Звонки об отсутствии электричества часто поступают по любому, даже самому незначительному поводу. Например, во время плановых переключений. Однако электросетевые компании, при всей ориентированности на клиента, иногда просто физически не могут моментально устранить причину отключения.
Разумеется, что выход есть — это распределённая автоматизация электросетей, где основным устройством является реклоузер. Разберём принцип работы и возможности для повышения качества электроснабжения, которые открывает применение реклоузеров.
История появления
В переводе с английского языка, слово recloser (реклоузер) означает — автоматический выключатель повторного включения. В Соединённых Штатах Америки подобные коммутационные аппараты начали применять ещё в начале 40-х годов ХХ века.
Промышленный выпуск реклоузеров в 1941 году первой наладила фирма Kyle. Впоследствии эта фирма войдёт в группу компаний CPS. Причём в наше время, CPS выпускает вакуумные выключатели и реклоузеры и занимает лидирующие позиции.
Справедливости ради нужно отметить, что в Советском Союзе также применялись подобные устройства. Однако они назывались по-другому: пункты секционирования воздушной линии (ПСВЛ). К сожалению, повсеместному распространению таких пунктов мешала высокая стоимость и значительные габариты.
Например, стандартный пункт занимал целое здание, в котором, кроме масляного выключателя, также размещались трансформаторы и устройства релейной защиты. Также масляные выключатели постоянно требовали обслуживания, в противном случае они могли просто взорваться при коммутации электрической сети.
Схема электроснабжения
Прежде чем перейти к рассмотрению принципа работы, и, соответственно, к необходимости применения реклоузеров, нужно сначала разобраться со схемой электроснабжения городов и населённых пунктов в нашей стране. Как правило, в пределах отдельно взятой области, воздушные линии 110 кВ являются основными линиями, по которым осуществляется электроснабжение. Разумеется, что крупные потребители, например, предприятия могут быть подключены к линиям более высокого напряжения.
Между населёнными пунктами внутри области передача электроэнергии осуществляется по линиям 35 кВ. Напряжение 35 кВ понижается на подстанциях до 10 или 6 кВ.
Наконец, в свою очередь, эти линии подключены к комплектным трансформаторным подстанциям (КТП), которые понижают напряжение до 380 В. Именно по таким линиям электричество приходит к нам в дом.
АПВ
Также нужно отметить, что автоматическое повторное включение (АПВ) в СССР было реализовано на подстанциях 35/10 (6) кВ и выше. Ведь основными причинами частых отключений является перекрытие проводов из-за падения на них посторонних предметов.
Например, очень часто отключение воздушной линии 6 кВ или 10 кВ происходит при падении на провода ветки дерева. Как правило, после соприкосновения с проводами, обгоревшая ветка падает на землю. Получается, что причина отключения устранена, но линия всё ещё отключена. В таких случаях АПВ воздушной линии помогало значительно сократить перерывы в электроснабжении.
Однако при обрыве проводов или при падении дерева на ВЛ, даже многократное АПВ не могло восстановить электроснабжения. Ведь в таком случае причина отключения не могла самоустраниться. Это означало, что при повреждении только в конце ВЛ, все подключённые потребители оставались без электричества.
Пример
Для примера разберём случай, когда без электроснабжения остались четыре населённых пункта, из-за отключения питающей ВЛ 10 кВ №2. Разумеется, что жители этих населённых пунктов сразу позвонят в диспетчерскую службу и сообщат об отключении. Диспетчер после анализа информации давал команду на выезд оперативной бригады на ПС 35/10 кВ.
Вполне вероятно, что при массовых отключениях, произошедших, например, после ураганного ветра, все бригады оказывались уже занятыми. Это приводило к необходимости сбора ещё одной, дополнительной бригады, что, конечно же, требовало времени. Разумеется, что время терялось, когда бригада пыталась доехать до подстанции, ведь качество некоторых автомобильных дорог, к сожалению, оставляет желать лучшего.
После осмотра оборудования ПС 35/10 кВ, определения повреждённой линии 10 кВ и вывода её в ремонт, оперативная бригада приступала к её осмотру, а после выявления причины – отключала вручную ЛР 10 кВ №2, затем на подстанции включала В 10 кВ №2, а потом приступала к выводу отключённого участка ВЛ в ремонт и к восстановлению оборванных проводов.
