Пункт секционирования столбовой ПСС-10 (реклоузер)

Предназначен для автоматического секционирования воздушных или комбинированных линий электропередач трехфазного переменного тока частотой 50 Гц номинальным напряжением 6-10 кВ. Применение реклоузера ПСС-10 позволяет усовершенствовать работу распределительной сети 6-10 кВ, а также проводить дальнейшую модернизацию сети с целью повышения надежности электроснабжения. Реклоузеры ПСС-10 являются наиболее эффективным решением для расширения существующих ОРУ 10 кВ, а также для организации пунктов местного резервирования на подстанциях и в распределительных пунктах.
В состав ПСС-10 входят:

• высоковольтный модуль (ВМ)
• низковольтный модуль (НМ)
• соединительный кабель
• комплект монтажных рам крепления ПСС-10 на опору

Корпус высоковольтного модуля (ВМ) выполнен из листовой стали, покрытой полимерной порошковой краской, предварительно оцинкованный горячим либо холодным способом. Исполнение корпуса не ниже IP 54. Конструкцией ВМ предусмотрены:

• люк для производства технологических операций внутри ВМ
• рамы для установки 3/6 ограничителей перенапряжения
• взрывной клапан
• стрелка указания вкл./откл. (стрелка механически связанна с валом вакуумного выключателя)
• дренажный клапан
• рычаг ручного отключения

Внутри ВМ размещены:

• Вакуумный выключатель( используется малогабаритный вакуумный выключатель  на класс напряжения 10 кВ с  электромагнитным приводом и механической защелкой)
• Трансформаторы тока (для организации токовых защит применяются  шинные трансформаторы тока, устанавливаемые на проходных изоляторах)
• Трансформаторы напряжения (для организации защиты по напряжению, а так же  оперативного питания в ПСС-10 применяются один или два трансформатора напряжения, размещенных внутри ВМ)
• В качестве вводов применены полимерные проходные изоляторы, либо изоляторы, изготовленные с применением циклоалифатических эпоксидных смол.

Корпус низковольтного модуля (НМ) представляет собой металлический шкаф навесного исполнения с герметичной дверью, закрывающейся на замок. Исполнение корпуса не ниже IP65.

Внутри низковольтного модуля реклоузера расположены устройства, обеспечивающие управление выключателем, работу релейной защиты и противоаварийной автоматики, зарядку встроенного аккумулятора, устройства внешних коммуникаций
Устройство релейной защиты и автоматики (РЗА) может быть выполнено как с применением различных типов цифровых микропроцессорных устройств, так и на базе классической релейной защиты.
Модуль бесперебойного питания и управления предназначен  для обеспечения бесперебойного оперативного питания элементов защиты и автоматики, а также для непосредственного управления состоянием выключателя,автоматический переход на резервное питание от аккумуляторной батареи (АКБ), оптимальный заряд АКБ, ограничение глубокого разряда АКБ в “резервном режиме”. На лицевой панели модуля бесперебойного питания и управления отображаются следующие состояния, процессы и события:

• наличие напряжения в линии 6-10 кВ
• положение вакуумного выключателя
• режим работы от аккумуляторной батареи (АКБ)
• состояние зарядки аккумулятора
• состояние емкостного накопителя

