Nowe tendencje w zakresie zarządzania siecią idące w kierunku "Smart Grids" wymuszają na producentach urządzeń elektroenergtycznych konstruowania coraz to nowszych rozwiązań. Przykładem takiego rozwiązania są sekcjonalizery z hiszpańskiej firmy Inael, które nie dość, że skutecznie zabezpieczają linie od zwarć, to jeszcze podnoszą jakość zasilania poprzez selektywne działanie tylko w wypadku zwarć trwałych.

Sekcjonalizery są aparatami średniego napięcia. Główny cel działania takich aparatów, to eliminacja niepotrzebnych wyłączeń całych segmentów linii energetycznych w przypadku zwarć przemijających, które wg różnych źródeł stanowią ok. 70% wszystkich przypadków zwarć w sieci. Sekcjonalizery nie są jednak aparatami samodzielnie mogącymi wyłączać zwarcie. Muszą współpracować z wyłącznikami SN lub reklozerami, aby wykorzystując przerwy beznapięciowe w cyklu SPZ dokonać czynności odłączenia fragmentu obwodu sieci, w którym nastąpiło zwarcie nieprzemijające.

Budowa i zasada działania

Sekcjonalizery są zbudowane z rury metalowej, na której znajdują się przekładniki prądowe i układ elektroniczny (PCB) w szczelnej obudowie. Układ elektroniczny jest zasilany przez przekładniki prądowe. Podczas normalnych warunków pracy, układ PCB pozostaje bezczynny. Aktywacja urządzenia pojawia się w dwóch trybach w zależności od modelu. Dla modeli SEIN i SIT, jest to wzrost prądu ponad nastawioną wartość (prąd wzbudzenia), który musi być mierzony. Dla modelu SITI, jest to pochodna prądu względem czasu.

Jeżeli zwarcie pojawia się w linii, reklozer przerywa obwód, tymczasowo eliminując skutki zwarcia. Układ logiczny sekcjonalizera „pamięta” to zdarzenie przez 30 s (czas pamięci). Po przerwie do 10s reklozer ponownie zamyka obwód. Jeśli po zamknięciu styków, zwarcia już nie ma, to sekcjonalizer ignoruje poprzednie zdarzenie i powraca do stanu bezczynności po upływie czasu pamięci. Jeżeli jednak zwarcie utrzymuje się, układ logiczny rozpoznaje to jako zwarcie trwałe i przygotowuje się do odłączenia. Jednakże układ logiczny jest zblokowany od działania przez mechanizm opóźniający do momentu aż wartość prądu zmaleje poniżej 300mA (prąd wyłączalny) przez czas minimum 0,15 s. W ten sposób sekcjonalizer działa w czasie przerwy beznapięciowej bezstykowo (brak erozji styków)., bez zjawiska łuku elektrycznego czy też powtórnej jonizacji kanału połukowego. Schemat działania jest pokazany obrazowo na rysunkach 1 i 2.

Rozpatrzmy następujący przypadek zwarcia trwałego w gałęzi z prądem I₂ (patrz rys.1.). Reklozer odłącza cały fragment sieci powodując pierwszą przerwę beznapięciową (patrz rys. 2.). Sekcjonalizer dokonuje pierwszego zliczenia. Po upływie pierwszej przerwy wynikającej z cyklu SPZ, reklozer załącza się powtórnie na zwarcie. Po krótkiej chwili przepływu prądu zwarciowego reklozer dokonuje kolejnego wyłączenia i następuje kolejna przerwa SPZ. Sekcjonalizer zlicza to jako drugą przerwę beznapięciową. Kolejny trzeci cykl następuje podobnie jak dwa poprzednie z tym że sekcjonalizer traktuje ją jako trzecie zliczenie i układ logiczny podaje komendę do otwarcia sekcjonalizera, ponieważ urządzenie interpretuje zdarzenie jako zwarcie nieprzemijające. Dzięki czemu tylko w gałęzi 2 odbiorcy nie mają zasilania, ale w pozostałej części obwodu energia jest dostarczana. Do ponownego załączenia gałęzi 2 potrzebna jest interwencja personelu operatora.

Zastosowanie

Zastosowanie sekcjonalizerów pozwala na zminimalizowanie czasu wyłączeń w systemach wytwarzania energii w warunkach zwarcia. Do wyłączenia dochodzi tylko w sytuacji nieuniknionej, tzn. wtedy gdy pojawia się zwarcie nieprzemijające. Niniejszy schemat obrazuje oszczędności dla każdej ze stron rynku energetycznego (wytwórcy energii, spółki dystrybucyjnej i klienta), jak również poprawę jakości zasilania i stabilności działania sieci.

