu de protecție mecanică rudimentară. Recloserele automate de circuite moderne sunt semnificativ mai avansate decât unitățile hidraulice originale. Apariția releelor ​​de protecție electronice bazate pe semiconductori în anii 1980 a dus la o sofisticare sporită, permițând răspunsuri diferite la diferitele cazuri de funcționare anormală sau defecțiune pe rețelele de distribuție. Dispozitivul de izolare și întrerupere de înaltă tensiune din reîncărcătoarele moderne constă de obicei din izolație dielectrică solidă cu întrerupătoare de vid pentru întreruperea curentului și stingerea arcului.

Reanclansatoare sunt adesea folosite ca o componentă cheie într - o rețea inteligentă , deoarece acestea sunt efectiv controlate de calculator instalații de distribuție care pot fi operate și interogat la distanță folosind SCADA sau alte comunicări . Această capacitate permite utilităților să agregeze date despre performanța rețelei lor și să dezvolte scheme de automatizare pentru restaurarea energiei. Această automatizare poate fi fie distribuită (executată la nivel de reînchidere la distanță), fie centralizată (comenzi de închidere și deschidere emise de o cameră centrală de control pentru a fi executate de ACR-uri controlate de la distanță).

Descriere

Un Recloser instalat pe un alimentator rural

Pentru a preveni deteriorarea, fiecare stație de-a lungul rețelei este protejată cu întrerupătoare sau siguranțe care vor opri alimentarea în cazul unui scurtcircuit . Aceasta prezintă o problemă majoră atunci când avem de-a face cu evenimente tranzitorii. De exemplu, un membru al unui copac aruncat de pe un copac în timpul unei furtuni de vânt care aterizează pe linia electrică poate provoca un scurtcircuit care ar putea provoca daune. Cu toate acestea, defectul s-ar putea curăța rapid, pe măsură ce membrul cade la pământ. Dacă singurul sistem de protecție este furnizat de întrerupătoare la stațiile de distribuție, suprafețe mari ale rețelei de distribuție ar putea fi întunecate în timp ce echipajele de reparații resetează întrerupătoarele. Recloserele sunt programate pentru a automatiza procesul de resetare și pentru a permite o abordare mai granulară a restaurării serviciului. Rezultatul este o disponibilitate crescută a aprovizionării.

Recloserii abordează această problemă împărțind în continuare rețeaua în secțiuni mai mici. De exemplu, exemplul de rețea de oraș de mai sus ar putea fi echipat cu reînchizători la fiecare punct de sucursală din rețea. Recloserele, datorită poziției lor în amonte în rețea, gestionează mult mai puțină energie decât întrerupătoarele din stațiile de alimentare și, prin urmare, pot fi setate să declanșeze la niveluri de putere mult mai mici. Aceasta înseamnă că un singur eveniment de pe rețea va întrerupe doar secțiunea gestionată de un singur reînchizător, cu mult înainte ca stația de alimentare să observe o problemă.

Instalațiile moderne de închidere sunt adesea echipate cu comunicații SCADA, permițând ca majoritatea dispozitivelor de închidere să fie operate de la distanță de către personalul din camera de control a utilităților . Acest lucru permite comutarea rețelei, deoarece operatorii pot utiliza informațiile furnizate de reînchizători în teren pentru a reconfigura rețeaua de distribuție dacă este detectată o defecțiune în teren sau pentru a remedia problemele legate de fluxul de încărcare . Controlul de la distanță al dispozitivelor de reînchidere economisește, de asemenea , cheltuieli operaționale semnificative , deoarece poate reduce necesitatea echipajelor de teren să se deplaseze la fața locului pentru a reseta dispozitivele care au trecut la blocare.

Autorecloserele sunt fabricate în versiuni monofazate și trifazate și utilizează întrerupătoare cu ulei, vid sau SF 6 . Comenzile pentru dispozitivele de reînchidere variază de la sistemele electromecanice originale la electronica digitală cu funcții de măsurare și SCADA . Evaluările reînchiderilor variază între 2,4–38 kV pentru curenții de sarcină de la 10–1200 A și curenții de defect de la 1–16 kA.

Pe un circuit trifazat , un reînchizător este mai benefic decât trei decupaje de siguranțe separate . De exemplu, pe un Wye la delta de conversie în cazul în care decupaje sunt utilizate pe partea Wye, și doar 1 din 3 a decupării deschis Siguranțe, unii clienți pe partea delta ar avea o tensiune joasă condiție, din cauza transferului de tensiune prin intermediul transformatorului înfășurări . Tensiunea joasă poate provoca daune grave echipamentelor electronice. Dar dacă s-a folosit un dispozitiv de reînchidere, toate cele trei faze se vor deschide, eliminând problema.

