С.П. Колесник, инженер

ПАО «Электротехнический завод», РЕЛСиС®, г.Киев, Украина

ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ В СЕТЯХ 6-35 кВ
НА ИННОВАЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЯХ «РЕЛСИС»

Рассмотрено возможные пути решения проблем релейной защиты в распределительных электрических сетях напряжением 6-35 кВ на инновационных изделиях «РЕЛСИС».

Введение

В настоящее время в схемах релейной защиты и автоматики используются три поколения устройств: электромеханические, микроэлектронные и микропроцессорные. Основную массу составляют электромеханические измерительные и логические реле, а также комплектные устройства на их базе, большинство из которых проработало уже более 25-30 лет, морально и физически устарели, их гарантийный срок эксплуатации уже значительно превышен. Количество находящихся в эксплуатации простых электромеханических и статических реле в СНГ составляет более 30 млн штук на сумму более 26 млрд рублей в ценах 2006 г. [1].

Исходя из принятого допущения, что количество находящихся в эксплуатации реле и устройств РЗА в Украине составляло примерно 20 % от всех устройств РЗА СНГ, можно сделать вывод, что соответственно количество реле в Украине составляет более 6 млн штук на сумму около 3 млрд грн.

В связи с этим вопросом, во избежание неминуемых отказов релейной защиты, эксплуатирующим организациям потребуется решать задачи замены, отслуживших свой срок, старых реле на новые. ПАО «Электротехнический завод «РЕЛСиС» (г. Киев) разработал и наладил выпуск современных микропроцессорных реле и устройств РЗА на любой бюджет.

Варианты решения задач РЗА в сетях 6-35 кВ на инновационных изделиях «РЕЛСИС»

Завод «РЕЛСиС» предлагает несколько вариантов решения по переоснащению устройств РЗА в зависимости от финансовых возможностей предприятия:

- замена электромеханических устройств РЗА на новые простые реле «РЕЛСиС»;

- упрощенные микропроцессорные устройства защиты и автоматики серии РЗЛ-03;

- универсальные микропроцессорные устройства РЗА серии РЗЛ-01, РЗЛ-02, РЗЛ-04;

- многофункциональные устройства серии СЕЗАМ.

Новые простые реле энергетики

Для замены электромеханических реле производства ОАО «ЧЭАЗ» заводом «РЕЛСиС» предлагается разнообразная гамма статических реле (тока, напряжения, времени, контроля), выполненных на современной микропроцессорной и микроэлектронной базе, и промежуточных реле.

Простые реле выпускаются в двух вариантах конструкции: традиционные прямоугольные корпуса, совпадающие по габаритным и установочным размерам с устаревшими реле-аналогами, и реле модульной конструкции с возможностью установки на DIN-35 рейку.

Номенклатура простых реле традиционной конструкции приведена в таблице 1.

Внешний вид реле тока АЛ-5 традиционной конструкции приведен на рисунке 1.

Номенклатура простых реле модульной конструкции приведена в таблице 2, а внешний вид модульного реле напряжения НЛ-6А-1 – на рисунке 2.

 

 

Таблица 1

Номенклатура простых реле традиционной конструкции

 

 

Особенности статических реле для энергетики:

- рабочая температура от минус 40 до плюс 55 °С;

- конструкция реле универсальна, монтаж с передним и с задним присоединением проводов, имеются исполнения реле для установки на DIN-35 рейку;

- ступенчатая регулировка уставок срабатывания с дискретностью 1 %;

- отсчет уставок (времени, тока, напряжения) привычный десятичный, а не в двоичном коде суммированием перемычек;

- высокая точность: погрешностью 1-2 %, повторяемость 0,5-1 %;

- фиксированный порог срабатывания и отпускания для исключения ложной работы при КЗ в цепях оперативного питания;

- визуальный контроль и возможность оперативного изменения уставок, реле имеют прозрачную крышку с возможностью её пломбирования;

- светодиодная индикация срабатывания выходного реле.

Таблица 2

Номенклатура простых реле модульной конструкции

 

Состав комплекса реле для энергетики

Реле тока:

Двухфазные реле максимального тока без оперативного питания:

- АЛ-3 – без выдержки времени;

- АЛ-3-В – с независимой выдержкой времени;

- АЛ-3-ОВ – с независимой и двумя зависимыми характеристиками срабатывания типа РТ-80 и РТВ-1 (по выбору с лицевой панели);

- АЛ-5 – двухступенчатые (ТО+МТЗ), с независимой и двумя зависимыми характеристиками срабатывания типа РТ-80 и РТВ-1 (по выбору с лицевой панели);

- АЛ-4 – однофазные реле максимального тока для использования в схемах защит от замыкания на землю.

