Come funzionano i richiusori automatici (AR) nelle reti elettriche

I principali requisiti di alimentazione dei consumatori sono l'affidabilità e l'alimentazione ininterrotta. I flussi di energia di trasporto dalle reti elettriche coprono centinaia e migliaia di chilometri. A tali distanze, le linee elettriche possono essere interessate da vari processi naturali e fisici che danneggiano le apparecchiature, creano correnti di dispersione o cortocircuiti.

Per prevenire il propagarsi degli infortuni, tutte le linee elettriche sono dotate di protezioni che monitorano costantemente in tempo reale tutti i parametri necessari dell'energia elettrica e in caso di malfunzionamento, tolgono rapidamente l'alimentazione alla linea elettrica azionando un interruttore di potenza installato sul il lato dell'estremità della linea del generatore.

A tale scopo, tutte le linee elettriche vengono posate tra i nodi di trasporto di commutazione, i cosiddetti cabine elettriche, su cui si concentrano dispositivi di potenza, dispositivi di misurazione, nonché apparecchiature di protezione e automazione.

Il guasto della linea elettrica può verificarsi per una serie di motivi con durate variabili. Di solito sono divisi in due gruppi che agiscono:

1. a breve termine;

2. per molto tempo.

Un esempio della prima manifestazione di un guasto potrebbe essere una cicogna che sorvola i conduttori di una linea elettrica aerea in modo che con le sue ali spiegate riduca la resistenza elettrica dello strato d'aria isolante tra i potenziali di fase e crei così un percorso per un corrente di corto circuito per passare attraverso il suo corpo.

Il secondo caso è caratterizzato da vandali che sparano isolanti da un fucile da caccia con un'arma da fuoco, distruzione di sostegni a causa di calamità naturali o impatti di veicoli che si schiantano contro i pali ad alta velocità in condizioni di scarsa visibilità.

In entrambi i casi, le protezioni rileveranno il guasto e apriranno l'interruttore. Le correnti di cortocircuito smettono di passare attraverso il punto di cortocircuito, si forma un'interruzione di corrente nell'alimentazione.

Ma i consumatori di elettricità hanno bisogno della fornitura di elettricità perché non possono più vivere senza di essa. Pertanto, è necessario accendere la linea con un interruttore e il più rapidamente possibile.

Questo viene fatto automaticamente in più fasi o manualmente dal personale operativo secondo un algoritmo rigorosamente definito.

Come funziona la richiusura automatica (AR).

Tutte le sottostazioni elettriche dispongono di interruttori di alimentazione che possono essere controllati dai sistemi di automazione o dalle azioni del dispatcher. Per questo sono attrezzati solenoidi:

• accendere;

• fermare.

L'applicazione di tensione al solenoide corrispondente comporta la commutazione della rete primaria.Prendere in considerazione l'opzione di controllare automaticamente gli interruttori automatici tramite richiusori automatici dedicati.

Una volta scollegata la linea di alimentazione dalle protezioni, parte immediatamente la richiusura automatica. Ma non applica tensione alla linea subito dopo la disconnessione, ma con un ritardo necessario per l'autodistruzione di cause a breve termine, ad esempio una cicogna fulminata a terra.

Per ogni tipo di linea elettrica, sulla base di studi statistici, sono raccomandati i propri tempi, garantendo il periodo di guasti a breve termine. Di solito si tratta di circa due secondi o poco più (fino a quattro).

Trascorso il tempo preimpostato, l'automazione fornisce tensione al solenoide di accensione: la linea viene messa in funzione. In questa situazione, l'attivazione può essere effettuata:

1. riuscito quando il malfunzionamento si è autoeliminato (la cicogna ha attraversato la zona del filo);

2. fallito se, ad esempio, un aquilone è salito sui fili e il cavo del suo attacco non ha avuto il tempo di bruciare fino alla fine.

Dopo l'inclusione riuscita, tutto è chiaro. Una breve interruzione di corrente non danneggerà gli utenti e nella maggior parte dei casi semplicemente non se ne accorgeranno.

