Как показывает статистика, в настоящее время довольно остро стоит проблема защиты воздушных линий электропередачи 6–10 кВ от аварий. Зачастую сети построены таким образом, что авария на каком-либо участке грозит отключением всей линии, к которой одновременно может быть подключено множество потребителей. Для минимизации времени отключения потребителей применяется секционирование ВЛ. В рассмотрим преимущества применения вакуумных реклоузеров в сетях 6–10 кВ.
В статье рассматривается возможность применения вакуумных реклоузеров для электроснабжения объектов нефтегазодобычи. Цель настоящей работы состоит в исследовании современных способов быстрой локализации места аварии и их устранении, повысить уровень надежности системы электроснабжения. Для оценки надежности электроснабжения был выбран интегральный показатель надежности SAIFI, отражающий среднюю частоту отключения потребителей, и SAIDI, показывающий среднюю продолжительность отключений каждого потребителя.
Ключевые слова: реклоузер, воздушные линии, отключение, сети, потребитель, цифровая электрическая сеть, замыкание, напряжение, ток.
Согласно данным статистики аварийных отключений с 2014 по 2018 год, общий процент отключения воздушных линий электропередач 6–10 кВ, связанных с авариями на фидерах составляет 80 % от общего числа отключений.
Основным показателем работы электросетевого комплекса является его надежность. Отсутствие возможности получать информацию о состоянии находящегося в работе оборудования в режиме реального времени приводит к появлению неконтролируемых процессов, развитию аварийных ситуаций. Применение традиционных схем релейной защиты и автоматики не всегда позволяют добиться селективной работы, что зачастую приводит к ложным срабатываниям и отключению оборудования.
Вторым ключевым фактором является недостаточная оперативность устранения возникающих аварийных ситуаций. Отсутствует возможность дистанционно управлять состоянием объекта. Значительное время (до 8 часов) затрачивается на поиск и устранение неисправностей. Устранение неисправностей подстанционного оборудования в настоящий момент производится по факту произошедшей аварийной ситуации, которая зачастую является мало прогнозируемой.
Все вышеперечисленные факторы влекут за собой значительные эксплуатационные затраты на обслуживание и ремонт оборудования, которые можно минимизировать за счет применения цифровых электрических сетей.
Принцип действия и варианты применения
В сети с односторонним питанием (сети радиального типа с единственным источником) реклоузеры устанавливаются на следующих участках сети (рисунок 1):
– на фидере питающей подстанции (реклоузер А1) — выполняют функцию защиты оборудования подстанции от последствий аварийных ситуация на линии;
– на магистрали (реклоузеры А2) — разбивают магистраль на секции для локализации и отключения аварийных участков;
– на отпайках сети (реклоузер А3) — защищают сеть от последствий аварийных ситуаций на стороне конечных потребителей.
Рис. 1. Сеть с односторонним питанием
Не смотря на различие в местоположении, все реклоузеры в сети с односторонним питанием выполняют аналогичные функции (типа А):
– защита от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ);
– автоматическое повторное включение (АПВ);
– максимальная токовая защита (МТЗ).
Таким образом, для построения такой сети достаточно одного типа реклоузеров (тип А) с односторонним питанием. Поскольку защита является ненаправленной, то использование микропроцессорных устройств защиты и автоматики в этом случае обычно не требуется.
Структура сети с двусторонним питанием (кольцевые и двойные магистральные линии) является более сложной (рисунок 2).
Рис. 2. Сеть с двухсторонним питанием
Для построения сети с двусторонним питанием необходимо три типа реклоузеров:
– тип А с двусторонним питанием — аналогичен реклоузеру типа А с односторонним питанием, однако максимальная токовая защита (МТЗ) является направленной;
– тип В — дополнительно к функциям реклоузера тип А добавляется защита от пропадания питания (защита минимального напряжения — ЗМН);
– тип С — в дополнение к функциям реклоузера типа А добавляется функция автоматического ввода резерва (АВР).
Для реализации перечисленных функций в реклоузере с двусторонним питанием, как правило, требуется микропроцессорное устройство защиты.
Функции, реализуемые реклоузерами, не ограничиваются приведенным списком. Набор защит и дополнительных функций определяется потребностями заказчика и указывается в опросном листе при заказе реклоузера.
Функциональные возможности
Функциональные возможности реклоузера определяются оборудованием, устанавливаемым в шкафу управления ШУ.
Установленный в реклоузере шкаф управления может работать в двух режимах управления: дистанционном и местном. Выбор местного или дистанционного режима управления выполняется путем изменения статуса дискретного входа. Если подается сигнал на этот вход то, устанавливается местный режим управления, в противном случае разрешено дистанционное управление.
Дистанционное управление осуществляется посредствам передачи информации на SCADA АРМ оператора интерфейсами RS232 и RS485, радиоканалам с использованием GSM-модемов, а также Ethernet или волоконно-оптическим линиям связи.
Источником данных для работы защит и автоматики является система измерения реклоузера, которая контролирует параметры сети и преобразует их посредством встроенных датчиков тока и напряжения, а также математического фильтра цифрового сигнала.
Из параметров первичной сети система измерения выделяет те, которые используются для работы защит и автоматики:
– фазные токи;
– фазные напряжения;
– токи прямой, обратной и нулевой последовательностей;
– напряжения прямой, обратной и нулевой последовательностей;
– частота основной гармоники.
Заключение и вывод
Применение вакуумных реклоузеров на ВЛ 6–10 кВ обеспечит высокую степень автоматизации и позволит выполнить цифровизацию энергетической системы, что в свою очередь приведет к значительному повышению надежности и значительному снижению потерь, вызванных аварийными отключениями и их последствиями.
Литература:
- СТО 34.01.-4.1.-007–2018 Технические требования к автоматизированному мониторингу устройств РЗА, в том числе работающих по стандарту МЭК 61850
- СТО 56947007–25.040.40.226–2016 Общие технические требования к АСУТП ПС ЕНЭС. Основные требования к программно-техническим средствам и комплексам
- СТО 56947007–25.040.40.227–2016 Типовые технические требования к функциональной структуре автоматизированных систем управления технологическими процессами подстанций Единой национальной электрической сети (АСУ ТП ПС ЕНЭС)
- Хасанзянов Б. Ф. О реклоузерах / Б. Ф. Хасанзянов // Молодой учёный, № 7, 2014. — с. 188–190.
- Симонов А. Новый уровень управления аварийными режимами распределительных сетей с помощью реклоузеров / А. Симонов // Электрик № 11, 2012. — с. 8–11.
- Автоматизация воздушных распределительных сетей на базе вакуумных реклоузеров / В. В. Воротницкий. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://refdb.ru/look/1117035.html.
