Положительный зарубежный опыт эксплуатации микропроцессорных (МП) устройств различного назначения показал, что они имеют равные показатели надежности и значительно меньшие трудозатраты на техническое обслуживание по сравнению с традиционными системами. В последние десятилетия микропроцессорные защиты пришли на замену электромеханических реле на подавляющем большинстве объектов энергетики и промышленности, кроме распределительных сетей напряжением 10(6) кВ.
Самый многочисленный сектор рынка — фидеры 10 (6) кВ — до сих пор в большинстве своем использует реле на электромеханическом принципе работы. Одним из важнейших факторов, сдерживающих широкое применение МП-устройств в этом сегменте, является их цена. Преимуществами микропроцессорных устройств пренебрегают, используя вместо них более дешевые электромеханические реле, которые устарели технически и морально. Кроме этого, обслуживающий персонал испытывает определенные сложности в обращении с МП-устройствами, т.к. для работы с ними необходимы определенные навыки работы с ПК.
Промежуточным, временным решением стали микроэлектронные реле, которые удовлетворяют необходимым условиям, но имеют ряд существенных недостатков.
В результате сложившаяся ситуация не устраивает ни потребителей, эксплуатирующих и внедряющих РЗА, ни производителей микропроцессорной техники.
Созданием устройства, решающего все поставленные задачи и обладающего необходимыми техническими и ценовыми показателями, занималось несколько производителей. Но действенного результата достиг только Электротехнический завод, выпускающий свою продукцию по торговой маркой РЕЛСіС®, разработав микропроцессорное устройство релейной защиты для распределительных сетей 10(6) кВ — серии РЗЛ-03.
Устройства серии РЗЛ-03 являются функциональным аналогом существующих электромеханических реле типа РТ-80 и микроэлектронных РС-80М2, отслуживших свой срок и требующих замены на современные микропроцессорные устройства в рамках модернизации устройств РЗА локально и реконструкции подстанций в целом.
Определяющими характеристиками при выборе защиты РЕЛСіС® являются:
- надежность работы;
- высокие эксплуатационные характеристики;
- широкие возможности;
- доступная цена;
- простота и удобство в обслуживании.
Устройства релейной защиты микропроцессорные для распределительных сетей 10-6 кв — серии РЗЛ-03
Устройство релейной защиты микропроцессорное РЗЛ-03-100 (-03-200, -03-300) предназначено для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления и сигнализации воздушных и кабельных линий электропередачи напряжением 10(6) кВ, трансформаторов (например, в качестве резервной защиты) и др.
Область применения:
- Устройство предназначено для установки в релейных шкафах и отсеках КРУ, шкафах релейных залах и щитах управления подстанций 6-35 кВ.
- Устройство может поставляться самостоятельно для использования на действующих объектах при их модернизации или реконструкции. Кроме того, устройство может входить в комплектные поставки при капитальном строительстве электроэнергетических объектов.
Устройство обеспечивает следующие эксплуатационные возможности:
- выполнение функций защит, автоматики и управления, определенных ПУЭ и ПТЭ;
- задание внутренней конфигурации (ввод/вывод защит и автоматики);
- отображения с помощью светодиодных индикаторов состояния дискретных входов, пусков/работы МТЗ, неуспешного АПВ, ускорения МТЗ и т.п.;
- выбор типа времятоковой характеристики для второй ступени МТЗ;
- жесткое и свободное назначение дискретных выходов на функции пуска/работы МТЗ АПВ, ЛЗШ, ДВ;
- получение дискретных сигналов управления и блокировок, в т.ч. квитирование аварий;
- измерение и индикация действующих значений токов основной частоты (50±5 Гц);
- регистрация и хранение параметров (междуфазное КЗ и значение аварийного тока) последнего аварийного событий);
- индикацию до сброса (с запоминанием) срабатывания МТЗ ТО, АПВ и дискретного входа;
- индикацию наличия тока;
- возможность сброса индикации с передней панели или дистанционно;
- питание схемы устройства только от контролируемых токовых цепей непрерывный оперативный контроль работоспособности (самодиагностику) в течение всего времени работы;
- блокировку всех выходов при неисправности устройства для исключения ложных срабатываний;
- гальваническую развязку всех входов и выходов, включая питание, для обеспечения высокой помехозащищенности.
