close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Улучшение принципов выполнения дуговой защиты

код для вставкиСкачать
Наряду с выбором быстродействующего устройства защиты от дуговых замыканий необходимо принять во внимание факторы, оказывающие влияние на предельное время ликвидации КЗ. Важно не только улучшить элементы дуговой защиты, но и обеспечить материалы для
Улучшение
принципов
Требования нормативных документов
Необходимо отметить, что требования и методы испытаний дугостойкости элементов оборудования
КРУ, требования к быстродействию и типу дуговой защиты, сегодня не регламентированы. В существующих
директивных (Приказы РАО «ЕЭС России» от 01.07.98 N 120 «О мерах по повышению взрывопожаробезопасности
энергетических объектов» и от 29.03.2001 N 142 «О первоочередных мерах по повышению надежности работы
РАО «ЕЭС России») и нормативных («Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей», 15-я
редакция, п. 5.4.19) документах существуют лишь требования о необходимости наличия быстродействующей
защиты от дуговых коротких замыканий внутри шкафов КРУ.
выполнения
дуговой защиты
«Лайм»
на примере
производства НПП
«Микропроцессорные технологии»
Пирогов Михаил
Технический директор
Короткие замыкания (КЗ) внутри отсеков комплектных распределительных устройств (КРУ) 6-35 кВ
сопровождаются возникновением открытой электрической дуги. Температура электрической дуги может достигать
значений порядка 7 000 - 12 0000С за время менее одного периода промышленной частоты. Электрическая
дуга воздействует на элементы конструкции КРУ, вызывая повреждения различной степени тяжести, а в случае
отсутствия адекватных и своевременных мер по ее ликвидации неминуемо приводит к их разрушению.
Опыты, проведенные в научно-исследовательском центре испытаний высоковольтной аппаратуры (НИЦ
ВВА), показывают, что открытая электрическая дуга в изолированных отсеках КРУ приводит к повреждению
изоляции (как правило, это проходные изоляторы). Степень ущерба зависит от типа изоляционного материала,
величины тока КЗ и времени его протекания.
Обобщенная зависимость степени повреждения элементов КРУ от времени горения электрической дуги
внутри ячейки представлена на рисунке 1.
повреждение
элементов изоляции
необратимые
разрушения
Необходимость дуговой защиты
вызвана несовершенством токовой
Несмотря на требования пунктов ПУЭ п.3.3.31, п.3.3.42 о применении АПВ шин и АВР после ликвидации КЗ
внутри отсеков КРУ, сегодня проектные организации и эксплуатирующие предприятия обоснованно сомневаются
в необходимости выполнения этих требований и предпочитают блокирование АПВ шин и АВР при срабатывании
дуговой защиты КРУ. Такое решение обосновано отрицательным опытом применения АПВ шин среднего
напряжения у эксплуатирующих организаций. Обоснован ли этот подход? Обеспечивают ли существующие
решения защит отключение дугового КЗ за время, в течение которого не возникает критичных повреждений
внутри КРУ?
Токовые ступенчатые защиты не могут быть использованы в качестве быстродействующей защиты от
дуговых замыканий вследствие больших значений выдержек времени на питающих присоединениях (обычно
более 0,5 с).
С целью сокращения времени действия токовых защит на питающих присоединениях применяют
логическую защиту шин (ЛЗШ), принцип действия которой основан на передаче блокирующих сигналов от
устройств защиты отходящих присоединений. Однако, и в этом случае время срабатывания защиты превышает
допустимое значение. Выдержка времени ЛЗШ обычно составляет не менее 100мс.
ЛЗШ обладает рядом недостатков:
■ отсутствие срабатывания при КЗ в «мертвой зоне» отсека подключения кабеля вводной ячейки КРУ;
■ возможные отказы ЛЗШ, связанные с излишним блокирование защиты в случае подпитки места
КЗ от мощных синхронных электродвигателей (с целью устранения данного недостатка возможно применение
более сложной схемы защиты с использованием цепей напряжения и контролем направления мощности на
отходящих линиях);
■ возможные отказы ЛЗШ в сетях с низкоомным резистивным заземлением нейтрали, в которых ток
замыкания на землю при КЗ на корпус КРУ может быть меньше уставки токовой защиты.
Таким образом, ЛЗШ также не может быть использована в качестве быстродействующей защиты КРУ от
дуговых замыканий
повреждение
медных частей
Обычные дуговые защиты
повреждение концевой
разделки кабеля
Одним из наиболее часто применяемых в настоящее время видов быстродействующей защиты от дуговых
замыкания является оптическая дуговая защита, принцип действия которой основан на регистрации вспышки
света внутри отсеков КРУ при возникновении электрической дуги.
Находящиеся в эксплуатации в настоящий момент времени устройства подобного класса обладают
временами срабатывания от 6 до 25 мс. С учетом времени действия промежуточных реле 12 – 30мс и
собственного времени отключения высоковольтного выключателя 10 – 90мс. Время ликвидации дугового КЗ
обычными дуговыми защитами зачастую превышает безопасный порог в 50-60мс.
