Главная Статьи Реклоузер вакуумный серии РВА/TEL

Реклоузер вакуумный серии РВА/TEL

Добавлено: 23.02.12 | Авторство: П.В. Петров | Просмотров: 15858

Реклоузер вакуумный серии РВА/TEL

Протяженность линий до 10 кВ в Украине составляет 74% воздушных линий напряжением 6—154 кВ [1]. Воздушная линия (ВЛ) остается основным средством передачи электроэнергии в распределительных сетях, являясь наименее надежным элементом в системе электроснабжения потребителей 6 — 10 кВ.

Ситуация усугубляется также и тем, что в большинстве своем арматура и оборудование ВЛ 10 кВ эксплуатируется с превышением нормативного срока эксплуатации. Предпринятые в конце 80-х годов прошлого века мероприятия по автоматизации распределительных сетей 10—35 кВ не были реализованы в полном объеме, надежность электроснабжения потребителей в настоящее время оставляет желать лучшего, возрастает время перерыва электроснабжения потребителей, а удельный ущерб из-за недоотпуска электроэнергии имеет тенденцию к возрастанию [2]. К особенностям отечественных распределительных сетей с двухсторонним питанием можно отнести и существенное снижение доли ВЛ 10 кВ.

Одними из первых средств автоматизации распределительных сетей на уровне комплектных распределительных устройств являются выпускавшиеся ранее пункты секционирования серий К-102, К-108 [3], многие из которых эксплуатируются и ныне. Последующая разработка и серийный выпуск КРУН серии К-112 [4] с вакуумным выключателем ВВ/TEL максимально приблизили реализацию основных задач автоматизации распредсетей во многом благодаря значениям коммутационного и механического ресурсов (50—100 тыс. циклов), присущим коммутационным аппаратам данного типа.

Дальнейшая оптимизация параметров вакуумного выключателя ВВ/TEL (увеличение номинального тока отключения до 16 кА и увеличение номинального тока), а также такие преимущества, как необслуживаемость, некритичность к положению в пространстве, малое энергопотребление, возможность управления по цепям ТМ, обусловили создание принципиально нового комплектного распределительного устройства наружной установки для распределительных сетей — вакуумного реклоузера РВА/TEL-12,5\630 У1 [5]. Функциональность РВА/TEL позволяет его позиционировать в классификации оборудования как комплектное распределительное устройство наружной установки. Коммутационный аппарат наружной установки, способный самостоятельно выполнять цикл автоматического повторного включения (АПВ), получил за рубежом название реклоузер.

Отличительными особенностями вакуумного реклоузера РВА/TEL являются:

  • высокий механический и коммутационный ресурс;
  • малые времена включения и отключения;
  • четырехкратное быстрое АПВ;
  • встроенная система измерения;
  • расширенные функции РЗиА, а также измерения электрических параметров ВЛ;
  • реализация функций комплексной автоматизации сети;
  • простота монтажа и эксплуатации;
  • отсутствие необходимости в проведении текущих, средних и капитальных ремонтов на протяжении всего срока службы.

Конструктивно РВА/TEL состоит из коммутационного модуля OSM/TEL и шкафа управления RC/TEL, объединенных соединительным кабелем. Коммутационный модуль и шкаф управления в зависимости от функционального назначения монтируются с помощью кронштейнов на опоре ВЛ или на платформе, устанавливаемой между двумя опорами. Функциональные связи составных частей и элементов РВА/TEL приведены на рис.1.

Рис.1. Функциональная схема вакуумного реклоузера РВА/TEL

Коммутационный модуль OSM/TEL состоит из вакуумного выключателя ВВ/TEL (рис.2), размещенного в металлической оболочке, образованной нижней крышкой и верхним кожухом, и высоковольтных проходных изоляторов со встроенными датчиками тока и напряжения. Основным элементом коммутационного модуля, определяющим его функционирование, является вакуумный выключатель ВВ/TEL, отличающийся от известных ранее наличием усиленной твердой изоляции, уменьшенным межполюсным расстоянием и развернутыми выводами главных цепей для удобства соединения с воздушной линией через проходные изоляторы. Стальные поверхности кожуха и крышки, находящиеся под воздействием окружающей среды, оцинкованы. Нижняя крышка имеет отверстие для слива конденсата, а также отверстие для присоединения кольца ручного отключения.