Емкостной накопитель электрической энергии выполняет функцию накопителя энергии для включения/отключения вакуумного выключателя.
Приборы внешних коммуникаций. Для телеуправления и сигнализации о работе реклоузера , а также для передачи сообщений о несанкционированном проникновении в низковольтный модуль реклоузера, используются телекоммуникационное оборудование и специальная аппаратура связи.
В районах с холодным климатом рекомендуется применение автоматической системы обогрева низковольтного модуля.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ  
Реклоузер обеспечивает:
Максимальная токовая защита (МТЗ) (направленная) до 4-х ступеней, минимальная уставка от 0,1 А.
Автоматическое восстановление нормального режима (АВНР)
Защита от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) с контролем тока нулевой последовательности (направленная) до 2-х ступеней минимальная уставка от 0,01 А.
Автоматическое повторное включение (АПВ) до 4-х ступеней
Автоматический ввод резервного питания (АВР)
Защита минимального напряжения (ЗМН) до 2-х ступеней
Защита от повышения напряжения до 2-х ступеней
Автоматическое определение места повреждения (ОМП)
Автоматическое отключение поврежденного участка ЛЭП ВКЛ/ОТКЛ участка сети вручную и с радио-брелока
Автоматическое и ручное переконфигурирование электросети
Сбор, обработка и передача информации о параметрах режимов работы сети
ПСС-10 выпускаются серийно по техническим условиям ТУ-3414-001-40244947-2008 и соответствует требованиям безопасности ГОСТ 14693-90, ГОСТ 1516,3-96

Технические параметры	ПСС-10
Номинальное напряжение, кВ	6(10)
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	7,2(12)
Номинальный ток устройства, А	400 (630)
Номинальный ток отключения, кА	12,5
Односекундный ток термической стойкости, кА	12,5
Ток электродинамической стойкости, КА	32
Ресурс по коммутационной стойкости:
— при номинальном токе В-О	50 000
— при номинальном токе отключения В-О	50
Номинальное напряжение аккумулятора (DC), В	12
Номинальный срок службы аккумулятора, лет	10
Вес устройства (min.):
— высоковольтный модуль (ВМ)/рама ВМ, кг	130/13,7
— низковольтный модуль (НМ)/рама НМ, кг	17/13,7
Срок службы, не менее, лет	25
Гарантийный срок, лет	3
Диапазон предельных температур, °С

СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕКЛОУЗЕРОМ

Местный режим

В низковольтном модуле ПСС-10 предусмотрена визуальная индикация и ручное управление. На лицевой панели модуля бесперебойного питания и управления отображаются следующие состояния, процессы и события:

• наличие напряжения в линии 6-10 кВ
• положение вакуумного выключателя
• режим работы от аккумуляторной батареи (АКБ)
• состояние зарядки аккумулятора
• состояние емкостного накопителя

C лицевой панели цифрового блока релейной защиты возможно выполнить следующие операции:

• вкл/откл реклоузера
• изменение режима управления
• ввод/вывод защит
• настройка РЗА
• системная настройка реклоузера
• просмотр журналов событий и аварий

Ручное вкл/откл реклоузера также можно выполнить с кнопочного пульта модуля бесперебойного питания и управления.
В состав каждого реклоузера входит устройство управления, предназначенное для включения и отключения участка сети вручную по радиоканалу посредством радио-брелока в пределах прямой видимости (до 50 метров).
Принудительное отключение вакуумного выключателя возможно осуществить с помощью рычага(кольца) ручного отключения, предусмотренного конструкцией корпуса высоковольтного модуля.

УДАЛЕННЫЙ (ДИСТАНЦИОННЫЙ) РЕЖИМ

Удаленное управление ПСС-10 осуществляется по проводным либо беспроводным каналам связи посредством применения персонального компьютера (ПК), программного обеспечения (ПО), телекоммуникационного оборудования и специальной аппаратуры связи.
Один из вариантов удаленного управления организуется с применением специально разработанного ПО “Lotus-GSM”, с помощью которого, по GSM каналу, осуществляется связь с цифровым блоком РЗА реклоузера.

