background image

 

 

 

KONCEPCJA ZAKRESU WYPOSA ENIA SIECI 

ROZDZIELCZYCH SN w REKLOZERY 

 

Stanisław Kulas 

Politechnika Warszawska, Wydział Elektryczny 

 

 

Słowa kluczowe: reklozer, wył cznik, sieci rozdzielcze  

Key words: automatic circuit recloser, circuit breakers  

 

Streszczenie: Przedmiotem referatu jest koncepcja zakresu wyposa enia sieci rozdzielczych SN 

w reklozery, z punktu widzenia cykli i zdolno ci ł czeniowych, jak te  sposobów sterowania i sygnalizacji. 

W obecnych rozwi zaniach sieci terenowych  redniego napi cia zapewnione jest w miar  selektywne 

wył czanie w Głównym Punkcie Zasilaj cym (GPZ) linii, w obr bie której nast piło zwarcie, a nast pnie 

próba dwukrotnego samoczynnego ponownego zał czania (SPZ). Brak informacji o miejscu trwałego 

zwarcia powoduje,  e przez wiele godzin odbiorcy zasilani z danej linii pozbawieni s  napi cia. Nie znana 

pozostaje ani „sekcja” linii ani „odgał zienie”, w którym wyst piło zwarcie. 

Pierwszym krokiem w doskonaleniu sieci SN powinna by  automatyzacja lokalizacji uszkodze  

z zastosowaniem reklozerów w zakresie sekcji linii głównej, przy czym reklozer spowoduje wówczas 

wył czenie tylko cz ci linii z odgał zieniami, za  nast pnym etapem byłaby automatyzacja wył cze  

uszkodzonych odgał zie . Reklozery mog  by  ponadto wykorzystywane dla poprawy zabezpiecze  

w sieci, przy zwarciach bardzo odległych od GPZ. 

 

 

1.  WPROWADZENIE 

 

Wieloletnie badania eksploatacyjne prowadzone w kraju nad awaryjno ci  sieci napowietrznych 

rednich napi  wykazały,  e ok. 75% zwar  mi dzyfazowych stanowi  zwarcia tzw. szybko 

przemijaj ce, które przemijaj  w czasie przerwy beznapi ciowej ok. 0.4 s, niezb dnej do dejonizacji 

przerwy łukowej. Około 15% zwar  mi dzyfazowych przypada na zwarcia wolno przemijaj ce i zwarcia 

półtrwałe spowodowane np. przez pal ce si  gał zie. Przemijaj  one w czasie przerwy beznapi ciowej 

wynosz cej ok. 15.s, niezb dnej do przygotowania nap du wył cznika do nast pnego cyklu SPZ. 

Pozostałe 10% zwar  mi dzyfazowych stanowi  zwarcia bardzo wolno przemijaj ce oraz zwarcia trwałe 

[2,3]. 

Powy sze dane wskazuj  na celowo  stosowania w sieciach napowietrznych  rednich napi  

urz dze  do dwukrotnego SPZ, którego współczynnik skuteczno ci działania wynosiłby ok. 75% + 15% = 

90%. Wad  dwukrotnego SPZ jest szybsze zu ycie wył czników. 

Sieci  rednich napi  pracuj  przewa nie w układach otwartych, jako sieci promieniowe, przy 

czym okre lon  niezawodno  pracy tych sieci zapewnia si  przez ich odpowiedni  konfiguracj  (np. 

rozci te pier cienie) oraz przez zastosowanie SPZ [3]. Sieci te s  zasilane najcz ciej z napowietrznych 

stacji transformatorowych o napi ciu górnym 110 kV. Najcz ciej spotykana stacja ma dwa 

transformatory i od 5 do 10 pól liniowych na ka dy transformator, wyposa onych w wył czniki, 

zasilaj cych odr bne linie promieniowe (rys. 1).  

