NOVÉ SPÍNACÍ PRVKY V DISTRIBUČNÍCH SÍTÍCH

Transkript

1 NOVÉ SPÍNACÍ PRVKY V DISTRIBUČNÍCH SÍTÍCH Ing. František Mejta, EGÚ ČB, a. s. Venkovní sítě, úsekové odpínače a reclosery Spínací prvky ve venkovních sítích vn Technický popis recloseru - typ OSM Dálkově ovládaný recloser typ OSM Porovnání užitných vlastností DOÚ a DOR Porovnání parametrů recloseru OSM 27 a GVR ÚVOD Investice do zařízení pro automatizaci provozu distribučních sítí je jeden z důležitých faktorů, který zásadně ovlivňuje spolehlivost zásobování elektrickou energií. S liberalizací trhu s elektrickou energií podstatně roste význam dodržení sumačních hodnot kritérií kvality napájení odběratelů, mezi zásadní parametry kvality patří integrál krátkodobých a dlouhodobých výpadků napájení, krátkodobá podpětí a přepětí a další. V západních evropských zemích jsou kvalitativní parametry velmi přísné a uplatňované sankce vedou ke snížení ceny až na ½ v rámci celkové spotřeby energie v období 1 roku pro daného odběratele. Obdobný vývoj lze očekávat v krátké době i v České republice a je nutné si uvědomit, že sankce za nekvalitní dodávky jdou na vrub distribučních společností. Ke zvyšování spolehlivosti dodávky el. energie obecně vede řada cest, nová zařízení, zkrácení inovačních cyklů, zahušťování vedení a rozvoden atd., to jsou opatření s vysokými investičními náklady a je nereálné tyto postupy realizovat v širším měřítku a pokud ano, tak v ojedinělých případech, kdy to stávající provozní situace vyžaduje. Podstatně méně finančně náročné je komplexní řešení automatizace provozu distribučních sítí, využití moderních selektivních ochran, pružné dispečerské řízení, automatické energetické systémy, záskoky napájení, ostrovní energetické provozy apod.. Společným jmenovatelem těchto opatření je rychlé selektivní určení místa poruchy v distribuční síti, vymanipulování a rychlé následné obnovení napájení do nepostižených částí sítě. Podmínky pro venkovní a kabelová vedení jsou shodné, liší se však metody a technické možnosti při realizaci. Cílem je tedy přesné vymezení místa vzniklé poruchy v síti bez dalšího dělení sítě a zkušebního zapínání do poruchy, omezení vlivu příspěvků od poruch do nepostižených částí, rychlé vícestupňové selektivní vypínání a OZ. 2. SPÍNACÍ PRVKY VENKOVNÍCH DISTRIBUČNÍCH VEDENÍ K dělení venkovní distribuční sítě v ČR a SR byly historicky využívány venkovní odpojovače (růžkový odpínač do A spínaného proudu) s ručním ovládáním. V Evropě jsou známá řešení prvních odpínačů s olejovou komůrkou se spínáním provozních proudů v 60- tých letech. Tyto typy odpínačů byly na počátku 90-tých let prvně instalovány do venkovních sítí jako prvky 1

2 s podstatně vyššími užitnými vlastnostmi oproti stávajícím růžkovým odpínačům. Na trh v ČR a SR je zavedla firma IVEP, a.s., Brno jako licenční výrobek německé firmy Driescher. V polovině 90-tých let EGÚ České Budějovice úspěšně provozně ověřilo vlastní vývojový projekt a prosadilo jeho využití v distribučních energetikách Systém dálkově ovládaných venkovních odpínačů (dálkově ovládaný úsečník (DOÚ) pod obchodním názvem SADS Systém pro Automatizaci provozu Distribučních Soustav. Systém SADS zahrnuje základní technická řešení: - mechanické ovládání odpínače pohonem s elektromotorem - dálkové přenosy povelování a monitorování v radiových sítích energetik - vazba na stávající řídicí systémy RD - automatizační, ochranové a monitorovací funkce v místě DOÚ Využitím venkovních odpínačů pro provozní proudy do 400 A s dálkovým ovládáním a monitorováním v rámci RD byl položen základ pro ekonomicky efektivní automatizaci provozu venkovních sítí vn. Postupné zavedení výroby a dodávek různých typů venkovních odpínačů v ČR a SR zahrnuje technická řešení: - olejová komůrka Fla 25 (DRIBO) - vzduchová komůrka Fle 25 (IVEP) - vakuová komůrka OJC 25 (SEZ) - vzduchová komůrka (THEVIA) Ze zahraničí jsou známá řešení využívání venkovních vypínačů Recloserů, počátky nasazení jsou v 80- tých letech. V ČR byly v posledních třech letech nasazeny dálkově ovládané reclosery (DOR) v malém množství (cca 40 ks) ve srovnání s DOÚ pouze v SME společnou dodávkou firem DRIBO a EGÚ České Budějovice. V těchto dodávkách je využit Recloser GVR 27, výrobce Whipp&Bourne. Širšímu nasazení DOR brání relativně vysoká cena recloseru jako spínacího prvku, cena řídicí skříně s telemechanikou s ochranami je shodná nebo nižší ve srovnání s DOÚ. 3. VYUŽITÍ RECLOSERŮ Využití DOR pro automatizaci provozu venkovních sítí vn přináší podstatně vyšší kvalitativní možnosti oproti DOÚ: - automatické ochranové vypínání v minimálních časech a funkce OZ - nezávislé funkce na dispečerském řízení - možnost automatického vydělení místa poruchy a obnovení napájení do nepostižených částí sítě bez dělení sítě a zapínání do poruchy - možnost nové filozofie provozování (zapojení) venkovních distribučních sítí - vypínání a zapínání zkratových proudů - vysoký počet cyklů ZAP/VYP - vysoká spolehlivost 2