Recomandarea principiilor

În timp ce proiectele originale de reclosere hidraulice aveau capacități de protecție rudimentare, dispozitivele moderne controlate cu semiconductor prezintă sisteme de control sofisticate care permit configurarea răspunsurilor variate la diferite clase de defecțiuni din rețeaua de distribuție. Numărul de încercări de reînchidere este limitat la maximum patru de Standardele de reînchidere. Filozofia de bază a închiderii este de a lua în considerare în mod activ cazurile de defecțiune și de a oferi un răspuns eficient pe baza tipului de defecțiune, acest lucru se face pe o metodologie probabilistică coroborată cu detectarea tipului de defecțiune.

Cel mai frecvent tip de eroare pe o rețea de distribuție aeriană este trăsnetul. Creșterile de trăsnet provoacă o creștere a tensiunii, care poate provoca defectarea localizată a izolației, permițând arcuirea peste izolatori. Recloserele pot detecta acest lucru ca un defect de supracurent sau de împământare (în funcție de asimetria defectului). Creșterile de trăsnet trec foarte repede (se reduc în 50 ms), astfel încât prima operație de închidere a unui dispozitiv de închidere poate fi configurată atât pentru declanșare, cât și pentru închidere rapidă. Această primă închidere permite întreruperea arcului cauzat de fulgere, dar restabilește rapid puterea.

Dacă dispozitivul de închidere se închide în urma unei defecțiuni, este posibil ca defecțiunea să fie o clasă secundară de defecțiune, contact cu vegetația sau defecțiune a echipamentului. O defecțiune la supracurent ar indica o defecțiune de la linie la linie, care poate fi confirmată prin protecția la supracurent a secvenței de fază negative, în timp ce o defecțiune la pământ poate indica o defecțiune de la linie la sol sau dublă linie la sol. Recloserele pot aplica apoi o politică de ardere a siguranțelor, unde rămân închise pentru o perioadă scurtă de timp pentru a permite siguranțelor de pe liniile laterale să ardă, izolând defecțiunea. Dacă defecțiunea nu este eliminată, dispozitivul de închidere se declanșează din nou. Aceeași politică poate fi utilizată pentru a furniza energie către site-urile de avarie pentru a arde defectul de pe linie. Aceasta ar putea fi o ramură care trece între mai multe linii sau faună (păsări, șerpi etc.) care intră în contact cu conductorii.

Protecția sensibilă la defectarea la pământ a dispozitivelor de reînchidere este de obicei setată la blocarea imediată. Această detectare a curenților mici de scurgere (mai puțin de 1 amper) pe o linie de medie tensiune poate indica defectarea izolatorului, cabluri rupte sau linii care intră în contact cu copacii. Nu există niciun merit în aplicarea reînchiderii la acest scenariu, iar cea mai bună practică din industrie este să nu se reîncadreze în caz de defect sensibil la pământ. Recloserele cu protecție sensibilă la defectarea pământului capabile să detecteze 500mA și mai jos sunt folosite ca tehnică de atenuare a incendiului, deoarece oferă o reducere a riscului cu 80% la pornirea focului, cu toate acestea nu vor fi utilizate niciodată ca reclosere în această aplicație, doar ca o singură fotografie distribuită întreruptoare care permit sensibilitate pentru a verifica existența acestor defecțiuni.

Aplicații

Recloserele tradiționale au fost proiectate pur și simplu pentru a automatiza acțiunea unui echipaj de linie care vizitează un site de distribuție la distanță pentru a închide un întrerupător de circuit și a încerca să restabilească energia. Cu funcționalitatea avansată de protecție a dispozitivelor de închidere moderne, aceste dispozitive sunt utilizate într-o multitudine de aplicații suplimentare