Технические характеристики
| Номинальные входные сигналы | |
|---|---|
| Входной номинальный переменный ток фаз, Iн | 5 А |
| Максимальный измеряемый фазный ток | 125 А |
| Частота переменного тока | 50 Гц |
| Потребляемая мощность токовой цепью РЗЛ-03.300 при номиналь токе, на фазу, не более | 10 мВт |
| Электропитание | |
| Напряжение оперативного питания | 90-250 В /DС или АС/ |
| Диапазон частоты | 45-55 Гц |
| Номинальная частота | 50 Гц |
| Потребляемая мощность, не более | |
| Максимальный бросок тока при подаче напряжения питания | 5 ВА +0,4 ВА на каждый вкл. дискретный выход |
| Кратковременное пропадание напряжения питания (при питании на Uном = 220 В) | 10 А, 10 мкс |
| Время готовности к самотестированию — при питании от цепей напряжения, не более — при питании от токовых цепей, не более | 500 мсек 50 мсек 150 мсек |
| Время самотестирования устройства после подачи на него напряжения питания | 250 мсек |
| Источник питания от токовых цепей (для устройств РЗЛ-03.100, РЗЛ-03.200) | |
| Диапазон вторичных токов фаз /по диапазонам/ | 1-2 А / 2-4 А / 4-8 А |
| Мощность, потребляемая от каждой из фаз при питании от цепей напряжения, не более | 3 ВА |
| Максимально допустимая мощность, снимаемая с измерительных трансформаторов | 12 ВА |
| Токовая отсечка /ТО/ | |
| Диапазон уставок по току срабатывания | 0,1-99,9 А (шаг 0,1 А) |
| Диапазон уставок по времени срабатывания | 0,1-99,9 с (шаг 0,1 с) |
| Максимальная токовая защита /МТЗ/ | |
| Двухступенчатая максимальная токовая защита: | |
| Диапазон уставок по току | 0,1-3 Iн с шагом 0,1Iн |
| Уставки ВВ для всех ступеней | Независимые/зависимые |
| Точность измерения токов, не более | 3% |
| Коэффициент возврата после снижения измеряемого тока ниже тока МТЗ | 0,95 |
| При активности флага ускорения МТЗ, время регулируется | 0-5 с с шагом 0,1 сек |
| Защита двигателя от асинхронного хода /А.Х./ | |
| Диапазон уставок по времени А.Х. | 0,1-99,9 с (шаг 0,1 с) |
| Диапазон уставок по времени паузы А.Х. | 0,1-99,9 с (шаг 0,1 с) |
| Автоматическое повторное включение выключателя /АПВ/ | |
| Возможность блокировки 1-й, 2-й ступени АПВ | Программно или по ДВ |
| Диапазон времени работы 1-й, 2-й ступени АПВ | 0-99,9 с с шагом 0,1 с |
| Диапазон времени повторной готовности 1-й, 2-й ступени АПВ | 5-99,9 с с шагом 0,1 с |
| Дискретные входы (с оптической развязкой) в количестве | |
| Управляющее напряжение постоянное, Uном. | 220 В (U«1» выше 0,6 Uном.; U«0» ниже 0,4 Uном.) |
| Управляющее напряжение переменное 50 Гц, Uном. | 220 В (U«1» выше 0,8 Uном.; U«0» ниже 0,45 Uном.) |
| Отклонение порогов срабатывания | ±0,1•Uном. |
| Входное сопротивление, не более, кОм | 50 кОм |
| Выходные дискретные сигналы | |
| Время замкнутого контакта выходного реле: —диапазон — шаг | 0,1-1,0 с 0,1 с |
| Коммутационная способность контактов реле: —при коммутации цепей переменного тока — при замыкании цепей постоянного тока — при размыкании цепей постоянного тока — длительно допустимый ток | не более 220 В, 5 А, 1000 ВА (cosφ = 0) 250 В, 0,4 А (τ = 30mc) 30 Вт 8 А |
| Электрическая прочность изоляции | |