3 Některé typy recloserů využívaných v systémech dálkového ovládání (DO) v zahraničí: - N-Series ACR, Merlin Gerin, DO Schneider Electric - RL 27, Merlin Gerin, DO Schneider Electric - U-series ARC, Merlin Gerin, DO Schneider Electric - GVR 27, Whipp&Bourne, Agnlie Novou technologii v oblasti recloserů představuje firma Tavrida Electric Australia Ptg. Ltd. s výrobkem, který má typové označení OSM. Recloser OSM oproti minulým technologickým řešením recloserů (např. GVR 27) přináší výhody: - podstatně menší rozměry a váha - cena řádově poloviční - nová technologie izolace bez SF6 - podstatně vyšší počet cyklů ZAP/VYP a zkratových VYP - nová technologie měření fázových proudů a napětí Výsledné řešení sestavy DOR s recloserem OSM je cenově shodné s řešením DOÚ EGÚ SADS při podstatně vyšších užitných vlastnostech. v systému 4. TECHNICKÝ POPIS RECLOSERU OSM Recloser OSM je vyráběn pro napěťovou hladinu 12 kv OSM 15, 22 kv OSM 27 a v roce 2004 bude dodáván pro ČR OSM 37 pro napěťovou hladinu 35 kv ZÁKLADNÍ PŘEHLED A ROZMĚRY OSM recloser obsahuje 3 póly, každý má vlastní vypínací komoru a izolované táhlo, obojí v polykarbonátovém pouzdře. Každý pól má svůj magnetický pohon v krytu mechanismu, 3 póly a kryt mechanismu jsou osazeny ve skříni z nerezové oceli. Skříň má krytí IP65 a je vybavena keramickým odvětrávačem proti kondenzování, obr. 2. Mechanické rozměry recloseru OSM 27 jsou na obr. 1. Tři magnetické pohony jsou mechanicky propojeny, takže zajišťují správnou funkci třífázových operací a mechanismus je držen v zapínací nebo vypínací pozici pomocí magnetického blokování. Každý pohon obsahuje elektromagnet. Změny stavu ZAP/VYP je dosaženo změnou polarity ovládacího proudu cívky elektromagnetu. Energie potřebná k VYP/ZAP je z kondenzátorových baterií v řídicí skříni recloseru. Recloser OSM může být vypnut i mechanicky, pomocí zatáhnutí za hák na skříni do pozice VYP. K zatáhnutí za hák je potřeba síly menší jak 20 kg. Indikátor pozice ZAP/VYP je umístěn na skříni recloseru a je zezdola dobře viditelný. Řídicí skříň recloseru zjistí stav VYP nebo ZAP pomocí monitorování stavu paralelně zapojených pomocných spínačů, které určují pozici mechanismu. 3

4 Krajní fáze nejsou zobrazeny Obr. 1 Mechanické rozměry OSM KONSTRUKCE OSM 27 Na obr. 2 je uvedena konstrukce recloseru OSM. Průchodky recloseru jsou vyrobeny z polymeru odolného proti UV záření. Obr. 2 Konstrukce OSM 27 4

