РЕКЛОУЗЕР VR АРУМ. ЧАСТЬ 1

Проблемы сетей 6(10)кВ

Исторически сложилось так, что линии электропередач напряжением 6(10) кВ в России являются одними из самых протяженных. При этом они чаще других подвержены аварийным ситуациям, по статистике это более 80% от всех аварий в электрической сети. Износ коммутационного оборудования среднего напряжения оценивается специалистами на уровне в 70%. Таким образом, значительная часть оборудования не только не способна предотвратить развитие аварийной ситуации, но даже сигнализировать о ней.

Не редко, для уменьшения частоты отключений, персонал эксплуатирующих организаций снижает чувствительность защит на стороне 6(10) кВ понижающих подстанций, что в последствии приводит к более серьёзным авариям и отключениям подстанций целиком. А это обширное отключение потребителей, срабатывание защит на понижающих трансформаторах, большие финансовые потери, опасность для здоровья и жизни людей.

Последние 20 лет в основном проблему решают, постепенно заменяя устаревшие масляные выключатели пунктов секционирования на более надежные и безопасные вакуумные, не изменяя при этом структуру и схему сетей, способ установки. Ретрофит продлевает жизнь системы. Она становится более надежной, но остается малоэффективной и неэкономичной.

Таким образом, большая часть перебоев электроснабжения и затрат на эксплуатацию и ремонт сетей в нашей стране зависит от решения задачи организации подключения и защиты линий 6(10)кВ. Поэтому руководители сетей все чаще говорят о принципиальной модернизации электроснабжения с учетом новых цифровых технологий.

Основное решение для обновления воздушных сетей – реклоузеры – автоматические коммутационные устройства для наружной установки на опорах. Понятие “реклоузер” возникло в США, это автономное устройство, предназначенное для отключения и последующего повторного включения цепи (автоматическое повторное включение – АПВ) по определенному алгоритму.

Почему реклоузер?

В описанном выше случае неустойчивой (временной) аварийной ситуации, отключение и последующее автоматическое включение линии реклоузером приводит к устранению причины и, следовательно, исключает длительные перерывы электроснабжения. Потребитель может заметить только небольшое мигание света от ламп.

Реклоузер – достаточно дорогостоящее устройство. Но не нужны многочисленные дополнительные расходы на подключение: выделение огороженной охраняемой территории, строительные работы по возведению отапливаемого помещения РУ или пункта секционирования, подводка кабелей к ячейкам и т.п.

Установка аппарата очень быстрая и недорогая, это очень важно при работах на большом удалении от населенных пунктов. Реклоузер может быть установлен на имеющиеся или дополнительные опоры в нужной точке сети.

Вес и размеры реклоузера сравнительно малы, что дает существенное снижение расходов по доставке его к месту эксплуатации. Особенно это значимо в труднодоступных районах, например, где транспортировка возможна только вертолетом. Схему, собранную на них, удобно развивать, добавляя или перенося реклоузеры в точки, где они дают лучшую защиту и бесперебойность электроснабжения.

Дополнительно нужно отметить безопасность реклоузеров для обслуживающего персонала и окружающих, более высокую защищенность от краж.

Однако это не все плюсы этого оборудования и его функции могут быть гораздо шире, если использовать современные реклоузеры.

Технические недостатки

Все реклоузеры 6-20 кВ производимые в России сделаны на базе стандартных вакуумных выключателей для внутренней установки, то есть аппаратов другого назначения. Их приходится помещать в закрытую металлическую оболочку, что повышает вес и парусность, снижает устойчивость модуля к ветровым нагрузкам. Это также небезопасно для людей: короткое замыкание в закрытом объеме приводит к взрывообразному повреждению корпуса с разлетающимися далеко в разные стороны частями и деталями.

Часть устройств использует катушки Роговского, которые хорошо подходят для измерения высоких токов и не обладают достаточной точностью при низких токах. Но основное требование к реклоузерам – их автоматическая работа, требующая точной настойки срабатывания. Другие производители применяют трансформаторы тока, что значительно увеличивает вес комплекта.

Чаще всего отечественные аппараты не имеют датчиков напряжения. Если у блока управления реклоузером есть функции защиты по напряжению – требуется установка измерительных трансформаторов напряжения. Это усложняет и утяжеляет конструкцию, делает её менее надежной и подверженной механическим поломкам.

Подавляющее число российских производителей использует стандартные блоки РЗА вместо специализированных микропроцессоров для управления реклоузерами.

АПВ передовых реклоузеров обеспечивают 4 цикла повторных включений. РЗА – обычно 1-2 цикла.

Блоки управления реклоузеров нового поколения дают возможность работы с разными характеристиками токовых защит в циклах АПВ. Это позволяет вводить или выводить отдельные ступени токовой защиты в разных циклах АПВ. Реклоузер на каждом цикле АПВ переходит на соответствующие настройки с возможностью использования разных ступеней защит. Это позволяет обеспечить нужную селективность реклоузеров, последовательно установленных на магистрали, и эффективно защитить вставки предохранителей на ответвлениях.

Что еще он может?

Реклоузер нового поколения может быть универсальным – использоваться для секционирования магистрали, автоматического ввода резерва (АВР), коммутации радиальной линии, для отпайки как аппарат отходящей линии, в качестве секционалайзера.

Секционалайзер (от англ. sectionalizer) – интеллектуальный разъединитель, оснащенный автоматическим механизмом отключения, реагирующим на счётчик коммутаций. Связка реклоузера и секционалайзеров уже долгое время успешно применяется в мире для секционирования протяженных линий. Она позволяет автоматически последовательно отключать участки линии начиная с самого дальнего, останавливая процесс после отключения участка с устойчивой аварией.