| Цепей тока, включенных в разные фазы между собой и по отношению к корпусу, цепей напряжения и входных цепей питания по отношению к корпусу | 2000 В переменного тока частоты 50 Гц в тече-ние1 минуты |
| Остальных, гальванически развязанных цепей (кроме выводов замыкающих контактов электромагнитных реле) | 1500 В переменного тока частоты 50 Гц в течение 1 минуты |
| Выводов замыкающих контактов электромагнитных реле | 500 В перемен. т. частоты 50 Гц в течение1 мин. |
| Термическая стойкость токовых цепей | |
| — 1-секундная | 250 А |
| — длительная (РЗЛ-03.300) | 40 А |
| — длительная (РЗЛ-03.100, РЗЛ-03.200) | 20 А |
| Параметры помехозащищенности по ГОСТ29280 | |
| (EN61000-4-2 — EN61000-4-11) Устойчивость входных цепей тока и напряжения к воздействию: | |
| 1) импульсов напряжения, 2) высокочастотного сигнала с амплитудой — при продольной схеме включения — при поперечной схеме включения 3) снижения напряжения питания на время 500 мс | 5 кВ, 1,2/50 мкс 3 положительных 3 отрицательных 2,5 кВ 1 кВ до 0 Uном. |
| Климатические условия | |
| Предельное значение климатических факторов внешней среды при эксплуатации | ГОСТ15543.1, ГОСТ15150 Исполнение УХЛ4, для стран с умеренным климатом, от -40 до +55°С |
| Хранение и транспортирование | Исполнение УХЛ3.1 от -40 до +70°С |
| Основные параметры и размеры | |
| Питание устройства | Источника переменного (50 Гц), постоянного или выпрямленного тока (от 90 до 250 В) |
| Токовые цепи фаз | А и С |
| Масса устройств РЗЛ-03.100, РЗЛ-03.200 без упаковки | 2,5 кг |
| Масса устройств РЗЛ-03.300 без упаковки | 3 кг |
| Габаритные размеры | 125×180×230 мм |
Функции устройства
Токовая отсечка (ТО)
Токовая отсечка выполнена одноступенчатой без выдержки времени. Имеется возможность блокирования ТО по сигналу «Блокировка ТО» от ДВ.
Максимальная токовая защита (МТЗ)
Ток МТЗ (может иметь 2 ступени) и время ступени задаются с помощью общих для двух фаз уставок. Количество активных ступеней МТЗ задается с помощью уставок. Есть возможность блокировать ступень по дискретному входу, вручную, либо по ТУ с помощью компьютера через USB.
Ступень МТЗ-1 — двухфазная МТЗ с независимой характеристикой срабатывания.
Режимы работы МТЗ-1:
- двухфазная МТЗ с независимой времятоковой характеристикой срабатывания;
- работа по защите двигателя от асинхронного хода (А.Х.).
При этом работают уставки: время асинхронного хода (ТАХ) и время выдержки паузы асинхронного хода (ТПАУЗА А.Х).
Ступень МТЗ-2 — с независимой или зависимой (пологой, крутой) времятоковой характеристикой, с возможностью работы в режиме защиты двигателя от асинхронного хода, а также с возможностью действия только на сигнал или только на отключение.
Режимы работы МТЗ-2:
- двухфазная МТЗ с независимой времятоковой характеристикой срабатывания;
- двухфазная МТЗ с зависимыми (типа РТ-80, или типа РТВ-1) времятоковыми характеристиками и действием только на сигнал (без формирования сигнала «Пуск МТЗ-2»);
- двухфазная МТЗ с зависимыми времятоковыми характеристиками и действием только на отключение (с формированием сигнала «Пуск МТЗ-2»).
