Новый уровень управления аварийными режимами распределительных сетей с помощью реклоузеров - Статьи :: Международный Электротехнический Журнал Электрик
Рубрика

Техника и технологии

6250
Новый уровень управления аварийными режимами распределительных сетей с помощью реклоузеров

Коротко о современном техническом состоянии российских и украинских распределительных сетей 6...10 кВ

Воздушные распредсети напряжением 6...10 кВ в большинстве стран мира, в том числе в России и Украине, являются намного более протяженными по сравнению с сетями других классов напряжения. Из-за недостаточной оснащенности таких сетей коммутационными аппаратами и слабой автоматизации послеаварийных переключений в них чаще всего происходят нарушения электроснабжения, а поскольку большинство переключений в таких сетях выполняется вручную, то это ведет к длительным отключениям электропотребителей. Так, в России такие отключения составляют 70...100 ч в год на один питающий фидер, что на два порядка выше, чем в США и ЕС [1].

Следствием этого является очень низкая надежность электроснабжения потребителей. Так, по данным ОАО «РОСЭП», среднее число устойчивых повреждений, вызывающих отключения ВЛ напряжением до 35 кВ, составляет около 25 на 100 км линии в год, причем около 80% из них по своей природе неустойчивы, поэтому значительную их часть можно было бы устранить применением многократного АПВ. Однако возникающие в воздушных распредсетях неустойчивые повреждения автоматически не устраняются. Это происходит вследствие того, что свыше 60% устройств РЗА, установленных в российских распредсетях напряжением 6...10 кВ много лет тому назад, выработали свой ресурс, к тому же в большинстве из таких сетей отсутствует телемеханика. Вместо этого для устранения возникающих на линиях неустойчивых повреждений диспетчер вынужден для их устранения посылать на линию оперативную бригаду, что значительно увеличивает время их поиска и время восстановления электроснабжения.

Какой может быть предложен выход для повышения надежности электроснабжения потребителей?

По твердому убеждению ведущих экспертов-энергетиков, единственный способ существенного повышения надежности электроснабжения потребителей состоит в отказе от применявшихся ранее традиционных дорогостоящих способов резервирования, разукрупнения ВЛ 10 кВ за счет сооружения новых подстанций и т.п. в пользу повсеместного применения в распредсетях современной децентрализованной автоматизации. При этом для ее осуществления в полном объеме, в среднем на типовой фидер 6 (10) кВ с односторонним питанием, требуется установка от одного до двух, а на кольцевой схеме с двумя центрами питания и точкой нормального разрыва сети – от трех до пяти реклоузеров, стоимость каждого из которых составляет около 20000 USD. Однако несмотря на столь большую цену, оснащение распредсетей реклоузерами при применении децентрализованной системы управления аварийностью вполне себя оправдывает, так как при этом надежность электроснабжения потребителей более чем на порядок повышается по сравнению с надежностью электроснабжения без реклоузеров [1, 2].

Это происходит потому, что такая автоматизация дает возможность самостоятельно, без координации из центра, автоматически отключать только аварийный участок сети на основе локальной информации о повреждении, обрабатываемой непосредственно в самом пункте секционирования (без использования каких-либо дополнительных каналов связи). Тем самым реализуется главное преимущество децентрализованного управления аварийностью в распредсетях – быстрое (в течение долей секунды) автоматическое отключение КЗ и локализация поврежденного участка сети, причем эти процессы происходят без участия диспетчера, что исключает влияние пресловутого «человеческого фактора».

 

Технические характеристики реклоузеров, обеспечивающие реализацию децентрализованного управления аварийностью распределительных сетей

Децентрализованное управление аварийными режимами работы распредсетей может быть реализовано только на основе применения в них современных усовершенствованных конструкций коммуникационных аппаратов (реклоузеров) и систем защиты с требуемыми высокими техническими характеристиками. Такие серийно выпускаемые промышленностью аппараты и системы защиты, как правило, совмещены в одном интеллектуальном устройстве – реклоузере, в состав которого входят: вакуумный коммутационный модуль, встроенная система измерения токов и напряжений, а также шкаф управления с микропроцессорной системой защит и автоматики. Общий вид реклоузера вакуумного серии РВА/TEL показан на рис.1.