In caso di mancato spegnimento automatico, la situazione con le utenze è complicata: il guasto rimane e la protezione della linea ha nuovamente rimosso la tensione da esso - le utenze vengono nuovamente disconnesse. Pertanto, il primo tentativo di richiusura non ha avuto successo.

Per aumentare l'attendibilità dell'informazione, dopo un certo tempo, ad esempio 15 ÷ 20 secondi, viene effettuato un secondo tentativo automatico di accensione della linea sotto carico.

La pratica di utilizzare la doppia chiusura automatica delle linee elettriche ad alta tensione ha dimostrato la sua efficacia in 15 casi di attuazione su cento. Considerando che fino al 50% degli arresti di emergenza vengono eliminati dal primo interruttore e fino al 15% dal secondo, l'affidabilità complessiva di commutazione della linea sotto carico utilizzando un doppio ciclo aumenta notevolmente, raggiungendo un livello di 60 ÷ 65% .

Se, dopo il secondo tentativo di riconnessione, il guasto non viene risolto e la protezione fa scattare nuovamente l'interruttore, allora il guasto è permanente e richiede una valutazione visiva da parte del personale di servizio e riparazione. È impossibile attivare tale linea sotto carico fino a quando l'errore non viene eliminato dall'equipaggio sul campo. E ci vuole del tempo per trovare quel posto e fare lavori di riparazione.

La tensione viene applicata all'area riparata in modalità manuale dopo che sono stati effettuati numerosi controlli per escludere il ripetersi del guasto.

I principi di funzionamento dei richiusori automatici considerati per la linea aerea sono perfettamente adatti per dispositivi di controllo di autobus, sezioni, trasformatori, motori elettrici e altre apparecchiature elettriche a bassa o alta tensione.

Requisiti per la richiusura automatica

Velocità di accensione

Per creare l'affidabilità del sistema, è necessario selezionare le condizioni ottimali per l'impostazione dell'automazione in base ai seguenti fattori:

• previsione di interruzione per impedire la ionizzazione del fluido, esclusa la riaccensione dell'arco in caso di riaccensione precipitosa;

• le possibilità del progetto tecnico dell'interruttore automatico per commutare rapidamente il carico in modalità di emergenza;

• limitare l'interruzione della pausa non corrente nel funzionamento dell'apparecchiatura e altre caratteristiche del processo tecnologico.

Condizioni di lancio

L'automazione deve funzionare dopo qualsiasi arresto per protezioni o azionamento spontaneo ed errato dell'interruttore. In caso di accensione manuale o tramite telecomando, la riconnessione automatica non dovrebbe funzionare, perché in caso di errori del personale, ad esempio se una terra portatile o fissa viene lasciata e non rimossa, le protezioni faranno scattare il guasto e la tensione non può essere riapplicato ad esso.

Pertanto, strutturalmente, la richiusura automatica dopo un lungo viaggio non è pronta per il funzionamento e recupera le sue caratteristiche in pochi secondi dall'accensione dell'interruttore.

Durata di più power-up

La riserva di energia dei dispositivi di chiusura automatica deve garantire l'esecuzione automatica di cicli da parte dell'interruttore:

1. Off — On — Off per operazioni singole;

2. Off — On — Off — On — Off per algoritmi doppi.

Al termine del ciclo l'automazione deve essere disabilitata.

Impostare un set point orario

La durata del ritardo tra l'intervento dell'interruttore e l'eccitazione dell'apparecchiatura automatica deve essere regolata dal personale operativo, tenendo conto delle condizioni locali specifiche.

Recupero delle prestazioni

Dopo il corretto funzionamento del sistema automatico, si verifica una perdita della sua riserva di energia.Deve recuperare con un breve tempo prestabilito per avvisare i dispositivi di una nuova operazione all'avvio.

Affidabilità del comando impartito dall'automazione

L'ampiezza del segnale di uscita e la sua durata dall'automazione devono essere sufficienti per controllare in modo affidabile l'interruttore.

