РЗА-2010

Подождите немного. Документ загружается.

Релейная защита и автоматика энергосистем

170

Рис. 5. Пример применения защит на ГТЭС

Москва, 1–4 июня 2010 г.

171

ЛИТЕРАТУРА

[1] Дони Н.А., Исаев В.В. Терминалы защиты и автоматики присоединений 6-35 кВ // Сборник до-

кладов специализированной тематической выставки «Релейная защита и автоматика энерго сис-

тем-2008». М., 2008.

[2] Доронин А.В., Наумов В.А. Комплексные решения по РЗА станционного оборудования ООО

«НПП «ЭКРА» // Сборник докладов специализированной тематической выставки «Релейная

защита и автоматика энергосистем-2010». М., 2010.

[3] Шабад М.А. Защита генераторов малой и средней мощности. М.: НТФ «Энергопрогресс», 2001

(Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик», вып. 4).

[4] Кужеков С.Л., Синельников В.Я. Защита шин электростанций и подстанций. М.: Энергоатомиз-

дат, 1983.

[5] Корогодский В.И., Кужеков С.Л., Паперно Л.Б. Релейная защита электродвигателей напряжением

выше 1 кВ. М.: Энергоатомиздат, 1987.

Релейная защита и автоматика энергосистем

172

КОМПЛЕКС ТИПОВЫХ ШКАФОВ РЗА

ДЛЯ ПОДСТАНЦИЙ 110(220) кВ

Г.П. ВАРГАНОВ, П.Г. ВАРГАНОВ, Н.А. ИВАНОВ

ЗАО «ЧЭАЗ»

В настоящее время объективной реальностью является то, что основу релейной защиты электро-

энергетики России составляют панели защит ЭПЗ с электромеханическими реле, блоками и ПДЭ с

микроэлектронными блоками производства ЧЭАЗ. По всем статистическим и аналитическим данным

большая часть ЭПЗ, ПДЭ сроки эксплуатации превышают ресурс в 2-3 раза.

В последние десятилетия появились предложения шкафов и терминалов защит с микропроцес-

сорными терминалами РЗА отечественного производства и импортных, с помощью которых можно

реконструировать существующие энергообъекты. Однако, уже начиная с этапа планирования рекон-

струкции и заканчивая этапом ввода в эксплуатацию оборудования, возникает целый ряд проблем

и трудностей:

- недостаточность финансовых ресурсов не только на проектные, монтажные работы, но и на

обследование электромагнитной обстановки, и реконструкцию систем оперативного питания;

- нехватка квалифицированных проектных и наладочных организаций;

- недостаточное методологическое обеспечение для проектирования, расчета уставок для совме-

стимости с имеющимся оборудованием;

- нехватка, а в ряде случаев отсутствие подготовленного эксплуатирующего персонала, оборудо-

ванных учебных центров.

В настоящее время вышеуказанные проблемы помножены на многочисленные реорганизации

в электроэнергетике и переложены на производителей микропроцессорных устройств РЗА и непо-

средственных заказчиков, которые будут эксплуатировать это оборудование.

ЧЭАЗ, освоив выпуск комплекса типовых шкафов и панелей защит серий ШМ и ПМ на базе

микропроцессорных терминалов БЭМП собственной разработки для подстанций 110(220) кВ, также

включился в эту работу.

На этапах разработки комплекса типовых шкафов и панелей защит серий ШМ и ПМ была по-

ставлена задача устройств РЗА аналогичных по функциональности существующим панелям ЭПЗ,

ПДЭ. При этом в шкафах, панелях и самих терминалах БЭМП используются возможности микро-

процессорной техники — в первую очередь, возможность реализации нескольких функций РЗА и

управления в одном терминале. Ранее из-за возможностей электромеханической и микроэлектронной

элементной базы, а также их габаритных размеров эти функции были разделены на несколько блоков

и разнесены на несколько панелей.

Комплекс типовых шкафов и панелей защит серий ШМ и ПМ позволяет полностью оснастить

подстанцию микропроцессорными устройствами РЗА и состоит из нескольких типоисполнений

шкафов:

1) ШМЛЗ-01…ШМЗЛ-05 – шкафы дистанционной и токовой защиты линий электропередачи

110(220) кВ, автоматики управления линейными выключателями с одним или двумя комплектами

на базе терминалов БЭМП-ДТЗ-01, БЭМП-ДТЗ-02;

2) ПМЗЛ-16 – панель дистанционной и токовой защиты ЛЭП с двумя комплектами на базе тер-

миналов БЭМП-ДТЗ-16;

3) ШМЛЗ-08 – шкаф направленной высокочастотной защиты ЛЭП на базе терминалов БЭМП-

ДТЗ-05;

4) ШМДФЗ – шкаф высокочастотной дифференциально-фазной защиты ЛЭП на базе терминалов

БЭМП-ДФЗ;

Москва, 1–4 июня 2010 г.