Sekcjonalizery są proponowane w zestawach trójfazowych dzięki czemu wyłączenie występuje we wszystkich trzech fazach, nawet w przypadku zwarcia jednofazowego. Działanie wszystkich "biegunów" jest pewne i niezawodne, nie ma żadnych połączeń mechanicznych pomiędzy sekcjonalizerami. Jest to możliwe dzięki komunikacji radiowej pomiędzy urządzeniami w poszczególnych fazach. Jest to system zgodny z zasadami kompatybilności elektromagnetycznej i został przetestowany w bardzo trudnych warunkach elektryczno-termicznych. Modele trójfazowe noszą nazwę SIT i SITI.

Dodatkowym użytecznym modułem jest opcja komunikacji GSM. Dzięki której, sekcjonalizer komunikuje o otwarciu linii i podaje informacje o miejscu otwarcia. Jako moduł GSM może być dodany do każdego zestawu trójfazowego, który może przesłać informację do nastawni o otwarciu obwodu i lokalizacji otwartego zestawu. W ten sposób moduł powoduje szybszą i bardziej skuteczną interwencję serwisu. Urządzenie współpracuje także z systemami zarządzania siecią np. SCADA, pod warunkiem posiadania w konfiguracji systemu bramki SMS.

Tabela 1. Parametry techniczne

Podsumowanie

Sekcjonalizery są jednymi z najbardziej efektywnych środków do podnoszenia stopnia niezawodności zasilania, dzięki ich zaletom, takim jak:

• optymalne zabezpieczenie elektroniczne bez elementów wymiennych;
• całkowite dopasowanie do istniejących podstaw bezpiecznikowych porcelanowych i polimerowych;
• wersje jedno- i trójfazowe bez mechanicznego powiązania pomiędzy fazami;
• urządzenia wielokrotnego użycia;
• eliminacja ograniczenia stabilności pracy sieci;
• w przypadku zwarcia – otwarcie wszystkich trzech sekcjonalizerów w zestawie;
• opcja łączności GSM oraz w innych systemach (np. GPRS) wraz z powiadamianiem;
• obniżenie kosztów serwisu i wymiany;
• uniwersalność nastaw, umożliwiająca elastyczne dopasowanie do parametrów sieci i uzyskania selektywności działania.

Przy analizie wskaźników niezawodności zasilania, sekcjonalizery wypadają bardzo dobrze jako środek zaradczy do minimalizacji przerw w zasilaniu w różnych konfiguracjach sieci. W zakresie częstości długich przerw w zasilaniu, łącznego czasu przerw w roku, i średniego czasu trwania przerwy na odbiorcę w roku (SAIDI) są jednymi ze skuteczniejszych środków. Zdecydowanie są najlepszym środkiem w przypadku średniej częstości przerw na odbiorcę w roku (SAIFI) i średniej ilości niedostarczonej energii na odbiorcę w roku (AENS).

Reasumując dzięki zastosowaniu sekcjonalizerów, przedsiębiorstwa energetyczne mogą wygenerować większe zyski z tytułu:

• niższych kosztów obsługi linii przez personel;
• braku kosztów wymiany bezpieczników;
• większej sprzedaży energii elektrycznej;
• mniejszych kar umownych za niedostarczoną energię.

Dochody te w porównaniu z ceną sekcjonalizerów, powodują, że zakup i instalacja tych aparatów zwraca się bardzo szybko.

Obecnie trwa eksploatacja obserwowana w kilku punktach w sieci energetycznej w Polsce, aby potwierdzić skuteczne działanie sekcjonalizerów. Trwają także prace rozwojowe producenta w celu dostosowania komunikacji zdalnej urządzeń z system dyspozytorskim SCADA z protokołem komunikacyjnym DNP 3.0.

Literatura

1. "Środki techniczne automatyki elektroenergetycznej służące poprawie ciągłości zasilania" Wilhelm Rojewski, Bohdan Synal. Materiały Sympozjum "Automatyka elektroenergetyczna czynnikiem doskonalenia jakości zasilania i użytkowania energii elektrycznej" Wrocław, 2004
2. Karta katalogowa "Automatyczny sekcjonalizer elektroniczny na napięcia 17,5; 24 i 36 kV". Materiały informacyjne firmy Protektel, Przasnysz, 2011

PROTEKTEL sp.j.

ul. Piłsudskiego 92
06-300 Przasnysz
Poland

tel./fax: +48 29 752 57 84
e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
www.protektel.pl

Zobacz także: Ograniczniki przepięć wysokiego napięcia PROXAR IIN