Genlukker - Recloser

Fire genlukkere på højre side af en understation

I elektrisk strømdistribution er automatiske kredsløbslokere ( ACR'er ) en klasse af koblingsudstyr, der er designet til brug på overliggende el -distributionsnet til at opdage og afbryde øjeblikkelige fejl . Også kendt som reclosers eller autoreclosers , ACRs væsentlige højspændings vurderet afbrydere med integreret strøm og spænding sensorer og en beskyttelse relæ, optimeret til brug som et overheadnetværksdistributionsbeskyttelsesaktiv. Kommercielle ACR'er er underlagt ANSI/IEEE C37.60, IEC 62271-111 og IEC 62271-200 standarder. De tre hovedklasser af driftsspænding er 15,5 kV, 27 kV og 38 kV.

For overhead -distributionsnetværk er størstedelen af ​​fejlene forbigående, såsom lynnedslag , overspændinger eller fremmedlegemer, der kommer i kontakt med de udsatte fordelingslinjer. Ved denne logik kan 80% af afbrydelserne løses ved en simpel lukning. Reclosers er designet til at håndtere en kort tæt-åben driftscyklus, hvor elektriske ingeniører valgfrit kan konfigurere antallet af forsøg på tæt operation før overgang til et lockout-trin.

Reclosers blev opfundet i midten af ​​1900'erne i USA. Nogle af de tidligste genlukkere blev introduceret af Kyle Corporation i begyndelsen af ​​1940'erne. Reclosers var oprindeligt oliefyldte hydrauliske enheder med rudimentære mekaniske beskyttelsesrelay -muligheder. Moderne automatiske kredsløbslukkere er betydeligt mere avancerede end de originale hydrauliske enheder. Fremkomsten af halvlederbaserede elektroniske beskyttelsesrelæer i 1980'erne resulterede i øget raffinement, hvilket muliggjorde forskellige reaktioner på de forskellige tilfælde af unormal drift eller fejl på et distributionsnet. Højspændingsisolering og afbrydelsesindretning i moderne genlukkere består typisk af solid dielektrisk isolering med vakuumafbrydere til strømafbrydelse og lysbue -slukning.

Reclosers bruges ofte som en nøglekomponent i et smart grid , da de effektivt er computerstyrede koblingsudstyr, der kan fjernbetjenes og afhøres ved hjælp af SCADA eller anden kommunikation . Denne kapacitet gør det muligt for forsyningsselskaber at samle data om deres netværksydelse og udvikle automatiseringsordninger til strømgenopretning. Denne automatisering kan enten distribueres (udføres på fjerntilslagsniveau) eller centraliseres (lukke og åbne kommandoer udstedt af et centralt kontrolrum, der skal udføres af fjernstyrede ACR'er).

Beskrivelse

En genlukker installeret på en landdistrikter

For at forhindre skader er hver station langs netværket beskyttet med afbrydere eller sikringer, der slukker for strømmen i tilfælde af kortslutning . Dette udgør et stort problem, når man håndterer forbigående begivenheder. For eksempel kan et trælim, der blæste af et træ under en vindstorm, der lander på kraftledningen, forårsage kortslutning, der kan forårsage skade. Fejlen kunne dog hurtigt rydde sig selv, da lemmen faldt til jorden. Hvis det eneste beskyttelsessystem leveres af afbrydere på distributionsstationer, kan store områder af distributionsnettet blive mørklægte, mens reparationsbesætninger nulstiller afbrydere. Reclosers er programmeret til at automatisere nulstillingsprocessen og muliggøre en mere detaljeret tilgang til restaurering af tjenester. Resultatet er øget tilgængelighed af forsyninger.

Reclosers løser dette problem ved yderligere at opdele netværket i mindre sektioner. Eksempelvis kan eksempelvis ovenstående eksempel på bynettet være udstyret med reclosers på hvert grenpunkt på netværket. Reclosers håndterer på grund af deres opstrøms position i netværket meget mindre strøm end afbrydere på føderstationerne og kan derfor indstilles til at falde ved meget lavere effektniveauer. Det betyder, at en enkelt hændelse på nettet kun vil afbryde den sektion, der håndteres af en enkelt genlukker, længe før føderstationen ville bemærke et problem.

