Funktionsweise von automatischen Wiedereinschaltautomaten (AR) in Stromnetzen

Die wichtigsten Anforderungen der Verbraucher an die Stromversorgung sind Zuverlässigkeit und unterbrechungsfreie Stromversorgung. Transportenergieströme aus elektrischen Netzen erstrecken sich über Hunderte und Tausende von Kilometern. In solchen Entfernungen können Stromleitungen durch verschiedene natürliche und physikalische Prozesse beeinträchtigt werden, die Geräte beschädigen, Leckströme oder Kurzschlüsse verursachen.

Um die Ausbreitung von Unfällen zu verhindern, sind alle Stromleitungen mit Schutzvorrichtungen ausgestattet, die ständig alle notwendigen Parameter der elektrischen Energie in Echtzeit überwachen und im Falle einer Störung die Stromversorgung schnell von der Stromleitung trennen, indem sie einen installierten Netzschalter betätigen Seite des Endes der Generatorleitung.

Zu diesem Zweck werden alle Stromleitungen zwischen vermittelnden Transportknoten, den sogenannten, verlegt elektrische Umspannwerke, auf die sich Energiegeräte, Messgeräte sowie Schutz- und Automatisierungsgeräte konzentrieren.

Ein Ausfall der Stromleitung kann aus unterschiedlichen Gründen und unterschiedlicher Dauer auftreten. Normalerweise werden sie in zwei Gruppen unterteilt:

1. kurzfristig;

2. für eine lange Zeit.

Ein Beispiel für die Erstmanifestation eines Fehlers könnte ein Storch sein, der über die Leiter einer Freileitung fliegt, so dass er mit seinen ausgebreiteten Flügeln den elektrischen Widerstand der isolierenden Luftschicht zwischen den Phasenpotentialen verringert und so einen Weg für a schafft Kurzschlussstrom, der durch seinen Körper fließt.

Der zweite Fall ist gekennzeichnet durch Vandalen, die mit einer Schusswaffe auf Isolatoren aus einem Jagdgewehr schießen, durch Zerstörung von Stützen durch Naturkatastrophen oder durch Aufprall von Fahrzeugen, die bei schlechter Sicht mit hoher Geschwindigkeit gegen die Masten prallen.

In beiden Fällen erkennen die Schutzeinrichtungen den Fehler und öffnen den Leistungsschalter. Kurzschlussströme fließen nicht mehr durch die Kurzschlussstelle, es entsteht eine stromlose Unterbrechung in der Versorgung.

Aber Stromverbraucher brauchen Stromversorgung, weil sie ohne sie nicht mehr leben können. Daher ist es notwendig, die Leitung mit einem Schalter so schnell wie möglich unter Spannung zu setzen.

Dies erfolgt automatisch in mehreren Schritten oder manuell durch das Bedienpersonal nach einem streng definierten Algorithmus.

So funktioniert die automatische Wiedereinschaltung (AR).

Alle Umspannwerke verfügen über Leistungsschalter, die durch Automatisierungssysteme oder durch Disponentenaktionen gesteuert werden können. Dafür sind sie gerüstet Magnetspulen:

• anmachen;

• abschalten.

Das Anlegen einer Spannung an den entsprechenden Magneten führt zur Kommutierung des Primärnetzes.Erwägen Sie die Möglichkeit, Leistungsschalter durch spezielle automatische Wiedereinschaltautomatiken automatisch zu steuern.

Sobald die Stromleitung von den Schutzvorrichtungen getrennt wird, beginnt sofort die automatische Wiedereinschaltung. Allerdings wird die Leitung nicht sofort nach der Trennung mit Spannung versorgt, sondern mit einer Zeitverzögerung, die für die Selbstzerstörung kurzfristiger Ursachen, beispielsweise eines am Boden liegenden Storchs, erforderlich ist.

Für jeden Stromleitungstyp werden auf der Grundlage statistischer Untersuchungen eigene Zeiten empfohlen, um den Zeitraum kurzfristiger Ausfälle sicherzustellen. Normalerweise beträgt dies etwa zwei Sekunden oder etwas mehr (bis zu vier).

