Cómo funcionan los reconectadores automáticos (AR) en redes eléctricas

Los principales requisitos de energía de los consumidores son la confiabilidad y el suministro de energía ininterrumpido. Los flujos de energía de transporte de las redes eléctricas cubren cientos y miles de kilómetros. A tales distancias, las líneas eléctricas pueden verse afectadas por diversos procesos naturales y físicos que dañan los equipos, crean corrientes de fuga o cortocircuitos.

Para evitar la propagación de accidentes, todas las líneas eléctricas están equipadas con protecciones que monitorean constantemente todos los parámetros necesarios de la energía eléctrica en tiempo real y, en caso de mal funcionamiento, desconectan rápidamente la energía de la línea eléctrica accionando un interruptor de alimentación instalado en el lado del final de la línea del generador.

Para este propósito, todas las líneas eléctricas se colocan entre los nodos de transporte de conmutación, los llamados subestaciones electricas, en el que se concentran los dispositivos de potencia, de medida, así como los equipos de protección y automatización.

La falla de la línea eléctrica puede ocurrir por una variedad de razones con diferentes duraciones. Por lo general, se dividen en dos grupos que actúan:

1. a corto plazo;

2. durante mucho tiempo.

Un ejemplo de la primera manifestación de una falla podría ser una cigüeña que vuela sobre los conductores de una línea eléctrica aérea para que con sus alas extendidas reduzca la resistencia eléctrica de la capa aislante de aire entre los potenciales de fase y así crea un camino para un corriente de cortocircuito para pasar a través de su cuerpo.

El segundo caso se caracteriza por vándalos disparando aisladores desde un rifle de caza con arma de fuego, destrucción de soportes por desastres naturales o impactos de vehículos que chocan contra los postes a alta velocidad con poca visibilidad.

En cualquier caso, las protecciones detectarán la falla y abrirán el interruptor. Las corrientes de cortocircuito dejarán de pasar por la ubicación del cortocircuito, se formará una interrupción sin corriente en el suministro.

Pero los consumidores de electricidad necesitan suministro eléctrico porque ya no pueden vivir sin él. Por lo tanto, es necesario encender la línea en vivo con un interruptor y lo más rápido posible.

Esto se hace automáticamente en varias etapas o manualmente por el personal operativo de acuerdo con un algoritmo estrictamente definido.

Cómo funciona el recierre automático (AR)

Todas las subestaciones eléctricas tienen interruptores de potencia que pueden ser controlados por sistemas de automatización o por acciones del despachador. Para eso están equipados solenoides:

• encender;

• cerrar.

La aplicación de voltaje al solenoide correspondiente da como resultado la conmutación de la red primaria.Considere la opción de controlar automáticamente los interruptores automáticos a través de reconectadores automáticos dedicados.

Una vez desconectada la línea de alimentación de las protecciones, se inicia inmediatamente el reenganche automático. Pero no aplica tensión a la línea inmediatamente después de la desconexión, sino con un retardo de tiempo necesario para la autodestrucción por causas coyunturales, por ejemplo, una cigüeña electrocutada en el suelo.

Para cada tipo de líneas eléctricas, en base a estudios estadísticos, se recomiendan sus propios tiempos, asegurando el período de averías a corto plazo. Por lo general, esto es de unos dos segundos o un poco más (hasta cuatro).

Transcurrido el tiempo preestablecido, el automatismo suministra tensión al solenoide de encendido: la línea se pone en funcionamiento. En esta situación, la activación se puede hacer:

1. exitoso cuando el mal funcionamiento se ha autoeliminado (la cigüeña ha pasado por la zona del cable);

2. falló si, por ejemplo, una cometa se subió a los cables y el cable de su accesorio no tuvo tiempo de quemarse hasta el final.

Tras la inclusión exitosa, todo está claro. Un breve corte de energía no dañará a los usuarios y, en la mayoría de los casos, simplemente no lo notarán.