60
70
80
140
Рисунок 1 – Зависимости степени повреждения элементов КРУ от времени горения дуги
При этом конструктивные и аппаратные характеристики этих изделий подлежат дальнейшему
совершенствованию. Например, общим недостатком является ломкость оптического волокна в связи с
несовершенством конструкции датчика и методов его крепления.
Самая быстрая дуговая защита
Особняком в данном ряду стоит дуговая защита «Лайм», выпускаемая НПП «Микропроцессорные
технологии» (www.i-mt.net). Собственное время срабатывания данного устройства не превышает 0,9 мс (с учетом
времени действия выходных реле), что позволяет организовать действительно быстродействующую дуговую
защиту энергообъекта. 0,9мс – лучший показатель по сравнению с обычными дуговыми защитами.
Рекомендации по повышению
комплексного быстродействия
Наряду с выбором быстродействующего устройства защиты от дуговых замыканий необходимо принять
во внимание факторы, оказывающие влияние на предельное время ликвидации КЗ:
1. в качестве токового пускового органа, выполняющего роль подтверждения факта возникновения
замыкания, следует применять отдельный и с величиной уставки порядка 120 % от номинального тока
присоединения и нулевым временем срабатывания. Выполнение данного требования обеспечит быстродействие
органа подтверждения порядка 10 мс. Перспективным решением является применение в цифровых устройствах
РЗА токового органа, выполненного на более быстродействующих алгоритмах, по сравнению с преобразованием
Фурье, а также применение быстродействующего твердотельного реле РЗА в цепи «пуск по току» - в этом случае
возможно сокращение времени с 10мс до 1-3мс.;
2. время срабатывания промежуточных реле в цепи отключения выключателя должно быть не более
10-12 мс. Перспективным является вопрос применения быстродействующих твердотельных реле с временем
срабатывания порядка 1 – 2 мс;
3. время отключения высоковольтного выключателя должно быть не более 37мс, на вводные выключатеи
целесообразно ставить более быстродействующие выключатели с временем отключения 10-15мс.
Применение регистратора дуговых замыканий оптического «Лайм», наряду с выполнением условий,
указанных выше, обеспечит время ликвидации дугового КЗ в пределах 20-60 мс, и, как следствие, надежную
защиту электрооборудования. При этом становится возможным выполнять требования ПУЭ п.3.3.31, п.3.3.42 в
части АПВ секции шин после ликвидации дугового замыкания без опасения увеличить материальный ущерб, что
позволит сократить перерывы электроснабжения потребителей.
Однако, выполнить условия, приведенные выше, представляется возможным не во всех случаях. Например,
в случае выполнения установки дуговой защиты без замены выключателей на современные быстродействующие,
время срабатывания высоковольтного
выключателя зачастую превышает
значение 70 мс. В этих условиях
быстродействие
регистратора
дуговых замыканий играет особенно
важную роль.
Особенности для подстанций
с переменным оперативным током и климатом
Учитывая значительное количество объектов с переменным оперативным током и экстремальные условия
эксплуатации на территории России и стран СНГ, инженеры НПП «Микропроцессорные технологии» обеспечили
следующие характеристики «Лайм»:
- сохранение полной работоспособности в течение более 3 секунд после исчезновения напряжения
оперативного тока, что позволяет отказаться от установки внешних конденсаторных блоков питания и исключить
зависимость работы устройства защиты от дуговых замыканий от качества оперативного тока в аварийных
ситуациях на первичном оборудовании;
- время готовности устройства после подачи напряжения оперативного тока составляет не более 40 мс,
что особенно важно для случаев включения на КЗ, ранее полностью обесточенной подстанции, при питании
устройства дуговой защиты от трансформаторов собственных нужд секции;
- блок питания устройства обеспечивает работу в широком диапазоне питающего напряжения, как
переменного, так и постоянного тока, с величиной пульсаций до 90%;
- устройство функционирует без изменения заявленных характеристик в диапазоне температур от -400 до
+55 С, включая оптоволоконные кабели, допускающие монтаж при отрицательной температуре.
0
Устройство
унифицированно
для
работы
с переменным, постоянным или выпремленным током.
Сигнализация важна
для правильных
действий
оперативного
персонала
При установке «Лайм» внутрь релейного
отсека предусмотрена возможность организации
световой сигнализации на двери релейного
отсека либо её действие на указательное реле.
Такой подход обеспечивает однозначность для
оперативного персонала в части определения
поврежденной ячейки.
Состояние сигнализации сохраняется в
энергонезависимой памяти устройства в случае
исчезновения напряжения оперативного тока,
вызванного, например, дуговым КЗ.
