Comment fonctionnent les réenclencheurs automatiques (AR) dans les réseaux électriques

Les principales exigences en matière d'alimentation des consommateurs sont la fiabilité et l'alimentation électrique ininterrompue. Les flux d'énergie de transport issus des réseaux électriques couvrent des centaines et des milliers de kilomètres. À de telles distances, les lignes électriques peuvent être affectées par divers processus naturels et physiques qui endommagent les équipements, créent des courants de fuite ou des courts-circuits.

Pour éviter la propagation des accidents, toutes les lignes électriques sont équipées de protections qui surveillent en permanence tous les paramètres nécessaires de l'alimentation électrique en temps réel et en cas de dysfonctionnement, déconnectent rapidement l'alimentation de la ligne électrique en actionnant un interrupteur d'alimentation installé sur du côté de l'extrémité de la ligne du générateur.

À cette fin, toutes les lignes électriques sont posées entre les nœuds de transport de commutation, les soi-disant sous-stations électriques, sur lesquels se concentrent les appareils de puissance, les appareils de mesure, ainsi que les équipements de protection et d'automatisation.

Une panne de ligne électrique peut survenir pour diverses raisons avec des durées variables. Habituellement, ils sont divisés en deux groupes agissant:

1. court terme ;

2. pendant longtemps.

Un exemple de la première manifestation d'un défaut pourrait être une cigogne volant au-dessus des conducteurs d'une ligne électrique aérienne de sorte qu'avec ses ailes déployées, elle réduit la résistance électrique de la couche d'air isolante entre les potentiels de phase et crée ainsi un chemin pour un courant de court-circuit pour traverser son corps.

Le deuxième cas est caractérisé par des vandales tirant sur des isolateurs à partir d'un fusil de chasse avec une arme à feu, la destruction de supports par des catastrophes naturelles ou des impacts de véhicules qui s'écrasent sur les poteaux à grande vitesse par mauvaise visibilité.

Dans les deux cas, les protections détecteront le défaut et ouvriront le disjoncteur. Les courants de court-circuit cesseront de traverser l'emplacement du court-circuit, une coupure sans courant dans l'alimentation se forme.

Mais les consommateurs d'électricité ont besoin d'électricité car ils ne peuvent plus s'en passer. Il faut donc remettre la ligne sous tension avec un interrupteur et le plus rapidement possible.

Cela se fait automatiquement en plusieurs étapes ou manuellement par le personnel d'exploitation selon un algorithme strictement défini.

Comment fonctionne le réenclenchement automatique (AR)

Toutes les sous-stations électriques ont des interrupteurs d'alimentation qui peuvent être contrôlés par des systèmes d'automatisation ou par des actions de répartiteur. C'est pour cela qu'ils sont équipés solénoïdes:

• allumer;

• fermer.

L'application d'une tension au solénoïde correspondant entraîne la commutation du réseau primaire.Envisagez la possibilité de contrôler automatiquement les disjoncteurs via des réenclencheurs automatiques dédiés.

Une fois la ligne électrique déconnectée des protections, la refermeture automatique démarre immédiatement. Mais il n'applique pas de tension à la ligne immédiatement après la déconnexion, mais avec un délai nécessaire à l'autodestruction de causes à court terme, par exemple une cigogne électrocutée au sol.

Pour chaque type de lignes électriques, sur la base d'études statistiques, leurs propres temps sont recommandés, garantissant la période de pannes à court terme. Habituellement, c'est environ deux secondes ou un peu plus (jusqu'à quatre).

Une fois le temps préréglé écoulé, l'automatisme alimente en tension l'électroaimant d'enclenchement : la ligne est mise en service. Dans cette situation, l'activation peut être effectuée :

1. réussi lorsque le dysfonctionnement s'est auto-éliminé (la cigogne a traversé la zone filaire) ;

2. échoué si, par exemple, un cerf-volant est monté sur les fils et que le câble de sa fixation n'a pas eu le temps de brûler jusqu'au bout.

Une fois l'inclusion réussie, tout est clair. Une courte panne de courant ne nuira pas aux utilisateurs et dans la plupart des cas, ils ne le remarqueront tout simplement pas.