В устройстве реализовано ускорение работы МТЗ. Для отключения выключателя от других защит предусмотрено ускорение по дискретному входу с временной выдержкой равной ТУСКОР. Выдержка времени ускорения и время ввода ускорения ТВВУСКОР имеют общие настройки для обеих ступеней МТЗ.
Автоматическое повторное включение выключателя (АПВ)
АПВ имеет одну (два) ступени, которые могут быть включены/отключены по ДВ. Работа АПВ может быть назначена независимо на одну, две ступени МТЗ и/или ТО.
Функция АПВ осуществляется только при наличии оперативного питания: постоянное, выпрямленное, переменное напряжение 90-240 В.
Уставки времени АПВ первой и второй ступени общие для ступеней МТЗ и ТО.
Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) и частотное (АПВ)
АЧР и частотное АПВ выполнено с использованием одного дискретного входа (ДВ) для подключения внешних устройств частотной автоматики.
Автоматическая частотная разгрузка осуществляется по ДВ и действует с выдержкой времени АЧР на отключение выключателя через выходное реле, в том числе в случае необходимости может совмещаться с реле, назначенным на МТЗ или ТО.
Частотное АПВ осуществляется при снятии управляющего сигнала с ДВ АЧР/ЧАПВ с выдержкой времени ТЧАПВ.
Функция ЛЗШ
Функция ЛЗШ реализует быстрое отключение вводного и/или секционного выключателя при возникновении повреждения на шинах методом «от противного», то есть на шинах фиксируется наличие аварийного тока при отсутствии пуска защит, установленных на всех присоединениях.
Функция ЛЗШ срабатывает, если существует факт пуска активной ступени МТЗ. На все время пуска МТЗ выходное реле, на которое функция была назначена, находится в замкнутом положении. После снижения тока (сброс пуска МТЗ) либо работы МТЗ ЛЗШВ снимает сигнал с выходного реле без задержек.
Дискретные выходы
В устройстве имеются от 2 до 4 настраиваемых дискретных выхода (по исполнениям). Выходные реле устройства имеют гальваническое разделение цепей ДВ, питания с внешними цепями. Кроме отключения и включения выключателя при срабатывании внутренних функций защиты и автоматики, устройство обеспечивает дистанционное управление выключателем по ДВ.
Устройства имеет функцию «сигнального реле (РС)» с возможным ранжированием на одно из выходных реле (1 замыкающий контакт), в том числе для реализации сигнализации функций ТО, МТЗ. Имеется исполнение устройства с двухпозиционным реле сигнализации.
Реле контроля исправности
При включении питания устройство проводит самодиагностику основных узлов схемы в течении 0,15 с. По результатам диагностики происходит разблокирование или блокирование выходных реле и светодиодного индикатора «Работа/ Неисправность» устройства.
Дискретные входы
В устройстве имеются 3-4 (по исполнениям) жестко и свободно назначаемых дискретных входа. Управление входами производится путем подачи на вход постоянного (в т.ч. выпрямленного) или переменного напряжения 220 (110) В.
Индикация
В устройстве имеется два средства индикации:
- жестко назначенные по исполнениям светодиоды (8 шт);
- светодиодный буквенно-цифровой дисплей;
На светодиодном дисплее в нормальном режиме отображаются текущие значения фазных токов в первичных/вторичных значениях (по выбору). Также дисплей служит для просмотра и настройки параметров конфигурации.
Контроль неисправности цепей отключения выключателя
Может осуществляться и работать по одному или нескольким нижеперечисленным алгоритмам в двух случаях: при заведенных на ДВ и активных двух сигналах от БКВ (РПО, РПВ) или одном — РПО.
Формируется при наличии сигналов на двух ДВ БКВ РПВ «реле положения включено» и БКВ РПО «реле положения отключено» сигналов в течение заданного пользователем времени.
Формируется при длительности переброса БКВ, заведенных на ДВ, превышающей время, заданное пользователем.
Формируется при одновременном наличии тока, превышающего самую чувствительную ступень защит, и наличии сигнала от БКВ РПО в течение заданного пользователем времени.