Nach Ablauf der voreingestellten Zeit versorgt die Automatisierung den Einschaltmagneten mit Spannung: Die Linie wird in Betrieb genommen. In dieser Situation kann die Aktivierung wie folgt erfolgen:

1. erfolgreich, wenn die Störung selbst behoben wurde (der Storch hat die Drahtzone passiert);

2. fehlgeschlagen, wenn beispielsweise ein Drachen auf die Drähte geraten ist und das Kabel seiner Befestigung keine Zeit hatte, bis zum Ende durchzubrennen.

Bei erfolgreicher Aufnahme ist alles klar. Ein kurzer Stromausfall schadet den Nutzern nicht und wird ihnen in den meisten Fällen einfach nicht auffallen.

Bei einer fehlgeschlagenen automatischen Abschaltung stellt sich die Situation bei den Verbrauchern komplizierter dar: Der Fehler bleibt bestehen und der Leitungsschutz hat die Leitung wieder spannungsfrei gemacht – die Verbraucher werden wieder abgeschaltet. Somit war der erste Wiedereinschaltversuch erfolglos.

Um die Zuverlässigkeit der Informationen zu erhöhen, wird nach einiger Zeit, beispielsweise 15 ÷ 20 Sekunden, ein zweiter automatischer Versuch unternommen, die Leitung unter Last einzuschalten.

Die Praxis der doppelten automatischen Schließung von Hochspannungsleitungen hat sich in 15 von hundert Betätigungsfällen als wirksam erwiesen. Wenn man bedenkt, dass bis zu 50 % der Notabschaltungen durch den ersten Leistungsschalter und bis zu 15 % durch den zweiten eliminiert werden, erhöht sich die Gesamtzuverlässigkeit des Schaltens der Leitung unter Last durch die Verwendung eines Doppelzyklus erheblich und erreicht ein Niveau von 60 ÷ 65 % .

Wenn der Fehler nach dem zweiten Wiedereinschaltversuch nicht behoben wird und der Schutz den Leistungsschalter erneut auslöst, ist der Fehler dauerhaft und erfordert eine visuelle Beurteilung durch das Servicepersonal und eine Reparatur. Es ist unmöglich, eine solche Leitung unter Last einzuschalten, bis die Störung durch das Feldteam behoben ist. Und es dauert einige Zeit, diesen Ort zu finden und Reparaturarbeiten durchzuführen.

Das Anlegen der Spannung an die reparierte Stelle erfolgt im manuellen Modus nach zahlreichen Kontrollen, um ein erneutes Auftreten des Fehlers auszuschließen.

Die Funktionsprinzipien der für die Freileitung betrachteten automatischen Wiedereinschalteinrichtungen eignen sich vollständig für Steuergeräte von Bussen, Abschnitten, Transformatoren, Elektromotoren und anderen Niederspannungs- oder Hochspannungsgeräten.

Anforderungen an die automatische Wiedereinschaltung

Einschaltgeschwindigkeit

Um eine Systemzuverlässigkeit zu schaffen, ist es notwendig, die optimalen Bedingungen für den Aufbau der Automatisierung anhand folgender Faktoren auszuwählen:

• Bereitstellung einer Unterbrechung, um eine Ionisierung des Mediums zu verhindern und ein erneutes Zünden des Lichtbogens bei übereiltem Einschalten auszuschließen;

• die Möglichkeiten der technischen Gestaltung des Leistungsschalters, die Last schnell in den Notbetrieb zu schalten;

• Begrenzung der Unterbrechung der nicht aktuellen Pause im Betrieb der Ausrüstung und anderer Merkmale des technologischen Prozesses.

