Hur automatiska återförslutningar (AR) fungerar i elektriska nätverk

Konsumenternas huvudsakliga strömkrav är tillförlitlighet och oavbruten strömförsörjning. Transportenergiflöden från elektriska nät sträcker sig över hundratals och tusentals kilometer. På sådana avstånd kan kraftledningar påverkas av olika naturliga och fysiska processer som skadar utrustning, skapar läckströmmar eller kortslutningar.

För att förhindra spridning av olyckor är alla kraftledningar utrustade med skydd som ständigt övervakar alla nödvändiga parametrar för elkraft i realtid och i händelse av ett fel, koppla snabbt bort strömmen från kraftledningen genom att använda en strömbrytare installerad på sidan av änden av generatorns linje.

För detta ändamål läggs alla kraftledningar mellan växlande transportnoder, sk elektriska transformatorstationer, på vilka kraftanordningar, mätanordningar samt skydds- och automationsutrustning är koncentrerade.

Avbrott i strömledningen kan uppstå av en mängd olika anledningar med varierande varaktighet. Vanligtvis delas de in i två grupper som agerar:

1. kortsiktigt;

2. under lång tid.

Ett exempel på den första manifestationen av ett fel kan vara en stork som flyger över ledarna i en luftledning så att den med sina utspridda vingar minskar det elektriska motståndet hos det isolerande luftlagret mellan faspotentialerna och därmed skapar en väg för en kortslutningsström att passera genom hans kropp.

Det andra fallet kännetecknas av vandaler som skjuter isolatorer från ett jaktgevär med ett skjutvapen, förstörelse av stöd genom naturkatastrofer eller stötar av fordon som kraschar in i stolparna i hög hastighet vid dålig sikt.

I båda fallen kommer skydden att upptäcka felet och öppna brytaren. Kortslutningsströmmar kommer att sluta passera genom kortslutningsplatsen, ett strömavbrott i matningen bildas.

Men elkonsumenter behöver elförsörjning eftersom de inte längre kan leva utan den. Därför är det nödvändigt att slå på ledningen med en strömbrytare och så snabbt som möjligt.

Detta görs automatiskt i flera steg eller manuellt av driftpersonal enligt en strikt definierad algoritm.

Hur automatisk återstängning (AR) fungerar

Alla krafttransformatorstationer har strömbrytare som kan styras av automationssystem eller av avsändaråtgärder. Det är detta de är utrustade för solenoider:

• sätta på;

• stänga av.

Spänning på motsvarande solenoid resulterar i kommutering av det primära nätverket.Överväg möjligheten att automatiskt styra strömbrytare genom dedikerade automatiska återförslutningar.

När kraftledningen är bortkopplad från skydden startar automatisk återstängning omedelbart. Men det applicerar inte spänning på linjen omedelbart efter frånkoppling, utan med en tidsfördröjning som är nödvändig för självförstörelse av kortsiktiga orsaker, till exempel en stork som elektricerats på marken.

För varje typ av kraftledningar, baserat på statistiska studier, rekommenderas deras egna tider, vilket säkerställer perioden med kortsiktiga haverier. Vanligtvis handlar det om två sekunder eller lite mer (upp till fyra).

Efter att den förinställda tiden har löpt ut, matar automatiken spänning till påslagningsmagneten: ledningen tas i drift. I denna situation kan aktivering göras:

1. lyckats när felet har själveliminerats (storken har passerat genom trådzonen);

2. misslyckades om till exempel en drake kom på ledningarna och kabeln till dess fäste inte hann brinna till slutet.

Efter framgångsrik inkludering är allt klart. Ett kort strömavbrott kommer inte att skada användarna och i de flesta fall kommer de helt enkelt inte att märka det.

I händelse av en misslyckad automatisk avstängning är situationen med konsumenterna komplicerad: felet kvarstår, och linjeskyddet har återigen tagit bort spänningen från det - konsumenterna kopplas igen. Således misslyckades det första försöket att stänga igen.

För att öka tillförlitligheten av informationen görs efter en tid, till exempel 15 ÷ 20 sekunder, ett andra automatiskt försök att slå på linjen under belastning.

Bruket att använda dubbel automatisk stängning av högspänningsledningar har visat sin effektivitet i 15 fall av aktivering av hundra. Med tanke på att upp till 50 % av nödavstängningarna elimineras av den första strömbrytaren och upp till 15 % av den andra, ökar den totala tillförlitligheten av att koppla om linjen under belastning genom att använda en dubbelcykel avsevärt och når en nivå på 60 ÷ 65 % .

Om felet inte löses efter det andra återinkopplingsförsöket och skyddet löser ut strömbrytaren igen, är felet permanent och kräver visuell bedömning av servicepersonal och reparation. Det är omöjligt att slå på en sådan linje under belastning förrän felet är eliminerat av fältpersonalen. Och det tar lite tid att hitta den platsen och göra reparationsarbeten.

Spänningen läggs på det reparerade området i manuellt läge efter att många kontroller har utförts för att utesluta att felet återkommer.