5 Na každém připojovacím pólu recloseru jsou instalovány snímače napětí a proudu. K měření fázového a I 0 proudu je využito Rogowského cívek. Tyto cívky mají oproti tradičním proudovým snímačům se železným jádrem několik podstatných výhod: - vyšší přesnost měření při vyšším proudovém rozsahu - odolnost proti saturaci jádra při vysokých poruchových proudech - lehká konstrukce vzdušného jádra znamená lehčí recloser Rogowského cívky nejsou žádnou novinkou. W. Rogowski prezentoval poprvé v r konstrukci sestávající ze spirálovité cívky obtočené okolo pásku z hrubé lepenky. Jednoduše řečeno, Rogowského cívka je spirálovitá smyčka obtočená okolo vzdušného jádra se spojenými konci dvou vodičů. Bohužel, praktické použití této konstrukce bylo v minulosti omezeno z důvodu velmi malých užitečných signálů na výstupu. Tento problém byl již překonán s příchodem citlivé elektroniky - schopné měřit v řádech mv. Ve skutečnosti toto nízké napětí se stalo důležitou výhodou v aplikacích vn, protože tak proudové snímače nevytvoří nebezpečné napětí. Další výhodou spojenou s konstrukcí recloseru je vyloučení železného jádra. To vylučuje saturaci proudového snímače a umožňuje správnou funkci i při vysokých poruchových proudech. Při nevyužití železného jádra je proudový snímač znatelně lehčí. To je také jeden z důvodů, proč mají reclosery OSM tak malou váhu. Rogowského cívky mají velmi široký a lineární rozsah měření. Cívky použité v recloseru jsou konstruovány s ohledem na ochranové funkce s dynamickým rozsahem měření od 4 A do A. To znamená, že pro recloser OSM lze jednodušeji realizovat citlivou zemní ochranu, zkratovou a nadproudou ochranu při jednom měření. Není potřeba žádných dalších proudových transformátorů. Recloser OSM používá 6 Rogowského cívek. Cívky pro měření fázových proudů jsou na jedné straně recloseru a jsou zapojené do trojúhelníku. Cívky na druhé straně jsou určené pro měření I 0 pro zemní ochranu a jsou zapojeny do hvězdy. Měření napětí se provádí pomocí vodivého pryžového pláště, který tvoří kapacitní dělič na každé připojovací průchodce recloseru ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLŮ Z NAPĚŤOVÝCH A PROUDOVÝCH SNÍMAČŮ Napěťové snímače jsou kapacitní děliče s konstantou typicky 0,135 V / 1 kv. Užitečný signál každého napěťového snímače je do řídicí skříně připojen stíněným vodičem. Pro měřicí a ochranové funkce je užitečný signál filtrován a zesílen spolu s ochranou proti přepětí. Pro Rogowského cívku platí, že indukované napětí na výstupu (cívka obemyká plně vodič s měřeným proudem). kde K 1 N A di / dt = konstanta = počet závitů = plocha závitu = časová změna měřeného proudu U R = K 1. N. A di / dt, Z uvedeného vyplývá, že výstupní napětí je úměrné měřenému proudu a jeho kmitočtu. Pro věrný přenos primárního (měřeného) proudu na sekundární napětí (fáze, amplituda) je nutné indukované výstupní napětí integrovat v integračním zesilovači. Podstatným kvalitativním parametrem je dosažení vysokého odstupu užitečný signál šum. 5

6 Signály z jednotlivých proudových snímačů (tři fázové proudy a I o ) jsou připojeny do řídicí skříně recloseru samostatnými stíněnými vodiči. Typická konstanta proudových snímačů OSM je 2,0 V / 1 ka / 50 Hz VYPÍNACÍ SCHOPNOST OSM15 a OSM27 používají stejnou vypínací komoru; životnost kontaktu jako funkce vypínacího proudu je znázorněna v následujícím grafu: Počet operací VYP Vypínací proud, ka rms Graf znázorňuje charakteristiky vypínací komory při 27 kv. Při nízkém proudu nemá napětí (15 kv nebo 27 kv) na životnost vypínacího mechanismu vliv. Při vypínání vysokých proudů má použitá napěťová úroveň vliv na zotavovací napětí vypínací komory, takže počet vypnutí vysokých proudů při 15 kv je vyšší než při 27 kv. Počet vypnutí nízkých a vysokých proudů pro každý typ OSM je shrnut v tabulce 1. OSM15 OSM27 Počet VYP při nominálním vypínacím proudu Počet VYP při maximálním zkratovém proudu vypnutí při 630 A vypnutí při 630 A 200 vypnutí při 16 ka 200 vypnutí při 12,5 ka Počet VYP při typickém zkratovém proudu Tab. 1: Počet vypnutí nízkých a vysokých proudů vypnutí při 2 ka vypnutí při 2 ka 6

