Hoe automatische hersluiters (AR) werken in elektrische netwerken

De belangrijkste stroomvereisten van consumenten zijn betrouwbaarheid en ononderbroken stroomvoorziening. Transportenergiestromen uit elektrische netwerken beslaan honderden en duizenden kilometers. Op dergelijke afstanden kunnen hoogspanningslijnen worden beïnvloed door verschillende natuurlijke en fysieke processen die apparatuur beschadigen, lekstromen veroorzaken of kortsluiting veroorzaken.

Om de verspreiding van ongevallen te voorkomen, zijn alle hoogspanningslijnen uitgerust met beveiligingen die constant alle noodzakelijke parameters van elektrische stroom in realtime bewaken en in geval van een storing snel de stroom van de stroomlijn loskoppelen door een aan / uit-schakelaar te bedienen die is geïnstalleerd op de kant van het einde van de lijn van de generator.

Hiervoor worden alle hoogspanningslijnen tussen schakelende transportknooppunten gelegd, de zgn elektrische onderstations, waarop stroomapparaten, meetapparatuur, evenals beveiligings- en automatiseringsapparatuur zijn geconcentreerd.

Stroomuitval kan om verschillende redenen met verschillende duur optreden. Meestal zijn ze verdeeld in twee groepen die optreden:

1. korte termijn;

2. voor een lange tijd.

Een voorbeeld van de eerste manifestatie van een storing zou een ooievaar kunnen zijn die over de geleiders van een bovengrondse hoogspanningslijn vliegt, zodat hij met zijn gespreide vleugels de elektrische weerstand van de isolerende luchtlaag tussen de fasepotentialen vermindert en zo een pad creëert voor een kortsluitstroom om door zijn lichaam te gaan.

Het tweede geval wordt gekenmerkt door vandalen die met een jachtgeweer op isolatoren schieten met een vuurwapen, vernieling van steunen door natuurrampen of inslagen door voertuigen die bij slecht zicht met hoge snelheid tegen de palen botsen.

In beide gevallen zullen de beveiligingen de fout detecteren en de stroomonderbreker openen. Kortsluitstromen stoppen met passeren door de kortsluitlocatie, er ontstaat een stroomonderbreking in de voeding.

Maar elektriciteitsverbruikers hebben stroomvoorziening nodig omdat ze niet meer zonder kunnen. Daarom is het noodzakelijk om de lijn live te zetten met een schakelaar en zo snel mogelijk.

Dit gebeurt automatisch in verschillende fasen of handmatig door bedienend personeel volgens een strikt gedefinieerd algoritme.

Hoe automatisch opnieuw sluiten (AR) werkt

Alle onderstations hebben vermogensschakelaars die kunnen worden bestuurd door automatiseringssystemen of door dispatcheracties. Hier zijn ze voor uitgerust solenoïden:

• aanzetten;

• afsluiten.

Het toepassen van spanning op de corresponderende solenoïde resulteert in commutatie van het primaire netwerk.Overweeg de mogelijkheid om stroomonderbrekers automatisch te regelen via speciale automatische hersluiters.

Zodra de stroomlijn is losgekoppeld van de beveiligingen, begint het automatisch opnieuw sluiten onmiddellijk. Maar het zet geen spanning op de lijn direct na het loskoppelen, maar met een tijdvertraging die nodig is voor zelfvernietiging van kortetermijnoorzaken, bijvoorbeeld een ooievaar die op de grond wordt geëlektrocuteerd.

Voor elk type hoogspanningslijnen worden, op basis van statistische studies, hun eigen tijden aanbevolen, waardoor de periode van kortstondige storingen wordt gegarandeerd. Meestal is dit ongeveer twee seconden of iets meer (maximaal vier).

Na het verstrijken van de vooraf ingestelde tijd levert de automatisering spanning aan de inschakelmagneet: de lijn wordt in bedrijf gesteld. In deze situatie kan activering worden gedaan:

1. geslaagd wanneer de storing zichzelf heeft verholpen (de ooievaar is door de draadzone gepasseerd);

2. faalde als bijvoorbeeld een vlieger op de draden kwam en de kabel van zijn bevestiging geen tijd had om tot het einde door te branden.

Bij succesvolle opname is alles duidelijk. Een korte stroomonderbreking zal gebruikers geen kwaad doen en zal het in de meeste gevallen gewoon niet merken.