Funktionsprinciperna för automatiska återförslutningar som övervägs för luftledningen är fullt lämpliga för styrenheter för bussar, sektioner, transformatorer, elmotorer och annan lågspännings- eller högspänningskraftutrustning.

Krav på automatisk återstängning

Starthastighet

För att skapa systemtillförlitlighet är det nödvändigt att välja de optimala förutsättningarna för att ställa in automatiseringen baserat på följande faktorer:

• tillhandahållande av avbrott för att förhindra jonisering av mediet, exklusive återtändning av ljusbågen vid hastig påslagning;

• möjligheterna med den tekniska designen av strömbrytaren för att snabbt byta lasten till nödläge;

• begränsa avbrottet av den icke-aktuella pausen i driften av utrustningen och andra egenskaper hos den tekniska processen.

Lanseringsvillkor

Automatisering måste fungera efter varje avstängning av skydd eller spontan, felaktig manövrering av omkopplaren. När man slår på manuellt eller använder en fjärrkontroll bör automatisk återinkoppling inte fungera, eftersom vid personalfel, till exempel om en bärbar eller stationär jord lämnas och inte tas bort, kommer skydden att lösa ut felet, och spänningen kan inte tillämpas på den igen.

Därför, strukturellt, är den automatiska återstängningen efter en lång resa inte redo för drift och återställer sina egenskaper på några sekunder från det ögonblick som brytaren slås på.

Varaktighet av flera power-ups

Energireserven för de automatiska stängningsanordningarna måste säkerställa att kretsbrytaren utför automatiskt cykler:

1. Av — På — Av för engångsdrift;

2. Av — På — Av — På — Av för dubbla algoritmer.

I slutet av cykeln måste automatiseringen inaktiveras.

Ställ in ett timbörvärde

Längden på fördröjningen mellan utlösningen av strömbrytaren och aktiveringen av den automatiska utrustningen måste justeras av driftpersonalen, med hänsyn till de specifika lokala förhållandena.

Prestandaåterställning

Efter framgångsrik drift av det automatiska systemet uppstår en förlust av dess energireserv.Den måste återhämta sig med en kort förutbestämd tid för att varna enheterna för en ny operation vid start.

Tillförlitligheten för kommandot som utfärdas av automatiseringen

Storleken på utsignalen och dess varaktighet från automatiseringen måste vara tillräcklig för att tillförlitligt styra strömbrytaren.

Förmåga att blockera operationer

I elektriska nät skapas förutsättningar när vissa skydd måste utesluta den automatiska stängningsoperationen efter aktivering. Till exempel, när frekvensen i nätverket minskar på grund av anslutningen av ett stort antal användare, måste några av dem kopplas bort. Sekvensen av sådana operationer tillhandahålls i utformningen av frekvensavlastning, där mindre kritiska anslutningar redan är tilldelade för att ta bort ström från dem. I detta fall måste driften av deras automatiska återstängning blockeras av ett blockeringskommando som kommer från motsvarande skydd.

Typer av automatiska stängningsanordningar

Flera åtgärder

Beroende på syftet med automatisk återstängning är de utformade för att fungera i en eller två cykler. Praktisk forskning visar att om du installerar tredubbla automatisk återförslutning, så överstiger deras effektivitet inte 3%, och det är väldigt lite. Därför används inte sådana automationssystem alls.

Metoder för att påverka strömbrytarens aktivering

Gamla fjäder- och lastmanöverdon använde mekaniska stängningskonstruktioner, vilket överför kraften från en förspänd fjäder eller lyft last direkt till frånkopplingsanordningen utan tidsfördröjning.

Sådana mekanismer kräver inte en extra strömkälla, men har ett litet avbrott utan ström och en komplex enhet som inte är särskilt tillförlitlig. Nu används de inte och har helt ersatts av elsystem.

Antal styrda brytarfaser

Skydds- och automatiska kretsar kan verka samtidigt på alla tre faser i kretsen eller välja den där incidenten inträffade.

Trefas automatisk stängning (TAPV) är något enklare i design och funktionsprincip, och enfas (OAPV) är byggda enligt ett mer komplext schema, har ett stort antal mät- och logikelement. Till exempel, i reläversionen av standardpaneler, placeras TAPV i en låda som är mindre än halva panelens bredd.

Att placera logiska element som fungerar enligt OAPV-algoritmer kräver utrymme i området som upptas av en separat panel.

Med introduktionen av statiska reläer och mikroprocessorenheter började automatiseringens storlek minska avsevärt.

Styrmetoder för automatisk återslutning av kretsar

När strömbrytaren aktiveras på kommando från den automatiska återinkopplingen, efter att skyddet har löst ut, är kretsen uppdelad i två sektioner. Vid denna tidpunkt kan en missanpassning av spänningsövertoner i tid (vinkelförskjutning, fas) uppstå, vilket skapar komplexa transienter och gör att skyddet fungerar.