7 Maximální zatěžovací cyklus je definovaný jako O 0,1 s CO 1s CO 1s CO následovaný zotavováním s délkou trvání 60 s. 5. TECHNICKÉ PARAMETRY RECLOSERU OSM Obecná technická specifikace Tavrida Electric Tavrida Electric Poznámky Název OSM15 OSM27 Výhody OSM recloseru Maximální provoz. napětí 15 kv 27 kv Jmenovitý proud 630 A 630 A 630 A standardně (držáky pro průchodku nejsou třeba) Zapínací schopnost efektivní hodnota proudu 16 ka 12,5 ka Zapínací schopnost vrcholová hodnota proudu 40 ka 31,5 ka Vypínací schopnost 16 ka 12,5 ka Počet cyklů ZAP/VYP mimořádně vysoký počet cyklů ZAP/VYP Počet cyklů ZAP/VYP mimořádně vysoký počet cyklů při jmenovitém zatížení ZAP/VYP Počet vypnutí max. mimořádně vysoký počet cyklů zkratového proudu ZAP/VYP Krátkodobý proud / 4 s 16 ka 12,5 ka odolnost krátkodobým proudem po 4 s Vypínací schopnost převážně činného proudu 630 A 400 A Magnetizační proud transformátoru vyp. schopnost 22 A 22 A Nabíjecí proud kabelového vedení 25 A 25 A Nabíjecí proud venkovního vedení 5 A 5 A Výdržné napětí rázovým 125 kv 110 kv impulsem (150 kv volitelně) Impuls ve vypínací komoře 110 kv 125 kv (150 kv volitelně) Výdržné napětí průmyslového kmitočtu 50 kv 60 kv - mezi fází a zemí Výdržné napětí průmyslového kmitočtu - ve vypínací komoře 50 kv 60 kv Okolní teplota 40 C až +55 C 40 C až +55 C Max. sluneční záření 1,1 kw/m 2 1,1 kw/m 2 Vlhkost % % Nadmořská výška m m velký rozsah, nevyžaduje přidání ohřívače nebo ventilátoru Váha (recloser) 62,5 kg 62,5 kg lehčí pro zvedání a montáž Tab. 2: Srovnání parametrů recloseru OSM 15 a OSM 27 7

8 6. NOVÝ PŘÍSTUP K VN IZOLACÍM RECLOSERŮ Překlad firemní literatury Tavrida Australia 6.1. ÚVOD V současné době se jako izolace ve vn recloserech používají následující prostředky: - vzduch - olej - SF6 - pevný izolant Vzduch a olej jsou považovány za zastaralé pro vybavení určené k umístění na sloupy kvůli své rozměrnosti a váze. Olej je navíc považován za nebezpečný pro životní prostředí. Moderní sloupová spínací zařízení jsou proto izolována buď pomocí SF6 nebo pevné izolace. Oba způsoby mají své výhody a nevýhody. SF6 poskytuje větší konstrukční flexibilitu, zvláště při konstrukci skříně spínacího zařízení. Skříně umožňují vestavění napěťového a proudového snímání do všech šesti průchodek. Tak lze plně podporovat moderní aplikace jako jsou zkruhované venkovní sítě. V posledních letech se použití SF6 ve spínacích zařízeních stává terčem stále rostoucích obav z hlediska životního prostředí. Spínací zařízení izolované SF6 vyžadují speciální zacházení a metody likvidace, což vytváří dodatečné problémy a náklady na vybavení z pohledu celkového životního cyklu. Je také nutné nepřetržitě sledovat hladinu SF6 uvnitř zařízení. Tento požadavek odporuje současnému trendu snižování servisních nákladů pomocí designu bezúdržbového spínacího zařízení. Spínací zařízení s použitím SF6 musí mít konstrukci skříně takovou, která je schopná odolat tlakovým rozdílům zapříčiněných střídáním teploty. Toto podstatně zvyšuje hmotnost spínacího zařízení. Pevně izolované reclosery byly vyvíjeny v průběhu 90tých let jako konkurenční odpověď na problémy vyskytující se u spínacích zařízení používající SF6. Tyto reclosery jsou založeny na použití epoxidových materiálů s vysokým izolačním odporem a jsou používány současně jako mechanická podpůrná konstrukce i jako izolace. Tato metoda se vyhýbá nevýhodám spojených s použitím SF6 (sledování stavu izolačního plynu není vyžadováno, nebezpečí pro životní prostředí neexistuje). Jedním problémem spojeným s tímto přístupem je omezená konstrukční flexibilita. Zejména zavedení napěťového snímání z obou stran recloseru je nemožné. Tento nedostatek je příčinou mimořádných nákladů pro zákazníka používajícího toto zařízení v rekonfigurovatelných vedeních, protože vyžaduje instalaci dodatečných měřicích transformátorů napětí. Další problém pevné izolace je spojen s nižší erozivní odolností ve srovnání se skříní využívající průchodky pokryté silikonovým kaučukem. Tato vlastnost nedovoluje použití pevných izolantů na bázi epoxidových materiálů u spínacího zařízení v oblastech s vysokým znečištěním. Pevný izolační materiál je vystaven permanentnímu elektrickému zatížení, které zapříčiňuje rychlejší stárnutí izolačního materiálu. Toto stárnutí je ovlivněno zejména technologií výroby, kdy při výrobě v izolačním materiálu vznikají drobné póry a bublinky. Proto musí být výrobní technologie velmi přesná a stabilní, aby se zabránilo vytvoření elektricky slabých míst v průběhu výrobního procesu a elektrickým průrazům po celou dobu životnosti zařízení. V polovině 90tých let provedla Tavrida (TEA) výzkum a vývoj s cílem vytvoření nového izolačního systému, který by kombinoval výhody izolačních systémů zmíněných výše, a zároveň by se vyhnul jejich nedostatkům. 8