Каждый применяемый в распредсети реклоузер:

• Осуществляет оперативные переключения и тем самым автоматически изменяет конфигурацию воздушной распредсети, автоматически отключая при этом поврежденный участок сети.

• Производит АПВ сети и автоматически восстанавливает питание потребителей на неповрежденных участках сети (АВР).

• Собирает, обрабатывает и передает информацию о параметрах режимов работы сети и о состоянии собственных элементов.

• Интегрируется в системы телемеханики с помощью программно-аппаратного комплекса SCADA.

Применение реклоузеров позволяет:

• Существенно (более чем на порядок) повысить надежность электроснабжения и тем самым практически полностью устранить недоотпуск электроэнергии потребителям.

• Значительно уменьшить число аварийных отключений воздушных распредсетей, а следовательно, и существенно сократить затраты на их обслуживание.

• Реализовать современные принципы автоматизации и управления распредсетями.

Технические характеристики наиболее часто применяемого в распредсетях России и Украины реклоузера вакуумного PBA/TEL приведены в табл.1 [3].

 

Характерные примеры современной децентрализованной автоматизации распредсетей 6...10 кВ, оснащенных реклоузерами

Рассмотрим вначале построенную по радиальному принципу сложную распредсеть с сечением проводов, ступенчато уменьшающихся от головного участка к концу линии, которая оснащенаручными линейными разъединителями ЛР и защитой РЗА, осуществляемой с помощью электромеханических реле (рис.2). Защитные аппараты (маломасляные выключатели с электромеханическими терминалами РЗА) устанавливаются в такой сети в центрах питания – ПС 35/10 (6) кВ).

При возникновении повреждения на любом участке сети происходит отключение защитного аппарата на отходящем фидере, и все подключенные к сети потребители на неповрежденных участках на длительное время теряют питание. Питание потребителей будет восстановлено вновь только после того, как по распоряжению диспетчера для локализации повреждения на фидере выедет оперативная бригада и путем последовательных переездов и переключений разъединителей вручную выделит поврежденный участок сети и подаст питание остальным (неповрежденным) потребителям. Таким образом, при повреждении какого-либо участка распредсети, конфигурация которой показана на рис.2, существует высокая вероятность длительного отключения значительной части потребителей, подключенных к этой сети. Это происходит вследствие полного отсутствия автоматизации режимов работы сети и необходимости выполнять все переключения вручную силами оперативно-выездной бригады, которая прежде всего должна отыскать место повреждения, а уже после этого выполнять все необходимые переключения.

Накопленный в Советском Союзе опыт эксплуатации протяженных воздушных распредсетей 6...10 кВ показал, что практически невозможно существенно повысить надежность электроснабжения потребителей, получающих питание по таким сетям, как многократным резервированием линий, так и их разукрупнением путем сооружения новых подстанций и строительства новых линий 10 кВ, разукрупняющих существующие. Кроме того, при наличии в таких сетях проводов с сечениями, уменьшающимися к концу линий, как это имеет место в распредсети, показанной на рис.2, невозможно обеспечить полноценное электроснабжение потребителей в послеаварийных режимах только сооружением резервных перемычек, усложняющих оперативное обслуживание и снижающих уровень безопасности.

Единственный реальный путь существенного повышения надежности электроснабжения потребителей, подключенных к электросети, конфигурация которой показана на рис.2 [1, 2], состоит в отказе от централизованной автоматизации сети в пользу децентрализованной с применением реклоузеров и современной микропроцессорной защиты, как это показано на видоизмененной схеме этой сети, в которой установлены реклоузеры R1–R3 и намного более быстродействующая по сравнению с электромеханическими реле система микропроцессорной релейной защиты и автоматики РЗА в центрах питания (рис.3).

Кроме рассмотренного выше характерного примера децентрализованного управления аварийностью сложной распредсетью с применением реклоузеров, возможны также другие варианты их применения в распредсетях, основные из которых приведены в табл.2 [1].