Могло оказаться и так, что поиск повреждения, особенно в труднодоступной местности, мог занимать несколько суток. Причём потребители всё это время были вынуждены оставаться без электроснабжения. Это означало не только, что отдельно взятый потребитель не мог посмотреть по телевизору футбольный матч или телесериал, но и порчу продуктов питания в неработающих холодильниках, а также отсутствие водоснабжения в населённом пункте и т. д.
Решение проблемы
Проблема решалась, если бы между подстанцией и повреждённым участком был размещён пункт секционирования. В таком случае при наличии дистанционного управления, становилось возможным быстро отключить только участок линии с повреждением, а неповреждённый участок запитать от другой подстанции.
Однако широкому применению ПСВЛ в нашей стране серьёзно препятствовала необходимость своевременного обслуживания масляных выключателей. Ведь для этого также требовалась отдельная бригада.
Решить проблему можно, заменив масляные на вакуумные высоковольтные выключатели. Если сравнить их с другими типами коммутационных аппаратов, то вакуумные выключатели оказываются самыми надёжными: они выдерживают до сотни циклов отключений в аварийном режиме. Кроме этого, они намного проще в эксплуатации и обладают меньшими габаритами.
Данные качества позволяют установить выключатель на опоре ВЛ, а мобильная связь и современная релейная защита позволяют сделать реклоузер автоматическим и дистанционно управляемым. Другими словами, это позволяет организовать «умную» сеть электроснабжения.
Разобравшись с принципом ликвидации аварий на линиях электроснабжения, самое время перейти к точному определению термина «реклоузер». Итак, международный стандарт IEEE 37.100-1992 даёт следующее определение:
Определение
Теперь рассмотрим, какая же практическая польза может быть от внедрения реклоузеров. Дополним реклоузерами (РЕК) уже известную нам схему.
Если обрываются провода на ВЛ 10 кВ №2, то РЕК 10 кВ №2 автоматически отключает участок линии. Без напряжения останется КТП №6, питающее село Новоегорово. Для восстановления его электроснабжения диспетчер отключит РЕК 10 кВ №3 и включит РЕК №4 и дистанционно. Соответственно, на заранее известный участок линии будет направлена бригада, при этом все потребители даже не заметят такого небольшого перерыва в электроснабжении.
Конструкция
Разберём более подробно конструкцию. Итак, благодаря малым габаритам, реклоузер, установленный на опоре линии электропередач, состоит из металлического отсека, где кроме вакуумного выключателя, размещены датчики и трансформаторы. Устройства релейной защиты, связи и тому подобные размещены в отдельном отсеке, который соединён кабелем с высоковольтным отсеком.
Высоковольтный отсек состоит из вакуумного выключателя, датчиков тока и напряжения, трансформаторов тока и напряжения, трансформатора собственных нужд и ограничителей перенапряжения, необходимых для защиты высоковольтного оборудования от перенапряжений.
В отсеке управления находятся устройства мобильной связи, автоматики и микропроцессорные устройства релейной защиты, устройства управления вакуумным выключателем, аккумулятор, электросчётчик и устройства для обогрева.
Принцип работы
При повреждении на ВЛ, например, при падении на провода ветки дерева, сработают датчики тока и передадут сигналы устройствам релейной защиты. В свою очередь, релейная защита сравнит значения сигналов с уставками и, в случае превышения уставок, даст команду на отключение вакуумного выключателя.
Через некоторое время релейная защита даст команду на АПВ реклоузера. В зависимости от заданной программы повторное АПВ может быть выполнено ещё несколько раз.
При неуспешном повторном АПВ, участок ВЛ с повреждением будет отключён, а подключённые потребители, при наличии возможности, будут запитаны от другой линии. Соответственно, используя устройства связи, реклоузер отправит сигнал обо всех действиях на диспетчерский пункт. Также диспетчер после завершения ремонтных работ может удалённо перевести питание потребителей по нормальной схеме.
Заключение
Разумеется, что реклоузеры значительно облегчают работу как энергоснабжающей компании, а также улучшают качество электроснабжения потребителей. Однако у любой медали есть ещё и оборотная сторона.
Как бы это не звучало странным, но сами люди могут представлять угрозу для работы реклоузеров. Ведь совершенно непреднамеренно, начинающий водитель может врезаться в такую опору. Также, безответственный охотник, забавы ради, может выстрелить в «большой ящик на опоре». В таких случаях никакая автоматика не поможет, восстановление электроснабжения потребует много времени!
Автор статьи Илья Корчагин