Capacità di bloccare le operazioni

Nelle reti elettriche si creano condizioni in cui determinate protezioni devono escludere la manovra di chiusura automatica dopo la loro attivazione. Ad esempio, quando la frequenza nella rete diminuisce a causa della connessione di un numero elevato di utenti, alcuni di essi devono essere disconnessi. La sequenza di tali operazioni è fornita nella progettazione dello scarico di frequenza, dove sono già assegnate connessioni meno critiche per rimuovere l'alimentazione da esse. In questo caso l'operazione della loro richiusura automatica deve essere bloccata da un comando di blocco proveniente dalla relativa protezione.

Tipi di dispositivi di chiusura automatica

Molteplici azioni

A seconda dello scopo della richiusura automatica, sono progettati per funzionare in uno o due cicli. La ricerca pratica mostra che se installi la tripla richiusura automatica, la loro efficienza non supera il 3%, e questo è molto poco. Pertanto, tali sistemi di automazione non vengono affatto utilizzati.

Metodi per influenzare l'azionamento dell'interruttore

I vecchi attuatori a molla e carico utilizzavano design di chiusura meccanica, trasferendo la forza di una molla precaricata o di un carico sollevato direttamente al dispositivo di disconnessione senza un ritardo.

Tali meccanismi non richiedono una fonte di alimentazione aggiuntiva, ma presentano una piccola interruzione senza corrente e un dispositivo complesso e poco affidabile. Ora non vengono utilizzati e sono stati completamente sostituiti dagli impianti elettrici.

Numero di fasi dell'interruttore controllato

I circuiti di protezione e automatici possono agire contemporaneamente su tutte e tre le fasi del circuito o selezionare quella su cui si è verificato l'incidente.

La chiusura automatica trifase (TAPV) è in qualche modo più semplice nella progettazione e nel principio di funzionamento, e la monofase (OAPV) è costruita secondo uno schema più complesso, ha un gran numero di elementi di misurazione e logici. Ad esempio, nella versione a relè dei pannelli standard, il TAPV è posizionato in una scatola di larghezza inferiore alla metà del pannello.

Il posizionamento di elementi logici operanti secondo gli algoritmi OAPV richiede spazio nell'area occupata da un pannello separato.

Con l'introduzione di relè statici e dispositivi a microprocessore, le dimensioni dell'automazione hanno iniziato a diminuire in modo significativo.

Metodi di controllo per circuiti di richiusura automatica

Quando l'interruttore viene eccitato su comando del richiusore automatico, dopo l'intervento della protezione, il circuito si divide in due sezioni. A questo punto, può verificarsi un disallineamento delle armoniche di tensione nel tempo (spostamento angolare, fase), che crea transitori complessi e provoca l'intervento della protezione.

In base al grado di importanza dell'attrezzatura, l'automazione può essere eseguita per lavoro:

1. nessun controllo di sincronizzazione;

2. con synchrocheck.

Le prime costruzioni possono essere utilizzate:

• nei sistemi di potenza con alimentazione garantita quando non sono richiesti controlli di sincronismo e qualità della tensione.Per questo caso vengono creati semplici schemi TAPV;

• di apparecchiature che consentono l'accensione asincrona — riconnessione automatica asincrona (NAPV);

• per interruttori dotati di protezioni ad alta velocità e azionamenti in grado di operare in un tempo che escluda la suddivisione del sistema di potenza in sezioni asincrone-richiusura automatica rapida (BAPV).

I controlli di sincronizzazione vengono eseguiti quando:

• verifica della presenza di tensione, ad esempio sulla linea — KNNL;

• mancanza di controllo della tensione — KONL;

• in attesa di sincronizzazione — KOS;

• acquisizione sincronizzata — KUS.

Compatibilità della richiusura automatica con il funzionamento dei relè di protezione e dei dispositivi di automazione

Gli algoritmi possono essere implementati per richiudere automaticamente:

• accelerazione della difesa;

• impostazione della sequenza di funzionamento degli interruttori su diversi collegamenti interconnessi;

• interazione con apparecchiature automatiche per lo scarico delle frequenze;

• l'utilizzo dell'interruzione di corrente non selettiva in combinazione con la richiusura automatica, che consente di ridurre le correnti di corto circuito;

• combinazioni con l'operazione di commutazione automatica del trasferimento e alcuni altri casi.

