Перед запуском цифровых устройств релейной защиты в производство НТЦ «Механотроника» проводит полный комплекс испытаний, подтверждающих соответствие устройства всем требованиям, зафиксированным в технических условиях [1].
Во время эксплуатации цифровое устройство может подвергаться воздействиям, на которые устройства не были рассчитаны и, соответственно, не прошли специальных испытаний. Например, в статье [2] были приведены результаты исследования блока БМРЗ-100 после воздействия на него открытого пламени.
В данной статье приведены результаты исследования блока БМРЗ-100, на который воздействовала дуга, вызванная попаданием напряжения 110 кВ в сеть 10 кВ, где это устройство использовалось для управления вакуумным выключателем 10 кВ.
В результате прямого воздействия дуги на корпус устройства БМРЗ-100 произошло оплавление задней и боковой стенок корпуса, и образовались два сквозных отверстия 1 и 2 (рис. 1).
Рис. 1 Следы воздействия электрической дуги на корпусе блока
Следы воздействия дуги остались и в месте соединения деталей корпуса (точка 3 на рис. 1).
После разборки блока был произведен осмотр всех его модулей. На внутренней стенке модуля трансформаторов также видны следы оплавления металла задней крышки в результате воздействия электрической дуги
(рис. 2, а)
Рис. 2 Модули: трансформаторов (а), питания и ввода- вывода (б)
Фотография показывает, что элементы, установленные на задней стенке блока, совсем не пострадали, хотя на внутренней поверхности этой стенки около точек 1 и 2 видны отложения продуктов горения и капли расплавленного металла.
При осмотре модуля трансформаторов установлено, что все проводники, подходящие к трансформаторам тока и напряжения, а также жгут, соединяющий модуль трансформаторов с модулем центрального процессора, не имеют следов воздействия дуги на заднюю и нижнюю стенки блока.
На платах питания и ввода-вывода, расположенных под модулем трансформаторов (рис. 2,б), отмечено только наличие следов продуктов горения.
Внешние видимые повреждения всех элементов, расположенных на этих платах, также отсутствуют.
Для некоторых элементов, установленных внутри шкафа, воздействие электрической дуги оказалось в прямом смысле слова разрушительным
(рис. 5). Фотографии шкафа любезно переданы А.И. Толкачевым.
Рис. 5 Шкаф после воздействия дуги 1 – откидывающая крышка нижней части шкафа, 2, 3 – детали крепления съемной панели 4, на которую установлен блок 5, неповрежденные конденсаторы — 6, пластмассовая деталь — 7 с вводом от разрушенного конденсатора — 8, трансформатор напряжения — 9, аккумулятор — 10, соединитель — 11 для подключения кабеля управления к выключателю, колодка — 12 со следами воздействия электрической дуги, 13 — реле РЭС-9 для сигнализации в устройство телемеханики, 14 – блоки питания, 15 – следы копоти на дне шкафа.
Так как при проверке блока БМРЗ-100 и его модулей не выявлено повреждений каких–либо элементов и проводников, было принято решение о проведении проверок этого блока по программе приемо-сдаточных испытаний для новых блоков.
Результаты измерения сопротивления изоляции и проверки цепей питания позволили подать на блок оперативное питание, после чего на его лицевой панели (рис. 6) начали светиться светодиоды «Работа» (подтверждение успешного прохождения теста включения), «ОТКЛ» (информация о состоянии выключателя), «Вызов» (см. рис. 7 и текст к нему), «МУ» (блок переключен в режим «местное управление»).
После воздействия на клавиши навигации на дисплей блока выведена надпись «БМРЗ-102КЛ-01- 120808» — информация об исполнении блока (102КЛ-01) и программном обеспечении (120808), что подтвердило и исправность клавиатуры.
Рис. 6 Лицевая панель блока БМРЗ-100
Как показывает схема, приведенная на рис. 7, сигнал «Вызов» может быть сформирован как при срабатывании какого-либо алгоритма защиты (МТЗ, ОЗЗ, ЗОФ, ЗМН и др.), так и при отсутствии сигнала «Ав. ШП», несанкционированно открытия двери шкафа и т.п.
Алгоритмом формирования сигнала «Вызов» предусмотрено его запоминание после отключения питания, поэтому при подаче питания светодиод продолжает светиться.
Рис. 7. Схема формирования сигнала «Вызов» А1 — алгоритм, S – программный ключ
Для отключения этого сигнала надо нажать на кнопку «Квитирование».
После проведенных проверок можно предположить, что память блока осталась неповрежденной после аварии, приведшей к разрушению элементов внутри шкафа.
Проведем более подробное исследование информации, содержащейся в памяти блока, для подтверждения этого предположения.
Компьютер подключаем к соединителю RS-232, расположенному на лицевой панели блока (см. рис. 6). При использовании компьютера управление работой блока происходит с помощью программы «МТ Монитор-100», а чтение и обработка осциллограмм — программой «Механотроника FastView4.2» [3].
На рис. 8 отображены разные значения времени блока (10:19:48) и системы (11:01:49), но дата проверки одна и та же — 26.01.2012, так как после подключения блока не была произведена синхронизации времени блока и компьютера.