En el caso de un apagado automático fallido, la situación con los consumidores es complicada: la falla permanece y la protección de la línea nuevamente le quitó el voltaje: los consumidores se desconectan nuevamente. Por lo tanto, el primer intento de volver a cerrar no tuvo éxito.

Para aumentar la fiabilidad de la información, después de un tiempo, por ejemplo 15 ÷ 20 segundos, se realiza un segundo intento automático para encender la línea bajo carga.

La práctica de utilizar doble cierre automático de líneas eléctricas de alta tensión ha demostrado su eficacia en 15 de cada cien casos de actuación. Considerando que hasta el 50% de las paradas de emergencia son eliminadas por el primer interruptor automático y hasta el 15% por el segundo, la confiabilidad global de maniobra de la línea bajo carga mediante el uso de doble ciclo aumenta significativamente, alcanzando un nivel de 60 ÷ 65%. .

Si, después del segundo intento de reconexión, la falla no se resuelve y la protección vuelve a disparar el interruptor automático, entonces la falla es permanente y requiere una evaluación visual por parte del personal de servicio y reparación. Es imposible encender una línea de este tipo bajo carga hasta que el personal de campo elimine la falla. Y toma algún tiempo encontrar ese lugar y hacer el trabajo de reparación.

La tensión se aplica en la zona reparada en modo manual tras numerosas comprobaciones para descartar la repetición del fallo.

Los principios de funcionamiento de los reconectadores automáticos considerados para la línea aérea son totalmente adecuados para dispositivos de control de barras, tramos, transformadores, motores eléctricos y otros equipos de potencia de baja o alta tensión.

Requisitos de recierre automático

Velocidad de encendido

Para crear confiabilidad en el sistema, es necesario seleccionar las condiciones óptimas para configurar la automatización en función de los siguientes factores:

• provisión de interrupción para evitar la ionización del medio, excluyendo el reencendido del arco en caso de encendido precipitado;

• las posibilidades del diseño técnico del interruptor automático para cambiar rápidamente la carga al modo de emergencia;

• limitando la interrupción de la pausa no corriente en el funcionamiento del equipo y otras características del proceso tecnológico.

Condiciones de lanzamiento

La automatización debe funcionar después de cualquier parada por protecciones o actuación espontánea y errónea del interruptor. Al encender manualmente o con un control remoto, la reconexión automática no debe funcionar, porque en caso de errores de personal, por ejemplo, si se deja una tierra portátil o estacionaria y no se quita, las protecciones dispararán la falla y la tensión no puede funcionar. volver a aplicarle.

Por tanto, estructuralmente, el reenganche automático tras un largo disparo no está listo para funcionar y recupera sus características en pocos segundos desde el momento en que se activa el interruptor.

Duración de varios encendidos

La reserva de energía de los dispositivos de cierre automático debe garantizar la ejecución automática de ciclos por parte del interruptor automático:

1. Apagado — Encendido — Apagado para operación única;

2. Apagado — Encendido — Apagado — Encendido — Apagado para algoritmos duales.

Al final del ciclo, la automatización debe ser deshabilitada.

Establecer un punto de ajuste de hora

El tiempo de demora entre el disparo del interruptor automático y la activación del equipo automático debe ser ajustado por el personal operativo, teniendo en cuenta las condiciones locales específicas.

Recuperación del rendimiento

Después de la operación exitosa del sistema automático, se produce una pérdida de su reserva de energía.Debe recuperarse con un breve tiempo predeterminado para alertar a los dispositivos de una nueva operación al iniciarse.

Fiabilidad del comando emitido por la automatización.

La magnitud de la señal de salida y su duración desde la automatización deben ser suficientes para controlar de manera confiable el interruptor automático.