En cas d'échec de l'arrêt automatique, la situation avec les consommateurs est compliquée: le défaut persiste et la protection de ligne a de nouveau coupé la tension - les consommateurs sont à nouveau déconnectés. Ainsi, la première tentative de refermeture a échoué.

Pour augmenter la fiabilité des informations, après un certain temps, par exemple 15 ÷ 20 secondes, une deuxième tentative automatique est effectuée pour allumer la ligne sous charge.

La pratique consistant à utiliser la double fermeture automatique des lignes à haute tension a montré son efficacité dans 15 cas d'actionnement sur cent. Considérant que jusqu'à 50% des arrêts d'urgence sont éliminés par le premier disjoncteur et jusqu'à 15% par le second, la fiabilité globale de la commutation de la ligne en charge en utilisant un double cycle augmente considérablement, atteignant un niveau de 60 ÷ 65% .

Si, après la deuxième tentative de reconnexion, le défaut n'est pas résolu et que la protection déclenche à nouveau le disjoncteur, alors le défaut est permanent et nécessite une évaluation visuelle par le personnel de service et une réparation. Il est impossible d'allumer une telle ligne sous charge tant que le défaut n'est pas éliminé par l'équipe de terrain. Et il faut un certain temps pour trouver cet endroit et faire des travaux de réparation.

La tension est appliquée à la zone réparée en mode manuel après de nombreuses vérifications pour exclure la récurrence du défaut.

Les principes de fonctionnement des automatismes de réenclenchement envisagés pour la ligne aérienne conviennent parfaitement aux dispositifs de commande des bus, des sections, des transformateurs, des moteurs électriques et autres équipements de puissance basse tension ou haute tension.

Exigences de réenclenchement automatique

Vitesse de mise en marche

Afin de créer la fiabilité du système, il est nécessaire de sélectionner les conditions optimales pour la mise en place de l'automatisation en fonction des facteurs suivants :

• fourniture d'interruption pour éviter l'ionisation du milieu, excluant le rallumage de l'arc en cas d'allumage précipité ;

• les possibilités de la conception technique du disjoncteur pour commuter rapidement la charge en mode d'urgence ;

• limiter l'interruption de la pause non courante dans le fonctionnement de l'équipement et d'autres caractéristiques du processus technologique.

Conditions de lancement

L'automatisme doit fonctionner après tout arrêt par des protections ou une manœuvre spontanée et erronée de l'interrupteur. Lors d'un allumage manuel ou à l'aide d'une télécommande, la reconnexion automatique ne doit pas fonctionner, car en cas d'erreur de personnel, par exemple, si une terre portable ou fixe est laissée et non retirée, les protections déclencheront le défaut et la tension ne pourra pas lui être réappliqué.

Par conséquent, structurellement, le réenclenchement automatique après un long voyage n'est pas prêt à fonctionner et récupère ses caractéristiques en quelques secondes à partir du moment où le disjoncteur est activé.

Durée de plusieurs power-ups

La réserve d'énergie des dispositifs d'enclenchement automatique doit assurer l'exécution automatique des cycles par le disjoncteur :

1. Désactivé — Activé — Désactivé pour un fonctionnement unique ;

2. Désactivé — Activé — Désactivé — Activé — Désactivé pour les algorithmes doubles.

A la fin du cycle, l'automatisme doit être désactivé.

Définir un point de consigne horaire

La durée du délai entre le déclenchement du disjoncteur et la mise sous tension de l'équipement automatique doit être ajustée par le personnel d'exploitation en tenant compte des conditions locales spécifiques.

Récupération des performances

Après un fonctionnement réussi du système automatique, une perte de sa réserve d'énergie se produit.Il doit récupérer avec un court temps prédéterminé pour alerter les appareils d'une nouvelle opération au démarrage.

Fiabilité de la commande émise par l'automatisme

L'amplitude du signal de sortie et sa durée de l'automatisation doivent être suffisantes pour contrôler de manière fiable le disjoncteur.