Дистанционное включение и отключения выключателя
Дистанционное отключение выключателя происходит от ДВ при наличии сигнала на его входе с контролем отключенного положения выключателя по ДВ (РПО, РПВ). При этом на 30 сек. вводится запрет АПВ.
Конструкция изделия
Конструктивно устройство выполнено в пластмассовом корпусе, состоящем из кожуха и основания. На основании имеется крепление для выступающего монтажа и двухрядная клеммная колодка в нижней части.
Таблица модификаций устройств управления, защиты и автоматики серии РЗЛ-03 для сетей 6-10 кВ
| РЗЛ-03 | -100 | -200 | -300 |
|---|---|---|---|
| Функции защиты | |||
| Двухступенчатая МТЗ | + | + | + |
| — с независимой выдержкой времени | + | + | + |
| — с зависимой времятоковой характеристикой | + | + | + |
| Токовая отсечка | + | + | + |
| Оперативное ускорение | + | + | + |
| Ускорение МТЗ на каждую ступень независимо | + | + | + |
| Функции автоматики | |||
| Автоматическое повторное включение (АПВ) | - | однократ | двукрат |
| Логическая защита шин (ЛЗШВ) | + | + | + |
| АЧР-ЧАПВ | - | + | + |
| Включение и отключение выключателя по ДВ | - | + | + |
| Блокировка защит ТО, МТЗ, АПВ по ДВ | + | + | + |
| Сброс реле сигнализации по ДВ | + | + | + |
| Контроль цепей исправности выключателя | - | + | + |
| Индикация и управление | |||
| Количество дискретных входов (программируемых) | 3 | 4 | 4 |
| Количество дискретных выходов (программируемых) | 1РС+2+1НИ | 1РС+2+1НИ | 1НИ+4 |
| Количество светодиодных индикаторов (программируемых) | 8 | 8 | 8 |
| Наличие кнопок управления и 1×10 СДД | + | + | + |
| Интерфейс USB | + | + | + |
| Сервисные функции | |||
| Измерение текущих значений токов фаз и отображение в первичных/вторичных значениях | + | + | + |
| Возможность задания уставок по току в абсолютных значениях (первичных/вторичных) | + | + | + |
| Языки интерфейса: украинский, русский | + | + | + |
| Условия эксплуатации | |||
| Оперативное питание (90..250 В DС или AC) | + | + | + |
| Питание от двух токовых трансформаторов | + | + | - |
| Условия эксплуатации | |||
| — УХЛ3.1 | + | + | + |
| — УХЛ2.1 (наружная установка) | + | + | - |
| Конструктивное исполнение | |||
| — выступающее — утопленное | + | + | + |
| — брызгозащищенное (ІР41) | + | + | - |
На сегодняшний день ОАО «Электротехнический завод» предлагает своим заказчикам к использованию в эксплуатации два из трех исполнений РЗЛ-03 (РЗЛ-03-100 и РЗЛ-03-200), которые имеют следующие конфигурации:
| РЗЛ-03 | ||||
|---|---|---|---|---|
| Функции устройства | Исполнения | |||
| 101 | 102 | 103 | 104 | |
| Токовая отсечка (ТО) | + | + | + | + |
| Блокировка ТО по дискретному входу | + | + | + | |
| Максимальная токовая защита МТЗ-1 | + | + | + | + |
| Работа МТЗ-1 в режиме А.Х. | + | |||
| Блокировка МТЗ-1 по дискретному входу | + | + | ||
| Максимальная токовая защита МТЗ-2 | + | + | + | + |
| Работа МТЗ-2 с независимой характеристикой | + | + | + | + |
| Работа МТЗ-2 с токозависимой характеристикой РТВ-1 | + | + | + | + |
| Работа МТЗ-2 с токозависимой характеристикой РТ-80 | + | + | + | + |
| Работа МТЗ-2 на сигнал | + | |||
| Блокировка МТЗ-2 по дискретному входу | + | + | ||
| Ускорение МТЗ | + | + | ||
| — ускорения от МТЗ-1 | + | + | + | + |
| — ускорения от МТЗ-2 | + | + | ||
| Оперативное ускорение МТЗ по дискретному входу | + | |||
| Сброс сигнализации по дискретному входу | + | + | + | + |