Capacidades para bloquear operaciones

En las redes eléctricas se crean condiciones en las que determinadas protecciones deben excluir el funcionamiento de cierre automático tras su activación. Por ejemplo, cuando la frecuencia en la red disminuye debido a la conexión de una gran cantidad de usuarios, algunos de ellos deben desconectarse. La secuencia de tales operaciones se proporciona en el diseño de descarga de frecuencia, donde ya se asignan conexiones menos críticas para quitarles energía. En este caso, se debe bloquear el funcionamiento de su reenganche automático mediante un mando de bloqueo procedente de la protección correspondiente.

Tipos de dispositivos de cierre automático

Múltiples acciones

Dependiendo del propósito del reenganche automático, están diseñados para operar en uno o dos ciclos. La investigación práctica muestra que si instala un recierre automático triple, su eficiencia no supera el 3%, y esto es muy poco. Por lo tanto, dichos sistemas de automatización no se utilizan en absoluto.

Métodos para influir en el accionamiento del interruptor automático.

Los actuadores de resorte y carga antiguos usaban diseños de cierre mecánico, transfiriendo la fuerza de un resorte precargado o carga levantada directamente al dispositivo de desconexión sin demora.

Dichos mecanismos no requieren una fuente de alimentación adicional, pero tienen una pequeña interrupción sin corriente y un dispositivo complejo que no es muy confiable. Ahora no se usan y han sido completamente reemplazados por sistemas eléctricos.

Número de fases del interruptor automático controladas

Los circuitos de protección y automáticos pueden actuar simultáneamente sobre las tres fases del circuito o seleccionar aquella sobre la que se ha producido la incidencia.

El cierre automático trifásico (TAPV) es algo más simple en diseño y principio de funcionamiento, y los monofásicos (OAPV) se construyen de acuerdo con un esquema más complejo, tienen una gran cantidad de elementos lógicos y de medición. Por ejemplo, en la versión de relé de los paneles estándar, el TAPV se coloca en una caja que tiene menos de la mitad del ancho del panel.

La colocación de elementos lógicos que funcionan según los algoritmos OAPV requiere espacio en el área ocupada por un panel separado.

Con la introducción de relés estáticos y dispositivos de microprocesador, el tamaño de la automatización comenzó a disminuir significativamente.

Métodos de control para circuitos de reconexión automática

Cuando el interruptor automático es energizado por comando del reenganchador automático, después del disparo de la protección, el circuito se divide en dos secciones. En este punto, puede ocurrir un desajuste de los armónicos de tensión en el tiempo (cambio de ángulo, fase), lo que crea transitorios complejos y hace que la protección opere.

Según el grado de importancia del equipo, se pueden realizar automatizaciones para obra:

1. sin controles de sincronización;

2. con control de sincronismo.

Las primeras construcciones se pueden utilizar:

• en sistemas de potencia con suministro garantizado cuando no se requieran controles de sincronismo y calidad de tensión.Para este caso se crean esquemas TAPV simples;

• de equipos que permiten el encendido asíncrono — reconexión automática asíncrona (NAPV);

• para interruptores equipados con protecciones de alta velocidad y accionamientos capaces de operar en un tiempo que excluye la división del sistema de potencia en secciones asíncronas-reenganche automático de alta velocidad (BAPV).

Las comprobaciones de sincronización se realizan cuando:

• verificar la presencia de voltaje, por ejemplo en la línea — KNNL;

• falta de control de voltaje — KONL;

• esperando sincronización: KOS;

• captura de sincronización: KUS.

Compatibilidad del reenganche automático con el funcionamiento de dispositivos de protección y automatización de relés

Se pueden implementar algoritmos para volver a cerrar automáticamente:

• aceleración de la defensa;

• establecer la secuencia de operación de los interruptores en diferentes enlaces interconectados;

• interacción con equipos automáticos para descarga de frecuencia;

• el uso de la interrupción de corriente no selectiva en combinación con el reenganche automático, lo que permite reducir las corrientes de cortocircuito;

• combinaciones con la operación de conmutación de transferencia automática y algunos otros casos.