Аппаратура для организации управления — GSM модем и преобразователи интерфейсов RS-485/232 — устанавливается в низковольтном модуле и не требует дополнительного монтажа или дополнительного оборудования:
Удаленное управление с использованием ПО блока РЗА в режиме сеанса связи позволяет:

• Управлять выключателем (вкл./откл.)
• Изменять основные настройки и уставки РЗА
• Определять место повреждения
• Считывать и хранить показания журналов событий и аварий

Помимо этого, имеется возможность инициативной связи: при возникновении нештатной ситуации реклоузер самостоятельно выходит на связь с диспетчером, направляя SMS сообщение на мобильный телефон.
По запросу пользователя ПО “Lotus-GSM” поставляется вместе с оборудованием. Для установки ПО “Lotus-GSM” пользователю необходимо обеспечить рабочее место диспетчера персональным компьютером с GSM-модемом.
Для организации связи необходимо наличие SIM-карт оператора связи, имеющего зону покрытия на месте установки ПСС-10 и ПК, обеспечивающих передачу данных по каналу CSD.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Для удаленного управления и контроля за технологическим процессом в электросети возможно использовать вариант автоматического управления территориально рассредоточенных объектов: пунктов автоматического секционирования (реклоузеров) ПСС-10 посредством единой системы телемеханики (SCADA).

Автоматическое управление посредством SCADA системы обеспечивает:

• непрерывное получение оперативной информации (в виде динамических мнемосхем) на диспетчерском пункте о работе, состоянии и положении удаленных реклоузеров
• онлайн-отслеживание и архивирование состояния параметров сети (уровень напряжения, мощность, температуру и другие показатели)
• передачу на диспетчерский пункт предупредительных и аварийных сигналов
• автоматический выбор и установление наиболее рациональных эксплуатационных режимов (выявление «слабых» участков сети и реконфигурация ее работы для предотвращения возникновения технологических нарушений)
• оперативную локализацию и ликвидацию аварий
  • а) в автоматическом режиме (если эта задача решается средствами автоматики)
  • б) посредством выезда ремонтной бригады к установленному месту произошедшей аварии

Способ автоматического управления является наиболее оптимальным, единая SCADA позволяет работать не только с реклоузерами, но и с другими объектами РЭС, создавая тем самым «интеллектуальную сеть».

При организации автоматического управления, в состав ПСС-10 входит все необходимое для интеграции оборудования в существующие или вновь создаваемые SCADA системы.

 

Структура комплекса «ИСАР» имеет двухуровневое деление:

Уровень 1 (нижний уровень)
Вакуумные реклоузеры ПСС-10 Функции: секционирование ЛЭП на самостоятельные участки, где каждый отдельный аппарат анализирует режимы работы установленного участка и автоматически производит реконфигурацию сети в аварийных режимах.

Уровень 2 (верхний уровень)
Автоматизированное Рабочее Место диспетчера (АРМ) — SCADA система “ИСАР”, установленная на ПК.

Функции: автоматизация контроля, управления и наблюдения за технологическими процессами, автоматизация диагностики этих процессов, сбор информации, выдача команд управления на ПСС, обеспечение интерфейса.

ВНЕШНИЕ КОММУНИКАЦИИ

Для организации обмена между верхним и нижним уровнем, используются радио/сотовая/проводная связь, с применением радио/GSM,GPRS/PLC-модемов или кабельных/волоконно — оптических линий связи. Для подключения устройств связи применяются телекоммуникационные интерфейсы RS-232 или RS-485.
Обмен между шлюзами верхнего и нижнего уровня производится по стандартным протоколам: МЭК-101, МЭК-104, Modbus, аналогично DNP3 (передача данных по изменению параметра, без запроса диспетчера). При использовании других видов протоколов в низковольтном модуле устанавливается конвертер для преобразования различных протоколов цифровых устройств из одного формата в единый унифицированный формат.
Связь между ПСС-10 и ПК диспетчера осуществляется посредством оборудования связи, размещенного непосредственно в низковольтном модуле ПСС-1

либо через устройство сбора и передачи данных (УСПД), находящееся в отдельном шкафу телемеханики.