Moderne installationer til genlukker er ofte udstyret med SCADA -kommunikation, hvilket gør det muligt for fjernsynet at slukke fjernsynet af personalet i kontrolrummet . Dette giver mulighed for omskiftning af netværket, da operatører kan bruge oplysninger fra genlukkerne i feltet til at omkonfigurere distributionsnetværket, hvis der opdages en fejl i feltet, eller til at løse problemer med belastningsflow . Fjernbetjening af genlukkere sparer også betydelige driftsudgifter , da det kan reducere nødvendigheden af ​​feltbesætninger til at rejse til stedet for at nulstille enheder, der er overgået til lockout.

Autoreclosere fremstilles i enfasede og trefasede versioner og bruger enten olie-, vakuum- eller SF 6- afbrydere. Kontrolelementerne til genlukkerne spænder fra de originale elektromekaniske systemer til digital elektronik med måle- og SCADA -funktioner. Klassificeringerne for genlukkere løber fra 2,4–38 kV for belastningsstrømme fra 10–1200 A og fejlstrømme fra 1–16 kA.

På et 3-faset kredsløb er en genlukker mere fordelagtig end tre separate sikringsafbrydelser . For eksempel på en wye til delta -konvertering, hvis der bruges afbrydelser på wye -siden, og kun 1 ud af 3 af sikringerne er åbne, ville nogle kunder på delta -siden have en lavspændingstilstand på grund af spændingsoverførsel gennem transformeren viklinger . Lav spænding kan forårsage alvorlig skade på elektronisk udstyr. Men hvis der blev brugt en genlukker, åbnes alle tre faser, hvilket eliminerer problemet.

Genindgåelse af principper

Mens originale hydrauliske genlukkerkonstruktioner havde rudimentære beskyttelsesfunktioner, viser moderne halvlederstyrede enheder sofistikerede kontrolsystemer, der muliggør konfiguration af forskellige reaktioner på forskellige fejlklasser på distributionsnetværket. Antallet af genlukkelsesforsøg er begrænset til maksimalt fire af recloser -standarder. Den grundlæggende filosofi ved genlukning er aktivt at overveje fejltilfældene og give en effektiv reaktion baseret på fejltypen, dette gøres på en sandsynlighedsmæssig metode i forbindelse med påvisning af fejltype.

Den mest almindelige fejltype på et overhead distributionsnet er lynnedslag. Lynstød forårsager en forøgelse af spændingen, som kan forårsage lokal nedbrydning af isolering, hvilket tillader bukning over isolatorer. Reclosers kan opdage dette som en overstrøm eller jordfejl (afhængigt af fejlens asymmetri). Lynbølger passerer meget hurtigt (reduceres i 50 ms), så den første genlukning af en genlukker kan konfigureres til både at udløse og genlukke hurtigt. Denne første reclock giver mulighed for afbrydelse af lysbuen forårsaget af lyn, men genopretter strømmen hurtigt.

Hvis genlukkeren lukker en fejl, er det sandsynligt, at fejlen er en sekundær klasse af fejl, vegetationskontakt eller udstyrssvigt. En overstrømsfejl ville indikere en linje til linje klasse fejl, som kan bekræftes ved negativ fasesekvens overstrømsbeskyttelse, hvorimod en jordfejl kan indikere en linje til jord eller dobbelt linje til jordfejl. Reclosers kan derefter anvende en sikringsforbrændingspolitik, hvor de forbliver lukkede i en kort periode for at tillade, at sikringer på sidelinjer brænder, hvilket isolerer fejlen. Hvis fejlen ikke udbedres, åbner genlukkeren igen. Den samme politik kan bruges til at levere energi til fejlsteder for at brænde fejlen af. Dette kan være en gren, der krydser mellem flere linjer, eller fauna (fugle, slanger osv.), Der kommer i kontakt med lederne.

Følsom jordfejlsbeskyttelse i genlukkere er typisk indstillet til øjeblikkelig lockout. Denne registrering af små lækstrømme (mindre end 1 ampere) på en mellemspændingsledning kan indikere isolatorfejl, ødelagte kabler eller linjer, der kommer i kontakt med træer. Der er ingen fortjeneste i at anvende reclosing på dette scenario, og branchens bedste praksis er ikke at lukke for følsomme jordfejl. Reclosers med følsom jordfejlsbeskyttelse, der er i stand til at detektere 500mA og derunder, bruges som en brandreducerende teknik, da de giver en 80% risikoreduktion i brandstarter, men de må aldrig bruges som recluers i denne applikation, kun som enkeltskud fordelt afbrydere, der giver mulighed for følsomhed til at kontrollere eksistensen af ​​disse fejl.