In het geval van een mislukte automatische uitschakeling is de situatie met consumenten gecompliceerd: de fout blijft bestaan ​​en de lijnbeveiliging heeft de spanning er weer uit gehaald - de verbruikers zijn weer losgekoppeld. Dus de eerste poging om opnieuw te sluiten was niet succesvol.

Om de betrouwbaarheid van de informatie te vergroten, wordt na enige tijd, bijvoorbeeld 15 ÷ 20 seconden, een tweede automatische poging gedaan om de lijn onder belasting in te schakelen.

De praktijk van het gebruik van dubbele automatische sluiting van hoogspanningslijnen heeft zijn effectiviteit bewezen in 15 van de honderd gevallen van activering. Aangezien tot 50% van de noodstops wordt geëlimineerd door de eerste stroomonderbreker en tot 15% door de tweede, neemt de algehele betrouwbaarheid van het schakelen van de lijn onder belasting met behulp van een dubbele cyclus aanzienlijk toe, tot een niveau van 60 ÷ 65% .

Als na de tweede poging tot heraansluiting de fout niet is verholpen en de beveiliging de stroomonderbreker opnieuw activeert, dan is de fout permanent en vereist visuele beoordeling door servicepersoneel en reparatie. Het is onmogelijk om zo'n lijn onder belasting in te schakelen totdat de storing is verholpen door de veldploeg. En het kost wat tijd om die plek te vinden en reparatiewerkzaamheden uit te voeren.

De spanning wordt in handmatige modus op het gerepareerde gebied gezet nadat talloze controles zijn uitgevoerd om herhaling van de fout uit te sluiten.

De werkingsprincipes van automatische hersluiters die voor de bovenleiding worden overwogen, zijn volledig geschikt voor besturingsapparaten van bussen, secties, transformatoren, elektromotoren en andere laagspannings- of hoogspanningsapparatuur.

Vereisten voor automatisch opnieuw sluiten

Inschakelsnelheid

Om systeembetrouwbaarheid te creëren, is het noodzakelijk om de optimale omstandigheden voor het instellen van de automatisering te selecteren op basis van de volgende factoren:

• voorzien van onderbreking om ionisatie van het medium te voorkomen, met uitzondering van herontsteken van de boog in geval van overhaast inschakelen;

• de mogelijkheden van het technisch ontwerp van de vermogenschakelaar om de belasting snel naar de noodstand te schakelen;

• beperking van de onderbreking van de niet-huidige pauze in de werking van de apparatuur en andere kenmerken van het technologische proces.

Start voorwaarden

Automatisering moet werken na elke uitschakeling door beveiligingen of spontane, foutieve bediening van de schakelaar. Bij handmatig inschakelen of het gebruik van een afstandsbediening zou het automatisch opnieuw verbinden niet moeten werken, omdat in het geval van personeelsfouten, bijvoorbeeld als een draagbare of stationaire aarde wordt achtergelaten en niet wordt verwijderd, de beveiligingen de storing zullen activeren en de spanning niet kan er weer op worden toegepast.

Daarom is de automatische herinschakeling na een lange rit structureel niet klaar voor gebruik en herstelt hij zijn eigenschappen binnen enkele seconden vanaf het moment dat de schakelaar wordt ingeschakeld.

Duur van meerdere power-ups

De energiereserve van de automatische sluitingen moet zorgen voor de automatische uitvoering van cycli door de vermogenschakelaar:

1. Uit — Aan — Uit voor eenmalig gebruik;

2. Uit — Aan — Uit — Aan — Uit voor dubbele algoritmen.

Aan het einde van de cyclus moet de automatisering worden uitgeschakeld.

Stel een uurinstelpunt in

De lengte van de vertraging tussen het uitschakelen van de stroomonderbreker en het inschakelen van de automatische apparatuur moet worden aangepast door het bedienend personeel, rekening houdend met de specifieke lokale omstandigheden.

Prestatieherstel

Na een succesvolle werking van het automatische systeem treedt een verlies van de energiereserve op.Het moet binnen een korte vooraf bepaalde tijd herstellen om de apparaten bij het opstarten te waarschuwen voor een nieuwe bewerking.

Betrouwbaarheid van het commando van de automatisering

De sterkte van het uitgangssignaal en de duur ervan vanuit de automatisering moeten voldoende zijn om de stroomonderbreker betrouwbaar te kunnen aansturen.

