CC BY
29
УДК 621.3.051.3
МОДЕРНИЗАЦИЯ ДЛИТЕЛЬНО ЭКСПЛУАТИРУЮЩИХСЯ СИСТЕМ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ ЭНЕРГОСИСТЕМ
С.В. Котеленко
Рассмотрены вопросы, связанные с безопасностью эксплуатации КРУ, надежности работы коммутационной аппаратуры за счет систем релейной защиты автоматики энерго-сиситем.
Ключевые слова: короткое замыкание, релейная защитная автоматика, модуль VAMP, индикаторы высокого напряжения.
Самым опасным видом короткого замыкания является дуговой, который влечет за собой резкое и значительное повышение температуры и давления внутри замкнутых пространств ячеек, что как правило, аналогично взрыву. Для обеспечения безопасности людей и дорогостоящего электрооборудования подобные замыкания должны отключаться за минимально возможное время.
На сегодняшний день все ячейки КРУ 6(10) кВ с воздушной и твердой изоляцией должны оснащаться быстродействующими дуговыми защитами. С этой целью в существующих проектах применяются оптические регистраторы, позволяющие зафиксировать вспышку от дуги и передать выходной логический сигнал за тысячные доли секунд, чтобы дать команду на срабатывание дуговой защиты.
Основными критериями, определяющими необходимость замены, модернизации и реконструкции устройств РЗА, являются следующие [1]:
- техническое перевооружение энергообъекта или его части, при котором выполняется замена защищаемого основного оборудования (трансформатора, выключателей и др.);
- несоответствие технических характеристик или функциональных возможностей устройства требованиям к селективности, быстродействию, чувствительности, резервированию при действующих или предусматриваемых в ближайшей перспективе схемах или режимах работы энергообъекта или прилегающей сети;
- невозможность восстановления требуемых параметров и характеристик устройств и комплексов РЗА при проведении технического обслуживания;
- эксплуатация электромеханического устройства более 25 лет, микроэлектронного -более 12 лет, микропроцессорного - более 25 лет (для всех устройств - при наличии дополнительных технических и экономических обоснований);
- фактический износ значительной части аппаратов электромеханического устройства до состояния, требующего их замены;
- неудовлетворительное состояние изоляции контрольных кабелей, монтажных проводов устройства, катушек, изоляционных трубок и т.д. по механической (высыхание, трещины, хрупкость) или электрической прочности или по уровню сопротивления изоляции;
- рост количества случаев изменения характеристик и (или) повреждений элементов устройства, выявленных при проведении технического обслуживания и при анализе случаев неправильной работы;
- рост относительного числа неправильной работы (процента отказов, излишней и ложной работы устройства); - техническое перевооружение на смежном энергообъекте, функционально связанного устройства РЗА;
- прекращение выпуска устройств РЗА и отсутствие запасных частей к ним.
Безопасность эксплуатации КРУ обеспечивается наличием систем дуговой защиты с
аварийными клапанами сброса давления и концевыми выключателями со временем срабатывания до 20 мс или с модулями VAMP со временем срабатывания до 5 мс, а также размещением на фасаде шкафов индикаторов наличия напряжения на токоведущих частях высоковольтного отсека и гнёзд для проверки наличия напряжения и фазировки кабелей.
В среднем за полное время реакции дуговой защиты принято считать 26-45 мс, складывающееся из времен работы регистратора 1-10 мс и подтверждения протекания аварийного тока 25-35 мс. Именно последнее время срабатывания имеет определяющее значение потому
Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. Вып. 12
что в большинстве случаев, контроль по току осуществляется в стороннем устройстве - блоки релейной защитной автоматики и секционного выключателя и данный признак передается через дискретные входы/выходы цифровых устройств.
При монтаже устройств релейной защитной автоматики стоит обратить внимание на его удобство, особенно в части оптических линий связи, а также контроль целостности оптического тракта, поскольку значительная длина волоконных линий, проходящих через несколько отсеков КРУ снижает надежность защиты электрооборудования из-за возможных ее механических повреждений.
Установка отдельных оптических регистраторов дуги в каждой ячейке КРУ, к которым подключаются от 2 до 4 волоконно-оптических датчика для разных отсеков является стандартным исполнением дуговой защиты. В конкретной ячейке происходит фиксация регистраторами вспышки и затем выход сигнала срабатывания на центральный блок дуговой защиты, либо блоки релейной защитной автоматики и секционного выключателя. Там проверяется наличие пуска по току и формируется сигнал отключения поврежденного присоединения, либо всей секции.
При техническом перевооружении основного оборудования объекта или его части должна производиться замена всех выработавших срок службы устройств РЗА этого оборудования, включая кабели вторичных цепей, источников оперативного тока, а также тех устройств, состояние которых соответствует хотя бы одному из принятых критериев. С целью продления срока службы в устройствах, находящихся в работоспособном состоянии, следует планово заменять блоки, реле, кабели или другие элементы устройств, в том числе с использованием ремонтных комплектов в соответствии с [2], ориентируясь на дефекты и неисправности устройств РЗА, связанные со старением. При выявлении неисправностей МП РЗА в процессе проведения технического обслуживания рекомендуется учитывать их возможные причины [1].