Tipo de corriente de funcionamiento

Los dispositivos de automatización que funcionan sobre la base de la energía de las baterías de almacenamiento recolectadas en el sistema de suministro de energía de los circuitos de trabajo tienen la mejor confiabilidad. Pero requieren un equipo técnico complejo y un mantenimiento constante por parte de especialistas.

En consecuencia, se han desarrollado otros sistemas basados ​​en la alimentación de circuitos de corriente alterna tomados de transformadores auxiliares (TSN), de corriente (CT) o de tensión (VT).Se utilizan con mayor frecuencia en subestaciones pequeñas y remotas atendidas por electricistas móviles.

El principio de funcionamiento de la línea de cierre automático de un solo disparo más simple.

La lógica utilizada para los reconectadores automáticos de un solo ciclo se puede explicar en el diagrama del principio electromagnético antiguo pero aún en funcionamiento del relé AR (RPV-58).

El circuito se alimenta con voltaje de operación directo + ХУ y - ХУ. El relé AR está controlado por los siguientes circuitos:

• control de sincronismo;

• la posición del contacto del interruptor en estado apagado (RPO);

• permiso para preparar;

• prohibición de reenganche automático.

El kit AR incluye relés:

• tiempo RT;

• RP intermedio con dos bobinas:

• yo actual;

• voltaje u.

El condensador C, después de aplicar el voltaje a la caja de control, se carga a través de los elementos de los circuitos lógicos del permiso de preparación. Y cuando se forman circuitos automáticos sin reconexión, la carga se bloquea seleccionando las resistencias R1 y R2.

El voltaje ShU se aplica a la bobina del relé de tiempo RV después de que el disyuntor se dispara a través de los circuitos de control de tiempo y realiza el retardo de tiempo especificado con su contacto.

Después de cerrar un contacto normalmente abierto RV, el capacitor se descarga a la bobina de tensión del relé intermedio RP, el cual se dispara y con su contacto cerrado RP, a través de su propia bobina de corriente, emite + Shu al solenoide para cerrar el interruptor de potencia.

Por lo tanto, el relé APV emite un pulso de corriente desde el capacitor C precargado para cerrar el interruptor automático después de que la señal intermitente RU y la superposición N lo disparen al cerrar el contacto RP.

El propósito de la placa H es deshabilitar el recierre automático por parte del personal de servicio al cambiar de operación.

Relé para cierre automático de elementos estáticos

El uso de tecnología de semiconductores ha cambiado el tamaño y el diseño de los relés electromagnéticos diseñados para dispositivos de cierre automático. Se han vuelto más compactos, convenientes en configuraciones y configuraciones.

Y el principio de funcionamiento del circuito de relés, integrado en la lógica de los relés electromagnéticos, sigue siendo el mismo.

Características del soporte de dispositivos de cierre automático.

Durante la operación, los dispositivos de protección y automatización que se han puesto en funcionamiento están únicamente bajo la supervisión del personal de servicio que controla el correcto funcionamiento del equipo. El acceso a ellos por parte de otros especialistas es limitado. condiciones organizativas.

Todas las operaciones de cierre automático son registradas por la automatización, registradores y registros del despachador en el registro de operaciones. El personal del relé analiza la corrección de cada actuación de los dispositivos de protección y automatización del relé y lo registra en la documentación técnica.

Para realizar el mantenimiento periódico, los dispositivos de reenganche automático, junto con otros sistemas, se ponen fuera de servicio y se transfieren al personal del servicio de MSRZAI para medidas preventivas, quienes después de realizar las inspecciones elaboran un informe, concluyen sobre su servicio y participar en la puesta en servicio de la explotación dispositivos de protección de relés trabajar
Ver también: Cómo funcionan los dispositivos de conmutación de transferencia automática (ATS) en redes eléctricas