Cerere Metodologie Cerințe
Protecție mid-feeder Implementare convențională de reînchidere Recloser convențional
Atenuarea riscului de incendiu Fără închidere deloc. Defecțiunea la sol sensibilă (America de Nord) sau protecția la protecția la defecțiunea la pământ sensibilă la 500mA elimină riscul de pornire a incendiului cu 80% Recloser cu capacitate SGF / SEF la 500 mA
Automatizarea rețelei de distribuție inteligentă Centralizat sau distribuit Automatizarea centralizată necesită comunicare la distanță prin SCADA sau altfel. Automatizarea distribuită poate fi configurată la controlerul de reîncărcare
Conexiune regenerabilă Controlerele recloser moderne utilizează sincronizarea ANSI 25, deplasarea neutră a tensiunii 59N, sincrofazorii, sincronizatorul automat ANSI 25A și alte tipuri de protecție a tensiunii Detectarea tensiunii pe ambele părți ale dispozitivului de reînchidere
Întrerupătoare de circuit ale stației Utilizarea Recloserelor instalate într-o stație în care curenții de defect de vârf nu depășesc capacitatea maximă nominală de întrerupere, de obicei numai stațiile rurale În mod tipic, curenții maximi de defecțiune ai autobuzului sub 16 kA
Protecția rețelei de întoarcere cu un singur fir O unitate monofazică Recloser poate fi implementată. Topologia proiectării rețelei SWER este descurajată în ingineria electrică modernă din motive de siguranță, dar din cauza economiilor de costuri este uneori implementată. Recloserele monofazate pot fi utilizate pentru a îmbunătăți siguranța pe aceste linii Recloser monofazat
Laterale monofazate Un design de rețea nord-american, lateralele monofazate utilizează supracurentul ca element de protecție cheie. 3 unități monofazate pot fi combinate într-un aranjament „triplu monofazic”, unde închiderea monofazată poate fi utilizată pentru a îmbunătăți fiabilitatea față de fazele neîntemeiate. Defecțiunile permanente sunt de obicei blocate în 3 faze, în ciuda capacității de blocare a fazelor unice, deoarece riscul curenților circulanți este mare. Sistem de reînchidere monofazat sau monofazat
Protecția mobilă a echipamentelor miniere Recloserele pot fi utilizate pentru a proteja echipamentele de extracție trifazate. Aceste dispozitive sunt montate ocazional în chioșcuri mobile care pot fi mutate pe măsură ce echipamentul este mutat în jurul minei. Complexitatea de proiectare a echipamentelor de protecție este redusă în aceste aplicații, întrucât dispozitivele de reînchidere includ toată protecția și controlul necesar pentru îndeplinirea cererii. Acest lucru reduce costurile de testare și punere în funcțiune a echipamentului. Recloser într-un format de instalare Kiosk.

Autoreclosers în acțiune

Clienții rezidențiali din zonele alimentate de liniile electrice aeriene afectate pot vedea ocazional efectele unui autorecloser în acțiune. Dacă defecțiunea afectează propriul circuit de distribuție al clientului, acesta poate vedea una sau mai multe întreruperi scurte și complete, urmate fie de o funcționare normală (deoarece autorecloserul reușește să restabilească energia după ce o defecțiune tranzitorie a fost eliminată), fie o întrerupere completă a serviciului (ca autorecloser își epuizează reîncercările). Dacă defecțiunea este pe un circuit adiacent, clientul poate vedea mai multe scurte „scufundări” în tensiune, deoarece curentul de defect greu curge în circuitul adiacent și este întrerupt de una sau de mai multe ori. O manifestare tipică ar fi scufundarea sau întreruperea intermitentă a iluminării domestice în timpul unei furtuni electrice. Acțiunea de închidere automată poate duce la pierderea setărilor de timp ale dispozitivelor electronice, pierderea datelor din memoria volatilă, oprirea, repornirea sau suferirea de daune din cauza întreruperii alimentării. Proprietarii unor astfel de echipamente pot avea nevoie să protejeze dispozitivele electronice împotriva consecințelor întreruperilor de curent și, de asemenea, a supratensiunii.

Secționalizatoare

Recloserele pot coopera cu dispozitive de protecție în aval numite secționalizatoare, de obicei un deconector sau decupaje echipate cu un mecanism de declanșare declanșat de un contor sau de un cronometru. Un secționalizator nu este, în general, evaluat pentru a întrerupe curentul de defecțiune, însă are adesea un nivel de izolație de bază mai mare, permițând utilizarea unor secționatoare ca punct de izolare. Fiecare secționalizator detectează și contorizează întreruperile curentului de defecțiune de către reînchizător (sau întrerupător). După un număr prestabilit de întreruperi, secționalizatorul se va deschide, izolând astfel secțiunea defectă a circuitului, permițând dispozitivului de reînchidere să restabilească alimentarea cu celelalte secțiuni fără defecțiune. Unele controlere moderne de recloser pot fi configurate pentru a permite recloserelor să funcționeze în modul secționalizator. Aceasta este utilizată în aplicații în care marjele de clasificare a protecției sunt prea mici pentru a asigura o coordonare eficientă a protecției între activele electrice.