Реле времени:

- ВЛ-100А, ВЛ-102,ВЛ-102А – одно-, двух-, трехцепные реле времени с выдержкой на срабатывание с мгновенным, проскальзывающим и замыкающим (переключающим) контактом;

- Одно-, двух-, трехцепные реле времени с выдержкой на отпускание с мгновенным, проскальзывающим и замыкающим (переключающим) контактом – ВЛ103, ВЛ101А, в т.ч. с регулируемым порогом отпускания (ВЛ103А);

- ВЛ104, ВЛ104А – трехцепные реле времени с двумя проскальзывающими и одним замыкающим контактами, с питанием от токовых цепей двух фаз;

- ВЛ108 – реле однократного повторного включения с оперативным питанием постоянного или переменного тока.

Реле напряжения:

- НЛ4 – реле максимального напряжения переменного тока с оперативным питанием и широким диапазоном уставок по напряжению от 10 до 500 В в одном исполнении;

- НЛ5 – реле минимального напряжения переменного тока с оперативным питанием и широким диапазоном уставок по напряжению от 10 до 500 В в одном исполнении;

- НЛ6 – реле максимального напряжения переменного тока без оперативного питания, для монтажа на DIN-35 рейку – НЛ6А;

- НЛ6А-1 – реле максимального напряжения переменного тока с широким диапазоном уставок срабатывания, для монтажа на DIN-35 рейку;

- НЛ7 – реле минимального напряжения переменного тока без оперативного питания, для монтажа на DIN-35 рейку – НЛ7А;

- НЛ8 – реле максимального напряжения постоянного тока без оперативного питания, для выступающего монтажа на DIN-35 рейку – НЛ8А;

- НЛ8А-1 – реле максимального напряжения постоянного тока с широким диапазоном уставок срабатывания для монтажа на DIN-35 рейку;

- НЛ9 – реле напряжения постоянного и переменного тока с двумя порогами срабатывания и отпускания, для монтажа на DIN-35 рейку – НЛ9А;

- НЛ11 – реле минимального напряжения трехфазного тока с задержкой выходного сигнала и контактами мгновенного действия;

- НЛ18-1 и НЛ18-2 – реле соответственно максимального и минимального напряжения постоянного и переменного тока с цифровой индикацией значения контролируемого напряжения без оперативного питания для монтажа на DIN-35 рейку;

- НЛ19 – реле напряжения постоянного и переменного тока с двумя программируемыми порогами срабатывания и отпускания, с цифровой индикацией значения контролируемого напряжения без оперативного питания для монтажа на DIN-35 рейку.

Реле контроля:

- ЕЛ17 – реле контроля изоляции цепей постоянного тока;

- ЕЛ18 – реле контроля уровня пульсаций в цепях постоянного тока;

- ЕЛ20 – прерыватель импульсный (пульс-реле) для цепей постоянного и переменного тока с равным временем включения-отключения (для монтажа на DIN-35 рейку – ЕЛ20А).

Промежуточные реле для энергетики:

- ПЭ-40 – промежуточные реле постоянного и переменного тока с катушками включения от напряжения и тока;

- ПЭ-41 – быстродействующие промежуточные реле постоянного и переменного тока с временем срабатывания до 0,011 с;

- ПЭ-42 – промежуточные реле со срабатыванием от обмотки напряжения и удержание обмотками тока (до 3-х), а также со срабатыванием от обмотки тока и удержание в притянутом состоянии от обмотки напряжения;

- ПЭ-43 – быстродействующие промежуточные реле постоянного и переменного тока с удерживающими обмотками и временем срабатывания до 0,011 с;

- ПЭ-44 – промежуточные реле с замедлением при срабатывании, в т.ч. с возможностью удержания в притянутом состоянии от токовых обмоток;

- ПЭ-45 – промежуточные реле постоянного и переменного тока с катушками включения от напряжения и замедлением на возврат;

- ПЭ-45-21 – промежуточные реле со срабатыванием от обмотки напряжения, удерживающей токовой обмоткой и замедлением на возврат;

- ПЭ-46 – двухпозиционные реле постоянного и переменного тока с управлением напряжением импульсно.

