Samoczynne ponowne załączanie (ANSI 79) — dlaczego napowietrzna linia SN automatycznie załącza się ponownie po wyłączeniu

Przewodnik o zabezpieczeniu kierunkowym nadprądowym (ANSI 67) omawia, jak zabezpieczenie rozpoznaje, że wystąpiło zwarcie i w którym kierunku ono leży. Ten artykuł omawia to, co często dzieje się automatycznie na napowietrznej linii średniego napięcia po wyłączeniu wyłącznika przez takie zwarcie: samoczynne ponowne załączanie, oznaczane kodem ANSI 79, w praktyce realizowane często przez recloser (automat ponownego załączania).

Dlaczego ponowne załączanie ma sens: większość zwarć ma charakter przejściowy

Na linii napowietrznej znaczna część zwarć spowodowana jest zdarzeniami, które szybko ustępują same: wyładowanie atmosferyczne powodujące krótkie przeskoczenie iskry, gałąź chwilowo dotykająca linii lub ptak powodujący przeskok łukowy i następnie odlatujący. W przypadku takich zwarć przejściowych zjonizowane powietrze łuku po krótkim czasie beznapięciowym wystarczająco się regeneruje, aby linię można było bezpiecznie ponownie załączyć pod napięcie bez uszkodzeń. Wyłącznik, który po każdym wyłączeniu pozostaje trwale otwarty, powodowałby niepotrzebnie długą przerwę w zasilaniu dla tego rodzaju krótkotrwałych, samoistnie ustępujących zwarć. Samoczynne ponowne załączanie wykorzystuje to rozróżnienie: po wyłączeniu linia jest automatycznie ponownie załączana po nastawionym czasie beznapięciowym, przy założeniu, że większość zwarć do tego czasu ustąpiła samoistnie.

Czas beznapięciowy: wystarczająco długi, aby łuk zgasł

Czas beznapięciowy — czas, przez jaki linia pozostaje bez napięcia między wyłączeniem a ponownym załączeniem — musi być wystarczająco długi, aby zjonizowane powietrze wokół miejsca zwarcia zdążyło się zdejonizować, tak aby łuk nie zapłonął ponownie natychmiast po ponownym załączeniu linii pod napięcie. Dla linii napowietrznych typowy czas beznapięciowy pierwszej, szybkiej próby ponownego załączenia wynosi rzędu kilku dziesiątych sekundy do około jednej sekundy. Zbyt krótki czas beznapięciowy zwiększa ryzyko ponownego zapłonu łuku; niepotrzebnie długi czas beznapięciowy wydłuża przerwę dla odbiorców bez dodatkowej korzyści.

Schemat ponownego załączania: od szybkiego do wolnego, wiele prób

Typowy schemat ponownego załączania łączy kilka prób ze stopniowo wydłużającym się czasem beznapięciowym:

• Pierwsza, szybka próba ponownego załączenia następuje krótko po wyłączeniu (rzędu kilku okresów napięcia sieciowego do ułamka sekundy), mająca na celu wyeliminowanie najkrótszych, najszybciej dejonizujących się zwarć przy niemal niezauważalnej przerwie w napięciu.
• Jeśli zwarcie powraca także po tej szybkiej próbie, zabezpieczenie przechodzi zwykle do jednej lub kilku wolniejszych prób ponownego załączenia, z czasem beznapięciowym od kilku sekund do około dziesięciu sekund, aby dać nieco bardziej uporczywemu, ale wciąż przejściowemu zwarciu szansę na samoistne ustąpienie.
• Jeśli zwarcie utrzymuje się także po wszystkich nastawionych próbach, uznaje się je za trwałe (na przykład zerwany przewód lub utrzymujące się zwarcie), a wyłącznik pozostaje trwale otwarty — często za pośrednictwem przekaźnika blokującego (ANSI 86), który wymaga ręcznego zresetowania, zanim linia będzie mogła zostać ponownie załączona.

Dlaczego nie próbować ponownie załączać w nieskończoność

Liczba prób ponownego załączenia jest celowo ograniczona: nieograniczone, powtarzane ponowne załączanie na trwałe zwarcie wielokrotnie narażałoby miejsce zwarcia na pełny prąd zwarciowy, mogłoby spowodować dodatkowe uszkodzenia (na przykład już uszkodzonego przewodu lub wadliwej mufy) i stanowiłoby zwiększone zagrożenie bezpieczeństwa dla osób lub zwierząt znajdujących się przypadkowo w pobliżu miejsca zwarcia. Ograniczona liczba prób daje zwarciom przejściowym wystarczającą szansę na samoistne ustąpienie, nie "próbując" niepotrzebnie zbyt długo trwałego zwarcia.

Uwaga: dokładna liczba prób ponownego załączenia, czasy beznapięciowe i koordynacja z innymi funkcjami zabezpieczającymi wynikają z konfiguracji sieci i wymagań operatora sieci; ten artykuł omawia zasadę działania, a nie gotową tabelę nastaw dla każdej linii.

Znaczenie praktyczne

Podczas prac na napowietrznej linii średniego napięcia zasilanej przez recloser lub w jej pobliżu niezbędne jest wcześniejsze wyłączenie funkcji ponownego załączania — bez tego środka linia mogłaby podczas prac zostać niespodziewanie automatycznie ponownie załączona pod napięcie po wyłączeniu, co stanowi bezpośrednie zagrożenie dla osób pracujących w tym momencie przy linii.

Najczęstsze błędy

1. Brak wyłączenia funkcji ponownego załączania przed pracami na linii — jest to bezpośrednie zagrożenie bezpieczeństwa dla osób pracujących przy pozornie beznapięciowej linii.
2. Stosowanie tej samej nastawy ponownego załączania dla linii napowietrznej co dla podziemnego połączenia kablowego — zwarcie na kablu jest niemal zawsze trwałe, więc samoczynne ponowne załączanie zwykle nie ma tam sensu i może wręcz zwiększyć uszkodzenia.
3. Ustawianie zbyt krótkiego czasu beznapięciowego w celu zminimalizowania przerwy — zwiększa to ryzyko ponownego zapłonu łuku, zanim powietrze wokół miejsca zwarcia zostanie wystarczająco zdejonizowane.
4. Dopuszczanie nieograniczonej liczby prób ponownego załączenia — naraża to wielokrotnie trwałe zwarcie na pełny prąd zwarciowy i zwiększa ryzyko dodatkowych uszkodzeń.

Powiązane

• Zabezpieczenie kierunkowe nadprądowe (ANSI 67)
• Przekaźnik blokujący (ANSI 86)
• Zabezpieczenie od zawodności wyłącznika (ANSI 50BF)
• Cewka Petersena — sieć z uziemieniem rezonansowym