Mogelijkheden om bewerkingen te blokkeren

In elektrische netwerken worden voorwaarden gecreëerd wanneer bepaalde beveiligingen de automatische sluiting na activering moeten uitsluiten. Wanneer bijvoorbeeld de frequentie in het netwerk afneemt door de aansluiting van een groot aantal gebruikers, moeten een aantal van hen worden losgekoppeld. De volgorde van dergelijke bewerkingen wordt gegeven in het ontwerp van frequentie-ontlading, waar minder kritieke verbindingen al zijn toegewezen om de stroom ervan te verwijderen. In dit geval moet de werking van hun automatische hersluiting worden geblokkeerd door een blokkeringsopdracht afkomstig van de overeenkomstige beveiliging.

Soorten automatische sluitingen

Meerdere acties

Afhankelijk van het doel van automatisch hersluiten, zijn ze ontworpen om in één of twee cycli te werken. Praktijkonderzoek toont aan dat als u een drievoudige automatische hersluiting installeert, hun efficiëntie niet hoger is dan 3%, en dat is heel weinig. Daarom worden dergelijke automatiseringssystemen helemaal niet gebruikt.

Methoden om de activering van de stroomonderbreker te beïnvloeden

Oude actuatoren met veer en belasting gebruikten mechanische sluitontwerpen, waarbij de kracht van een voorgespannen veer of een opgetilde last zonder tijdvertraging rechtstreeks werd overgebracht op het ontkoppelingsapparaat.

Dergelijke mechanismen hebben geen extra stroombron nodig, maar hebben een kleine onderbreking zonder stroom en een complex apparaat dat niet erg betrouwbaar is. Nu worden ze niet gebruikt en zijn ze volledig vervangen door elektrische systemen.

Aantal gecontroleerde fasen van stroomonderbrekers

Beschermende en automatische circuits kunnen tegelijkertijd werken op alle drie de fasen van het circuit of de fase selecteren waarop het incident plaatsvond.

Driefasige automatische sluiting (TAPV) is iets eenvoudiger qua ontwerp en werkingsprincipe, en enkelfasige (OAPV) zijn gebouwd volgens een complexer schema en hebben een groot aantal meet- en logische elementen. In de relaisversie van standaardpanelen wordt de TAPV bijvoorbeeld in een doos geplaatst die minder dan de helft van de breedte van het paneel is.

Het plaatsen van logische elementen die werken volgens OAPV-algoritmen vereist ruimte in het gebied dat wordt ingenomen door een apart paneel.

Met de introductie van statische relais en microprocessorapparaten begon de omvang van de automatisering aanzienlijk af te nemen.

Besturingsmethoden voor automatisch hersluitende circuits

Wanneer de stroomonderbreker wordt geactiveerd op commando van de automatische hersluiter, wordt het circuit na het uitschakelen van de beveiliging in twee secties verdeeld. Op dit punt kan een mismatch van spanningsharmonischen in de tijd (hoekverschuiving, fase) optreden, wat complexe transiënten veroorzaakt en ervoor zorgt dat de beveiliging werkt.

Afhankelijk van de mate van belangrijkheid van de apparatuur, kan automatisering worden uitgevoerd voor werk:

1. geen synchronisatiecontroles;

2. met synchrocontrole.

De eerste constructies kunnen worden gebruikt:

• in voedingssystemen met gegarandeerde voeding wanneer synchronisatie en spanningskwaliteitscontroles niet vereist zijn.Voor deze casus worden eenvoudige TAPV-schema's gemaakt;

• van apparatuur die asynchroon inschakelen mogelijk maakt — asynchronous automatic reconnection (NAPV);

• voor stroomonderbrekers die zijn uitgerust met snelle beveiligingen en aandrijvingen die kunnen werken op een tijdstip dat de verdeling van het voedingssysteem in asynchrone secties uitsluit - automatische hersluiting met hoge snelheid (BAPV).

Synchronisatiecontroles worden uitgevoerd wanneer:

• het controleren van de aanwezigheid van spanning, bijvoorbeeld op de lijn — KNNL;

• gebrek aan spanningsregeling - KONL;

• wachten op synchronisatie — KOS;

• synchronisatie vastleggen - KUS.