Особенности промежуточных реле для энергетики производства завода «РЕЛСиС»:

1) количество контактов до 8 групп в разных сочетаниях;

2) время срабатывания незамедленных реле ПЭ40 до 30 мс, у быстродействующих реле ПЭ41, ПЭ43 для защит сверхвысокого напряжения до 10 мс;

3) порог срабатывания реле постоянного тока находится в пределах 0,6-0,65 Uном; а порог отпускании – в пределах 0,3-0,4 Uном;

4) потребление обмоток параллельного включения на постоянном токе не более 6 Вт, что обеспечивает возможность их замыкания и особенно размыкания маломощными контактами измерительных реле, потребление промреле на переменном токе не более 10 ВА;

5) мощность контактов достаточна для прямого действия на отключающую катушку выключателя;

6) коммутационная способность (обеспечивают включение нагрузки):

- на постоянном токе до 15 А, отключение – 0,25 А;

- на переменном токе – до 1000 ВА при Соsf ≈ 0,5;

7) количество срабатываний: до 50 000 под нагрузкой и 100 000 без нагрузки;

8) имеется возможность визуального наблюдения за перемещением контактов без снятия корпуса (прозрачная крышка в месте расположения контактов);

9) конструкция реле обеспечивает установку выступающим монтажом над лицевой панелью;

10) по роду присоединения внешних проводников реле выполняются для выступающего исполнения как с передним, так и с задним присоединением проводов (в одном исполнении без дополнительных деталей, шпилек и т.п.);

11) негорючесть и огнестойкость по требованиям для необслуживаемых устройств:

- корпуса до 650 °С;

- клеммники и детали, удерживающие токоведущие части, – до 960 °С;

12) вибро- и ударопрочность, в т.ч. сейсмостойкость при землетрясении до 9 баллов, а именно: вибрация 1-100 Гц при ускорении до 2g; многократные удары до 3g длительностью до 20 мс;

13) выводы реле для присоединений внешних проводников должны допускать присоединение двух проводов сечением 1,5 мм², токовых обмоток – одного провода сечением до 4 мм²;

14) контакты реле - только замыкающие и размыкающие;

15) схемы подключения, габаритные, присоединительные размеры, сочетания удерживающих обмоток и контактов как в реле РП16 - РП18;

16) возможность перестройки контактов с одного исполнения на другое.

Так как реле могут месяцами и годами находиться под напряжением, то основным требованием в промреле является электрическая, механическая и термическая прочность обмоток катушек (устойчивость к перенапряжениям до 2 Uном до 10 с и импульсно до 5 кВ – 10 мс, нагревание обмоток более 100 °С требует правильного выбора обмоточного провода с соответствующим классом нагревостойкости и условием токовых перегрузок до 3 І ном. длительно и 30 І ном. в течение 1 с).

Упрощенные микропроцессорные устройства защиты и автоматики серии РЗЛ‑03

Устройства серии РЗЛ-03 являются функциональным аналогом двух электромеханических реле типа РТ-80, РТ-90 и микроэлектронных РС-80М2, УЗА-АТ, отслуживших свой срок и требующих замены на современные микропроцессорные устройства.

В устройстве РЗЛ-03 реализованы четыре основных требования:

1. Является полной заменой реле РТ-80, РС-80М2, имеет ту же форму корпуса и является аналогичным по условиям эксплуатации (температура от -40 до +55 ˚С), имеет схемы привязки под различные типы выключателей, что упрощает проектные работы и монтаж на подстанции, имеет аналогичные функции, в том числе питание от токов КЗ при отсутствии оперативного напряжения на подстанции.

2. Обладает дополнительными неоспоримыми преимуществами по сравнению с микроэлектронными и электромагнитными реле:

- постоянная самодиагностика – реле неисправности указывает на работоспособность устройства;

- дополнительные функции защиты – ускорение МТЗ; оперативное ускорение; блокировка ТО; блокировка МТЗ, АПВ, ЛЗШ, АЧР, ЧАПВ; защита двигателя от асинхронного хода;

- дополнительные функции по контролю – измерение и отображение фазных токов; контроль исправности цепей управления выключателем;

- дополнительные функции по индикации – отображение параметров последней аварии на дисплее (фазные токи) и светодиодах (сработавшие функции, работа входов и т.д.).