 

background image

 

Rys. 1. Schemat fragmentu sieci rozdzielczej promieniowej  redniego napi cia, zasilanej z sieci 

rozdzielczej 110 kV [3] 

 

Ka da z tych linii składa si  z magistrali, której długo  stanowi ok. 30 % sumarycznej długo ci 

wszystkich odcinków sieciowych, oraz z odgał zie  o ł cznej długo ci ok. 70% długo ci wszystkich 

odcinków. Odgał zienia s  doprowadzone do transformatorów zasilaj cych sieci rozdzielcze niskiego 

napi cia. Odległo  maksymalna mi dzy stacj  zasilaj c , a najdalej poło onym punktem transformacji na 

niskie napi cie waha si  w granicach 14 – 35 km, przy czym  rednia warto  tej maksymalnej odległo ci 

wynosi ok. 30 km. 

Podstawowym zabezpieczeniem napowietrznej linii promieniowej  redniego napi cia jest 

zabezpieczenie nadpr dowe zwłoczne niezale ne, ewentualnie uzupełnione członem nadpr dowym 

bezzwłocznym, steruj ce wył cznikiem zainstalowanym w polu liniowym stacji 110/15 kV lub 

110/20 kV. Zabezpieczenie to jest zazwyczaj równie  uzupełnione urz dzeniem dwukrotnego SPZ. 

W punktach odgał zie  s  stosowane odł czniki, reklozery lub rzadziej wył czniki, maj ce 

oddzieli  uszkodzone odgał zienie od magistrali w celu zapewnienia dostawy energii do pozostałych 

odgał zie . Z uwagi na stosunkowo małe długo ci magistrali, stosuje si  tam pojedyncze reklozery, 

dziel ce magistrale na sekcje. 

Miar  skuteczno ci działania urz dze  SPZ jest współczynnik skuteczno ci ich działania, równy 

stosunkowi liczby zadziała  udanych, tj. zadziała  przywracaj cych normaln  prac  linii, do ogólnej 

liczby zakłóce  (np. liczby zwar ), przy którym powinno działa  SPZ, zarejestrowanych w tym czasie, np. 

w ci gu roku. 

Do wiadczenia eksploatacyjne wskazuj  na to,  e współczynnik skuteczno ci działania urz dze  

SPZ waha si  w granicach 50 – 90%, przy czym wi ksze liczby odnosz  si  do linii napowietrznych, 

a mniejsze - do linii napowietrzno-kablowych. W sieciach promieniowych współczynnik ten zale y od 

stosunku długo ci magistrali do ł cznej długo ci odgał zie , od rodzaju aparatów elektrycznych 

zainstalowanych na pocz tku odgał zie , od liczby cykli urz dzenia SPZ oraz od sposobu współpracy 

tego urz dzenia z aparatami zainstalowanymi na pocz tkach odgał zie . 

W sieciach elektroenergetycznych, zwłaszcza za granic , reklozery (ł czniki do wielokrotnego 

SPZ) s  powszechnie stosowane od wielu lat [1], przy czym w celu dalszego skrócenia przerw awaryjnych 

i poprawy warunków ruchowych, wprowadza si  zdalne sterowanie ł cznikami z sygnalizacj  poło enia 

styków, za pomoc  fal radiowych [4]. 

W sieci rozdzielczej SN reklozer mo e pełni  nast puj ce funkcje: 

-  ł cznika wykorzystywanego do lokalnej i zdalnej rekonfiguracji sieci; 

background image

 

-  wył cznika samoczynnie wył czaj cego uszkodzony odcinek linii; 

-  ł cznika samoczynnie wydzielaj cego uszkodzony wycinek sieci; 

-  układu automatyki realizuj cego cykl samoczynnego ponownego zał czania; 

-  układu automatyki samoczynnie przywracaj cego zasilanie na nieuszkodzonych odcinkach 

sieci; 

-  układu samoczynnej rejestracji zdarze  i przebiegów zakłóce  w sieci. 

