Реклоузер вакуумний серії 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:

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

РЗиА 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

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.

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.

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.

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.