9 6.2. KOMBINOVANÁ IZOLACE Je známo, že průraz izolace ve vzduchu nastane, když elektrické pole překročí kritickou pevnost 2,4 kv/mm. Tato hodnota je dostatečně vysoká, neboť by měla umožnit recloseru se základní izolační hladinou 125 kv zajistit požadovanou izolační pevnost se vzduchovou mezerou 52 mm. Avšak pro skutečnou konstrukci musíme zvážit nestejnoměrné rozložení elektrického pole, zvláště místa s jeho zvýšenou intenzitou. Např. jestliže 2 kuličky s průměrem 10 mm jsou od sebe vzdáleny 100 mm, činitel zvýšení je 5,4. V případě skutečné konstrukce je tento činitel ještě vyšší, obecně se pohybuje mezi 4 až 20. Znásobením minimální kontaktní mezery činitelem zvýšení elektrického namáhání dosáhneme požadované vzdáleností mm, která ztěžuje konstrukci vzduchem izolované skříně recloseru. Je možné výrazně zlepšit charakteristiky izolačního systému znázorněného na obr. 1 menší úpravou. Představme si, že mezi 2 kuličky podle předchozího umístíme kus papíru. Izolační pevnost papíru samotného je velmi nízká (obvykle < 1 kv) a nemá prakticky žádný vliv na rozložení elektrického pole, protože je příliš úzký ve srovnání se vzdáleností mezi kuličkami. Takže člověk by předpokládal, že vložení papíru nijak významně nezmění izolační pevnost. Ve skutečnosti izolační pevnost značně roste mnohonásobně ve srovnání s izolační pevností papíru. Výsledná izolační pevnost systému je vyšší než součet izolačních pevností vzduchu a izolační bariéry (papíru). Vypadá to jako zázrak, ale zde platí fyzika, a to oblast vysokého napětí a elektrických polí. Nazvěme to efektem kombinované izolace a pokusme se porozumět jeho pozadí. Protože papírová zábrana nemůže nijak významně změnit elektrické pole, výboj začne když je kritická elektrická pevnost překročena, tzn. na stejné hladině jako v systému izolovaném vzduchem podle prvního příkladu. Předpokládejme, že výboj začíná od horní elektrody. Výbojový kanál vychází a vede směrem k protější (nižší) elektrodě. Přední hrana tohoto kanálu nese potenciál horní elektrody, proto snižuje izolační mezeru během pohybu. Izolační systém je podmíněn pozitivní zpětné vazbě čím dále se výboj rozšíří, tím menší je izolační mezera a tím intenzivnější elektrické pole. Nic ho nemůže zastavit. Tento výboj má však jedno slabé místo k šíření potřebuje do sebe sloučit nové molekuly vzduchu. Tyto molekuly jsou zahřívány na vysoké teploty vyskytující se na přední hraně výboje a ionizovány tím vytváří nutný náboj pro šíření výboje. Když výboj dosáhne zábrany, nenajde žádné nové molekuly, které by mohly být ionizovány a rozkládá se. Znamená to, že kombinovaná izolace je schopná odolat jakékoliv elektrické zátěži? Určitě ne. Když se výboj přiblíží k zábraně, tak se zpolarizuje. Jestliže elektrické pole v zábraně překročí kritickou hodnotu, rozpadne se a výboj prorazí izolaci. Napětí použité na zábraně během tohoto procesu je mnohem nižší než celkové průrazné napětí. Tento fakt objasňuje efekt kombinované izolace. Je zajímavé, že v jakémkoli systému využívajícím tento efekt je materiál zábrany permanentně vystaven velmi nízkým elektrickým zátěžím. To vyplývá z vyšší izolační permitivity zábrany, tlačící elektrické pole ven. Kombinovaná izolace je proto díky tomu výjimečně spolehlivá a nestárne. Efekt kombinované izolace popsaný výše se hojně využívá v elektrotechnických zařízeních. Např. izolační zábrany mezi póly vypínače jsou příkladem typické aplikace tohoto efektu IZOLAČNÍ SYSTÉM OSM RECLOSERU Pro lepší pochopení kombinované izolace OSM recloseru si představte izolační zábranu mezi všemi částmi pod napětím a mezi částmi pod napětím a beznapěťové skříně, rozšířené a tvarované způsobem, který nedovoluje přeskok. Tento izolační systém je chráněn mezinárodním patentem č a je znázorněn na obr. 2, (A, B, C). 9