Zastosowanie reklozerów zapewnia: 

-  zwi kszenie niezawodno ci zasilania odbiorców w energi  elektryczn ; 

-  skrócenie czasu trwania wył cze  linii elektroenergetycznych; 

-  ograniczenie ilo ci awaryjnych wył cze ; 

-  zmniejszenie kosztów zwi zanych z obsług  sieci; 

-  wy szy poziom techniczny eksploatowanej sieci; 

-  wprowadzenie nowoczesnych metod automatyzacji i sterowania w sieciach rozdzielczych. 

Jak wynika z analizy konstrukcji reklozerów firm  wiatowych, wi kszo  rozwi za  wył czników 

ma nast puj ce wspólne cechy: 

-  izolacj  główn  ł cznika stanowi SF6 , 

-  do gaszenia łuku elektrycznego powszechnie stosowane s  komory pró niowe, 

-  zestaw 3-biegunowy komór gaszeniowych umieszczony jest w stalowej kadzi, 

-  izolatory przepustowe z tworzywa sztucznego wyposa one s  w przekładniki, 

-  jako nap d wył cznika stosowany jest układ elektrodynamiczny zasilany z baterii litowej lub 

kondensatorowej, 

-  do sterowania i kontroli pracy wył cznika słu y układ mikroprocesorowy. 

 

2.  KONCEPCJA STOSOWANIA REKLOZERÓW W SIECIACH TERENOWYCH  

Miejsce usytuowania reklozerów w linii SN jak i zainstalowana w linii aparatura ł czeniowa 

wywieraj  istotny wpływ na wyposa enie reklozerów z punktu widzenia cyklów i zdolno ci ł czeniowych 

jak  te  sposobów sterowania i sygnalizacji. Poni ej przedstawiono trzy charakterystyczne warianty 

wyposa enia sieci  redniego napi cia w aparatur  rozdzielcz . 

 

2.1   Linie główne (magistrale) sekcjonowane reklozerami z automatyk  zabezpieczeniow , 

odł czniki bez automatyki w odgał zieniach. 

 

Przykładowy schemat ideowy takiej linii jest przedstawiony na rys. 2, natomiast wyposa enie linii 

w aparatur  jest nast puj ce: 

-  GPZ : wył cznik W, komplet zabezpiecze , 2-krotny SPZ; 

-  Punkty sekcjonowania A, B: reklozery z automatyk  zabezpieczeniow ; zabezpieczenia 

nadpr dowe zwłoczne, ziemnozwarciowe, 2-krotny SPZ, sterowanie i sygnalizacja zdalna; 

-  Odgał zienia: odł czniki (rozł czniki) bez automatyki zabezpieczeniowej, z ewentualnym 

sterowaniem drog  radiow . 

background image

 

 

Rys. 2. Linie bez automatyki w odgał zieniach 

 

Ogólna charakterystyka sieci z punktu widzenia lokalizacji uszkodze : 

-  istnieje identyfikacja sekcji, w której obr bie wyst piło zwarcie i jej automatyczne odł czenie 

od  ródła zasilania; sekcja 3 magistrali jest wył czana selektywnie, sekcja 2 wraz z sekcj  3, 

a sekcja 1 wraz z sekcjami 2 i 3, 

-  mo liwe jest trwałe zasilanie sekcji magistrali nieuszkodzonych, gdy  reklozer w magistrali 

mo e słu y  do identyfikacji uszkodzonego odgał zienia, 

-  liczba wył czanych zwar  przez wył cznik linii zostaje znacznie ograniczona (3 wył czenia 

przy zwarciu w sekcji 1; w innych przypadkach zwarcia s  wył czane przez reklozery). 