Оборудование для организации связи на верхнем уровне размещается на диспетчерском пункте и включает:

• промышленный сервер или персональный компьютер с платой расширения для подключения одного или двух модемов
• при использовании радиоканала: комплект радиосвязи
• при использовании GSM канала: один или два комплекта GSM связи, sim-карты индустриального применения
• при использовании PLC канала: комплект PLC связи

МЕСТО УСТАНОВКИ

Место установки ПСС-10 выбирают исходя из конкретных условий, учитывая в первую очередь конфигурацию сети и частоту аварийных событий на данном участке ЛЭП.Как правило, ПСС-10 устанавливаются на протяженных участках линий 6-10 кВ, которые имеют ответвления, и возникает необходимость секционирования, резервирования и перевода питания от одного источника к другому.
В радиальных линиях с односторонним питанием (рис.1) используются реклоузеры, которые устанавливаются на ЛЭП через определенные участки (обычно 8-10 км). Преимуществом такой установки ПСС-10 является увеличение надежности электроснабжения потребителей отдельных участков по мере приближения к центру питания.

Рис.1

В сети с двухсторонним питанием (рис.2), к реклоузерам, установленным через определенные участки, дополнительно устанавливается реклоузер с функцией АВР находящейся в нормально отключенном положении. В случае аварийного отключения либо отсутствия питания с подстанции, установленный в сети реклоузер с функцией АВР, обеспечивает восстановление питания потребителей фидера, тем самым создавая оптимальное резервирование

Рис.2

ПСС-10 способен самостоятельно анализировать аварийные ситуации, передавать информацию на удаленный диспетчерский пункт, позволяет упростить процесс поиска поврежденного участка, а при совместном применении нескольких ПСС-10 позволяет производить реконфигурацию сети.
При возникновении нештатной ситуации на линии, ПСС-10  отключает сеть, определяя при этом причину аварии. При обрыве провода аппарат локализует поврежденный участок, а в случае временного перехлеста проводов, ПСС-10 повторно включает линию электропередач.

ВАРИАНТЫ ПРИМЕНЕНИЯ

Вне зависимости от способа применения ПСС-10 решается главная задача — снижение риска нанесения ущерба потребителям электрической электроэнергии за счет сокращения времени восстановления питания на неповрежденных участках сети.

Сеть с односторонним питанием.

В радиальных линиях с односторонним питанием используются реклоузеры, которые устанавливаются на ЛЭП через определенные участки (обычно это 10 км).

При возникновении повреждений (КЗ1 или КЗ2) автоматически отключается ближайший ПСС№2 или ПСС№3 и отключает весь поврежденный участок сети. Такая схема установки реклоузеров и встроенная в микропроцессорный терминал функция определения места повреждения (ОМП), позволяет точно идентифицировать поврежденный участок линии и оперативно «адресно» направить ремонтную бригаду. К преимуществам такой установки реклоузеров следует отнести увеличение надежности электроснабжения потребителей отдельных участков, по мере приближения к центру питания.

Сетевая организация заинтересована в том, чтобы повреждения у отдельного потребителя или субабонента не влияли на надежность электроснабжения потребителей основного фидера. В этом случае наиболее оптимальным местом установки защитного аппарата является – ответвление от магистрали.

При возникновении на отпайке короткого замыкания отключится ПСС№4, тем самым сохраняя работоспособность неповрежденной части сети, питающейся от фидера. Все повреждения на ответвлении будут автоматически отключаться, что повышает надежность электроснабжения потребителей смежных участков. К тому же при реализации в реклоузере функции коммерческого учета электроэнергии появляется возможность не только производить своевременные отключения поврежденного участка, но организовать высоковольтный коммерческий учет электроэнергии на границе балансовой принадлежности.

Сеть с двухсторонним питанием.

