Реклоузер

Реклоузер — это коммутационный аппарат, предназначенный для автоматического отключения и последующего автоматического повторного включения (АПВ) участков электрической сети напряжением, как правило, от 6 до 35 кВ. Основная функция реклоузера — быстрое восстановление электроснабжения потребителей после кратковременных повреждений на линии (например, при схлестывании проводов ветром, падении веток, ударе молнии), а также надежное отключение устойчивых повреждений. Реклоузеры являются ключевым элементом автоматизации распределительных электрических сетей, позволяя повысить надежность электроснабжения и снизить время перерывов в подаче электроэнергии.

История

Первые устройства, реализующие принцип автоматического повторного включения, появились в начале XX века. В 1930-х годах в США компания Westinghouse начала выпуск первых масляных реклоузеров. Эти устройства были громоздкими и использовали масло в качестве дугогасящей среды. В СССР разработка аналогичных устройств велась с 1950-х годов. Первые советские реклоузеры, такие как ВАП (выключатель автоматический повторного включения), были масляными и имели ограниченный ресурс.

С развитием вакуумной и элегазовой техники в 1970-80-х годах начался выпуск более компактных и надежных реклоузеров. Вакуумные дугогасительные камеры позволили значительно увеличить коммутационный ресурс и снизить эксплуатационные расходы. В 1990-х годах, с внедрением микропроцессорных систем управления, реклоузеры стали интеллектуальными устройствами, способными не только выполнять циклы АПВ, но и измерять параметры сети, передавать данные на диспетчерский пункт и работать в составе автоматизированных систем управления (АСУ ТП). В России и странах СНГ массовое внедрение современных реклоузеров началось в 2000-х годах в рамках программ повышения надежности электроснабжения.

Устройство и принцип действия

Реклоузер состоит из нескольких основных функциональных узлов:

• Силовой коммутационный модуль — вакуумный или элегазовый выключатель, обеспечивающий включение и отключение токов нагрузки и токов короткого замыкания. В современных реклоузерах преимущественно используются вакуумные дугогасительные камеры (ВДК), которые обеспечивают высокую износостойкость (до 10 000 и более коммутационных циклов).
• Привод — электромагнитный, пружинный или моторный механизм, обеспечивающий перемещение контактов выключателя. Электромагнитные приводы отличаются простотой и быстродействием, пружинные — независимостью от напряжения питания в момент включения.
• Блок управления и защиты — микропроцессорное устройство, которое контролирует токи и напряжения в сети, обнаруживает аварийные режимы (короткие замыкания, перегрузки, обрывы фаз) и формирует команды на отключение и включение выключателя по заданному алгоритму. Блок управления также обеспечивает связь с диспетчерским центром по каналам GSM, Ethernet, радиоканалам или оптоволокну.
• Трансформаторы тока и напряжения — датчики, измеряющие параметры электрической сети и передающие их в блок управления.
• Корпус — герметичный, как правило, из нержавеющей стали или алюминия, защищающий внутренние элементы от воздействия окружающей среды (дождя, снега, пыли, ультрафиолета). Корпус может быть установлен на опоре линии электропередачи (ЛЭП) или на фундаменте.

Алгоритм работы

Основной режим работы реклоузера — выполнение циклов АПВ. При возникновении короткого замыкания (КЗ) на линии реклоузер отключает поврежденный участок. Затем, после заданной паузы (обычно 0,3–1 секунда), он автоматически включает его снова. Если короткое замыкание было кратковременным (например, ветка упала и сгорела), то после включения электроснабжение восстанавливается. Если повреждение устойчивое (например, оборванный провод), то реклоузер снова отключается. После этого может быть выполнено второе и третье включение с более длинными паузами (например, 5–10 секунд). Если после заданного числа неудачных попыток (обычно 2–4) повреждение сохраняется, реклоузер отключается окончательно и блокируется, фиксируя аварийное состояние. Такая последовательность действий позволяет восстановить питание в 70–80% случаев аварий без участия персонала.

Классификация

Реклоузеры классифицируются по нескольким признакам:

По типу дугогасящей среды

• Вакуумные — наиболее распространенный тип. Отличаются высоким ресурсом, экологичностью и компактностью.
• Элегазовые — используют шестифтористую серу (SF6). Обладают высокой отключающей способностью, но требуют герметичности и утилизации газа.
• Масляные — устаревший тип, практически не применяется в новых установках из-за пожароопасности и низкого ресурса.