 

2.2   Linie główne (magistrale) sekcjonowane reklozerami z automatyk  zabezpieczeniow , 

odgał zienia wyposa one s  w odł czniki z automatyk  

 

Przykładowy schemat ideowy takiej linii jest przedstawiony na rys. 3, natomiast wyposa enie linii 

w aparatur  jest nast puj ce: 

-  GPZ : wył cznik W, komplet zabezpiecze , 2(3)-krotny SPZ; 

-  Punkty sekcjonowania A, B: reklozery z automatyk  zabezpieczeniow ; zabezpieczenia 

nadpr dowe zwłoczne, ziemnozwarciowe, 2(3)-krotny SPZ, sterowanie i sygnalizacja zdalna, 

np. drog  radiow ; 

-  Odgał zienia: odł czniki z automatyk  zabezpieczeniow , automatyka otwierania odł cznika 

w czasie drugiej lub trzeciej przerwy bezpr dowej, z ewentualnym sterowaniem drog  

radiowa. 

 

Rys. 3. Linie z automatyk  w odgał zieniach 

 

background image

Ogólna charakterystyka sieci z punktu widzenia lokalizacji uszkodze : 

-  lokalizacja miejsca zwarcia we wszystkich odgał zieniach jest automatyczna, a ich 

wył czanie jest selektywne; zwarcia w poszczególnych sekcjach magistrali s  wył czane 

selektywnie, 

-  mo liwe jest trwałe zasilanie nieuszkodzonych sekcji magistrali oraz odgał zie , 

-  liczba wył czanych zwar  przez wył cznik linii zostaje znacznie ograniczona (3 wył czenia 

przy zwarciu w sekcji 1; inne zwarcia s  wył czane przez reklozery). 

 

2.3   Linie główne (magistrale) sekcjonowane reklozerami z automatyk  zabezpieczeniow , 

odgał zienia wyposa one s  w reklozery z automatyk . 

 

Przykładowy schemat ideowy takiej linii jest przedstawiony na rys. 4, natomiast wyposa enie linii 

w aparatur  jest nast puj ce: 

-  GPZ : wył cznik W, komplet zabezpiecze , 2-krotny SPZ; 

-  Punkty sekcjonowania A, B: reklozery z automatyk  zabezpieczeniow ; zabezpieczenia 

nadpr dowe zwłoczne, ziemnozwarciowe, 2-krotny SPZ, sterowanie i sygnalizacja zdalna, 

np. drog  radiow ; 

-  Odgał zienia: reklozery z automatyk  zabezpieczeniow  jak w punktach sekcjonowania, 

z ewentualnym sterowaniem drog  radiow . 

 

 

Rys. 4. Linie z automatyk  w odgał zieniach 

 

Ogólna charakterystyka sieci z punktu widzenia lokalizacji uszkodze : 

-  lokalizacja miejsca zwarcia we wszystkich odgał zieniach jest automatyczna, a ich 

wył czanie jest selektywne; zwarcia w poszczególnych sekcjach magistrali s  wył czane 

selektywnie, 

-  mo liwe jest trwałe zasilanie nieuszkodzonych sekcji magistrali oraz odgał zie , 

-  liczba wył czanych zwar  przez wył cznik linii zostaje znacznie ograniczona (3 wył czenia 

przy zwarciu w sekcji 1; inne zwarcia s  wył czane przez reklozery).  

background image

 

 

 

 

Rys. 5. Zastosowanie dwukrotnego SPZ 

do linii wyposa onej na odgał zieniach w odł czniki 

z automatyk  [3] 

a) schemat linii, 

b) przebiegi pr dów w przypadku ró nego rodzaju 

zwar  

O – chwila otwarcia si  odł cznika 

Rys. 6. Zastosowanie dwukrotnego SPZ do 

linii wyposa onej na odgał zieniach 

w reklozery [3]; a) schemat linii, b) przebiegi pr dów 

w przypadku ró nego rodzaju zwar  

 

background image

 

3.  ANALIZA I WNIOSKI 

 

Układ sieci przedstawiony na rys. 2 jest układem najprostszym i najta szym. Dzi ki jednak 

zainstalowaniu w magistrali reklozerów wyposa onych w dwukrotny SPZ, niezawodno  zasilania 

odbiorów w całej sieci  redniego napi cia jest wy sza. 