Compatibiliteit van automatische hersluiting met de werking van relaisbeveiliging en automatiseringsapparaten

Er kunnen algoritmen worden geïmplementeerd om automatisch opnieuw te sluiten:

• verdediging versnelling;

• het instellen van de werkingsvolgorde van schakelaars op verschillende onderling verbonden verbindingen;

• interactie met automatische apparatuur voor frequentieontlading;

• het gebruik van niet-selectieve stroomonderbreking in combinatie met automatische herinschakeling, waardoor kortsluitstromen kunnen worden verminderd;

• combinaties met de automatische omschakeling en enkele andere gevallen.

Type bedrijfsstroom

Automatiseringsapparaten die werken op basis van de energie van de accu's die zijn verzameld in het voedingssysteem van de werkcircuits, hebben de beste betrouwbaarheid. Maar ze vereisen complexe technische apparatuur en constant onderhoud door specialisten.

Bijgevolg zijn er andere systemen ontwikkeld op basis van vermogen van wisselstroomcircuits afkomstig van hulptransformatoren (TSN), stroom (CT) of spanning (VT).Ze worden meestal gebruikt in kleine, afgelegen onderstations die worden onderhouden door mobiele elektriciens.

Het werkingsprincipe van de eenvoudigste enkelschots automatische sluitlijn

De logica die wordt gebruikt voor automatische hersluiters met één cyclus kan worden uitgelegd op het diagram van het oude maar nog steeds werkende elektromagnetische principe van het AR-relais (RPV-58).

Het circuit wordt gevoed met directe bedrijfsspanning + ХУ en - ХУ. Het AR-relais wordt bestuurd door de volgende circuits:

• synchronisatie controle;

• de positie van het onderbrekercontact in de uit-stand (RPO);

• toestemming om voor te bereiden;

• verbod op automatische hersluiting.

De AR-kit bevat relais:

• tijd RT;

• tussenliggende RP met twee spoelen:

• huidige ik;

• spanning U.

Condensator C wordt, nadat de spanning op de schakelkast is aangebracht, opgeladen via de elementen van de logische circuits van de voorbereidingsvergunning. En wanneer automatische niet-hersluitbare circuits worden gevormd, wordt de lading geblokkeerd door weerstanden R1 en R2 te selecteren.

De ShU-spanning wordt toegepast op de spoel van het tijdrelais RV nadat de stroomonderbreker is geactiveerd door de timingbesturingscircuits en voert de gespecificeerde tijdvertraging uit met zijn contact.

Na het sluiten van een normaal open contact RV ontlaadt de condensator zich naar de spanningsspoel van het tussenrelais RP, dat wordt geactiveerd en met zijn gesloten contact RP via zijn eigen stroomspoel + ShU naar de solenoïde geeft voor het sluiten van de vermogensschakelaar.

Het APV-relais voert dus een stroompuls uit van de voorgeladen condensator C om de stroomonderbreker te sluiten nadat deze is geactiveerd door de RU-signaalflitser en de N-overlay door het RP-contact te sluiten.

Het doel van de H-plaat is om automatisch hersluiten door servicepersoneel bij het schakelen uit te schakelen.

Relais voor automatisch sluiten van statische elementen

Het gebruik van halfgeleidertechnologie heeft de grootte en het ontwerp veranderd van elektromagnetische relais die zijn ontworpen voor automatische sluitapparaten. Ze zijn compacter geworden, handiger in instellingen en instellingsinstellingen.

En het werkingsprincipe van het relaiscircuit, ingebed in de logica van elektromagnetische relais, bleef hetzelfde.

Kenmerken van de ondersteuning van automatische sluitapparaten

Tijdens bedrijf staan ​​de in werking gestelde beveiligings- en automatiseringsinrichtingen alleen onder toezicht van het servicepersoneel dat de juiste werking van de apparatuur controleert. Toegang tot hen door andere specialisten is beperkt. organisatorische voorwaarden.

Alle automatische sluitingen worden geregistreerd door de automatisering, recorders en dispatcherrecords in het operatielogboek. De relaismedewerkers analyseren de juistheid van elke bediening van de relaisbeveiligings- en automatiseringsinrichtingen en leggen dit vast in de technische documentatie.

Om periodiek onderhoud uit te voeren, worden automatische hersluitapparaten, samen met andere systemen, buiten dienst gesteld en overgedragen aan het personeel van de MSRZAI-service voor preventieve maatregelen, die na voltooiing van de inspecties een rapport opstellen, een conclusie trekken over hun bruikbaarheid en deelname aan opdrachtexploitatie relais bescherming apparaten werken
Zie ook: Hoe automatische omschakelingsapparaten (ATS) werken in elektrische netwerken