3. Имеет упрощенное меню и его визуализация облегчает работу релейного и оперативного персонала с устройством РЗЛ-03. Меню содержит все необходимые уставки и параметры для использования реле, указывает параметры последней аварии, легко квитируется кнопкой управления либо ключом управления по входу устройства. Микропроцессорное устройство РЗЛ-03 отличается простотой и удобством в обслуживании.

4. Имеет привлекательную и конкурентоспособную цену по сравнению с микроэлектронными реле и аналогичным решением на электромеханических реле.

Эксплуатационные возможности устройства РЗЛ-03:

- возможность работы как с вакуумными, так и с масляными типами высоковольтных выключателей, в т.ч. со схемой дешунтирования;

- задание внутренней конфигурации (ввод/вывод защит и автоматики);

- отображение с помощью светодиодных индикаторов состояния дискретных входов, пусков работы МТЗ, неуспешного АПВ и т.п.;

- выбор типа времятоковой характеристики;

- жесткое и свободное назначение дискретных выходов на функции пуска/работы МТЗ, АПВ, ЛЗШ, ДВ;

- регистрация и хранение параметров последнего аварийного события;

- индикация до сброса (с запоминанием) срабатывания ТО, МТЗ, АПВ, ДВ;

- возможность сброса индикации с передней панели или дистанционно;

- питание схемы устройства только от контролируемых токовых цепей;

- непрерывный контроль работоспособности (самодиагностику) в течение всего времени работы;

- блокировка всех выходов при неисправности устройства для исключения ложных срабатываний;

- конструктивные исполнения: с утопленным и выступающим монтажом.

Внешний вид устройства РЗЛ-03 приведен на рисунке 3.

Функции защиты, выполняемые устройством:

1) трехступенчатая максимальная токовая защита от междуфазных повреждений с контролем двух/трехфазных токов;

2) возможность работы МТЗ в режиме ускоряющей отсечки с возможностью выбора активных ступеней для ускорения;

3) одноступенчатая ненаправленная защита от однофазных замыканий на землю;

4) функция логической защиты шин (ЛЗШ);

5) возможность подключения внешних защит;

6) операции отключения и включения выключателя;

7) функция однократного/двукратного АПВ после работы МТЗ или ДВ, работа АПВ по назначенным ступеням МТЗ;

8) функция УРОВ по назначенным ступеням МТЗ;

9) фиксация параметров аварии в момент срабатывания защиты;

10) встроенные часы-календарь;

11) измерение текущих фазных токов и их отображение в первичных/вторичных значениях на светодиодном индикаторе.

Универсальные микропроцессорные устройства РЗА для сетей 6-35 кВ серии РЗЛ-01, РЗЛ-02, РЗЛ-04

Эксплуатационные возможности:

- выполнение функций защит, автоматики и управления, определенных ПУЭ и ПТЭ;

- задание внутренней конфигурации (ввод/вывод защит и автоматики);

- ввод, просмотр и хранение 2 групп уставок защит и автоматики;

- свободное назначение светодиодных индикаторов для отображения состояния дискретных входов, пусков/работы МТЗ/ЗНЗ, успешного/неуспешного АПВ, ускорения МТЗ, а также других защитных и сервисных функций;

- свободное ранжирование состояний логических функций и дискретных входов/выходов на 16 каналов осциллографа;

- получение дискретных сигналов управления и блокировок, в т.ч. квитирование аварий, запуск осциллографа по ДВ;

- телеуправление, телеизмерение, передача параметров аварии, ввод и изменение уставок по линии связи;

- непрерывный оперативный контроль работоспособности (самодиагностика) в течении всего времени работы;

- блокировка всех выходов при выявлении контролирующей системы неисправности устройства для исключения ложных срабатываний;

- гальваническая развязка всех входов и выходов, включая питание, для обеспечения высокой помехозащищенности.

Внешний вид устройства РЗЛ-01 приведен на рисунке 4.

Функции защиты:

1) трехступенчатая максимальная токовая защита от междуфазных повреждений с контролем двух/трехфазных токов;

2) возможность работы МТЗ в режиме ускоряющей отсечки с возможностью выбора активных ступеней для ускорения;

3) одноступенчатая ненаправленная защита от однофазных замыканий на землю;

4) направленная двухступенчатая защита от однофазных коротких замыканий на землю (только РЗЛ-04);

5) функция логической защиты шин (ЛЗШ);

6) возможность подключения внешних защит;

7) направленная максимальная токовая защита (только РЗЛ-02);

8) АЧР – автоматическая частотная разгрузка (только РЗЛ-02, РЗЛ-04);

9) ЧАПВ – частотное автоматическое повторное включение (только РЗЛ-02, РЗЛ-04);

10) ЗМН – защита минимального напряжения (только РЗЛ-02);

11) ЗПН – защита от повышения напряжения (только РЗЛ-02).

