12 kV jednofazni prekidač s ponovnim spajanjem, komunikacija preko protokola DNP3.0, 11 kV stabljiski visokonaponski prekidač s ponovnim spajanjem

Jednofazno ponovno spajanje (Single phase reclosing) je način automatskog ponovnog spajanja koji se koristi u zaštiti prijenosnih linija u elektroenergetici. Njegov način rada je sljedeći: kod jednofazne greške se samo isključi grešna faza i obavi se ponovno spajanje; kod fazne greške se isključe tri faze i ovisno o situaciji se odlučuje hoće li se obaviti trofazno ponovno spajanje; ako se ponovno spoji na postojecu grešku, isključe se tri faze. Ovaj način se uglavnom primjenjuje u sustavima velikog zemljotoka od 220 kV i više, što može poboljšati pouzdanost opskrbljivanja i tranzijensku stabilnost sustava. Budući da zdrave faze proizvode potpomognuti struju kroz količinsku i induktivnu vezu, koja utječe na gašenje luka na mjestu greške, potrebno je primijeniti mjere za gašenje luka, kao što su neutralno uzemljenje visokonaponskih reaktora ili kratkovremeno uključenje zemljotvara. Njegovi elementi za odabir faze uključuju udaljenosni odabir faze, promjenu razlike faznih struja i brzi odabir fazne struje. Na svijetu, visokonaponske linije preko 1000 kV uglavnom koriste jednofazno ponovno spajanje, a dvostruke linije na istom stubu koriste način ponovnog spajanja po fazama.

Radno iskustvo u elektroenergetici dokazuje da su greške na zračnoj liniji uglavnom privremene, na primjer: povlak na površini izolatora uzrokovan prenaponom od munje, kratkotrajni dodir uzrokovan jakim vjetrom, pražnjenje kroz tijelo ptice i kratki spoj uzrokovan padanjem grani i drugih predmeta na vodove. Nakon što se grešna linija brzo isključi, luk se odmah gasi, a dielektrična čvrstoća na mjestu greške se ponovno oporavlja, pa je stoga moguće znatno poboljšati pouzdanost opskrbljivanja ako se liniji ponovno spoji nakon isključenja. Linije od 110 kV i niže uglavnom koriste trofazno jednom ponovno spajanje, a prema radnom iskustvu, na visokonaponskim zračnim linijama u sustavima velikog zemljotoka preko 110 kV, više od 70% kratkih spojeva su jednofazni zemljotjecni spojevi, posebno na zračnim linijama preko 220 kV, gdje su zbog veće udaljenosti između faza čak i oko 90% grešaka jednofazni zemljotjecni spojevi. U tom slučaju, ako se samo isključi faza u kojoj se dogodila greška, a zatim se obavi jednofazno ponovno spajanje, dok se zdrave faze nastave raditi tijekom perioda ponovnog spajanja, može se znatno poboljšati pouzdanost opskrbljivanja i stabilnost paralelnog rada sustava. Stoga se u sustavima velikog zemljotoka preko 220 kV široko koristi jednofazno ponovno spajanje. Nakon što se za privremeni jednofazni zemljotjecni spoj isključi jedna faza, zdrave faze opskrbljuju kapacitivnu struju na mjesto greške kroz faznu i zemljnu kapacitivnu vezu, dok se uzročno opterećenje zdravih faza kroz fazne transformatore stvara induktivni napon u grešnoj fazi, koji opskrbljuje induktivnu struju na mjesto greške kroz faznu i zemljnu kapacitivnu vezu. Ove dvije struje zajedno čine potpomognutu struju. Veličina potpomogne struje ovisi o parametrima linije. Općenito, veća je napon linije, veći je opterećenje, veća je i potpomognuta struja. Zbog postojanja potpomogne struje, luk na mjestu greške se teško gasi, što uzrokuje kašnjenje jednofaznog ponovnog spajanja. Kod brzog jednofaznog ponovnog spajanja, može doći do neuspjeha jednofaznog ponovnog spajanja i isključenja tri faze.

Vrijeme jednofaznog ponovnog spajanja (vrijeme od isključenja napajanja na mjestu greške do ponovnog dodjela radnog napona) mora biti veće od vremena potrebnog za gašenje luka na mjestu greške i oporavak dielektrične čvrstoće linije. Za razliku od trofaznog ponovnog spajanja, u procesu jednofaznog ponovnog spajanja gdje je samo grešna faza isključena, dok se luk na mjestu greške nije ugasio, mjesto greške još uvijek je povezano kroz faznu kapacitivnu vezu, a struju za održavanje luka opskrbljuju ostale dvije faze koje su u radu, a nakon gašenja luka, mjesto greške uglavnom prima podijeljeni napon od dvije faze u radu kroz zemljnu kapacitivnu vezu grešne faze. Nakon što se luk prekinu zbog prolaska struje kroz nulu, ako je brzina oporavka dielektrične čvrstoće na mjestu greške manja od brzine porasta naponskog vala koji se preklapa, dielektrična čvrstoća na mjestu greške će se ponovno probiti. U tom slučaju, osim struje za luk koju opskrbljuju ne grešne faze, energija skladištena u grešknoj kapacitivnoj vezi će se također osloboditi na mjesto greške, stvarajući struju ponovnog paljenja luka koja je znatno veća od stacionarne struje luka u ranijoj fazi. Ovaj se pojavljuje ponavlja svaku poluperiodu frekvencije, što utječe na konačno vrijeme gašenja luka. Što je viši radni napon linije i duža je njena duljina, to će biti duže konačno vrijeme gašenja luka. Iskustva umjetnih kratkih spojeva i stvarno radno iskustvo potvrđuju ovaj zaključak. Kako bi se skratilo vrijeme jednofaznog ponovnog spajanja na razumnu vrijednost, na primjer ne više od oko 1 s, kako bi se zadovoljili zahtjevi stabilnosti sustava (vrijeme ponovnog spajanja), usklađivanje s relejnom zaštitom i drugim zahtjevima, a uz to se ne smanji uspješnost ponovnog spajanja, na duljim linijama s naponom od 500 kV i više se široko koristi pomoćne mjere za gašenje luka. Postoje dvije glavne vrste: ① Na neutralnom dijelu visokonaponskog reaktora koji se koristi za kompenzaciju kapaciteta linije, uzemljenje se obavi kroz reaktora odgovarajuće veličine, čija funkcija je ekvivalentna paralelnom reaktoru koji rezonira, što značajno smanjuje nastavnu struju kroz mjesto greške i napon koji se oporavlja preko mjesta greške, stvarajući uvjete za brzo i uspješno konačno gašenje luka greške. Ova metoda je uspješno i široko korištena u elektroenergetici. ② Tijekom procesa jednofaznog ponovnog spajanja, na obje strane linije grešne faze nakon isključenja, kratko se uključe zemljotvari, čime se mjesto greške postavi na gotovo nulti potencijal, postvarajući cilj brzog gašenja luka. Za posebno važne opterećene linije (dvostruke linije na istom stubu), ako se uzima u obzir uspješno provedba ponovnog spajanja po fazama u slučaju greške različite faze (npr. greška faze A linije A i greška faze B linije B), zemljotvari su izvediva rješenja.