Шкаф управления RC/TEL обеспечивает управление коммутационным модулем реклоузера, релейную защиту и автоматику, индикацию и измерение, сбор и обработку информации, поступающей от датчиков коммутационного модуля. Шкаф выполнен в оцинкованном стальном корпусе, покрытом порошковой краской. Он имеет две дверцы: внешнюю и внутреннюю, санкционирующие доступ персонала к модулям. Для слива конденсата конструкцией шкафа предусмотрен дренажный фильтр. Внутри корпуса шкафа размещаются модули микропроцессора, управления, бесперебойного питания и аккумуляторная батарея. Дополнительно в RC/TEL предусмотрена возможность установки до двух модулей дискретных входов\выходов и платы модема SCADA. Подключение в SCADA осуществляется посредством коммуникационных интерфейсов RS232 или RS485. Изделие поддерживает протоколы передачи данных Modbus и DNP3.

Рис.2.  Устройство  коммутационного модуля вакуумного реклоузера РВА/TEL-10

1—проходные изоляторы; 2—комбинированные датчики тока и напряжения; 3—верхний кожух; 4—механизм ручного отключения; 5—колодка штепсельного разъема; 6—привод ВВ/TEL; 7—отверстие для слива конденсата; 8— вакуумный выключатель ВВ/TEL; 9— нижняя крышка

Питание шкафа может осуществлятся от вспомогательных линий 100/127/220В (50 Гц), трансформатора напряжения наружной установки 10/0,4 (0,22/0,1) кВ или встроенной аккумуляторной батареи 12 В (4 - 20 ч).

Соединительный кабель предназначен для передачи сигналов датчиков тока и напряжения, а также сигналов управления коммутационным модулем. Присоединение кабеля к коммутационному модулю и шкафу управления осуществляется штепсельными разъемами. Стандартная длина кабеля от 6 до 12 м с шагом 2 м.

РВА/TEL эксплуатируется в условиях умеренного климата при температуре окружающей среды от -45ºС до +55ºС на высоте не более 1000 м над уровнем моря (исполнение У и категория размещения 1 по ГОСТ 15150-90) при скорости ветра не более 36 м/с (район по ветровому давлению V). Допускается образование стенки гололеда не более 20 мм (район по гололеду IV). По стойкости к механическим воздействиям РВА/TEL соответствует классу М4 по ГОСТ 17516.1-90.

В части электромагнитной совместимости реклоузер РВА/TEL обеспечивает устойчивость к таким видам воздействий: динамическим изменениям напряжения питания (ГОСТ Р51317.4.11), изменению частоты питания (ГОСТ 51317.4.28), импульсным помехам 100/1300 мкс (ГОСТ 29073), электростатическим разрядам (ГОСТ Р51317.4.2), наносекундным импульсным помехам (ГОСТ Р51317.4.4), микросекундным импульсным помехам большой энергии (ГОСТ Р 51317.4.5), колебательным затухающим помехам 1 МГц и 0,1 МГц (ГОСТ Р 51317.4.12), магнитному полю промчастоты (ГОСТ Р 50648), импульсному магнитному полю (ГОСТ Р 50649), затухающему колебательному магнитному полю (ГОСТ Р 50652).
При этом критерий качества функционирования изделия "А" обуславливается ГОСТ 29073.