Possibilités de bloquer les opérations

Dans les réseaux électriques, des conditions sont créées lorsque certaines protections doivent exclure la manœuvre de fermeture automatique après leur activation. Par exemple, lorsque la fréquence dans le réseau diminue en raison de la connexion d'un grand nombre d'utilisateurs, certains d'entre eux doivent être déconnectés. La séquence de ces opérations est prévue dans la conception du déchargement de fréquence, où des connexions moins critiques sont déjà affectées pour en supprimer l'alimentation. Dans ce cas, le fonctionnement de leur réenclenchement automatique doit être bloqué par un ordre de blocage provenant de la protection correspondante.

Types de dispositifs de fermeture automatique

Actions multiples

Selon le but du réenclenchement automatique, ils sont conçus pour fonctionner en un ou deux cycles. Des recherches pratiques montrent que si vous installez un triple réenclenchement automatique, leur efficacité ne dépasse pas 3%, et c'est très peu. Par conséquent, de tels systèmes d'automatisation ne sont pas du tout utilisés.

Méthodes d'influence sur l'actionnement du disjoncteur

Les anciens actionneurs à ressort et à charge utilisaient des conceptions de fermeture mécaniques, transférant la force d'un ressort préchargé ou d'une charge levée directement au dispositif de déconnexion sans délai.

De tels mécanismes ne nécessitent pas de source d'alimentation supplémentaire, mais présentent une petite coupure sans courant et un dispositif complexe peu fiable. Maintenant, ils ne sont plus utilisés et ont été complètement remplacés par des systèmes électriques.

Nombre de phases commandées du disjoncteur

Les circuits de protection et automatiques peuvent agir simultanément sur les trois phases du circuit ou sélectionner celle sur laquelle l'incident s'est produit.

La fermeture automatique triphasée (TAPV) est un peu plus simple dans sa conception et son principe de fonctionnement, et les monophasés (OAPV) sont construits selon un schéma plus complexe et comportent un grand nombre d'éléments de mesure et de logique. Par exemple, dans la version relais des panneaux standards, le TAPV est placé dans un boîtier qui fait moins de la moitié de la largeur du panneau.

Le placement d'éléments logiques fonctionnant selon des algorithmes OAPV nécessite de l'espace dans la zone occupée par un panneau séparé.

Avec l'introduction de relais statiques et de dispositifs à microprocesseur, la taille de l'automatisation a commencé à diminuer de manière significative.

Méthodes de contrôle des circuits de réenclenchement automatique

Lorsque le disjoncteur est alimenté sur commande de l'automatisme de réenclenchement, après déclenchement de la protection, le circuit est divisé en deux sections. À ce stade, une inadéquation des harmoniques de tension dans le temps (décalage angulaire, phase) peut se produire, ce qui crée des transitoires complexes et provoque le fonctionnement de la protection.

Selon le degré d'importance des équipements, l'automatisation peut être réalisée pour les travaux :

1. aucun contrôle de synchronisation ;

2. avec contrôle de synchronisme.

Les premières constructions peuvent être utilisées :

• dans les systèmes électriques avec alimentation garantie lorsque les contrôles de qualité de synchronisme et de tension ne sont pas nécessaires.Des schémas TAPV simples sont créés pour ce cas;

• d'équipements permettant la mise en marche asynchrone — reconnexion automatique asynchrone (NAPV);

• pour les disjoncteurs équipés de protections rapides et d'entraînements capables de fonctionner à un moment qui exclut la division du système d'alimentation en sections asynchrones à réenclenchement automatique rapide (BAPV).

Les vérifications de synchronisation sont effectuées lorsque :

• vérifier la présence de tension, par exemple sur la ligne — KNNL ;

• absence de contrôle de tension — KONL ;

• en attente de synchronisation — KOS ;

• capture de synchronisation — KUS.

Compatibilité du réenclenchement automatique avec le fonctionnement des relais de protection et des automatismes

Des algorithmes peuvent être implémentés pour refermer automatiquement :

• accélération de la défense ;

• définir la séquence de fonctionnement des commutateurs sur différentes liaisons interconnectées ;

• interaction avec des équipements automatiques pour le déchargement de fréquence ;

• l'utilisation d'une interruption de courant non sélective associée à un réenclenchement automatique, ce qui permet de réduire les courants de court-circuit ;

• combinaisons avec l'opération de commutation de transfert automatique et quelques autres cas.