173

5) ШМЛЗ-07 (ШМЗЛ-06) – шкаф автоматики управления обходным (секционным) выключателем

и защиты его присоединения на базе терминалов БЭМП-ДТЗ-03, БЭМП-ДТЗ-04;

6) ШМЗТ – шкафы защиты трансформаторов, автоматики управления выключателем со стороны

высшего напряжения, регулирования напряжения трансформатора под нагрузкой;

7) ШМЗШ – шкафы дифференциальной токовой защиты ошиновок, шин 110(220) кВ на базе тер-

миналов БЭМП-ДЗШ.

В комплекс также входит серия ПМЦС-01, ШМЦС-01, ШМЦС-11 – панель и шкафы центральной

сигнализации.

Из всего комплекса типовых шкафов ШМ и ПМ можно выделить ряд устройств, полностью ана-

логичных электромеханическим или микроэлектронным защитам. Такие шкафы (панели) позволяют

выполнить как комплексную, так и частичную реконструкцию подстанции. Более полный список

аналогов микропроцессорных и электромеханических, микроэлектронных панелей и шкафов при-

веден в таблице 1.

ПМЗЛ-16 это полный аналог панели ЭПЗ 1636, в котором сохранена идеология применения двух

комплектов защит, взаимно резервирующих друг друга. Кроме того, в ПМЗЛ-16 от ЭПЗ-1636 сохра-

нены: клеммный ряд, назначение и расположение органов управления (накладок) и сигнализации,

габаритный и установочные размеры.

ШМДФЗ, кроме стандартных пусковых органов, присущих ДФЗ-201, в своем составе имеет:

- пусковой орган, реагирующий на приращение абсолютного значения вектора тока обратной по-

следовательности, позволяющий работать на линиях с тяговой нагрузкой;

- реле минимального сопротивления и орган направления мощности нулевой последовательности,

обеспечивающие правильное функционирование защиты на линиях с ответвлениями;

- измерительные органы контроля цепей напряжения;

- пусковые органы и логика УРОВ.

ПМЦС-01 – полный микропроцессорный аналог широко распространенной панели центральной

сигнализации ЭПО 1197, при этом в ПМЦС-01 более широкие возможности по настройке схемы

сигнализации и, безусловно, регистрация событий.

Таблица 1

Список аналогов шкафов, панелей защит на микропроцессорной, микроэлектронной (МЭ),