Startbedingungen

Die Automatisierung muss nach einer Abschaltung durch Schutzvorrichtungen oder einer spontanen, fehlerhaften Betätigung des Schalters funktionieren. Beim manuellen Einschalten oder über eine Fernbedienung sollte die automatische Wiedereinschaltung nicht funktionieren, da im Falle von Personalfehlern, z. B. wenn eine tragbare oder stationäre Erdung zurückgelassen und nicht entfernt wird, die Schutzvorrichtungen den Fehler auslösen und die Spannung nicht funktionieren kann erneut darauf angewendet werden.

Daher ist die automatische Wiedereinschaltung nach einer langen Fahrt strukturell nicht betriebsbereit und stellt ihre Eigenschaften innerhalb weniger Sekunden nach dem Einschalten des Leistungsschalters wieder her.

Dauer mehrerer Power-Ups

Die Energiereserve der automatischen Einschaltvorrichtungen muss die automatische Ausführung von Zyklen durch den Leistungsschalter gewährleisten:

1. Aus – Ein – Aus für einmaligen Betrieb;

2. Aus – Ein – Aus – Ein – Aus für duale Algorithmen.

Am Ende des Zyklus muss die Automatisierung deaktiviert werden.

Legen Sie einen Stundensollwert fest

Die Länge der Verzögerung zwischen dem Auslösen des Leistungsschalters und dem Einschalten der automatischen Ausrüstung muss vom Bedienpersonal unter Berücksichtigung der spezifischen örtlichen Gegebenheiten angepasst werden.

Leistungswiederherstellung

Nach erfolgreichem Betrieb der Automatik kommt es zum Verlust ihrer Energiereserve.Es muss sich innerhalb einer kurzen vorgegebenen Zeit erholen, um die Geräte beim Start auf einen neuen Vorgang aufmerksam zu machen.

Zuverlässigkeit des von der Automatisierung ausgegebenen Befehls

Die Größe des Ausgangssignals und seine Dauer von der Automatisierung müssen ausreichen, um den Leistungsschalter zuverlässig zu steuern.

Funktionen zum Blockieren von Vorgängen

In Stromnetzen werden Bedingungen geschaffen, unter denen bestimmte Schutzvorrichtungen nach ihrer Aktivierung den automatischen Schließvorgang ausschließen müssen. Wenn beispielsweise die Frequenz im Netzwerk aufgrund der Verbindung einer großen Anzahl von Benutzern abnimmt, müssen einige von ihnen getrennt werden. Die Abfolge solcher Vorgänge ist im Entwurf der Frequenzentlastung vorgesehen, wobei weniger kritische Verbindungen bereits dazu vorgesehen sind, ihnen Strom zu entziehen. In diesem Fall muss der Betrieb ihrer automatischen Wiedereinschaltung durch einen Blockierbefehl der entsprechenden Schutzeinrichtung blockiert werden.

Arten von automatischen Schließvorrichtungen

Mehrere Aktionen

Abhängig vom Zweck der automatischen Wiedereinschaltung sind sie für den Betrieb in einem oder zwei Zyklen ausgelegt. Praktische Untersuchungen zeigen, dass der Wirkungsgrad bei der Installation einer dreifachen automatischen Wiedereinschaltung 3 % nicht überschreitet, und das ist sehr gering. Daher werden solche Automatisierungssysteme überhaupt nicht eingesetzt.

Methoden zur Beeinflussung der Betätigung des Leistungsschalters

Alte Feder- und Lastaktuatoren nutzten mechanische Schließkonstruktionen, die die Kraft einer vorgespannten Feder oder einer angehobenen Last ohne Zeitverzögerung direkt auf die Trennvorrichtung übertragen.

Solche Mechanismen erfordern keine zusätzliche Stromquelle, haben aber eine kleine Unterbrechung ohne Strom und ein komplexes Gerät, das nicht sehr zuverlässig ist. Mittlerweile werden sie nicht mehr genutzt und vollständig durch elektrische Systeme ersetzt.

Anzahl der gesteuerten Leistungsschalterphasen

Schutz- und Automatikschaltungen können gleichzeitig auf alle drei Phasen des Stromkreises einwirken oder diejenige auswählen, auf der der Vorfall aufgetreten ist.