Основные технические характеристики РВА/TEL:

Параметр Значение
Оперативное питание
Номинальное напряжение, кВ 10
Номинальный ток, А 630
Испытательное напряжение (сух./влажн.), кВ 42/28
Испытательное напряжение грозового импульса, кВ 75
Номинальный ток отключения, кА 12,5
Ток термической стойкости, 3с, кА 12,5
Механический ресурс циклов ВО, не менее 30 000
Ресурс по коммутационной стойкости, не менее
- при номинальном токе, циклов ВО
- при номинальном токе отключения, циклов ВО
30 000
100
Собственное время включения не более, мс 60
Полное время отключения, мс, не более 40
Коммутационный цикл О - 0,1с - ВО - 1с - ВО -
1с - ВО - 80с - В
Номинальное напряжение оперативного питания от внешних источников переменного тока ~220, ~127 или ~100
Электрическое сопротивление главной цепи не более, мкОм 85
Температура окружающей среды, ºС от - 45 до +55
Степень защиты корпуса коммутационного модуля IР 65
Масса (коммутационный модуль/шкаф управления), кг 62,5/42
Независимых групп уставок РЗА 4
Набор защит Трехступенчатая направленная или ненаправленная токовая, от замыканий на землю, минимального напряжения, АПВ, АВР, АЧР
Рекомендуемый тип опоры СВ 110-3,5
Время работоспособного состояния при потере питания (-40/+20 ºС), ч 12/4

Отметим, что встроенные датчики напряжения и тока в составе реклоузера предназначены только для работы цепей РЗиА шкафа управления. Используемая аккумуляторная батарея обеспечивает функционирование изделия в течение нормируемого перерыва в электроснабжении. В качестве источников оперативного напряжения необходимо использовать внешние источники, такие, как подстанции АБ, цепи оперативного напряжения или ТН наружной установки мощностью не менее 250 ВА (TV1 и TV2 на рис.3).

Рис.3. Однолинейная схема главных цепей РВА/TEL в составе пункта секционирования ВЛ с двусторонним питанием

Релейная защита и автоматика, оперативное питание и управление.

Рис.4. РВА/TEL в качестве защитного аппарата ВЛРЗиА РВА/TEL позволяет установить до четырех независимых групп уставок, в каждой из которых могут быть реализованы следующие виды защит: трехступенчатая направленная / ненаправленная токовая защита; направленная / ненаправленная защита от замыканий на землю; АПВ; АВР; АЧР.
Дополнительно может вводиться отстройка от бросков тока намагничивания трансформаторов и пусковых токов ЭД, отстройка при включении "на холодную нагрузку”, ввод режима "работа на линии", координация последовательности зон в циклах АПВ.
Питание системы РЗиА может осуществляется от вспомогательных линий 100/127/220 В (50Гц), трансформатора напряжения наружной установки 10/0,4(0,22/0,1) кВ или встроенной аккумуляторной батареи 12 В (4—20 ч).
РВА/TEL может функционировать в двух режимах работы: местном и дистанционном. Управление РВА/TEL, а также индикация предоставляемой информации возможны следующими способами:

  • с панели шкафа управления реклоузером;
  • с персонального компьютера (ПО "TELUS");
  • с помощью модулей дискретных входов/выходов;
  • посредством SCADA.

Опыт эксплуатации.

Рис.5. РВА/TEL в составе пункта секционирования ВЛ 10 кВ с двухсторонним питанием

РВА/TEL прошел более чем трехлетнюю стадию опытно промышленной эксплуатации, и сегодня более 1800 коммутационных аппаратов данного типа успешно эксплуатируются в составе распределительных сетей Китая, Вьетнама, Австралии, Польши, Болгарии, Сербии, Хорватии, Румынии, стран Балтии.
С 2004 г. начата эксплуатация реклоузеров РВА/TEL в сетях РАО "ЕЭС России”. Впервые вакуумные реклоузеры в Украине начали применяться в октябре 2005 г. в сетях 10 кВ в качестве пунктов автоматического включения резерва (АВР) Сумского РНУ ПДМН ОАО "Укртранснафта" на магистральном нефтепроводе "М. Павловка—Глинская". По информации авторов отечественный опыт эксплуатации реклоузеров явно недостаточен и базируется на единичных аппаратах зарубежного производства (AES-Киевоблэнерго).