10 Ačkoli na první pohled vypadá tento systém jednoduše, simulace elektrických polí (zátěží ve vzduchu, pevné izolaci a kaučukových spojích) i optimalizace konstrukce izolačního systému spínacího zařízení si vyžádala mnoho úsilí vědců a inženýrů TEA pro dosažení té nejvyšší spolehlivosti. K výrobě součástí použitých v izolačním systému jsou využívány dvě klíčové technologie: - polymery vyrobené vstřikováním plastických hmot do forem - silikonový kaučuk vyrobený lisováním za horka Polymery tvoří mechanickou podpůrnou strukturu, zatímco silikonový kaučuk se používá pro spoje a vnější izolaci. Obě technologie nejsou náchylné ke tvorbě porézních nedostatků, neboť je v obou případech použit vysoký tlak SHRNUTÍ Nový izolační systém vyvinutý TEA pro vn reclosery spočívá na efektu kombinované izolace. Představuje efektivní alternativu SF6 a konstrukce spínacích zařízení s pevnou izolací. Pozitivní aspekty obou systémů jsou zkombinovány tak, aby využily konstrukční flexibility nabízené SF6 a výhod pevně izolovaných spínacích zařízení z hlediska životního prostředí a zároveň eliminovaly nedostatky těchto izolačních systémů. 7. DÁLKOVĚ OVLÁDANÝ RECLOSER OSM 27 SADS Dálkově ovládaný recloser OSM 27 obsahuje: - Recloser OSM 27 - propojovací kabel OSM 27 a řídicí skříně, oboustranně připojený přes speciální vodotěsný konektor - konstrukci na betonový stožár pro závěsné izolátory s dělením dráhy proudu růžkovým odpojovačem nebo bez - závěsné izolátory a svodiče přepětí - napájecí venkovní transformátor - anténní systém - řídicí skříň:! záložní napájení 2 x 12 V / 28 Ah! modul pro ovládání recloseru ZAP/VYP! prvky jištění, manuálního ovládání a místní signalizace! RTU s funkcemi ochran (I >>, I>, zemní směrová U O >I O >,U<) a dálková komunikace, vestavěn je dobíječ AKU s diagnostikou. Doplňkem je testovací zařízení, které třífázově generuje U a I v úrovních snímačů U a I recloseru se simulací různých druhů síťových poruch. Tester je ovládán pomocí SW na servisním PC notebooku a současně zapisuje odezvu recloseru. Příklad realizace DOR je na obr. 3 a 4. 10

11 16 zemnicí lano 15 propojovací kabely 14 výložník antény 13 venkovní úsečník VLK 12 nosná konzola omezovačů přepětí 11 odbočná svorka SL ovládací skříň SADS OSM XX.v.YY 9 napájecí transformátor VN/100 (57,3) V 8 roubíkový izolátor SDI 37 7 izolovaný vodič 6 pásky Bandimex 5 betonový stožár 4 anténa 3 recloser OSM 2 závěsný izolátor 1 omezovač přepětí HDA-24NA-NMP Obr. 3: Příklad realizace DOR 11

12 16 zemnicí lano 15 propojovací kabely 14 výložník antény 13 svorka prorážející izolaci SL nosná konzola izolátorů 11 svorka ochrany proti oblouku SE ovládací skříň SADS OSM XX.v.YY 9 napájecí transformátor VN/100 (57,3) V 8 roubíkový izolátor SDI 37 7 izolovaný vodič 6 pásky Bandimex 5 betonový stožár 4 anténa 3 recloser OSM xx 2 závěsný izolátor 1 omezovač přepětí HDA-24NA-NMP Obr. 4: Příklad realizace DOR 12