Die dreiphasige automatische Schließautomatik (TAPV) ist in Aufbau und Funktionsprinzip etwas einfacher, während die einphasige (OAPV) nach einem komplexeren Schema aufgebaut ist und über eine große Anzahl von Mess- und Logikelementen verfügt. Beispielsweise wird in der Relaisversion von Standard-Panels das TAPV in einem Kasten platziert, der weniger als halb so breit wie das Panel ist.

Die Platzierung von Logikelementen, die nach OAPV-Algorithmen arbeiten, erfordert Platz in dem Bereich, der von einem separaten Panel eingenommen wird.

Mit der Einführung statischer Relais und Mikroprozessorgeräte begann der Umfang der Automatisierung deutlich zu sinken.

Steuermethoden für automatische Wiedereinschaltkreise

Wenn der Leistungsschalter auf Befehl der Wiedereinschaltautomatik eingeschaltet wird, wird der Stromkreis nach dem Auslösen des Schutzes in zwei Abschnitte unterteilt. An diesem Punkt kann es zu einer zeitlichen Fehlanpassung der Spannungsharmonischen (Winkelverschiebung, Phase) kommen, was zu komplexen Transienten führt und zum Auslösen des Schutzes führt.

Je nach Bedeutungsgrad der Ausrüstung kann eine Automatisierung der Arbeiten durchgeführt werden:

1. keine Synchronisationsprüfungen;

2. mit Synchroncheck.

Die ersten Konstruktionen können verwendet werden:

• in Stromversorgungssystemen mit garantierter Versorgung, wenn Synchronitäts- und Spannungsqualitätsprüfungen nicht erforderlich sind.Für diesen Fall werden einfache TAPV-Schemata erstellt;

• von Geräten, die ein asynchrones Einschalten ermöglichen – asynchrone automatische Wiedereinschaltung (NAPV);

• für Leistungsschalter, die mit Hochgeschwindigkeitsschutzvorrichtungen und Antrieben ausgestattet sind und in der Lage sind, zu einem Zeitpunkt zu arbeiten, der die Aufteilung des Stromnetzes in asynchrone Abschnitte ausschließt – automatische Wiedereinschaltung mit hoher Geschwindigkeit (BAPV).

Synchronisierungsprüfungen werden durchgeführt, wenn:

• Überprüfung des Vorhandenseins von Spannung, beispielsweise auf der Leitung – KNNL;

• fehlende Spannungskontrolle – KONL;

• Warten auf Synchronisierung – KOS;

• Synchronisierungserfassung – KUS.

Kompatibilität der automatischen Wiedereinschaltung mit dem Betrieb von Relaisschutz- und Automatisierungsgeräten

Es können Algorithmen zum automatischen Wiederschließen implementiert werden:

• Verteidigungsbeschleunigung;

• Festlegen der Betriebsfolge von Schaltern auf verschiedenen miteinander verbundenen Verbindungen;

• Interaktion mit automatischer Ausrüstung zur Frequenzentladung;

• die Verwendung einer nicht selektiven Stromunterbrechung in Kombination mit einer automatischen Wiedereinschaltung, wodurch Kurzschlussströme reduziert werden können;

• Kombinationen mit der automatischen Netzumschaltung und einigen anderen Fällen.

Art des Betriebsstroms

Die höchste Zuverlässigkeit weisen Automatisierungsgeräte auf, die auf Basis der Energie der im Stromversorgungssystem der Arbeitskreise gesammelten Akkumulatoren arbeiten. Sie erfordern jedoch eine komplexe technische Ausstattung und eine ständige Wartung durch Spezialisten.

Folglich wurden andere Systeme entwickelt, die auf Strom aus Wechselstromkreisen basieren, die von Hilfstransformatoren (TSN), Strom (CT) oder Spannung (VT) stammen.Sie werden am häufigsten in kleinen, abgelegenen Umspannwerken eingesetzt, die von mobilen Elektrikern gewartet werden.

