Во всех областях энергетики и промышленности, в том числе на предприятиях нефтегазовой отрасли, сети 0,4 кВ являются наиболее повреждаемыми и наименее защищенными.
Токи КЗ в сетях 0,4 кВ, в отличие от сетей 6—10 кВ, сильно зависят от переходного сопротивления в месте замыкания, в том числе от параметров электрической дуги. Ток КЗ рез ко снижается по мере удаления от шин КТП-0,4 кВ.
Находящиеся в эксплуатации КТП-6(10)/0,4 кВ оснащены устройствами защиты и автоматическими выключателями, не обеспечивающими необходимое качество функций РЗА (чувствительность, быстродействие, стабильность характеристик, отстройку от режимов группового пуска и само запуска двигателей и т.д.).
При коротких замыканиях в кабельных коммуникациях и отказе защиты и отключающего аппарата, как правило, происходит воспламенение поврежденного кабеля с последующим пожаром в кабельном хозяйстве. Отсутствие эффективной защиты приводит к массовому выходу из строя (выгоранию) автоматических выключателей на вводах и отходящих фидерах РУ-0,4 кВ, питающих погружные насосы на объектах нефтедобычи.
Обычная максимальная токовая защита (МТЗ) не обеспечивает резервирования защит и выключателей отходящих линий [1]. Ее приходится отстраивать (загрублять) от токов пуска и самозапуска двигателей.
Решение проблемы сетей 0,4 кВ заключается в применении защит дальнего резервирования и повышении чувствительности МТЗ. Авторами алгоритмов дальнего резервирования, этого «выдающегося изобретения ХХI века», по словам Заслуженного энергетика России М. А. Шабада, являются Санкт Петербургские ученые А. В. Беляев и М. А. Эдлин. Алгоритм дальнего резервирования анализирует соотношение между приращениями активной и реак тивной составляющих тока прямой последовательности, оценивает приращения фазных токов и напряжения прямой последовательности, а также – абсолютных значений токов прямой и обратной последовательности и мощности обратной последовательности. Такие защиты дальнего резервирования реализованы в микропроцессорных терминалах БМРЗ-0,4 (НТЦ «МЕХАНОТРОНИКА»). Заложенные в них принципы основаны на «непрерывном анализе текущих параметров сети и вычислении критериев, по которым можно однозначно идентифицировать возникновение КЗ в сети 0,4 кВ и выявить режимы пуска и самозапуска двигателей». [1]
Аварийными параметрами в алгоритмах дальнего резервирования при КЗ и условиями блокировки МТЗ при пусках и самозапусках двигателей являются соотношения между приращениями активной и реактивной составляющих тока прямой последовательности. Эта защита надежно работает и при наличии статической (не двигательной) нагрузки.
Терминалы БМРЗ-0,4 в комплекте с блоком противоаварийной автоматики БМПА выполняют сложные алгоритмы АВР в КТП-6(10)/0,4 кВ при наличии от двух до четырех вводов 0,4 кВ и секционного выключателя между двумя секциями шин. При этом возможно автоматическое восстановление схемы нормального режима после АВР.
Помимо наличия оригинальных функций РЗА терминалов БМРЗ-0,4, они имеют функции токовой защиты нулевой последовательности, местное и дистанционное управление выключателями, регистрации аварийных событий и осциллограмм, измерения электрических параметров нормального режима, а так же – интерфейсы для связи с ПЭВМ и с АСУ.
Устройства БМРЗ 0,4 вы пускаются серийно с 2000 г. Ими комплектуют свои КТП-6(10)/0,4 кВ предприятия ОАО «Новая Эра», ОАО «Завод Электропульт», ОАО «ПО «Элтехника», ООО «СевЗапТехника» (все – Санкт Петербург), «Завод им. Козлова» (г. Минск), ОАО «ЧЭАЗ» (г. Чебоксары), ОАО «Элтерм» (г. Псков), ОАО «Энергопром» (г. Озерск), заводы ГК «Электрощит ТМ Самара» (г. Самара, г. Казань) и другие производители.
Следует отметить, что БМРЗ-0,4 устанавливаются в КТП, оснащенные самыми современными автоматическими выключателями фирм ABB, Schneider Electric, SIEMENS, которые имеют цифровые модули защиты. Однако, учитывая изложенное, защитные характеристики этих модулей в данном случае малоэффективны.
КТП эксплуатируются на объектах ОАО «Газпром» и ОАО»АК «Транснефть», на заводах ОАО «Северсталь», на различных электростанциях и промышленных предприятиях. Высокая оценка уникальным эксплуатационным характеристикам БМРЗ-0,4 дана в [2].
На кафедре РЗА Петербургского Энергетического института повышения квалификации (ПЭИПК), специалисты могут на действующем оборудовании изучить работу БМРЗ-0,4 и сами алгоритмы защиты и автоматики. Подробная эксплуатационная документация БМРЗ-0,4 содержит «Методику выбора уставок», разработанную к. т.н. А.В. Беляевым.
Таким образом, эффективно защищать сети 0,4 кВ традиционными элементами РЗА и самыми современными автоматическими выключателями – невозможно. Уникальные функции дальнего резервирования, при отказах защит и выключателей, а также блокировка МТЗ при пусках и само запусках двигателей, реализованные в терминалах БМРЗ-0,4, подтвердили свою высокую эффективность шестилетним опытом безупречной эксплуатации более 1000 изделий ЦРЗА на объектах лидеров нефтегазовой отрасли, промышленных предприятий и традиционной энергетики.
Литература:
- А. В. Беляев, М. А. Эдлин. Дальнее резервирование отказов защит и выключателей в сетях 0,4 кВ. Журнал «Электрические станции», № 12, 2002 г., стр. 51–55.
- С. П. Петров. Подход Газпрома к электрооборудованию продиктован спецификой отрасли. Журнал «Новости Электротехники», № 2, 2006 г., стр. 63.
- А. В. Беляев. Выбор аппаратуры защит и кабелей в сетях 0,4 кВ. Энергоатомиздат, 1992 г.
- А. Л. Соловьев. Защита асинхронных электрических двигателей напряжением 0,4 кВ. Учебное пособие ПЭИПК. г. Санкт- Петербург, 2005 г., В. Г. ЕЗЕРСКИЙ, технический директор НТЦ «МЕХАНОТРОНИКА».
В. Г. ЕЗЕРСКИЙ,
технический директор НТЦ «МЕХАНОТРОНИКА».