Siguranță la incendiu și incendii

Riscul de incendiu este un risc înnăscut al unei rețele de distribuție aeriene. Indiferent de alegerea aparatelor de protecție de distribuție, riscul de incendiu este întotdeauna mai mare la conductorii aerieni decât la reticularea subterană.

Comisia Regală Victoriană pentru incendii din 2009 a indicat că închiderea trebuie să fie dezactivată în zilele cu risc ridicat de incendiu, însă în zilele cu risc scăzut ar trebui aplicată pentru fiabilitatea aprovizionării.

Recloserele de model vechi sau configurate incorect au fost implicate în declanșarea sau răspândirea incendiilor. Cercetările asupra incendiilor de sâmbătă neagră australiene din 2009 au indicat faptul că dispozitivele de reînchidere care funcționează ca întrerupătoare cu o singură lovitură, cu protecție Sensitive Ground Fault configurată la 500mA, ar reduce riscul de pornire la foc cu 80%. Orice formă de închidere ar trebui eliminată în zilele cu risc ridicat de incendiu, iar închiderea în general nu ar trebui aplicată defecțiunilor detectate de defecțiune la pământ.

Utilitățile victoriene au răspuns Comisiei Regale transformând o parte din rețeaua lor aeriană în zone cu risc ridicat în cablu subteran, înlocuind conductoarele aeriene expuse cu cabluri izolate și înlocuind reînchizatoarele vechi cu ACR-uri moderne cu comunicații de la distanță pentru a se asigura că setările pot fi ajustate la focul mare zile de risc.

Vezi si

Referințe

  1. ^ BM Weedy (1972), Electric Power Systems (Ediția a doua), Londra: John Wiley și Sons, p. 26 , ISBN 978-0-471-92445-6
  2. ^ Thompson, Stan. „Auto-Recloser - Siguranță și minimizarea perioadelor de nefuncționare” . Transmisie și distribuție numărul 1 2018 . Adus 02-07-2018 .
  3. ^ http://www.cooperindustries.com/content/public/en/power_systems/about_us/our_history.html
  4. ^ Richard C. Dorf, ed. (1993), Manualul de inginerie electrică , Boca Raton: CRC Press, p. 1319, ISBN 978-0-8493-0185-8
  5. ^ Edwin Bernard Kurtz, ed. (1997), The Lineman's and Cableman's Handbook (ediția a IX-a), New York: McGraw Hill, pp. 18-8 până la 18-15, ISBN 978-0-07-036011-2
  6. ^ Willis, H. Lee (2004). Carte de referință privind planificarea distribuției energiei electrice . Marcel Dekker Inc. p. 526 . ISBN 978-0824748753.
  7. ^ a b c d Marxsen, Dr. Tony (15 iulie 2015). „Teste de aprindere prin conducție a vegetației” (PDF) . www.energy.vic.gov.au . Accesat la 3 iulie 2018 .
  8. ^ a b "Comisia regală victoriană în sâmbăta neagră a incendiilor din Australia" (PDF) . royalcommission.vic.gov.au . Accesat la 3 iulie 2018 .
  9. ^ Studiul efectului performanței dispozitivelor de protecție asupra căderii de tensiune din cauza defecțiunilor rețelei de distribuție | Mostafa Alinezhad, Iman Sepehri, Seyed Esmaeel Naghibi și Mehrdad Ahmadi Kamarposhti | Revista Internațională de Științe Fizice Vol. 5 (17), pp. 2590-2597, 18 decembrie 2010
  10. ^ Kurtz, The Lineman's and Cableman's Handbook pp. 18-12.
  11. ^ Abiri-Jahromi, Amir; Fotuhi-Firuzabad, Mahmud; Parvania, Masood; Mosleh, Mohsen (1 ianuarie 2012). „Strategia optimizată de plasare a comutatorului de secționalizare în sistemele de distribuție”. Tranzacții IEEE la livrarea energiei electrice . 27 (1): 362-370. doi : 10.1109 / TPWRD.2011.2171060 . S2CID  47091809 .
  12. ^ "AusNet Services Bushfire Mitigation Plan for the Electricity Distribution Network" . www.ausnetservices.com.au .