Das Funktionsprinzip der einfachsten Single-Shot-Automatikschließlinie

Die für Einzelzyklus-Wiedereinschaltautomatiken verwendete Logik kann anhand des Diagramms des alten, aber immer noch funktionierenden elektromagnetischen Prinzips des AR-Relais (RPV-58) erklärt werden.

Der Stromkreis wird mit der Betriebsgleichspannung + ХУ und - ХУ versorgt. Das AR-Relais wird von den folgenden Schaltkreisen gesteuert:

• Synchronsteuerung;

• die Position des Unterbrecherkontakts im ausgeschalteten Zustand (RPO);

• Erlaubnis zur Vorbereitung;

• Verbot der automatischen Wiedereinschaltung.

Das AR-Kit enthält Relais:

• Zeit RT;

• Zwischen-RP mit zwei Spulen:

• Strom I;

• Spannung U.

Kondensator C wird nach dem Anlegen der Spannung an den Steuerkasten über die Elemente der Logikschaltungen der Vorbereitungserlaubnis aufgeladen. Und wenn automatische Nicht-Wiedereinschaltkreise gebildet werden, wird die Ladung durch Auswahl der Widerstände R1 und R2 blockiert.

Die ShU-Spannung wird nach dem Auslösen des Leistungsschalters über die Zeitsteuerkreise an die Spule des Zeitrelais RV angelegt und führt mit seinem Kontakt die vorgegebene Zeitverzögerung durch.

Nach dem Schließen eines Schließerkontakts RV entlädt sich der Kondensator auf die Spannungsspule des Zwischenrelais RP, das ausgelöst wird und mit seinem geschlossenen Kontakt RP über seine eigene Stromspule + ShU an den Magneten zum Schließen des Leistungsschalters abgibt.

Somit gibt das APV-Relais einen Stromimpuls vom vorgeladenen Kondensator C aus, um den Leistungsschalter zu schließen, nachdem dieser durch den RU-Signalblinker und die N-Überlagerung durch Schließen des RP-Kontakts ausgelöst wurde.

Der Zweck des H-Schildes besteht darin, die automatische Wiedereinschaltung durch Wartungspersonal bei Schaltvorgängen zu verhindern.

Relais zum automatischen Schließen statischer Elemente

Der Einsatz der Halbleitertechnologie hat die Größe und das Design elektromagnetischer Relais für automatische Schließvorrichtungen verändert. Sie sind kompakter und komfortabler in der Einstellung und Einstellung von Einstellungen geworden.

Und das Funktionsprinzip der Relaisschaltung, eingebettet in die Logik elektromagnetischer Relais, blieb gleich.

Merkmale der Unterstützung automatischer Schließvorrichtungen

Während des Betriebs unterliegen die in Betrieb genommenen Schutz- und Automatisierungsgeräte ausschließlich der Aufsicht des Servicepersonals, das den ordnungsgemäßen Betrieb der Geräte überwacht. Der Zugang zu ihnen durch andere Spezialisten ist begrenzt. organisatorische Rahmenbedingungen.

Alle automatischen Schließvorgänge werden von den Automatisierungs-, Rekorder- und Disponentenaufzeichnungen im Betriebsprotokoll aufgezeichnet. Das Relaispersonal analysiert die Korrektheit jeder Betätigung der Relaisschutz- und Automatisierungsgeräte und dokumentiert diese in der technischen Dokumentation.

Zur Durchführung der regelmäßigen Wartung werden automatische Wiedereinschaltvorrichtungen sowie andere Systeme außer Betrieb genommen und dem Personal des MSRZAI-Dienstes für vorbeugende Maßnahmen übergeben, das nach Abschluss der Inspektionen einen Bericht erstellt und eine Schlussfolgerung darüber zieht Gebrauchstauglichkeit und Mitwirkung bei der Inbetriebnahme Relaisschutzgeräte arbeiten
Siehe auch: Funktionsweise von automatischen Netzumschaltern (ATS) in Stromnetzen