CC BY
54
УДК 621.31:622.3.012
A.B. Пичуев
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ 6-10 кВ
Семинар № 17
Система релейной защиты высоковольтного силового оборудования является наиболее эффективным средством обеспечения надежной и безопасной работы электроустановок, особенно в специфических условиях горнодобывающих предприятий, имеющих в своем составе значительное количество потребителей первой второй категории по надежности.
Правильное построение и эксплуатация системы релейной защиты позволяет существенно снизить вероятность поражения персонала, обслуживающего электроустановки электрическим током за счет ограничения длительности существования опасных режимов короткого замыкания, которые в свою очередь могут привести к развитию тяжелых аварий и катастроф, сопровождающихся выходом из строя дорогостоящего оборудования, расстройством технологического процесса, массовому срыву поставок продукции, серьезному материальному ущербу и т.д.
В связи с этим разработка мероприятий, направленных на повышение функциональной и эксплуатационной надежности защит, на основе анализа причин возникновения аварийных отключений, отказов электрооборудования и неселективных срабатываний устройств релейной защиты, а также разработка рекомендаций по оперативному восстановлению системы электроснабжения предприятий является актуальной научной и производственнотехнической задачей.
Анализ функциональной и эксплуатационной надежности защит при аварийных отключениях в распределительных сетях напряжением 6-10 кВ показал, что повышение надежности функционирования релейной защиты может быть достигнуто за счет выполнения комплекса организационных мероприятий и внедрения новых технических средств диагностирования и контроля, построенных на базе предлагаемой автоматизированной системы
технического диагностирования устройств релейной защиты (АСТДК-РЗ).
Для достижения поставленной цели был выполнен следующий комплекс исследований: анализ системы электроснабжения и структуры распределительных сетей напряжением 6-10 кВ; статистический анализ аварийных отключений, отказов и повреждений в распределительных сетях; обоснование основных принципов оценки надежности и эффективности функционирования защит и расчет ущерба от селективного действия защит; обоснование основных принципов построения АСТДК-РЗ. Такие исследования были проведены в 1996-97 гг. для карьеров Удачнин-ского и Айхальского ГОКов и в 1999-2001 гг. для газотранспортных предприятий НПО «Электро-газмаш».
Требования к защитам в распределительных сетях напряжением 6-10 кВ изложены в ПУЭ, ПЭЭП и ПТБ, действующих ГОСТах СССР и ГОСТах РФ, Ведомственных НТД.
Для оценки состояния комплектов релейной защиты в настоящее время используются: паспорта-протоколы; принципиальные схемы включаемых устройств; рабочие уставки; комплект исполнительных, принципиальных и монтажных схем; инструкции по обслуживанию устройств защиты для оперативного персонала.
В объем частичных проверок устройств защиты входят осмотр состояния аппаратуры и коммутации и опробование действия. В объем полных проверок защит входят: испытания изоляции вторичных цепей; внешний осмотр состояния аппаратуры защиты; проверка уставок и времени их срабатывания; опробование действия.
Испытание защит проводится в соответствии с планами испытаний, рекомендованными ГОСТ 27.503-81. Сопоставление результатов определительных испытаний проводится в соответствии с ГОСТ 27.502-83.
Все формы учета информации о надежности подразделяются на три вида: первичные (донесе-
ниє об отказе), формы-накопители (сводные таблицы) и формы записи количественной оценки надежности.
Дополнительными источниками информации об отказах, повреждениях и восстановлениях электрооборудования являются: ремонтные и эксплуатационные документы; акты расследования аварий; акты рекламаций; материалы диспетчерских журналов результаты экспертных опросов работников энергомеханических служб.
Требования по проверке и наладке устройств релейной защиты и вторичных цепей измерительных устройств изложены в НТД [1, 2, 3]. Основные требования и принципы для построения автоматизированной системы технического диагностирования устройств релейной защиты в распределительных сетях напряжением 6-10 кВ разработаны кафедрой «Электрификация горных предприятий» Московского государственного горного университета.
Автоматизированная система технического диагностирования и контроля релейной защиты (АСТДК-РЗ) может выполняться как в стационарном, так и мобильном (передвижном) исполнении. Последнее удобно для релейной службы при обслуживании удаленных электроустановок.
На рисунке приведена структурная схема АСТДК-РЗ, в состав которой входят: вторичные цепи измерительных устройств (трансформаторы тока, трансформаторы напряжения и тока нулевой последовательности); восьмиканальный
адаптер (А), в состав которого входят комплексное согласующее устройство (КСУ) и коммутатор (К); контроллер (АЦП); микропроцессорное согласующее системное устройство (МПСУ); интерфейс, устройство ввода-вывода, внешнее оперативное запоминающее устройство (ВОЗУ).
Для спектрального анализа высших гармонических составляющих тока к адаптеру может автономно подключаться спектроанализатор (например производства АОЗТ НТЦ ВиКонт) или его аналоги.
Основными элементами согласующего устройства являются измерительные преобразователи тока и напряжения которые предназначены для преобразования входных сигналов со вторичных обмоток измерительных приборов до величин, удобных для введения в АЦП. Для защиты АЦП от высокочастотных наводок, могущих проникать в цепи вторичных коммутаций между
Структурная схема АСТДК-Р3
первичной и вторичными обмотками измерительных преобразователей устанавливается специальный экран, представляющий собой однослойную обмотку, соединенную с нулевой шин-кой.