Type de courant de fonctionnement

Les dispositifs d'automatisation fonctionnant sur la base de l'énergie des batteries de stockage collectées dans le système d'alimentation des circuits de travail ont la meilleure fiabilité. Mais ils nécessitent un équipement technique complexe et un entretien constant par des spécialistes.

Par conséquent, d'autres systèmes ont été développés basés sur la puissance de circuits de courant alternatif prélevés sur des transformateurs auxiliaires (TSN), de courant (TC) ou de tension (TT).Ils sont le plus souvent utilisés dans de petites sous-stations éloignées desservies par des électriciens mobiles.

Le principe de fonctionnement de la ligne de fermeture automatique à un coup la plus simple

La logique utilisée pour les réenclencheurs automatiques à cycle unique peut être expliquée sur le schéma de l'ancien principe électromagnétique du relais AR (RPV-58), qui fonctionne toujours.

Le circuit est alimenté en tension de fonctionnement continue + ХУ et - ХУ. Le relais AR est contrôlé par les circuits suivants :

• contrôle de synchronisme ;

• la position du contact du disjoncteur à l'état ouvert (RPO) ;

• autorisation de se préparer;

• interdiction de refermeture automatique.

Le kit AR comprend des relais :

• temps RT ;

• RP intermédiaire avec deux coils :

• courant I ;

• tension U.

Le condensateur C, après application de la tension au boîtier de commande, est chargé à travers les éléments des circuits logiques du permis de préparation. Et lorsque des circuits de non-refermeture automatique sont formés, la charge est bloquée en sélectionnant les résistances R1 et R2.

La tension ShU est appliquée à la bobine du relais temporisé RV après le déclenchement du disjoncteur via les circuits de commande de temporisation et il exécute la temporisation spécifiée avec son contact.

Après avoir fermé un contact normalement ouvert RV, le condensateur se décharge sur la bobine de tension du relais intermédiaire RP, qui est déclenché et avec son contact fermé RP, via sa propre bobine de courant, délivre + ShU au solénoïde pour fermer l'interrupteur d'alimentation.

Ainsi, le relais APV émet une impulsion de courant à partir du condensateur préchargé C pour fermer le disjoncteur après qu'il a été déclenché par le clignotant de signal RU et la superposition N en fermant le contact RP.

Le but de la plaque H est de désactiver le réenclenchement automatique par le personnel de service lors des opérations de commutation.

Relais de fermeture automatique des éléments statiques

L'utilisation de la technologie des semi-conducteurs a modifié la taille et la conception des relais électromagnétiques destinés aux dispositifs de fermeture automatique. Ils sont devenus plus compacts, pratiques dans les réglages et les paramètres de réglage.

Et le principe de fonctionnement du circuit de relais, intégré dans la logique des relais électromagnétiques, est resté le même.

Caractéristiques du support des dispositifs de fermeture automatique

Pendant le fonctionnement, les dispositifs de protection et d'automatisation qui ont été mis en service sont uniquement sous la surveillance du personnel de service qui contrôle le bon fonctionnement de l'équipement. Leur accès par d'autres spécialistes est limité. conditions d'organisation.

Toutes les opérations de fermeture automatique sont enregistrées par les registres des automatismes, des enregistreurs et des répartiteurs dans le journal des opérations. Le personnel du relais analyse l'exactitude de chaque actionnement des dispositifs de protection et d'automatisation du relais et l'enregistre dans la documentation technique.

Pour effectuer l'entretien périodique, les dispositifs de réenclenchement automatique, ainsi que d'autres systèmes, sont mis hors service et transférés au personnel du service MSRZAI pour des mesures préventives, qui, après avoir terminé les inspections, rédigent un rapport, formulent une conclusion sur leur serviceabilité et participer à la mise en service exploitation dispositifs de protection de relais travailler
Voir également: Fonctionnement des dispositifs de commutation de transfert automatique (ATS) dans les réseaux électriques