Ansøgninger

Traditionelle genlukkere var designet til simpelthen at automatisere handlingen af ​​et linjebesætning, der besøger et fjerndistributionssted for at lukke en udkoblet afbryder og forsøge at genoprette strømmen. Med den avancerede beskyttelsesfunktionalitet i moderne genlukkere bruges disse enheder i en lang række yderligere applikationer

Ansøgning Metodik Krav
Midføderbeskyttelse Konventionel implementering af genlukker Konventionel genlukker
Brandrisici Ingen genindlæsning overhovedet. Følsom jordfejl (Nordamerika) eller følsom jordfejlbeskyttelse afhentning ved 500mA fjerner 80% risiko for brandstart Genlukker med SGF/SEF -kapacitet ved 500 mA
Smart Grid Distribution Network Automation Centraliseret eller distribueret Centraliseret automatisering kræver fjernkommunikation via SCADA eller på anden måde. Distribueret automatisering kan konfigureres på Recloser Controller
Fornybar forbindelse Moderne recloser-controllere bruger ANSI 25 Synchrocheck, 59N Neutral Voltage Displacement, Synchrophasors, ANSI 25A Auto-Synchronisor og anden spændingsbeskyttelse Spændingsfølelse på begge sider af Recloser
Substation afbrydere Brug af genlukkere installeret i en substation, hvor spidsfejlstrømme ikke overstiger den maksimale nominelle afbrydelseskapacitet, normalt kun landdistrikter Typisk maksimale busfejlstrømme under 16 kA
Single Wire Earth Return Network Protection En enkelt fase genlukker enhed kan implementeres. SWER -netværksdesign -topologi frarådes i moderne elektroteknik på grund af sikkerhedsmæssige årsager, men på grund af omkostningsbesparelser bruges det nogle gange. Enkelfasede genlukkere kan bruges til at forbedre sikkerheden på disse linjer Enkelfase genlukker
Enfasede sider En nordamerikansk netværksstil, enkeltfasede sider bruger Overstrøm som deres vigtigste beskyttelseselement. 3 Enfaseenheder kan kombineres til et "Single Triple" -arrangement, hvor enfaset genlukning kan bruges til at forbedre pålideligheden til de upassede faser. Permanente fejl er typisk 3 -faset lockout, på trods af evnen til at låse enkeltfaser, da risikoen for cirkulerende strømme er høj. Single Triple Recloser eller Single Phase Recloser System
Beskyttelse af mobilt minedrift Reclosers kan bruges til at beskytte trefaset minedrift. Disse enheder er lejlighedsvis monteret i mobile kiosker, der kan flyttes, når udstyret flyttes rundt på minestedet. Designkompleksiteten af ​​beskyttelsesudstyr reduceres i disse applikationer, da genlukkere indeholder al beskyttelse og kontrol, der kræves for at opfylde applikationen. Dette reducerer omkostninger til test og idriftsættelse af udstyret. Recloser i et Kiosk installationsformat.

Autoreclosers i aktion

Boligkunder i områder, der er fodret af berørte luftledninger, kan lejlighedsvis se virkningerne af en autorecloser i aktion. Hvis fejlen påvirker kundens eget distributionskredsløb, kan de se et eller flere korte, fuldstændige afbrydelser efterfulgt af enten normal drift (da autorecloseren lykkes med at genoprette strøm, efter at en forbigående fejl er rettet) eller et fuldstændigt driftsstop (som autorecloseren udtømmer sine forsøg). Hvis fejlen er på et tilstødende kredsløb, kan kunden se flere korte "dips" (sags) i spænding, når den store fejlstrøm strømmer ind i det tilstødende kredsløb og afbrydes en eller flere gange. En typisk manifestation ville være dip eller intermitterende black-out, af husets belysning under en elektrisk storm. Autorecloser -handling kan resultere i, at elektroniske enheder mister tidsindstillinger, taber data i flygtig hukommelse, standser, genstarter eller lider skade på grund af strømafbrydelse. Ejere af sådant udstyr skal muligvis beskytte elektroniske enheder mod konsekvenserne af strømafbrydelser og også strømstød.