электромеханической (ЭМ) элементной базе производства ЧЭАЗ

Шкафы, панели защит

на ЭМ и МЭ элементной базе

Микропроцессорные

аналоги

Примечание

Защита линии

ШДЭ 2801, ШДЭ 2803 ШМЗЛ-01, ШМЗЛ-03 В ШМЗЛ-03 реализована функция АУВ

ШДЭ 2802, ШДЭ 2804 ШМЗЛ-02, ШМЗЛ-04 В ШМЗЛ-04 реализована функция АУВ

ЭПЗ 1636-67/1,

ЭПЗ1636/2

ПМЗЛ-16

Предусмотрено разделение защит по комплексам

аналогично ЭПЗ-1636

ШМЗЛ-01, ШМЗЛ-03 Применяется для резервной защиты линии

ПЗ 4М/1 ПМ35-ДЗ1 Один комплект дистанционной и токовой защит

ПЗ 4М/2 ПМ35-ДЗ2 Два комплекта дистанционной и токовой защит

ЭПЗ 1644/1-91

ПМЗЛ-16

ШМЗЛ-01

Два комплекта защит

ПДЭ 2802 ШМЗЛ-08

ДФЗ 201 ШМДФЗ

ЭПЗ 1651-91 ПМ35-ЛТ2

Релейная защита и автоматика энергосистем

174

Шкафы, панели защит

на ЭМ и МЭ элементной базе

Микропроцессорные

аналоги

Примечание

Защита трансформатора и автотрансформатора

ЭПЗ 1031-90.1

ШМЗТ 2-01 Основная защита двухобмоточного трансформатораЭПЗ 1034-90 Б.1

ЭПЗ 1036-90.1

ЭПЗ 1032-89А.1

ШМЗТ (ПМЗТ) 2

Резервная защита трансформатора

или автотрансформатора

ЭПЗ 1032-89Б.1

ЭПЗ 1035-90А.1

ЭПЗ 1035-90Б.1

ЭПЗ 1342-91

ЭПЗ 1343-91

ЭПЗ 1344-91

ЭПЗ 1034-90 А.1

ШМЗТ (ПМЗТ) 3-01 Основная защита трехобмоточного трансформатора

ЭПЗ 1033-90 А.1

ЭПЗ 1033-90 Б.1

ЭПЗ 1033-90 В.1

ЭПЗ 1033-90 Г.1

Защита шин

ЭПЗ 1294-89

ПМЗШ-01/ПМЗШ-02

ПМЗШ-01 применяется при количестве

присоединений до 4, ПМЗШ-02 – до 14

ЭПЗ 1295-89

ЭПЗ 1296-89

ЭПЗ 1297-89

Защита секционного (шиносоединительного) выключателя

ЭПЗ 1345-91 ПМЗЛ-06 Добавлена функция АУВ

Центральная сигнализация

ЭПО 1197-90 ПМЦС-01

Контактная информация

ЗАО «Чебоксарский электроаппаратный завод»

428000, г. Чебоксары, пр. И. Яковлева, д. 5

тел. (8352) 39-59-12, 39-56-20, 62-54-78

факс (8352) 62-72-67, 62-73-24, 62-73-24

e-mail: cheaz@cheaz.ru

http://www.cheaz.ru

Окончание табл. 1

Москва, 1–4 июня 2010 г.

175

УДК.621.316.925

ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ 6-10 кВ.

РАСШИРЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ

А.В. УКРАИНЦЕВ, В.И. НАГАЙ, Г.Н. ЧМЫХАЛОВ, В.С. ЗИМОВЕЦ

Южно-Российский государственный технический университет

(Новочеркасский политехнический институт)

В работе рассматриваются вопросы построения защит от замыканий на землю с селекцией внутренних

повреждений. Определены возможные области применения различных типов защит в сетях с разными ре-

жимами нейтрали. Показаны варианты защит от замыканий на землю на базе разработок НИИЭ ЮРГТУ

(НПИ), обеспечивающие селективное выявление повреждений на шинах и отходящих от них линиях.

Требуемый уровень надежности работы электроэнергетических объектов в существенной степени

зависит от совершенства их релейной защиты, и, в частности, защит от замыканий на землю. При

этом одной из актуальных задач является включение в защищаемую зону шин, шинных мостов ком-

плектных распределительных устройств, выключателей, замыкание на которых для всех устройств

защиты будет внутренним (на рис. 1 показано пунктирной линией).

Рис. 1. Схема защищаемой сети 6-10 кВ

Существует несколько вариантов построения защит, действующих селективно при внутренних

замыканиях на землю. Самой простой защитой является максимальная токовая защита на основе

локальных устройств. Данная защита несвободна от недостатков: недостаточная чувствительность при

замыканиях в сетях на присоединениях, сопоставимых по протяженности с суммарной протяженно-

стью остальных линий, подключенных к шинам, неработоспособность при внутренних замыканиях

на землю. Последнее может быть устранено при контроле всех органов тока (см. строку 1 в табл. 1).

Подобный эффект может быть достигнут при построении защиты с использованием дифферен-

циального принципа, когда при внутренних и внешних повреждениях справедливы соотношения:

ΣI

•

> I

•

уст

– при внутреннем замыкании (К1), ΣI

•

< I

•

уст

– при внешнем (К2).

Релейная защита и автоматика энергосистем

176

Токовые направленные защиты также могут селективно действовать при внутренних замыканиях.

Принцип определения внутренних повреждений в таких видах защит представлен следующим

образом:

∏

⋅=

MUF

0

По направлению мощности на каждом присоединении определяется зона повреждения. Направ-

ление мощности к шинам по всем присоединениям свидетельствует о внутреннем замыкании. При

наличии одного присоединения с направлением мощности от шин в линию замыкание является

внешним и отключается защитой на поврежденном присоединении.

Устройства защиты от замыканий на землю РНМ-03КИ2, РЕНОМ-04Л, разработанные в НИИЭ

ЮРГТУ (НПИ), реализуют направленный принцип токовых защит. Устройства контролируют ар-

гументы и модули первых и/или высших гармонических составляющих тока и напряжения нулевой

последовательности, что позволяет построить защиту от замыканий на землю в сетях как с изо-

лированной нейтралью напряжением 6-35 кВ, так и в сетях иным режимом нейтрали с селекцией

внутренних замыканий на землю. В устройствах предусмотрено также выявление перенапряжений

при замыканиях на землю через перемежающуюся дугу.