По способу установки

• Столбовые (опорные) — монтируются на опорах ЛЭП. Наиболее распространены в распределительных сетях 6–10 кВ.
• Камерные (шкафные) — устанавливаются в специальных шкафах или ячейках на подстанциях.
• Колонковые — устанавливаются на фундаменте, обычно на открытых распределительных устройствах (ОРУ).

По типу привода

• С электромагнитным приводом — быстродействующие, но требуют наличия мощного источника питания для включения.
• С пружинным приводом — могут включаться даже при отсутствии напряжения в сети (за счет предварительно взведенной пружины).
• С моторным приводом — используются для реклоузеров с большими токами.

По количеству фаз

• Трехфазные — отключают и включают все три фазы одновременно. Наиболее распространены.
• Однофазные — отключают только поврежденную фазу, что позволяет сохранить питание на двух других фазах. Применяются в сетях с глухозаземленной нейтралью.

Применение

Основные области применения реклоузеров:

• Распределительные сети 6–10 кВ — защита и автоматизация воздушных и кабельных линий в городах, поселках, на промышленных объектах. Реклоузеры устанавливаются на ответвлениях к потребителям, на границах балансовой принадлежности, а также в качестве секционирующих аппаратов, делящих линию на участки.
• Сельские электрические сети — для повышения надежности электроснабжения удаленных потребителей, где линии часто проходят через лесные массивы и подвержены воздействию ветра и снега.
• Нефтегазовая и горнодобывающая промышленность — для защиты и автоматизации электроснабжения буровых установок, насосных станций, карьеров.
• Энергообъекты малой генерации — для подключения к сети солнечных, ветровых и дизельных электростанций.
• Железнодорожный транспорт — для защиты и автоматизации сетей автоблокировки и нетяговых потребителей.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Повышение надежности — автоматическое восстановление питания после кратковременных повреждений, сокращение времени перерывов.
• Снижение эксплуатационных затрат — уменьшение необходимости выездов аварийных бригад, возможность дистанционного управления и мониторинга.
• Компактность и простота установки — не требуют строительства отдельного здания или подстанции, монтируются на опорах.
• Высокий коммутационный ресурс — вакуумные реклоузеры могут выполнять десятки тысяч операций без обслуживания.
• Интеллектуальные функции — измерение параметров сети, регистрация аварийных событий, самодиагностика, работа в составе автоматизированных систем.

Недостатки

• Высокая стоимость — по сравнению с традиционными разъединителями или выключателями нагрузки, реклоузеры значительно дороже.
• Сложность обслуживания — требуют квалифицированного персонала для настройки, программирования и ремонта.
• Зависимость от источников питания — для работы привода и блока управления необходимо наличие напряжения (от сети или от встроенных аккумуляторов).
• Ограничения по току — для сетей с очень большими токами короткого замыкания (более 20–25 кА) могут потребоваться более мощные и дорогие модели.

Производители

На рынке реклоузеров представлены как зарубежные, так и российские производители. К числу ведущих мировых брендов относятся: ABB (Швеция-Швейцария), Siemens (Германия), Schneider Electric (Франция), Eaton (США). В России и странах СНГ выпуском реклоузеров занимаются: АО «ГК «Таврида Электрик» (Россия), ООО «НПП «ЭКРА» (Россия), ООО «РЭЛТЕК» (Россия), АО «Энергомаш» (Россия), а также ряд других предприятий. Российские производители, как правило, предлагают решения, адаптированные к условиям эксплуатации в суровом климате и требованиям отечественных стандартов (ПУЭ, ГОСТ).

Источники

• Правила устройства электроустановок (ПУЭ). 7-е издание.
• ГОСТ Р 52726-2007 «Выключатели автоматические повторного включения для распределительных сетей».
• Кудрин Б.И. «Электроснабжение промышленных предприятий». — М.: Энергоатомиздат, 2005.
• Справочник по эксплуатации распределительных электрических сетей. Под ред. В.В. Красника. — М.: Энергия, 2010.
• Техническая документация на реклоузеры серии РВА (ООО «РЭЛТЕК»), РТ (АО «ГК «Таврида Электрик»).