Sectionalizers

Reclosers kan samarbejde med nedstrøms beskyttelsesanordninger kaldet sectionalizers, normalt en afbryder eller udskæringer udstyret med en udløsningsmekanisme udløst af en tæller eller en timer. En sektionsanordning er generelt ikke vurderet til at afbryde fejlstrømmen, men den har ofte et større grundlæggende isolationsniveau, hvilket gør det muligt at bruge nogle sektionsudstyr som et isoleringspunkt. Hver sectionalizer registrerer og tæller fejlstrømsafbrydelser fra genlukkeren (eller afbryderen). Efter et forudbestemt antal afbrydelser åbner sektionalisatoren og isolerer derved den defekte sektion af kredsløbet, så genlukkeren kan genoprette forsyningen til de andre sektioner uden fejl. Nogle moderne recloser -controllere kan konfigureres til at få reclosers til at fungere i sectionalizer -tilstand. Dette bruges i applikationer, hvor beskyttelsesgraderingsmargener er for små til at give en effektiv beskyttelseskoordinering mellem elektriske aktiver.

Brandsikkerhed og naturbrande

Brandrisiko er en medfødt risiko for et overhead distributionsnet. Uanset valg af fordelingsbeskyttelseskoblingsudstyr er brandrisikoen altid højere med luftledere end ved underjordisk netværk.

Den victorianske kongelige kommission ind i skovbrandene i 2009 indikerede, at genlukning skal deaktiveres på risici med høje skovbrande, men på lavrisikodage bør det anvendes til forsyningssikkerhed.

Forkert konfigurerede eller gamle modellukkere har været impliceret i opstart eller spredning af naturbrande. Undersøgelser af de australske buskebrande i Black Friday i 2009 viste, at genlukkere, der fungerer som enkeltskudsafbrydere med følsom jordfejlsbeskyttelse konfigureret ved 500mA, ville reducere risikoen for brandstart med 80%. Enhver form for genlukning bør fjernes på dage med høj brandrisiko, og genlukning generelt bør ikke anvendes på påviste følsomme jordfejl.

Viktorianske forsyningsselskaber reagerede på Royal Commission ved at konvertere nogle af deres luftledningsnetværk i højrisikoområder til underjordisk kabel, udskifte udsatte luftledere med isolerede kabler og erstatte gamle genlukkere med moderne ACR'er med fjernkommunikation for at sikre, at indstillingerne kan justeres på høje skovbrande risikodage.

Se også

Referencer

  1. ^ BM Weedy (1972), Electric Power Systems (anden udgave), London: John Wiley and Sons, s. 26 , ISBN 978-0-471-92445-6
  2. ^ Thompson, Stan. "Automatisk genlukker - sikkerhed og minimering af nedetid" . Transmission & Distribution Issue 1 2018 . Hentet 2018-07-02 .
  3. ^ http://www.cooperindustries.com/content/public/en/power_systems/about_us/our_history.html
  4. ^ Richard C. Dorf, red. (1993), The Electrical Engineering Handbook , Boca Raton: CRC Press, s. 1319, ISBN 978-0-8493-0185-8
  5. ^ Edwin Bernard Kurtz, red. (1997), The Lineman's and Cableman's Handbook (9. udgave), New York: McGraw Hill, s. 18–8 til 18–15, ISBN 978-0-07-036011-2
  6. ^ Willis, H. Lee (2004). Strømfordeling Planlægning Reference bog . Marcel Dekker Inc. s. 526 . ISBN 978-0824748753.
  7. ^ a b c d Marxsen, Dr Tony (15. juli 2015). "Tegningstest af vegetationskonduktion" (PDF) . www.energy.vic.gov.au . Hentet 3. juli 2018 .
  8. ^ a b "Victorian Royal Commission into the Black Saturday Bushfires Australia" (PDF) . royalcommission.vic.gov.au . Hentet 3. juli 2018 .
  9. ^ Undersøgelsen af ​​effekten af ​​beskyttelsesudstyrs ydeevne på spændingsfald på grund af fejl i distributionsnetværket | Mostafa Alinezhad, Iman Sepehri, Seyed Esmaeel Naghibi og Mehrdad Ahmadi Kamarposhti | International Journal of the Physical Sciences Vol. 5 (17), s. 2590-2597, 18. december 2010
  10. ^ Kurtz, Lineman's and Cableman's Handbook s. 18–12.
  11. ^ Abiri-Jahromi, Amir; Fotuhi-Firuzabad, Mahmud; Parvania, Masood; Mosleh, Mohsen (1. januar 2012). "Optimeret sektionalisering af switchplaceringsstrategi i distributionssystemer". IEEE -transaktioner ved strømlevering . 27 (1): 362–370. doi : 10.1109/TPWRD.2011.2171060 . S2CID  47091809 .
  12. ^ "AusNet Services Bushfire Mitigation Plan for Electricity Distribution Network" . www.ausnetservices.com.au .