Основной сложностью, с которой приходится сталкиваться при построении логики и дуговой защиты является наличие на секции генерирующих присоединений или мощных электродвигателей, которые в режиме КЗ дают подпитку дуги, и следовательно, должны быть отключены за минимальное время защиты.
Сверхбыстрая и гибкая дуговая защита как для отдельных установок, так и для систем с несколькими зонами применяется модуль VAMP от компании Schneider Electric [3]. Данный тип модулей представляет собой современный прибор защиты от электрической дуги, предназначенный для электрораспределительных систем и является передовым в области обнаружения вспышек дуги и дуговой защиты. Существует несколько моделей модулей VAMP 120, VAMP 121, VAMP 221 и VAMP 321. Использование в распределительных устройствах обеспечивает значительное повышение безопасности, что выражается, в том числе и в минимизации ущерба в случае возникновения дуги [4].
Стационарным средством сигнализации наличия перегрузки являются индикаторы высокого напряжения, предназначенные для визуальной - световой сигнализации наличия либо отсутствия высокого напряжения на токоведущих частях электрооборудования комплектных распределительных устройств, комплектных трансформаторных подстанций и других в классе напряжения 6-10 кВ, 50 Гц и постоянного до 15 кВ.
Список литературы
1. Стандарт организации СТО 34.01-4.1-011-2020. Рекомендации по модернизации, реконструкции и замене длительно эксплуатирующихся устройств релейной защиты и автоматики энергосистем. М., 2020.
2. СТО 34.01-4.1-002-2017 Правила технического обслуживания устройств релейной защиты, автоматики, дистанционного управления и сигнализации электросетевого комплекса. М., 2017.
3. Технический справочник Шнайдер Электрик. MKP-TECHDIGEST-16. 2016. 120 с.
4. Руководство пользователя VAMP 121 Модуль электродуговой защиты. Vaasa.
21 с.
5. РД 153-34.3-35.613-00 Правила технического обслуживания устройств релейной защиты, электроавтоматики, дистанционного управления и сигнализации электрических сетей 0,4-35 кВ. М., 2000. 73 с.
6. СТО 56947007-33.040.20.181-2014. Типовая инструкция по организации и производству работ в устройствах релейной защиты и электроавтоматики подстанций. М., 2014.
86
7. Соколова Е.М. Электрическое и электромагнитное оборудование. Общепромышленные механизмы и бытовая техника. М.: Академия, 2006. 224 с.
Котеленко Светлана Владимировна, канд. техн. наук, доцент, S.V.Kuzmina@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
MODERNIZATION OF LONG-TERM RELAY PROTECTION AND AUTOMATION SYSTEMS OF
POWER SYSTEMS
S.V. Kotelenko
The issues related to the consideration of automation systems of power systems, as well as the features of their work, are considered.
Key words: short circuit, relay protection and automation.
Kotelenko Svetlana Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, S.V.Kuzmina@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.3
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-12-87-94
ОДНОФАЗНЫЕ КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ И СПОСОБЫ ИХ ОБНАРУЖЕНИЯ
В.И. Зацепина, А.Н. Кустов
Представлено сравнение методов обнаружения коротких замыканий и предложен новый способ автономного автоматического обнаружения места повреждения на воздушных линиях. Данный метод основан на анализе высшей гармоники, возникающей при однофазных коротких замыканиях на землю. Токи нулевой последовательности всех линий сети содержат высшие гармоники, причем наибольший уровень высших гармонических составляющих на поврежденном присоединении, по которому протекает суммарный ток нулевой последовательности всех линий электрической сети. Уровень гармоник в токах нулевой последовательности неповрежденных линий значительно меньше и определяется емкостью фаз относительно земли этих линий.
Ключевые слова: анализ, однофазные короткие замыкания, высшая гармоника, автоматизация, автономность.
Образование коротких замыканий (КЗ) неизбежно. Они ведут к материальным и финансовым потерям. В связи с возникновением КЗ, происходит выход из строя воздушных (ВЛ) и кабельных линий (КЛ). Данный фактор заставляют искать наиболее эффективные способы устранения повреждений. Правильный выбор метода и оборудования для поиска мест повреждений определяют эффективность решения поставленной задачи, т.е. максимальную вероятность правильного определения места повреждения и минимальное время, затрачиваемое на это. Причины появления дефектов в кабелях весьма разнообразны. Основные из них: механические или коррозионные повреждения, заводские дефекты, дефекты монтажа соединительных и концевых муфт, осушение изоляции вследствие местных перегревов кабеля и старение изоляции.
Основные виды повреждений силовых кабелей: однофазное замыкание на «землю»; межфазное замыкание; межфазное замыкание на «землю»; обрыв жил кабеля без заземления или с заземлением как оборванных, так и необорванных жил; заплывающий пробой, проявляющийся в виде короткого замыкания (пробоя) при высоком напряжении и исчезающий (заплывающий) при номинальном напряжении.