13 8. UŽITNÉ VLASTNOSTÍ DOÚ A DOR A CENOVÉ RELACE Obecně užitné vlastnosti DOR jsou podstatně vyšší oproti DOÚ, přednosti a výhody DOR: - spolehlivost elektromagnetického pohonu DOR je podstatně vyšší oproti pohonu DOÚ, není třeba elektromechanického pohonu a táhel - seřízení a spolehlivost mechaniky DOÚ a zejména nutná častější údržba jsou nevýhody oproti DOR - DOR je vypínač s ochranovými funkcemi a OZ, DOÚ je odpínač - u DOR je eliminován vliv námrazy na spolehlivost - rozměry DOR jsou menší oproti DOÚ a je jednodušší montáž - váha DOR OSM 27 je podstatně nižší oproti DOÚ a DOR GVR 27 a obdobných starší technologie - snímače fázových napětí a proudů jsou u DOR OSM integrovány, DOR GVR 27 má pouze 3 ks proudových přístrojových transformátorů, pro DOÚ se složitě doplňují externí snímače U, I nebo indikátory I - vybavení řídicí skříně DOR neobsahuje nákladný mechanický pohon nutný pro DOÚ - počet pracovních cyklů ZAP, VYP a počet vypnutí poruchových proudů je uveden v tab. 3, výhody recloserů jsou zřejmé, zejména DOR OSM 27 je po dobu životnosti bezúdržbový spínací prvek - cena DOR OSM je srovnatelná s DOÚ s olejovou nebo vzduchovou komůrkou - srovnání cen DOR a DOÚ je v tab. 4 Spínač Vypínaný proud Počet cyklů růžkový odpínač Fla 25 (DRIBO) odpínač Fle 25 (IVEP) odpínač OJC 25 (SEZ) recloser GVR 27 recloser OSM 27 Orientační cena (v tis. Kč) Max A A proudové zatížení 30 A 100 A 400 A 630 A neudává se A A 2 ka 12,5 ka 630 A 2 ka 12,5 ka Tab. 3 Počet cyklů venkovních spínačů 13

14 Dálkově ovládaný spínač DOÚ, DOR Odpínač bez měření U, I Odpínač bez měření U, I, P indikátory I Odpínač s měřením U, I Relativní cena dodávky na klíč vztažena na DOÚ bez měření U, I (pouze ZAP/VYP) 100 % 105 % 110 % Recloser OSM % Recloser GVR % Tab. 4 Srovnání cen DOR a DOÚ 9. SROVNÁNÍ PARAMETRŮ RECLOSERU OSM 27 A GVR 27 Obecná technická specifikace Tavrida Electric Whipp & Bourne Poznámky Název OSM27 GVR27 Výhody OSM recloseru Maximální provozovací napětí 27 kv 27 kv Jmenovitý proud 630 A 560 A (630 A vol.) 630 A standardně (držáky pro průchodku nejsou třeba) Zapínací schopnost efektivní hodnota proudu 12,5 ka 12,5 ka Zapínací schopnost vrcholová hodnota proudu 31,5 ka 31,5 ka Vypínací schopnost 12,5 ka 12,5 ka Počet cyklů ZAP/VYP mimořádně vysoký počet cyklů ZAP/VYP Počet cyklů ZAP/VYP při jmenovitém zatížení Počet vypnutí max. zkratového proudu Krátkodobý proud / 4 s 12,5 ka zkouška na 4 s se neprovádí Vypínací schopnost převážně činného proudu 400 A údaj nedostupný Magnetizační proud transformátoru vyp. schopnost 22 A údaj nedostupný Nabíjecí proud kabelového vedení 25 A údaj nedostupný Nabíjecí proud venkovního vedení 5 A údaj nedostupný Výdržné napětí rázovým impulsem 125 kv (150 kv 125 kv (150 kv volitelně) volitelně) Impuls ve vypínací komoře 125 kv (150 kv volitelně) údaj nedostupný Výdržné napětí průmyslového kmitočtu mezi fází a zemí 60 kv 60 kv ve vypínací komoře 60 kv 60 kv mimořádně vysoký počet cyklů ZAP/VYP mimořádně vysoký počet cyklů ZAP/VYP odolnost krátkodobým proudem po 4 s 14