Tipo di corrente operativa

I dispositivi di automazione che funzionano sulla base dell'energia degli accumulatori raccolta nel sistema di alimentazione dei circuiti di lavoro hanno la migliore affidabilità. Ma richiedono attrezzature tecniche complesse e una manutenzione costante da parte di specialisti.

Di conseguenza sono stati sviluppati altri sistemi basati sull'alimentazione da circuiti in corrente alternata prelevati da trasformatori ausiliari (TSN), corrente (TA) o tensione (TV).Sono spesso utilizzati in piccole sottostazioni remote servite da elettricisti mobili.

Il principio di funzionamento della più semplice linea di chiusura automatica a colpo singolo

La logica utilizzata per i richiusori automatici a ciclo singolo può essere spiegata sullo schema del vecchio ma ancora funzionante principio elettromagnetico del relè AR (RPV-58).

Il circuito è alimentato con tensione di esercizio continua + ХУ e - ХУ. Il relè AR è controllato dai seguenti circuiti:

• controllo del sincronismo;

• la posizione del contatto dell'interruttore nello stato spento (RPO);

• permesso di preparare;

• divieto di richiusura automatica.

Il kit AR include relè:

• tempo RT;

• RP intermedio con due bobine:

• corrente io;

• tensione U.

Il condensatore C, dopo che la tensione è stata applicata alla scatola di controllo, viene caricato attraverso gli elementi dei circuiti logici del permesso di preparazione. E quando si formano circuiti automatici non richiudibili, la carica viene bloccata selezionando i resistori R1 e R2.

La tensione ShU viene applicata alla bobina del relè a tempo RV dopo che l'interruttore è scattato attraverso i circuiti di controllo della temporizzazione ed esegue il ritardo specificato con il suo contatto.

Dopo aver chiuso un contatto normalmente aperto RV, il condensatore si scarica sulla bobina di tensione del relè intermedio RP, che viene attivato e con il suo contatto chiuso RP, attraverso la propria bobina di corrente, emette + ShU al solenoide per la chiusura dell'interruttore di alimentazione.

Pertanto, il relè APV emette un impulso di corrente dal condensatore precaricato C per chiudere l'interruttore automatico dopo che è stato attivato dal lampeggiatore di segnale RU e dalla sovrapposizione N chiudendo il contatto RP.

Lo scopo della targhetta H è di disabilitare la richiusura automatica da parte del personale di servizio durante le operazioni di commutazione.

Relè per la chiusura automatica di elementi statici

L'uso della tecnologia dei semiconduttori ha modificato le dimensioni e il design dei relè elettromagnetici progettati per i dispositivi di chiusura automatica. Sono diventati più compatti, convenienti nelle impostazioni e nelle impostazioni di impostazione.

E il principio di funzionamento del circuito del relè, incorporato nella logica dei relè elettromagnetici, è rimasto lo stesso.

Caratteristiche del supporto dei dispositivi di chiusura automatica

Durante il funzionamento, i dispositivi di protezione e automazione che sono stati messi in funzione sono solo sotto la supervisione del personale di servizio che controlla il corretto funzionamento dell'apparecchiatura. L'accesso ad essi da parte di altri specialisti è limitato. condizioni organizzative.

Tutte le operazioni di chiusura automatica sono registrate dall'automazione, dai registratori e dai record del dispatcher nel registro delle operazioni. Il personale del relè analizza la correttezza di ogni attivazione dei dispositivi di protezione e automazione del relè e lo registra nella documentazione tecnica.

Per effettuare la manutenzione periodica, i dispositivi di richiusura automatica, insieme ad altri sistemi, vengono messi fuori servizio e trasferiti al personale del servizio MSRZAI per misure preventive, che, dopo aver completato le ispezioni, redigono un rapporto, traggono una conclusione sulla loro manutenzione e partecipare allo sfruttamento della messa in servizio dispositivi di protezione relè lavorare
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