Doskonalszym technicznie sposobem zwi kszenia niezawodno ci pracy napowietrznych sieci 

redniego napi cia jest wyposa enie odgał zie  w odł czniki z automatyk , zwane odcinaczami [3] (rys. 

5), które maj  si  otwiera  samoczynnie pod wpływem zaniku pr du zwarciowego, po odliczeniu 

w okre lonym czasie, np. 30 s, dwóch lub trzech ci głych impulsów tego pr du, oddzielonych od siebie 

czasem przerwy bezpr dowej. Je eli w ci gu 30 s nie pojawi si  drugi lub trzeci impuls, to licznik 

impulsów pr du zwarciowego powraca do stanu pocz tkowego. Jak wynika z przebiegów pr dowych 

podanych na rys. 5, wystarczy w tym przypadku wyposa y  reklozer (wył cznik) zainstalowany 

w magistrali w zabezpieczenie nadpr dowe bezzwłoczne, które po nieudanej próbie dwukrotnego SPZ 

powoduje definitywne wył czenie odcinka magistrali lub całej sieci. W ten sposób b d  eliminowane 

w sposób udany zwarcia szybko przemijaj ce w odgał zieniach oraz zwarcia szybko i wolno przemijaj ce 

w magistrali, a wypadkowy współczynnik skuteczno ci działania urz dzenia dwukrotnego SPZ wyniesie 

ok. 80%. Zwarcia wolno przemijaj ce w odgał zieniach mo na by eliminowa  w omówiony sposób przy 

zastosowaniu trzykrotnego SPZ. Wypadkowy współczynnik skuteczno ci wzrósłby do 90%. Byłoby to 

jednak zwi zane ze znacznym zu yciem styków reklozera b d  wył cznika. 

Zwarcia szybko i wolno przemijaj ce w magistrali oraz w odgał zieniach mo na eliminowa  

w sposób udany przy zastosowaniu dwukrotnego SPZ, instaluj c na pocz tku odgał zie  reklozery  

sterowane zabezpieczeniem nadpr dowym bezzwłocznym po odliczeniu dwóch impulsów 

wielookresowych pr du zwarciowego, oddzielonych od siebie czasem przerwy bezpr dowej (rys. 6). 

Reklozery w magistrali oraz wył cznik centralny nale y w tym przypadku wyposa y  w zabezpieczenie 

nadpr dowe zwłoczne oraz w człon bezzwłoczny, powoduj cy otwarcie danego ł cznika po wyst pieniu 

zwarcia oraz po pierwszej nieudanej próbie SPZ. Wypadkowy współczynnik działania urz dze  

dwukrotnego SPZ wyniesie w tym przypadku 90%. Wad  opisanego rozwi zania jest do  znaczny koszt 

wyposa enia sieci w reklozery na pocz tkach wszystkich odgał zie . 

 

LITERATURA  

 

1. ANSI/IEEE C37.60-1981 „IEEE Standard Requirements for Overhead, Pad Mounted, Dry Vault 

and Submersible Automatic Curcuit Reclosers and Fault Interrupters for AC Systems”. 

2. Winkler W., Wiszniewski A.: Automatyka zabezpieczeniowa w systemach elektroenergetycznych

WNT, Warszawa 1999. 

3.  ydanowicz J.: Elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa, WNT Warszawa 1987. 

4. Katalogi firm zagranicznych. 

 

 

CONCEPTION RANGE EQUIPMENT OF DISTRIBUTION NETWORK MEDIUM VOLTAGE 

IN RECLOSERS 

 

Summary 

 

This paper describes a conception range equipment of distribution network medium voltage in 

reclosers from the point of you cycle and breaking capacity and the way of control and signalling of 

breakers. Automation of localization failure of the distribution network with the use of reclosers is 

presented.