Снижение стоимости передачи и распределения электроэнергии становится все более важным фактором для адаптации к глобальным изменениям, связанным с такими факторами, как либерализация рынка электроэнергии, дерегулирование электроэнергетики, вопросы охраны окружающей среды, а также различные новые информационные технологии.
Также меняются и технические требования к электротехническому оборудованию. Например, разработка высоковольтного и крупногабаритного оборудования способствовала стабильному энергоснабжению в результате высокого спроса на электроэнергию. Однако самым важным требованием в этот период жесткой конкуренции, вызванной либерализацией и дерегулированием, является разработка более надежного и экономически выгодного оборудования.
Поскольку новые технологии, такие как управляемая коммутация, методы удаленного мониторинга и цифровые средства управления, стали применяться на практике, CIGRE (Международный совет по крупным электротехническим системам) провел обширные исследования в практическом использовании этих технологий, а также международные исследования по надежности и техническому обслуживанию оборудования высокого напряжения. В 90-е годы потребность рынка в продлении работоспособности системы при одновременном снижении затрат на эксплуатацию привела к исследованиям и разработкам в направлении дальнейшей компактности, увеличения надежности и уменьшения используемой энергии. Эти усилия привели к созданию газовых выключателей на напряжение 550 кВ (GCB) и GCB на 1100 кВ.
Управляемая коммутация стала экономичной заменой резистора и обычно используется для уменьшения перенапряжений. Количество установок с использованием управляемой коммутации быстро увеличилось с конца 1990-х годов из-за высокой эффективности. В настоящее время такие устройства часто используются для шунтирующих конденсаторов и шунтирующих реакторов, поскольку они могут обеспечить более высокую экономическую выгоду. Они также обеспечивают различные технические преимущества, такие как улучшение качества электроэнергии и уменьшение переходных процессов в системах передачи и распределения электроэнергии. Недавно был установлен усовершенствованный контроллер с учетом остаточного потока в сердечнике трансформатора, в опытных условиях он продемонстрировал хорошую производительность. Этот контроллер может значительно уменьшать перенапряжения, вызванные пусковыми токами, при включении трансформатора и позволяет подстраиваться под операции в соответствии с изменением нагрузки.
Тенденция развития управляемой коммутации в мире
Согласно опросу CIGRE на рисунке, в 2001 году в мире было поставлено и установлено около 2,400 управляемых коммутационный систем (УКС), и в настоящее время насчитывается более 4000 единиц. До 1995 года количество устройств было ограничено из-за технологической неразвитости, однако с стали доступными, ввиду использования современных датчиков и цифровых технологий .
Рисунок – Исследование CIGRE управляемой коммутации в мире
CIGRE подробно изучил технические тенденции УКС. Сначала он запустил TF 13.00.1 и опубликовал общее представление об особенностях УКС в 1995 году. TF был передан новой рабочей группе 13.07, а инструкция по применению УКС была опубликовано на основе международного опроса по опыту работы в промышленных условиях в 1999 году, а предлагаемые требования и алгоритмы тестирования в 2001 году. В инструкции подчеркивается важность компенсации погрешности при срабатывании аппарата, поскольку УКС требует высокой точности для реализации согласованности операций во время эксплуатации выключателя. Изменение рабочего времени из-за температуры окружающей среды, изменения напряжения и сохраненной энергии привода, может быть скомпенсировано контроллером, который учитывает зависимость рабочего времени от данных условий. Время работы также должно быть скомпенсировано с учетом погрешности времени срабатывания, вызванного износом оборудования и операций после длительного простоя. Недавние исследования показали, что время включения некоторых гидравлических рабочих механизмов значительно уменьшилось после простоя, длительность которого составляла всего лишь несколько часов . Соответственно, учет данной погрешности необходим так же для ежедневно работающего УКС.
Принципы управляемой коммутации
CSS состоит из независимых полюсов выключателя, контроллера и датчиков, которые измеряют напряжение в системе, ток, протекающий через выключатель, температуру окружающей среды и, при необходимости, рабочее давление приводов.
УКС относится к методу управления временем предразряда (для операций включения) или разделения контактов (для операций отключения) для каждого полюса автоматического выключателя относительно фазового угла напряжения или тока системы, чтобы минимизировать повреждения оборудований.
Область применения управляемой коммутации
Коммутация конденсаторов
Включение батарей шунтирующих конденсаторов вызывает высокоимпульсные пусковые токи и связанное с ними перенапряжение в центральной подстанции и дистанционное перенапряжение на приемных концах линий электропередачи, подключенных к подстанции. Современные GCB, как правило, обеспечивают очень низкую вероятность перегрузки емкостного тока. Тем не менее, вероятность перегрузки может быть дополнительно уменьшена с помощью УКС.
Управляемое включение батарей шунтирующих конденсаторов используется для минимизации перенапряжения в энергосистеме. При этом использование управляемой коммутации обеспечивает экономическую выгоду.
Коммутация реакторов
Все автоматические выключатели демонстрируют высокую вероятность возгорания при обесточивании шунтирующих реакторов, где время горения дуги меньше минимального.