Такое решение гораздо более простое в наладке, четкое и надежное в работе защиты по сравнению с цепью обычных реклоузеров со сложными уставками. Реклоузер с функцией секционалайзера не требует выезда для включения, его работу можно восстановить удаленно после устранения причин аварии.

Кроме реклоузеров, имеющих режим секционалайзера, существуют также механические секционалайзеры, имеющие более низкую стоимость, но требующие выезда оперативной бригады для восстановления электроснабжения.

Подробно о секционалайзерах и схемах их подключения мы расскажем в отдельной статье.

Ввод в эксплуатацию многочисленных дополнительных источников энергии –  таких как солнечные и ветровые электростанции значительно усложняет схемы сетей. Их управление становится невозможным без реклоузеров нового поколения, отвечающим современным требованиям к цифровым сетям распределения. Новые реклоузеры могут сейчас или в будущем быть подключены к любой системе SCADA, в том числе по новейшему протоколу МЭК-61850, внедряемому сетями.

В длительной перспективе основную экономию новые реклоузеры дадут сокращением расходов на обслуживание. Большая часть неисправностей будет исправляться автоматически, а отличная селективность, секционалайзеры и удаленное управление сетью позволят точно и быстро находить неисправное устройство или участок линии и выехать для ремонта непосредственно к нему без потери времени на поиск.

Можно уверенно сказать, что реклоузеры современного типа – наиболее подходящие коммутационные устройства для строительства новых цифровых воздушных электросетей и модернизации устаревших линий.

Цель создания реклоузера VR Арум

Проанализировав имеющийся в мире уровень развития техники, мы заключили, что на рынке не хватает разработанных в России устройств, отвечающих новейшим требованиям современных стандартов сетей. Была поставлена цель – разработать и представить рынку автоматический реклоузер, выигрывающий по стоимости среди аналогичных по параметрам устройств иностранных и российских компаний-лидеров.

В результате мы получили реклоузер VR, обладающий описанными ниже основными параметрами. В настоящее время он проходит тестирование и внутризаводские испытания.

1. Полюса наружной установки исключают междуфазное перекрытие изоляции и короткое замыкание в замкнутом объеме. При их конструировании использовались проверенные наработки компаний SIEMENS и ABB.

2. Гидрофобный материал литой изоляции полюсов обеспечивает эффективное удаление влаги, то есть снижение токов утечек, уменьшение налипания снега и обледенения.

3. Механизм электромагнитного привода, известный как “bi-stable magnet system” (электромагнитная защелка), с мощным запасом по механической прочности и усилию прижатия контактов вакуумных камер.

4. Вакуумные камеры на номинальный рабочий ток 800А, номинальный ток отключения 16кА позволяют эффективно использовать VR не только на протяженных воздушных линиях, но и для подстанций.

5. 3 встроенных в полюса трансформаторов тока и 6 резистивных датчиков напряжения обеспечивают реклоузеру VR высокую точность и полный перечень необходимых защит: МТЗ, ОЗЗ, защита от пониженного или повышенного напряжения, обрыва фаз, изменения частоты напряжения и многих других.

6. Корпуса привода коммутационного аппарата и вандалостойкого шкафа управления реклоузером выполнены из нержавеющей стали, что обеспечивает стойкость к коррозии и прочность. Порошковое покрытие светлого оттенка снижает нагрев от солнечной радиации и не привлекает лишнего внимания к дорогостоящему оборудованию.

7. В комплект входит прочная рама из холоднокатаной стали с покрытием горячим цинком для установки на одну опору, полный комплект нержавеющего крепежа и комплектующих для установки реклоузера и шкафа управления.

8. Поддержка всех применяемых в России протоколов обмена данными: IEC 60870-5-101, IEC 60870-5-104, Modbus RTU, DNP 3.0. Поддержка протокола обмена данными в реальном времени МЭК 61850. Возможность подключения в любую сеть SCADA.

9. Работа по принципу P2P (peer to peer) позволяет строить одноранговую локальную сеть из нескольких реклоузеров, обменивающихся данными между собой.

10. Широкий ряд функций реклоузера: АВР, АПВ, АЧР, определение места замыкания, автоматический тест состояния аккумуляторной батареи, проверка ресурса вакуумных камер и т.д.

11. Функция секционалайзера позволяет использовать VR не только в качестве разъединителя, отключающегося по счетчику. Устройство в этом режиме может анализировать сеть и отправлять данные о её состоянии и авариях на пульт диспетчера или в систему SCADA, включать и выключать аппарат дистанционно.

12. В шкафу управления реклоузера предусмотрено место для установки любого коммуникационного оборудования для связи.

13. Характеристики микропроцессорного блока и элементной базы дают возможность установки высокоскоростных циклов АПВ О-0,1-ВО-1-ВО-1-ВО.

14. Автономная работа без оперативного питания не менее 24 часов обеспечена аккумуляторами.

15. Возможность комплектации механическими интеллектуальными секционалайзерами SA Арум – значительная экономия средств и отличные параметры селективности защиты.

В настоящее время ведется разработка аналогичных реклоузеров на напряжение 20кВ и 35кВ.

Компания Арум ориентирована на работу с монтажными организациями, производящими поставку, установку, наладку и обслуживание электротехнического оборудования в сетевые, нефтегазовые и другие компании. Реклоузер VR – готовое решение для построения современных экономичных воздушных сетей, отходящих линий и подстанций. У данного направления огромный экономический потенциал на ближайшие 10-20 лет.

Мы приглашаем партнеров для обсуждения характеристик и функций разработанного реклоузера VR, предлагаем принять участие в его доработке и рабочих испытаниях.

Создадим свой успех вместе!