Функции автоматики и дополнительные сервисные функции:

- операции отключения и включения выключателя по внешним командам;

- функция однократного/двукратного АПВ после работы МТЗ или ДВ, работа АПВ по назначенным ступеням МТЗ;

- функция УРОВ по назначенным ступеням МТЗ;

- фиксация токов в момент срабатывания защиты;

- встроенные часы-календарь;

- измерение текущих фазных токов и их отображение в первичных/вторичных значениях на ЖКИ;

- цифровой осциллограф (энергонезависимый);

- журнал событий (энергонезависимый);

- журнал статистики (энергонезависимый);

- возможность выбора языка интерфейса для ЖКИ (русский, украинский, английский).

Номенклатура микропроцессорных устройств (МПУ) релейной защиты и автоматики для распределительных сетей 6/35 кВ завода «РЕЛСиС»:

РЗЛ-01.01 – МПУ токовой защиты и автоматики присоединений с расширенными функциональными возможностями;

РЗЛ-01.02 – МПУ токовой защиты и автоматики присоединений с расширенными фун­к­циональными возможностями с возможностью питания от токов короткого замыкания;

РЗЛ-01.03 – МПУ токовой защиты и автоматики присоединений с расширенными функциональными возможностями с возможностью питания от токов короткого замыкания и функцией дешунтирования;

РЗЛ-02-Л – защита воздушной и кабельной линии 6-35 кВ по току и напряжению (направленная);

РЗЛ-02-ВВ – защита ввода 6-35 кВ по току и напряжению;

РЗЛ-02-СВ – защита секционного выключателя 6-35 кВ по току и напряжению;

РЗЛ-04 – устройство релейной защиты для кабельных и карьерных линий.

Многофункциональные устройства серии СЕЗАМ

В устройствах серии СЕЗАМ заложены самые современные принципы. Логика функционирования строится на базе библиотеки стандартных функций ANSI с использованием современных открытых языков высокого уровня. Модульный принцип построения конструкции позволяет оптимизировать ее в соответствии с решаемой задачей, что позволяет достичь наилучших показателей «цена/функциональность».

Внешний вид устройства СЕЗАМ приведен на рисунке 5.

Рис. 5. Внешний вид устройства СЕЗАМ

Серия СЕЗАМ обладает всеми стандартными функциями микропроцессорных защит – функциями защиты, измерения, автоматики, диагностики сети и коммутационного аппарата, самодиагностики, цифрового осциллографирования и связи по открытому протоколу MODBUS. При этом необходимо подчеркнуть, что устройство, соответствуя всем необходимым требованиям к перспективному развитию системы, не перегружено избыточными функциями, что позволяет обеспечить оптимальное соотношение цены и качества.

Устройство СЕЗАМ состоит из двух блоков: базовый модуль, который устанавливается непосредственно в шкафах, релейных отсеках КРУ, и выносной пульт управления, который соединяется с основным блоком с помощью интерфейсного кабеля.

Базовый модуль хранит и выполняет программу логики работы. Пульт управления хранит меню пользователя, выполняет функции отображения текущих параметров и редактирования уставок.

Набор унифицированных аппаратных решений, а также большая библиотека стандартных функций защиты и автоматики устройств серии СЕЗАМ позволяют быстро создать устройство под ваши потребности.

Выводы

Сегодня наше предприятие видит своей стратегической целью разработку и создание инновационной наукоемкой продукции, с гибкой аппаратно-программной структурой конфигурирования, с возможностью телеизмерения и телеуправления, а также возможностью их применения в существующих комплектных устройствах управления и защиты.

В сегодняшних непростых экономических условиях, как никогда, актуальными становятся вопросы применения инновационных технологий экономии ресурсов и электроэнергии, их грамотном внедрении для снижения издержек производства, принятия правильного решения в выборе нужной продукции при оптимальных затратах на его приобретение. Причем продукции, рассчитанной в конечном итоге на повышение надежности, простоту и удобство обслуживания.

Список использованных источников

1. Сушко В. А. Релейная защита присоединений 6-35 кВ. Есть ли выход из тупика? / В. А. Сушко // Новости электротехники. – 2006. – № 4(40). – С. 33-35.