При возникновении повреждения на участках фидера автоматически отключается ближайший к месту повреждения — ПСС№1.. По факту исчезновения напряжения автоматически включается ПСС№3. Включение происходит на короткое замыкание, и поврежденный участок отключается ПСС№2 (по обратному направлению мощности). Отключение происходит селективно, ПСС№3 остается во включенном положении, тем самым происходит автоматическое выделение поврежденного участка и восстановление питания неповрежденных потребителей на участке линии от ПСС№3 до ПСС№2. Эффективность этой схемы установки реклоузеров обусловлена возможностью автоматически локализовать повреждение в пределах одного участка и автоматически подать резервное питание для потребителей вне пределов поврежденного участка.

ПСС1 ОТКЛЮЧАЕТСЯ ПО КЗ, ДАЛЕЕ ПСС2 ОТКЛЮЧАЕТСЯ ПО ЗМН, ПРИ ВОСТАНОВЛЕНИИ ПИТАНИЯ ОТ ПСС3 С АВР, ВОСТАНАВЛИВАЕТСЯ  ПИТАНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЯ 4 И 3

Возникает ситуация, когда требуется обеспечить надежное электроснабжение группы отдельных потребителей. Для этого, необходимо установить реклоузеры, как можно ближе к данному потребителю, при этом как минимум в одном из реклоузеров должна быть реализована функция АВР.

ПСС№5 находится в отключенном положении, питание потребителя осуществляется от фидера 3, через ПСС№6. При пропадании питания на фидере 3 (КЗ2 или отключение всего фидераКЗ1) ПСС№6 отключается по ЗМН и с выдержкой времени включается ПСС№5, при наличии напряжения на фидере 2. После восстановления питания на фидере 3, возможно как автоматическое, возвращение к нормальному режиму питания так и ручное. При автоматическом восстановлении нормального режима ПСС№6 дает сигнал на отключение ПСС№5, и включается, после получения сигнала об отключении ПСС№5. При такой расстановке реклоузеров — отключение потребителей возможно только при повреждении на самом ответвлении.

В случае если питание потребителей производится от двух трансформаторов 10/0,4 — один реклоузер устанавливается между отходящими линиями к потребителю. На стороне 0,4 кВ у потребителя выполняется АВР.

При возникновении аварийной ситуации отключается ближайший к месту аварии ПСС№8, затем с выдержкой времени, по пропаданию напряжения включается ПСС№1 и по МТЗ отключается ПСС№7, у потребителя срабатывает АВР по стороне 0,4 кВ, тем самым обеспечивая ему надежное и бесперебойное питание. При такой схеме электроснабжения при повреждении любого элемента схемы до или после реклоузера электроснабжение потребителя будет сохранено.

В условиях значительной протяженности электрической сети, когда длина магистрального участка достигает 50 и более километров (например — вдольтрассовые линии магистральных трубо и газопроводов), для организации надежной системы управления аварийными режимами необходима установка значительного числа пунктов секционирования. В таких условиях один из вариантов работы заключается в отключении группы реклоузеров до места повреждения, а затем поочередном их включении. На весь процесс локализации короткого замыкания в линии, в зависимости от количества установленных коммутационных аппаратов, потребуется несколько десятков секунд.

При организации основного питания потребителей от фидера 2, а резервного от фидера 1, ПСС№1 находится в отключенном положении.

При пропадании питания на фидере№2, автоматически, по ЗМН, отключится ПСС№8. Затем отключатся ПСС№7,6,5,4,3,2. ПСС№1 включится по факту исчезновения напряжения, при наличии питания с фидера№1. Затем по факту появления напряжения друг за другом включатся реклоузеры №2,3,4,5,6,7.

При возникновении аварии отключается ближайший к месту аварии ПСС№7, затем по факту исчезновения напряжения отключаются реклоузеры №6,5,4,3,2. Далее, по факту исчезновения напряжения справа, при наличии напряжения слева, включается ПСС№1, и по очереди, по фату появления напряжения включаются ПСС№2,3,4,5. ПСС№6 после включения на короткое замыкание, тут же селективно отключается, аппараты №5,4,3,2,1 остаются включенными. Тем самым происходит локализация поврежденного участка между реклоузерами №6 и №7.