Другим принципом построения защит с селекцией внутренних повреждений является принцип

относительного замера токов, отходящих от секции шин присоединений. При внутреннем замыкании

на землю по всем присоединениям протекает только ток, обусловленный собственной емкостью

Таблица 1

Тип защиты

Определение

замыканий

Алгоритм

функционирования

Примечание

На

шинах

На

линиях

1 Токовая максимальная –/+ +

F 

i

∏

⋅=

i

IUF

Возможно выявление замыка-

ний на шинах при несрабатыва-

нии ни одного из органов тока

Токовая направленная

MF = 

i

∏

⋅=

i

MUF

Дифференциальная

токовая

+–

i

IIF >=

∑

Невозможность определения

поврежденного присоединения

по принципу действия

Токовая относитель-

ного замера

–+

F 

iji

≠

Работоспособна при трех

и более присоединениях. Воз-

можно излишнее срабатывание

при повреждениях на шинах

Токовая с наложением

сигналов

–/+ +

F 

100 ≠

∏

⋅=

i

IUF

Возможно выявление замыка-

ний на шинах при несрабатыва-

нии ни одного из органов тока

∏

Москва, 1–4 июня 2010 г.

177

присоединения, в отличие от внешнего замыкания, когда по поврежденному присоединению про-

текает ток, обусловленный емкостью всей сети, кроме собственной емкости присоединения. Таким

образом, возможно излишнее срабатывание защиты присоединения с наибольшим током при вну-

тренних повреждениях. Выделение виртуального присоединения позволяет избежать излишнего

срабатывания и выявлять внутренние замыкания на землю. Подобный подход построения защиты

реализуется в модернизированной защите от замыканий на землю типа Реном-04Т, разработанной

в НИИЭ ЮРГТУ (НПИ).

Использование принципа наложения сигналов на защищаемую сеть позволяет обеспечить выяв-

ление внешних повреждений независимо от режима нейтрали сети, но также как и другие принципы

построения несвободен от отказа при внутренних повреждениях. Контроль несрабатывания всех из-

мерительных органов тока позволяет обеспечить селективное выявление внутренних повреждений. По-

добное техническое решение также может быть реализовано на основе устройства типа Реном-04Т.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Украинцев А.В. — аспирант кафедры «Электрические станции»

Нагай В.И. — декан энергетического факультета, доктор технических наук, профессор

Чмыхалов Г.Н. — доцент кафедры «Электрические станции», кандидат технических наук, доцент

Зимовец В.С. — магистрант кафедры «Электрические станции»

НИИ Энергетики ЮРГТУ (НПИ)

346428, г. Новочеркасск, Ростовской обл., ул. Просвещения, д. 132

Тел. (8635) 25-52-91, 22-31-56. Факс (8635) 25-52-91, 52-78-13, 54-80-68

nieng@novoch.ru niieng@mail.ru www.niieng.ru

Релейная защита и автоматика энергосистем

178

УДК 621.316.925

БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

ДУГОВЫЕ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК 6-10 кВ

В.И. НАГАЙ, С.В. САРРЫ, А.В. ЛУКОНИН, А.С. РЫБНИКОВ

ГОУ ВПО Южно-Российский государственный технический

университет (Новочеркасский политехнический институт)

Одним из массовых элементов в системах электроснабжения России являются ячейки комплект-

ных распределительных устройств (КРУ(Н)) напряжением 6-10 кВ внутренней и наружной установки,

выпускаемые различными производителями. Одной из острых проблем их эксплуатации является

ограниченная локализационная способность при внутренних коротких замыканиях (КЗ) через элек-

трическую дугу, обусловленная малыми габаритными размерами КРУ(Н) и возможностью быстрого

перехода КЗ на шины и в другие ячейки в электроустановках полуоткрытого типа. Распределитель-

ные устройства (РУ), находящиеся в эксплуатации с прошлого столетии, как правило, не оснащены

быстродействующей защитой от дуговых КЗ или она не отвечает современным требованиям. В на-

стоящее время доминируют защиты, использующие принцип контроля светового потока и тока [1-13].

В качестве оптических датчиков используются фототиристоры, -транзисторы, -диоды, -резисторы или

волоконно-оптические линии. На выполнение дуговой защиты существенно влияет как исполнение

оптического датчика, измерительных органов, так и конструктивное выполнение РУ [13].