15 Obecná technická specifikace Tavrida Electric Whipp & Bourne Poznámky Název OSM27 GVR27 Výhody OSM recloseru Okolní teplota 40 C až +55 C údaj nedostupný velký rozsah, nevyžaduje přidání ohřívače nebo ventilátoru Max. sluneční záření 1,1 kw/m2 údaj nedostupný Vlhkost % údaj nedostupný Nadmořská výška m údaj nedostupný lehčí pro zvedání a montáž Váha (recloser) 62,5 kg údaj nedostupný Konstrukce skříně recloseru nerezová ocel hliník Zhášecí médium vakuum vakuum Izolační médium pevné dielektrikum plyn SF6 Příslušné normy ANSI C ANSI C37.60 Snímání proudu Snímání napětí 6 Rogowského proudových snímačů 6 pokovených pryžových napěťových snímačů 3 proudové snímače nejsou Zapínací mechanismus magnetický pohon magnetický pohon Vypínací mechanismus pružina magnetický pohon Pracovní cyklus recloseru O-0.1-CO-1.0-CO- 1.0-CO O-0.25-CO-0.75-CO CO Zapínací čas < 70 ms údaj nedostupný Vypínací čas < 30 ms údaj nedostupný Doba hoření oblouku < 40 ms údaj nedostupný Doba vypnutí zkratového proudu < 80 ms údaj nedostupný Tab. 5: Srovnání parametrů recloserů OSM 27 a GVR MOŽNOSTI VYUŽITÍ RECLOSERŮ VE VN SÍTÍCH odpadá potřeba údržby a monitoringu stavu oleje nebo SF6, příznivé pro životní prostředí testováno podle nejnovější normy ANSI z roku oddělené snímače pro měření zbytkového proudu umožňuje větší stabilitu a přesnost jednoduchý a spolehlivý mechanismu mimořádně rychlý pracovní cyklus mimořádně rychlá operační doba mimořádně rychlá operační doba mimořádně rychlá operační doba mimořádně rychlé vypnutí zkratového proudu Podstatně vyšší užitné vlastnosti DOR OSM 27 a cena plně srovnatelná s DOÚ otvírají nový pohled na možnosti automatizace provozu distribučních sítí, které nejsou omezeny vlastnostmi odpínačů. DOÚ v nejjednodušším provedení ZAP/VYP jsou určeny na dělicí místa v sítích, jejich stav je v normálních provozních podmínkách VYP. 15

16 Nasazení recloseru DOR do míst vn sítě: - kmen vedení, možnost zkruhování venkovních sítí se selektivními směrovými ochranami, dělení kmene vedení na 3 části podle rozložení výkonu - na odbočkách kmene vedení, rychlost VYP do 50 ms (ochrana + recloser) a OZ zajišťují, že kmen vedení a další odbočky jsou trvale v napěťovém stavu - na dlouhých odbočkách lze umístit minimálně 2 reclosery s časově odstupňovanými ochranami - umístěním na odbočkách za důležitým odběratelem jsou eliminovány poruchy za ním a je zaručeno jeho spolehlivé napájení - jednoduchá realizace venkovní spínací stanice na stožárech - automatické záskoky napájení ze dvou nezávislých vedení, obnovení dodávky do 100 ms, v technické přípravě je řešení záskoku bez přerušení Využití recloserů umožňuje automatické vymanipulování poruchy bez přímé účasti dispečera a umožňuje snížení času nedodávky na minimum. 11. ZÁVĚR Recloser OSM je na trhu nováčkem. Jeho technologie kombinované izolace umožňuje snížení váhy a rozměrů, stejně tak technika měření fázových proudů a napětí. Vypínací vakuové komory jsou považovány za jedny z nejlepších na světě. O přednostech a kvalitě svědčí počty instalovaných a dodaných zařízení. Pro srovnání recloserů GVR 27 je v provozu 10 až 11 tisíc ks, Tavrida prodala za jediný rok tisíc vakuových komor a bylo instalováno více jak cca 3 tisíce recloserů OSM především v USA a Číně. Recloser OSM má typové zkoušky v KEMA podle normy ANSI C , to je v letošním roce inovovaná norma, která jako jediná na světě definuje podmínky pro provoz a zkoušení recloserů. Použití špičkových technologií pro výrobu recloseru OSM přineslo zásadní konkurenční výhody: - nejlepší technické parametry - po dobu životnosti bezúdržbové zařízení - velmi nízká cena Ve světovém měřítku recloser OSM nemá konkurenci. Ceny v podmínkách ČR a SR dálkově ovládaných úsečníků (DOÚ) a dálkově ovládaných recloserů (DOR) OSM jsou stejné při několikanásobné vyšší užitné hodnotě recloseru. Z toho vyplývá, že nové instalace DOÚ ztrácejí na významu a budou je nahrazovat instalace DOR. Využití DOR pro automatizaci provozu distribučních sítí přináší také novou filozofii pro zapojení sítí, automatické vymanipulování poruch a další v nejkratších možných časech. Široké nasazení DOR OSM velmi dobře navazuje na cestu, kterou se ubírají distribuční energetiky ČR a SR od poloviny 90-tých let, která jednoznačně vede ke zvyšování spolehlivosti dodávek elektrické energie. 16