Reclosor monofazat de 12 kV, Reclosor de înaltă tensiune montat pe stâlp de 11 kV cu funcție de reînchidere și comunicare DNP3.0

Reconectarea monofazată (Single phase reclosing) este un mod automat de reconectare utilizat în ingineria electrică pentru protecția liniilor de transport, funcționarea sa fiind următoarea: în cazul unei defecțiuni monofazate, se deconectează doar faza defectă și se realizează reconectarea; în cazul unei defecțiuni între faze, se deconectează toate cele trei faze și se decide dacă se realizează reconectarea trifazată în funcție de situație; dacă reconectarea are loc pe o defecțiune permanentă, se deconectează toate cele trei faze. Acest mod este utilizat în principal în sistemele de curent de împământare mare de 220 kV și peste, putând îmbunătăți fiabilitatea alimentării și stabilitatea tranzitorie a sistemului. Deoarece curentul de arc de alimentare latent, generat prin cuplarea capacitivă și inductivă între fazele sănătoase, afectează stingerea arcului la punctul de defecțiune, este necesară utilizarea de măsuri precum împământarea neutrelui reactorului de înaltă tensiune sau introducerea temporară a întreruptorului de împământare pentru a stinge arcul. Elementele de selecție a fazelor includ tipuri precum selecția fazelor prin distanță, selecția fazelor prin variația bruscă a diferenței de curent de fază și declanșarea rapidă a curentului de fază. La nivel internațional, liniile de tensiune ultraînaltă de peste 1000 kV utilizează în mare parte reconectarea monofazată, în timp ce liniile duble pe același stâlp utilizează modul de reconectare pe fază.

Experiența de funcționare a sistemelor electrice demonstrează că majoritatea defecțiunilor liniilor aeriene sunt temporare, de exemplu: străpungerea suprafeței izolatorului cauzată de supratensiuni de fulgere, contactul temporar al liniilor cauzat de vânt, descărcarea prin corpul păsărilor și scurtcircuitul cauzat de căderea ramurilor sau a altor obiecte pe conductoare. Când linia defectă este deconectată rapid, arcul se stinge și rezistența dielectrică a punctului de defecțiune se recuperează, astfel încât realizarea unei reconectări după deconectarea liniei poate îmbunătăți semnificativ fiabilitatea alimentării. Liniile de până la 110 kV utilizează în mare parte reconectarea trifazată o singură dată, conform experienței de funcționare, în liniile aeriene de înaltă tensiune ale sistemelor de curent de împământare mare de peste 110 kV, peste 70% dintre defecțiunile de scurtcircuit sunt scurtcircuite de împământare monofazate, în special în liniile aeriene de peste 220 kV, datorită distanței mari dintre fază, rata defecțiunilor de împământare monofazate ajunge chiar la aproximativ 90%. În această situație, dacă se deconectează doar faza defectă și apoi se realizează reconectarea monofazată, în timp ce cele două faze sănătoase continuă să funcționeze în perioada de reconectare, se poate îmbunătăți semnificativ fiabilitatea alimentării și stabilitatea funcționării în paralel a sistemului. Prin urmare, în sistemele de curent de împământare mare de peste 220 kV, reconectarea monofazată este utilizată pe scară largă. Când protecția de împământare monofazată temporară a liniei deconectează o fază, fazele sănătoase furnizează curent capacitiv către punctul de defecțiune prin capacitatea între fază și între fază și pământ, în același timp, curentul de sarcină al fazelor sănătoase generează potențial inductiv în faza defectă prin cuplarea transformatorului între fază, furnizând curent inductiv către punctul de defecțiune prin capacitatea între fază și între fază și pământ. Aceste două părți de curent formează împreună curentul de arc de alimentare latent. Mărimea curentului de arc de alimentare latent este legată de parametrii liniei. În general, cu cât tensiunea liniei este mai mare și curentul de sarcină este mai mare, cu atât curentul de arc de alimentare latent este mai mare. Datorită existenței curentului de arc de alimentare latent, arcul la punctul de defecțiune nu se stinge ușor, ceea ce prelungește timpul de reconectare monofazată. Dacă se utilizează reconectare monofazată rapidă, este posibil ca reconectarea monofazată să eșueze și să se deconecteze toate cele trei faze.

Timpul de reconectare monofazată (timpul de la deconectarea sursei la punctul de defecțiune până la restabilirea tensiunii de lucru) trebuie să fie mai mare decât timpul necesar pentru stingerea arcului la punctul de defecțiune și recuperarea izolației liniei. Spre deosebire de reconectarea trifazată, în procesul de reconectare monofazată în care doar faza defectă este deconectată, înainte ca arcul la punctul de defecțiune să se stingă, punctul de defecțiune este încă alimentat cu curent prin capacitatea între fază de la celelalte două faze care funcționează, pentru a menține arcul, iar după stingerea arcului, punctul de defecțiune suportă în principal tensiunea de distribuție formată de cele două surse de fază în funcțiune prin capacitatea fază-pământ a fazelor defecte. Când arcul se întinde și se deconectează din cauza trecerii curentului prin zero, dacă viteza de recuperare a izolației la punctul de defecțiune este mai mică decât viteza de creștere a undei de tensiune transversale, în apropierea vârfului acestei unde de tensiune, izolația la punctul de defecțiune va fi străpunsă din nou. În acest moment, pe lângă furnizarea curentului de arcul de către cele două faze nedefecte, energia stocată în capacitatea de defecțiune este de asemenea eliberată către punctul de defecțiune, formând un curent de reaprindere a arcului al cărui vârf este mult mai mare decât curentul de arcul staționar anterior, acest fenomen se repetă la fiecare jumătate de ciclu de frecvență industrială, afectând astfel timpul final de stingere a arcului. Cu cât tensiunea de funcționare a liniei este mai mare și lungimea este mai mare, cu atât timpul final de stingere a arcului este mai lung, testele de scurtcircuit artificial și înregistrările de funcționare reale au confirmat această concluzie. Pentru a reduce timpul de reconectare monofazată la o valoare rezonabilă, de exemplu nu mai mare de aproximativ 1 secundă, pentru a satisface cerințele de stabilitate a sistemului (timp de reconectare), coordonarea protecției releelor etc., fără a reduce rata de succes a reconectării, pe liniile medii și lungi de înaltă tensiune de 500 kV și peste, se utilizează pe scară largă măsuri auxiliare de stingere a arcului, existând două tipuri principale: ① La neutrelul reactorului de înaltă tensiune conectat la linie pentru compensarea capacității liniei, se realizează împământarea printr-o reactanță de valoare adecvată, funcția sa fiind echivalentă cu existența unui inductor rezonant paralel, reducând semnificativ curentul de trecere prin punctul de defecțiune și tensiunea de recuperare peste punctul de defecțiune, oferind premise pentru stingerea rapidă și fără probleme a arcului de defecțiune. Această metodă a fost adoptată cu succes pe scară largă în sistemele electrice. ② În procesul de reconectare monofazată, pe laturile liniei de fază defectă deconectată, se introduce temporar întreruptorul de împământare, menținând punctul de defecțiune la un potențial aproape zero, pentru a atinge scopul de stingere rapidă a arcului. Pentru liniile de sarcină grea deosebit de importante (linii duble pe același stâlp), dacă se ia în considerare realizarea cu succes a reconectării pe fază în cazul unei defecțiuni de fază diferită (de exemplu, defecțiunea dintre faza A a liniei și faza B a liniei), întreruptorul de împământare este o soluție viabilă.