Рассмотрим более подробно приведенный в табл.2 третий вариант применения реклоузеров в распредсети при наличии в ней протяженных отпаек совместно с алгоритмом секционирования линий с односторонним питанием или сетевым резервом, основанный на применении в качестве защитного аппарата на ответвлении от сети высоковольтных отстреливающих предохранителей.

В основу алгоритма работы реклоузеров в такой сети положена идеология «спасения» предохранителя (от англ. fuse saving). При возникновении КЗ в линии в первом цикле АПВ реклоузер на магистральном фидере быстро отключается и тем самым предотвращает перегорание плавкой вставки предохранителя на отпайке. На втором или третьем цикле АПВ (т.е. когда можно судить об устойчивости повреждения) реклоузер переходит на характеристику, согласованную с предохранителем на отпайке, давая возможность перегореть плавкой вставке. При этом задействуется возможность реклоузера работать с разными настройками токовых защит в циклах АПВ (быстрые и медленные времятоковые характеристики). Алгоритм позволяет обеспечить максимальную надежность фидера в целом.

Схема «спасения» предохранителей показана на рис.4, где обозначено:

• П1–П3 – плавкие отстреливающие предохранители.

• Р – реклоузер.

• П – времятоковая характеристика (ВТХ) предохранителя; быстрая и медленная кривая ВТХ реклоузера до и после первого цикла АПВ.

Отметим, что для повышения надежности электроснабжения потребителей, защиты силового трансформатора и организации коммерческого учета электроэнергии по стороне 6 (10) кВ, а также для приема электроэнергии напряжением 6 (10) кВ и последующего ее преобразования и распределения на напряжении 0,4 кВ частотой 50 Гц весьма эффективной является комплексная установка ПСС-10-СУ и КТП.

В состав этой комплексной установки входят:

• Линейный разъединитель 6 (10) кВ.

• Высоковольтный модуль реклоузера с функцией коммерческого учета электроэнергии, позволяющий автоматизировать управление аварийностью распредсети и осуществляющий мониторинг процесса потребления электроэнергии в ВЛ 6 (10) кВ.

• Силовой трансформатор, преобразующий напряжение 6 (10) кВ в напряжение 0,4 кВ.

• Распредустройство трехфазного напряжения 0,4 кВ для электроснабжения конечных потребителей со встроенным счетчиком электроэнергии по напряжению 6 (10) кВ и, при необходимости, одним или несколькими счетчиками по шинам 0,4 кВ.

Технические характеристикиустановкиПСС-10-СУ приведены в табл.3 [4].

 

Выводы

Проведенный в статье сравнительный анализ возможностей, присущих централизованному и децентрализованному принципам управления аварийными режимами распредсетей, позволяет сделать следующие выводы:

1. Система централизованного управления работой распредсетей, оснащенных электромеханическими реле, не в состоянии обеспечить достаточно высокий уровень надежности электроснабжения потребителей в аварийных режимах работы сети.

2. Требуемый в настоящее время высокий уровень надежности электроснабжения потребителей в аварийных режимах работы распредсети способна обеспечить только децентрализованная система управления аварийностью, основанная на принципах автоматического секционирования линий с применением современных многофункциональных интеллектуальных автоматических пунктов секционирования – реклоузеров, анализирующих аварийные режимы работы сети и автоматически, без участия диспетчера, ее реконфигурирующих.

 

Литература

1. Владислав Воротницкий, Сергей Бузин. Реклоузер – новый уровень автоматизации и управления ВЛ 6 (10) кВ // Новости электротехники. – 2005. – №3 (33).

2. Владислав Воротницкий, Екатерина Кваша и др. Распределительные сети 6 (10) кВ – модернизация или автоматизация? // Энергетика. – 2011. – №3 (38).

3. Реклоузер вакуумный серии РВА/TEL. – Издание «РК ТАВРИДА ЭЛЕКТРИК».

4. Пункт коммерческого учета электроэнергии ПСС-10-СУ.

Понравилась статья? Расскажите друзьям!
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ
comments powered by Disqus