| ЛЗШ (выходной сигнал блокировки для организации защиты шин) | + | + | ||
| Индикация контроля наличия тока | + | + | + | |
| Контроль исправности устройства | + | + | + | + |
| Контроль включенного состояния по блок-контактам выключателя (РПВ) | + | + | + | |
| Входной сигнал на выход с выдержкой времени | ||||
| РЗЛ-03 | ||||
|---|---|---|---|---|
| Функции устройства | Исполнения предлагаемые заводом | |||
| 201 | 202 | 203 | 204 | |
| Токовая отсечка (ТО) | + | + | + | + |
| Блокировка ТО по дискретному входу | + | + | ||
| Максимальная токовая защита МТЗ-1 | + | + | + | + |
| Работа МТЗ-1 в режиме А.Х. | + | |||
| Блокировка МТЗ-1 по дискретному входу | + | + | ||
| Максимальная токовая защита МТЗ-2 | + | + | + | + |
| Работа МТЗ-2 с независимой характеристикой | + | + | + | + |
| Работа МТЗ-2 с токозависимой характеристикой РТВ-1 | + | + | + | + |
| Работа МТЗ-2 с токозависимой характеристикой РТ-80 | + | + | + | + |
| Работа МТЗ-2 на сигнал | + | |||
| Блокировка МТЗ-2 по дискретному входу | + | + | ||
| Ускорение МТЗ | + | + | ||
| — ускорения от МТЗ-1 | + | + | + | + |
| — ускорения от МТЗ-2 | + | + | ||
| Оперативное ускорение МТЗ по дискретному входу | + | |||
| Автоматическое повторное включение (АПВ) | + | + | ||
| Запрет АПВ | ||||
| Управление выключателем | ||||
| Автоматическая частотная разгрузка и частотное автоматическое повторное включение (АЧР/ЧАПВ) | + | |||
| Контроль исправности цепей управления выключателем (КЦУВ) | + | + | + | |
| Сброс сигнализации по дискретному входу | + | + | + | + |
| ЛЗШ (выходной сигнал блокировки для организации защиты шин) | + | + | ||
| Индикация контроля наличия тока | + | + | + | |
| Контроль исправности устройства | + | + | + | + |
| Контроль включенного состояния по блок-контактам выключателя (РПВ) | + | + | + | + |
| Контроль отключенного состояния по блок-контактам выключателя (РПО) | + | + | + | |
| Входной сигнал на выход с выдержкой времени | ||||
Итак, РЗЛ-03 позволяет реализовать четыре основных требования:
Во-первых: данное устройство является полной заменой реле РТ-80, РС-80М2:
- имеет ту же форму корпуса и является аналогичным по условиям эксплуатации;
- имеет схемы привязки под различные типы выключателей, аналогичные существующим, что упрощает проектные работы и монтаж на подстанции;
- имеет аналогичные функции, в том числе питание от токов КЗ при отсутствии оперативного напряжения на подстанции.
Во-вторых: являясь микропроцессорным изделием, 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 аварийных параметров на дисплее (ток, время, работа защиты) и светодиодах (сработавшие функции, работа входов и т.д.).
В-третьих: 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.
Микропроцессорное устройство РЗЛ-03:
- снижает трудоемкость работ по его техническому обслуживанию;
- дает возможность автоматического выставления уставок, в случае если они одинаковые; указывает параметры последней аварии;
- легко квитируется кнопкой управления либо ключом управления по входу устройства.
В-четвертых: имеет привлекательную и конкурентоспособную цену по сравнению с микроэлектронными реле и решением на электромеханических реле.
Таким образом, у защит серии РЗЛ-03 есть все перспективы стать наиболее применяемым «народным» микропроцессорным устройством РЗА.
С. В. ПОСТОЯЛКО,
директор ООО «РЕЛСиС».