Рис. 8. Окно «Сеть. Параметры»
Информация, выведенная в окне «Сеть. Параметры», подтверждает нормальную работу измерительной части блока. Значения токов фаз отличаются не более чем на погрешность измерения.
Результаты самодиагностики блока (рис. 9) показывают исправность всех контролируемых системой самодиагностики частей блока.
Рис. 9. Окно «Сервис. Самодиагностика»
На рис. 10 можно увидеть записи действий, выполненных при проверке блока 26.01.2012.
Рис. 10 Окно «Сервис. Окно событий»
Переход в другое окно программы (рис. 11) позволил увидеть, что в «Журнале событий» в этом блоке БМРЗ-100 сохранены все события, происходившие после записи рабочего программного обеспечения.
Первая запись (№0) соответствует первому включению блока при изготовлении, запись под №26 – ручному отключению выключателя (рис. 11).
Рис. 11. Окно «Информация. Журнал событий»
Анализируя информацию, приведенную на рисунках, можно сделать два вывода:
— после отгрузки потребителю блок находился без оперативного питания более 200 час. (максимальная продолжительность сохранения хода внутренними часами блока при отсутствии оперативного питания), поэтому время блока при его включении для проверок (03.01.2000, 23:21.41) отлично от системного времени (26.01.2012);
— системное время и время блока при проведении настройки на месте установки не были синхронизированы.
Последний вывод подтверждается информацией, полученной от эксплуатирующего предприятия.
Время записи информации в «Журнале событий», совпадает по времени с информацией, записанной в «Журнале сообщений», что позволяет сделать вывод — после воздействия электрической дуги память блока не была повреждена.
Рис. 12. Окно «Сервис. Журнал сообщений»
Наибольший интерес представляют осциллограммы, хранящиеся в памяти блока. По поступившей в распоряжение предприятия информации, авария произошла в период настройки, когда блок не был введен в эксплуатацию.
Информация, содержащаяся на рис. 13, подтверждает, что положение программных ключей (см. S на рис. 7) не было изменено при настройке блока (внутри знак 
отсутствует галочка «√») и оставлены без изменения заводские уставки в (рис. 13).
Рис. 13. Окно «Уставки, конфигурация. МТЗ»
Эти факты также подтверждены в информации, полученной от эксплуатирующего предприятия.
В памяти блока сохранились несколько осциллограмм, но наиболее информативной оказалась одна из них (рис. 14).
Рис. 14. Осциллограмма из памяти блока
В связи с тем, что в блоке не были изменены заводские уставки по коэффициентам трансформации трансформаторов тока и напряжения (kтр=1), то установить реальные значения токов и напряжений в первичных цепях по этой осциллограмме невозможно.
Никаких других дискретных сигналов, кроме сигналов РПО (выключатель отключен) и РПВ (выключатель включен), на дискретные входы блока не поступало.
После проведенных проверок блок был испытан на стенде технологического прогона [4].
Во время испытания на стенде технологического прогона входы (рис. 15, а) и выходы (рис. 15, в) блока соединяют технологическим жгутом.
Работой блока управляет специальная технологическая программа, которая поочередно подаёт дискретные входные сигналы на блок и оценивает реакцию блока на тот или иной входной сигнал.
Рис. 15. Блок БМРЗ-100 на стенде технологического прогона а, в – подключение технологического жгута, б – лицевая панель
Во время технологического прогона продолжительностью 72 часа блок работал при температуре 45 ± 2 0С, поддерживаемой регулятором (рис. 16).
Рис. 16. Панель управления регулятором температуры в камере технологического прогона
Технологический прогон и проведенные после него приемосдаточные испытания подтвердили работоспособность[1] блока БМРЗ-100 после воздействия электрической дуги на его корпус.
По результатам проведенного исследования и испытаний можно сделать следующие выводы:
- Корпус блока БМРЗ-100 защитил элементы, установленные внутри него, от непосредственного воздействия электрической дуги.
- Установка модулей цифровых устройств релейной защиты в шкаф, без использования защитного корпуса, недопустима.
Литература
1. О.Г. Захаров. Опыт выпуска технических условий — стандарта организации//Материал размещен на странице:
https://www.elec.ru/articles/opyt-vypuska-tehnicheskih-uslovij-standarta-organi/
2. Гондуров С.А., Захаров О.Г. Испытание на пожаробезопасность: аварийные перегрузки и открытое пламя// Материал размещен на странице:
http://www.rza.org.ua/article/a-83.html
3. FastView 4.1 – ЕЩЕ ОДИН ШАГ К НАГЛЯДНОСТИ//материал размещен на странице: http://www.mtrele.ru/company/news2010 (скачать эту и другие программы, применяемые в устройствах НТЦ «Механотроника» можно здесь: http://www.mtrele.ru/support/software).
4. С.А. Гондуров, О.Г Захаров. Технологический прогон цифровых устройств релейной защиты// материал размещен на странице: http://www.rza.org.ua/article/a-87.html