Функциональное назначение и область применения РВА/TEL

Как отмечалось выше, по принятой классификации и функциональному назначению РВА наиболее близок к комплектным распределительным устройствам наружной установки, однако превосходит их по функциональным возможностям и применениям.

Рис.6.  РВА/TEL  в составе пункта сетевого резервирования ВЛ 10 кВ, Сумское РНУ,  ноябрь  2005 г., МНП "М. Павловка-Глинская"
Функционально (в зависимости от настроек и комплектности) вакуумный реклоузер РВА/TEL-12,5/630У1 способен осуществлять:

  • защиту фидера воздушной линии 6-10 кВ (рис.4);
  • автоматическое секционирование воздушных линий (рис.5) с одно- или двухсторонним питанием (в том числе сетевое резервирование (АВР), рис.6);
  • плавку гололеда.

РВА/TEL может применяться как отдельный аппарат для защиты отходящих линий электропередачи, так и как средство комплексной автоматизации распределительной сети (с такими же аппаратами). Опытно-промышленная эксплуатация изделия за рубежом подтвердила также высокую эффективность аппарата при создании открытых распределительных устройств (ОРУ)610 кВ (рис. 7). При построении схем РУ распределительных сетей 6-10 кВ РВА/TEL комплектуется разъединителями (рис.8), заземлителями, трансформаторами тока и напряжения наружной установки различного назначения, а также ограничителями перенапряжений различных типов. Основным преимуществом такого применения является отсутствие капитальных затрат, поскольку аппарат устанавливается на двух (реже одной) опорах (рис.9,10), кроме того, аппарат не требует отопления (подогрева) и защиты от климатических воздействий.

Рис.7. Применение РВА/TEL в качестве вводного выключателя секции СШ ОРУ 10 кВ

Вакуумный реклоузер РВА/TEL достаточно эффективен при модернизации старых ТП бетонного типа (форт-камеры). С помощью РВА/TEL ТП может за достаточно короткий промежуток времени быть модернизировано в РП с переходом ВЛ-кабельная линия. Реклоузер при этом размещается непосредственно снаружи на консоли (рис.11). Питание оперативных цепей и шкафа управления осуществляется от ТН расположенных внутри здания. Категория климатического исполнения и размещения оборудования (ТН, разъединители) может быть снижена.
Учитывая принципиальную новизну вакуумного реклоузера РВА/TEL для отечественных распределительных сетей, видим, что первые применения изделия должны сопровождаться рабочими проектами, согласованными с предприятием-изготовителем.

Автор выражает благодарность предприятиям ПГ "Таврида Электрик" за предоставленные фотоматериалы.

Рис.8. Организация перехода ВЛ - кабельная линия в ОРУ 10 кВ с применением РВА/TEL

Рис.9. Установка РВА/TEL на одной опоре ВЛ

Рис.10. Установка РВА/TEL на двух опорах в составе ОРУ

Рис.11. Модернизация ТП бетонного типа с применением РВА/TEL

Литература

  1. Состояние коммутационного оборудования в сетях 6-35 кВ Украины. //Отчет. ГП УНИПИКТИ "Укрсельэнергопроект". Инв.№114 н/1.-Киев, 2003.-135 с.
  2. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распредели тельных сетей.-СПб.:ПЭИПК, 2003.-350с.
  3. Дорошев К.И. Эксплуатация комплектных распределительных устройств 6-220 кВ.-М.: Энергоатомиздат, 1987.-336 с.
  4. Комплектные устройства наружной установки 6(10) кВ//Техническое описание.-М.: ОАО "Московский завод "Электрощит",2004.-12 с.
  5. Карнаушенко А.Н. Вакуумный реклоузер серии РВА/TEL-средство повышения надежности ВЛ 6-10 кВ//Электропанорама.- 2005.- №10.-С.74-75.

Опубликовано: «Электрические сети и системы» № 6, 2005 г.