Нагрузкой измерительных преобразователей служат соответственно подобранные резисторы. Падение напряжения, снимаемое с резистора, используется в качестве управляющего для узла формирования. Наиболее приемлемые схемы преобразователей приведены в [4]. Техническая характеристика устройств сбора, обработки и ввода в ПЭВМ аналоговой и цифровой информации которые могут быть применены в системе контроля параметров устройств релейной защиты, приведена в таблице.
Анализ технических характеристик АЦП показывает, что для определения условий функционирования устройств релейной защиты наиболее соответствуют контроллеры ЛА-2, ЛА-3, ЛА-2105, обладающие необходимой скоростью преобразования сигналов (2-3 мкс) и достаточным количеством каналов.
Приведенные выше данные позволяют определить область применения, назначение, комплектацию и технические требования, предъявляемые к автоматизированной системе технического диагностирования и контроля релейной защиты (АСТДК-РЗ) на базе АЦП типа ЛА для сбора, обработки и ввода аналоговой и цифровой информации в ПЭВМ PC/XT/AT/EISA.
Система АСТДК-РЗ предназначена для применения в распределительных устройствах подстанций, обеспечивающих питание стационарных или передвижных электроустановок напряжением 6-10 кВ.
Система способна обеспечить выполнение следующих функций: анализ диаграммы пускового тока электропривода машин и механизмов (насосы, экскаваторы буровые станки и т. д.);
иьмєригєль- с
*/і/и А
ТЗЛ ъ 0-5А
Т/7 О/! I* 0-5/1 &05У
ТТ/ОЛ ІЙ й-М : 1
- тсу
Т/70А ?с ЇП * 1
//ТМИ и* о-т
//ТА/// Ц, Г5 * ГЄР- уєос
//ТА/// Ос О/М
{/
Л
АЦП ЛА-70 ЛА-8 ЛА-3 ЛА-2 ЛА-2105
Интерфейс с компьютером ISA-8 ISA-16 ISA-16 ISA-16 ISA-8
Количество каналов 16 одн 8 дифф. 16 одн 16 одн 8 Дифф. 16 одн 8 дифф. 16 одн 8 дифф.
Время преобразования 70 мкс 8 мкс 3 мкс 2 мкс 3 мкс
Разрядность АЦП 12 12 ' 1 12 12
Входной диапазон АЦП ±5 0-4 В ±2,5 +5 +5 +10 1+ . 0
Коэффициент усиления 1;2;5;10 1 1;2 ..16 10;. .160 1;10;100 1;2;4 10...160
Цифровые линии ввода/вывода 16 вв/выв 8 8 8/8 8/8
Счетчик/таймер - 1 3 3
Особенности 4кВ гальв.р. Встроен. Функции ВПФ
спектральный анализ высших гармонических составляющих тока, возникающих в сети при однофазном замыкании на землю, измерение активной и емкостной составляющих тока в переходном процессе при К 3.
На основании анализа полученных данных разрабатываются рекомендации по выбору уставок релейной защиты (максимальная, токовая отсечка, земляная).
В соответствии с техническими тебованиями АСТДК-РЗ включает в себя:
- первичные преобразователи сигналов (датчики аналоговых сигналов (ДАС): трансформаторы напряжения НТМИ-6(10)/0,1кВ (ЗНОМ) трансформаторы тока */5 А или */1 А, трансформаторы тока нулевой последовательности ТТНТ);
- спектроанализатор;
- передающее устройство;
- адаптер к контроллеру ЛА-2;
- контроллер ЛА-2;
- компьютер ПЭВМ ЛМБ-2500;
- программное обеспечение.
1. Сборник директивных материалов по эксплуатации энергосистем (Электротехническая часть) Минэнерго СССР. - М.: Энергоатомиздат, 1981.
2. Общая инструкция по проверке устройств релейной защиты, автоматики и вторичных цепей. - М.; Энергия, 1975.
Требования безопасности в отношении электропитания системы и условий подключения соответствуют требованиям ПУЭ, ПЭЭП и ПТБ.
Анализ надежности функционирования систем релейной защиты показал, что наряду с дальнейшим совершенствованием аппаратной части реле наиболее актуальным, с точки зрения эксплуатации, является разработка и внедрение автоматизированных систем технического диагностирования и контроля (АСТДК). Разработка и внедрение новейших комплектов релейной защиты выполненных на интегральных микросхемах сопровождается не только ростом объемов проверок но требует специальных навыков для специалистов релейных служб. Применение таких систем диагностики позволит не только упростить процедуру проверок комплектов релейной защиты, выбрать оптимальные установки и т. д., но и на основе анализа эксплуатационных и аварийных режимов оперативно корректировать стратегию технического обслуживания и ремонта электрооборудования.
----------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Инструкция по проверке и наладке реле тока и напряжения серии ЭТ, РТ, ЭН, PH. - М.: СПО Союз-техэнерго, 1970.
4. Линт Г.Э. Серийные реле защиты, выполненные на интегральных микросхемах. - М.: Энергоатомиздат, 1985.
— Коротко об авторак ----------------------------------
Пичуев A.B. — Московский государственный горный университет.
2005
УДК 671.870:621.34
А.К. Малиновский, П.В. Ткаченко