В ГОУ ВПО ЮРГТУ(НПИ) и его подразделениях (НИИ энергетики) за последние два десятилетия

накоплен опыт разработки и внедрения быстродействующих дуговых защит с оптическими датчика-

ми информации, номенклатура которых состоит из локальных устройств – РДЗ-012МТ, РДЗ-212МТ,

РДЗ-015, централизованных устройств – РДЗ-017(М), распределенных централизованных устройств –

РДЗ-018(М). Область применения устройств дуговой защиты показана в таблице 1.

К локальным устройствам отнесены устройства, обеспечивающие защиту одной ячейки и устанав-

ливаемые в ее отсеке релейной защиты (РЗ). К централизованным устройствам отнесены защиты,

имеющие один центральный блок, к которому подключаются оптические датчики, размещаемые в

отсеках группы ячеек секции или во всех ячейках секции КРУ. Отличие распределенных централизо-

ванных защит от централизованных заключается в наличии локальных модулей, устанавливаемых в

каждой ячейке, к которым подключаются оптические датчики и которые соединены с центральным

управляющим устройством, обеспечивающим синхронизацию работы всей системы и формирующем

управляющие воздействия на коммутационные аппараты. Локальные модули данной системы также

могут выполнять функции локальной защиты.

Авторами рассмотрена возможность оптимального сочетания локальных, централизованных и

распределенных централизованных устройств дуговых защит КРУ 6-10 кВ, что позволяет уменьшить

удельную стоимость дуговой защиты из расчета на одну ячейку КРУ и уменьшить монтажные и экс-

плуатационные затраты.

На рис. 1 приведены примеры подключения оптических датчиков локальных устройств дуговой

защиты. На рисунке показаны варианты конструктивного исполнения ячеек КРУ 6-10 кВ с отсеками

трансформаторов тока (ТТ), кабельной разделки и высоковольтного выключателя (ВВ), как оптически

связанных друг с другом при являющихся общими при нахождении ВВ в рабочем положении (ячейки

1, 2), так и оптически разделенными отсеками (ячейки 3,4). В первом случае такое исполнение ячеек

КРУ не позволяет селективно определить место дугового повреждения в этих отсеках. Устройство

защиты устанавливается в отсеках релейной защиты (РЗА), защищаемой ячейки. В ячейках 1 и 2

установлены одноканальные устройства защиты, контролирующие уровень освещенности (светового

потока) внутри отсеков и формирующие воздействия на выключатель ввода и секционный выклю-

чатель. Объединение оптических датчиков отсеков шинного моста и выключателей с ТТ в данном

Москва, 1–4 июня 2010 г.

179

случае не позволяет зафиксировать зону повреждения, что может потребовать после отключения КЗ

осмотра не только поврежденной ячейки, но шинного моста. Установленные в ячейках 3 и 4 много-

канальные (двухканальное и трехканальное) устройства защиты воздействуют как на собственные

выключатели ячеек, так и на выключатель ввода и секционный выключатель.

Альтернативный способ построения защиты – использование централизованной многоканальной

микропроцессорной системы дуговой защиты (рис. 2). Центральное управляющее устройство располо-

жено в одной из ячеек КРУ и связано линиями связи с индивидуальными оптическими датчиками,

устанавливаемыми в каждой ячейке. Алгоритмы действия защиты в данном случае предполагают воз-

действие, как на собственные выключатели ячеек, так и выключатели ввода и секции в зависимости

от технических требований заказчика.

Таблица 1

Область применения устройств дуговой защиты серии РДЗ

№ Тип реле

Число

каналов

Число подключае-

мых датчиков

Область применения

РДЗ-012МТ

Подстанции на постоянном оперативном токе.

Защита одиночных ячеек, групп ячеек (отсеков),

шинных мостов

РДЗ-212МТ

Подстанции на переменном оперативном токе.

Защита одиночных ячеек, групп ячеек (отсеков),

шинных мостов

РДЗ-012МТ2

РДЗ-012МТ3

2 × 6

3 × 6

Подстанции на постоянном оперативном токе.

Защита одиночных ячеек, групп ячеек (отсеков),

шинных мостов

РДЗ-017М

66 × 6

Подстанции на постоянном оперативном токе.

Защита одиночных ячеек, групп ячеек (отсеков),

шинных мостов

РДЗ-018М

До 30 2 × 30 × 6

Подстанции на постоянном оперативном токе.

Защита одиночных ячеек, групп ячеек (отсеков),

шинных мостов