Beroende på graden av betydelse för utrustningen kan automatisering utföras för arbete:

1. inga synkroniseringskontroller;

2. med synchrocheck.

De första konstruktionerna kan användas:

• i kraftsystem med garanterad försörjning när synkronism och spänningskvalitetskontroller inte krävs.Enkla TAPV-scheman skapas för detta fall;

• av utrustning som tillåter asynkron påslagning — asynkron automatisk återanslutning (NAPV);

• för effektbrytare utrustade med höghastighetsskydd och drivningar som kan arbeta vid en tidpunkt som utesluter uppdelningen av kraftsystemet i asynkrona sektioner - höghastighets automatisk återstängning (BAPV).

Synkroniseringskontroller utförs när:

• kontrollera närvaron av spänning, till exempel på linjen — KNNL;

• bristande spänningskontroll — KONL;

• väntar på synkronisering — KOS;

• sync capture — KUS.

Kompatibilitet med automatisk återstängning med driften av reläskydd och automationsanordningar

Algoritmer kan implementeras för att automatiskt återstänga:

• försvarsacceleration;

• ställa in funktionssekvensen för omkopplare på olika sammankopplade länkar;

• interaktion med automatisk utrustning för frekvensavlastning;

• användningen av icke-selektiv strömavbrott i kombination med automatisk återstängning, vilket gör det möjligt att minska kortslutningsströmmar;

• kombinationer med den automatiska överföringsväxlingen och några andra fall.

Typ av driftström

Automationsanordningar som arbetar på basis av energin från lagringsbatterierna som samlas in i strömförsörjningssystemet för arbetskretsarna har den bästa tillförlitligheten. Men de kräver komplex teknisk utrustning och konstant underhåll av specialister.

Följaktligen har andra system utvecklats baserade på effekt från växelströmskretsar hämtade från hjälptransformatorer (TSN), ström (CT) eller spänning (VT).De används oftast i små fjärranslutna transformatorstationer som betjänas av mobila elektriker.

Funktionsprincipen för den enklaste automatiska stängningslinjen med ett slag

Logiken som används för encykels automatiska återförslutningar kan förklaras på diagrammet över den gamla men fortfarande fungerande elektromagnetiska principen för AR-reläet (RPV-58).

Kretsen matas med likspänning + ХУ och - ХУ. AR-reläet styrs av följande kretsar:

• synkroniseringskontroll;

• brytarkontaktens läge i frånslaget läge (RPO);

• tillstånd att förbereda;

• förbud mot automatisk återstängning.

AR-satsen innehåller reläer:

• tid RT;

• mellanliggande RP med två spolar:

• nuvarande I;

• spänning U.

Kondensator C, efter att spänningen har lagts på kontrollboxen, laddas genom elementen i förberedelsetillståndets logiska kretsar. Och när automatiska icke-återstängande kretsar bildas, blockeras laddningen genom att välja motstånd R1 och R2.

ShU-spänningen appliceras på tidsreläet RVs spole efter att strömbrytaren har löst ut genom tidsstyrkretsarna och den utför den specificerade tidsfördröjningen med sin kontakt.

Efter stängning av en normalt öppen kontakt RV urladdas kondensatorn till mellanreläets RP spänningsspole, som utlöses och med sin slutna kontakt RP, via sin egen strömspole, avger + ShU till solenoiden för att stänga strömbrytaren.

Således matar APV-reläet ut en strömpuls från den förladdade kondensatorn C för att stänga strömbrytaren efter att den utlösts av RU-signalblinkaren och N-överlägget genom att sluta RP-kontakten.

Syftet med H-skylten är att inaktivera automatisk återstängning av servicepersonal vid byte av drift.

Relä för automatisk stängning av statiska element

Användningen av halvledarteknik har förändrat storleken och designen av elektromagnetiska reläer utformade för automatiska stängningsanordningar. De har blivit mer kompakta, bekväma i inställningar och inställningar.

Och principen för driften av reläkretsen, inbäddad i logiken för elektromagnetiska reläer, förblev densamma.

Funktioner för stöd för automatiska stängningsanordningar

Under drift står de skydds- och automationsanordningar som har tagits i drift endast under överinseende av servicepersonalen som kontrollerar att utrustningen fungerar korrekt. Tillgång till dem för andra specialister är begränsad. organisatoriska förutsättningar.

Alla automatiska stängningsoperationer registreras av automations-, registrerings- och avsändarposterna i operationsloggen. Reläpersonalen analyserar korrektheten av varje aktivering av reläskydds- och automationsanordningarna och registrerar detta i den tekniska dokumentationen.

För att utföra periodiskt underhåll tas automatiska återstängningsanordningar, tillsammans med andra system, ur drift och överförs till personalen på MSRZAI-tjänsten för förebyggande åtgärder, som efter att ha slutfört inspektionerna upprättar en rapport, gör en slutsats om deras användbarhet och delta i driftsättningsexploatering reläskyddsanordningar att jobba
Se även: Hur automatic transfer switching devices (ATS) fungerar i elektriska nätverk