12КВ однофазный автоматический выключатель с повторным включением, с коммуникацией по протоколу DNP3.0, 11КВ столбовой высоковольтный автоматический выключатель с повторным включением

Однофазное повторное включение (Single phase reclosing) — это способ автоматического повторного включения, используемый в электротехнических системах для защиты линий электропередач. Его принцип работы заключается в следующем: при однофазном сбое отключается только поврежденная фаза и выполняется повторное включение; при межфазном сбое отключаются все три фазы и решение о трехфазном повторном включении принимается в зависимости от ситуации; при повторном включении на постоянный сбой отключаются все три фазы. Этот способ в основном применяется в системах с большим током заземления напряжением 220 кВ и выше, он позволяет повысить надежность электроснабжения и временную стабильность системы. Поскольку неповрежденные фазы создают ток подпитки через емкостную и взаимноиндуктивную связь, который мешает гаснованию дуги в точке сбоя, необходимо применять меры для гашения дуги, например, заземление нейтрали высоковольтного реактора или кратковременное включение заземляющего разъединителя. Его элементы выбора фазы включают дистанционный выбор фазы, выбор фазы по резкому изменению разности фазных токов и быструю отсечку фазного тока. В международной практике на сверхвысоковольтных линиях напряжением выше 1000 кВ часто используется однофазное повторное включение, а на двухцепных линиях на одной опоре применяется способ повторного включения по фазам.

Опыт эксплуатации электросистем показывает, что большинство сбое на воздушных линиях являются временными: например, поверхностное пробой изоляторов из-за перенапряжения молнии, кратковременное соприкосновение проводов из-за сильного ветра, разряд через тело птицы и короткое замыкание, вызванное попаданием веток и других предметов на провода. После быстрого отключения поврежденной линии дуга гаснет, а изоляционная прочность точки сбоя восстанавливается, поэтому повторное включение линии после отключения может значительно повысить надежность электроснабжения. На линиях напряжением 110 кВ и ниже чаще всего применяется трехфазное однократное повторное включение. Согласно опыту эксплуатации на высоковольтных воздушных линиях систем с большим током заземления напряжением выше 110 кВ более 70% коротких замыканий являются однофазными замыканиями на землю, особенно на воздушных линиях напряжением выше 220 кВ, где из-за большого расстояния между фазами доля однофазных замыканий на землю достигает около 90%. В таких случаях, если отключить только поврежденную фазу, а затем выполнить однофазное повторное включение, а неповрежденные две фазы продолжают работать в течение периода повторного включения, можно значительно повысить надежность электроснабжения и стабильность параллельной работы системы. Поэтому в системах с большим током заземления напряжением выше 220 кВ однофазное повторное включение широко применяется. После отключения одной фазы при временном однофазном замыкании на землю неповрежденные фазы подают емкостный ток в точку сбоя через межфазную и относительноземную емкость, а также нагрузочный ток неповрежденных фаз создает индуктивную ЭДС в поврежденной фазе через межфазные трансформаторы, через межфазную и относительноземную емкость подается индуктивный ток в точку сбоя. Эти два тока вместе образуют ток подпитки. Величина тока подпитки зависит от параметров линии. В целом, чем выше напряжение линии и чем больше нагрузочный ток, тем больше ток подпитки. Из-за наличия тока подпитки дуга в точке сбоя трудно гаснет, что приводит к увеличению времени задержки однофазного повторного включения. При использовании быстрого однофазного повторного включения это может привести к неудачному повторному включению и отключению всех трех фаз.

Время однофазного повторного включения (время от отключения питания в точке сбоя до повторного подачи рабочего напряжения) должно быть больше времени, необходимого для гаснования дуги в точке сбоя и восстановления изоляции линии. В отличие от трехфазного повторного включения, при однофазном повторном включении, когда отключена только поврежденная фаза, до полного гаснования дуги в точке сбоя точка сбоя все еще соединена через межфазную емкость, и ток для поддержания дуги подается от двух работающих фаз. После разрыва дуги точка сбоя в основном испытывает распределенное напряжение, создаваемое двумя работающими фазами через относительноземную емкость поврежденной фазы. После разрыва дуги из-за обрыва тока через ноль, если скорость восстановления изоляции в точке сбоя ниже скорости роста пересекающего ее напряжения, произойдет повторный пробой изоляции в точке сбоя вблизи пика этого напряжения. В этом случае, помимо тока дуги, подаваемого двумя неповрежденными фазами, энергия, накопленная в неисправной емкости, также высвобождается в точку сбоя, образуя ток повторного зажигания, пик которого значительно превышает пик предыдущего стационарного тока дуги. Этот процесс повторяется каждую полупериод промышленной частоты, что затрудняет окончательное гаснование дуги. Чем выше рабочее напряжение линии и чем длиннее ее длина, тем больше время окончательного гаснования дуги. Данные искусственных коротких замыканий и фактические записи эксплуатации подтверждают этот вывод. Чтобы сократить время однофазного повторного включения до разумного значения, например, не более 1 с, чтобы удовлетворить требованиям стабильности системы (время повторного включения), координации релейной защиты и т.д., и при этом не снижать коэффициент успешности повторного включения, на средних и длинных линиях напряжением 500 кВ и выше широко применяются вспомогательные меры для гашения дуги. Их существует два основных вида: ① Заземление нейтрали высоковольтного реактора, используемого для компенсации емкости линии, через индуктивность подходящего значения. Его действие эквивалентно подключению параллельного резонансного индуктивного сопротивления, что значительно снижает продолжающий ток через точку сбоя и восстанавливающее напряжение через точку сбоя, создавая предпосылки для быстрого и окончательного гаснования дуги в точке сбоя. Этот метод успешно и широко применяется в электросистемах. ② Кратковременное включение заземляющих разъединителей с обеих сторон отключенной поврежденной фазной линии во время однофазного повторного включения, что позволяет привести точку сбоя к практически нулевому потенциалу и достичь цели быстрого гаснования дуги. Для особо важных тяжелонагруженных линий (двухцепные линии на одной опоре), если планируется успешное выполнение фазного повторного включения при сбое разных имен фаз (например, сбой фазы А линии А и фазы В линии Б), заземляющие разъединители являются эффективным решением.