Важен не только продукт,
но и правильность его применения
Важно не только улучшить элементы дуговой защиты, но и обеспечить материалы для правильного ее
применения. Понимая это, специалисты НПП «Микропроцессорные технологии» разработали альбом схем
МТ.ЛАЙМ.082.ТР. Работа рассматривает организацию дуговой защиты с устройством «Лайм» на подстанциях с
ячейками КРУ и КСО с постоянным и переменным оперативным током. Альбом содержит решение, в том числе и
по организации дуговой защиты отсека подключения фидера питающих ячеек, рассматривая случаи, когда пуск
по току от вышестоящей защиты организовать сложно, по причине значительного расстояния. В традиционных
решениях в таких случаях дуговая защита данного отсека, как правило, выполнялась лишь с действием на
сигнал и блокирование АВР.
Уникальная
технология
45мм
Optoflex
радиус изгиба
оптоволокна
180
обзора
о угол
датчика
Линза на конце
световода
90
о
конструктивный
изгиб световода
Непрерывный
контроль целостности
датчика и оптоволокна
Съемный коннектор
как со стороны устройства,
так и со строны датчика
Технология Optoflex создана российскими инженерами
К одному «Лайм» может быть подключено до трех волоконно-оптических датчиков дугового замыкания
(ВОД). При разработке ВОД создана технология Optoflex, обеспечивающая следующие возможности для
эксплуатирующей организации:
- торец оптоволокна проходит обработку на высокоточном оборудовании компании, в результате кончик
оптоволокна внутри корпуса ВОД и является линзой. С учетом конструкции световода внутри датчика, угол
обзора ВОД составляет более 180 градусов (лучший показатель по сравнению с обычными датчиками);
- конструктивный изгиб ВОД составляет 90О, что позволяет свести к минимуму поломки оптических линий
связи при монтаже и эксплуатации, а также отказаться от дополнительных кронштейнов-креплений;
- непрерывный контроль целостности всего оптоэлектронного тракта с контролем спектрального состава
тестового сигнала.
Удобное оптоволокно
При изготовлении изделия используется оптоволокно типа PlasticOpticFiber (POF) с сердечником на основе
полиметилметакрилата, что допускает монтаж ВОД при отрицетельных температурах, чего нельзя сказать об
обычных дуговых защитах. Применяемый тип POF допускает изгибы радиусом 45мм, что сводит к минимуму
такой недостаток в обычных дуговых защитах, как ломкость волоконно-оптического тракта, а, с учетом технологии
Optoflex, практически полностью исключает.
Особенности комплексной
диагностики целостности ВОД
Инженеры
компании
НПП
«Микропроцессорные
технологии» при разработке системы диагностики учли
зависимость пропускной способности POF от длины волны
источника сигнала. В результате становится возможным
диагностировать исправное состояние волоконно-оптического
тракта не только по величине тестового сигнала, но и по выходной
форме его импульса, зависящей от физической характеристики
оптоволокна. Данный подход является перспективным, так
как позволяет исключать ошибочные действия алгоритма
дуговой защиты при повреждении фотоприемника (пробой).
Ведь в этой ситуации тестовый сигнал контроля целостности
оптоэлектронного тракта может либо быть равным нулю, либо
соответствовать открытому состоянию фототранзистора, что
сопоставимо с его поведением при реальном КЗ на подстанции.
Использование контроля не только уровня тестового сигнала при
проверке исправности ВОД, но и его спектрального состава –
позволит Заказчикам иметь действительно полную диагностику
всего волоконно-электрического тракта.
отражение
излучение
тестового
сигнала
прием
тестового
сигнала
импульс на входе
на выходе
Мы уверены в качестве
Для подтверждения заявленных функциональных характеристик «Лайм» инженеры компании провели
более 150 различных испытаний (функциональные, электромагнитная совместимость, климатические испытания,
механические и прочее). Значения характеристики устройства подтверждены лабораторными испытаниями в
независимых лицензированных испытательных центров, таких как ООО «ИК ЦТО» в Технопарке Новосибирского
Академгородка.
Лайм
Самая быстрая
дуговая защита в мире
В пример иностранным производителям
Инженеры компании НПП «Микропроцессорные технологии» уверенно сломали стереотип о том, что
отечественная техника РЗА не может выглядеть лучше иностранных аналогов. Особое внимание было уделено
не только унификации, аппаратным характеристикам, технологиям производства, принципам применения, но
и дизайну. Корпус Лайм выполнен в современном стиле из негорючего пластика, который после утилизации
самостоятельно разлагается без ущерба для окружающей среды. В результате ряд клиентов нашей компании
уже поставили этот продукт в пример европейским производителям как решение, обладающее всем спектром
технико-экономических преимуществ.
Микропроцессорные
технологии
Отдел продаж
+7 499 277 16 15
sales@i-mt.net
Техническая поддержка
8 800 555 25 11
01@i-mt.net
Фактический адрес
630132, Новосибирск,
ул. Красноярская, д. 132
www.i-mt.net
Автор
pankovamf
Документ
Категория
Документация
Просмотров
83
Размер файла
4 840 Кб
Теги
лайм, дуговаязащита
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа