РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТЯГОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

В дистанциях электроснабжения большое внимание уделяется релейной защите (РЗ). В современных электрических системах релейная защита тесно связана с электрической автоматикой, предназначенной для быстрого автоматического восстановления нормального режима и питания потребителей железнодорожного транспорта.

Релейная защита выполняет функции непрерывного контроля над состоянием и режимами работы элементов энергосистемы и своевременно реагирует на возникающие повреждения и ненормальные режимы.

В случае возникновения повреждений релейная защита срабатывает и выявляет поврежденный участок, отключая его от системы, воздействуя на специальные силовые выключатели, которые настроены на токи повреждения.

Рост нагрузок, увеличение протяженности ЛЭП, ужесточение требований к устойчивости энергосистем осложняют условия работы релейной защиты и повышают требования к ее быстродействию, чувствительности и надежности. В связи с этим идет непрерывный процесс развития и совершенствования техники релейной защиты, направленный на создание все более совершенных защит, отвечающих требованиям современной энергетики.

Одним из таких устройств является комбинированный микропроцессорный терминал релейной защиты и автоматики «Сириус - ТЗ». Микропроцессорное устройство защиты «Сириус - ТЗ» выполняет функции  основной защиты двухобмоточного трансформатора с высшим напряжением 35 - 220 кВ. Устройство содержит  максимальную токовую защиту высшего напряжения (МТЗ ВН) и низшего напряжения (МТЗ НН) с внешним комбинированным пуском напряжения.

Устройство «Сириус - ТЗ» устанавливается на подстанциях 35-220 кВ в панелях, шкафах, в релейных залах и пультах управления.

Основным достоинством терминала является использование модульной микропроцессорной архитектуры с современными технологиями поверхностного монтажа, обеспечивающие высокую надежность, точность измерения электрических величин и временных интервалов, большую вычислительную мощность и быстродействие, что дает возможность снизить ступени селективности и повысить чувствительность терминала.

 Эксплуатационные возможности устройства «Сириус - ТЗ» позволяют:

- выполнять функции защиты автоматики и управления;

- производить задание ввода/вывода защит и автоматики, выбирая защитные характеристики;

- осуществлять ввод и хранение уставок защит, передачу аварийных параметров, изменяя уставки по линии связи;

- производить самодиагностику работоспособности во время работы, блокировку всех выходов при неисправности для исключения ложных срабатываний;

- производить выдачу команд управления аварийной и предупредительной сигнализации.

Согласно руководству по эксплуатации терминал «Сириус -ТЗ» имеет следующие функциональные возможности:

- двухступенчатая дифференциальная токовая защита трансформатора;

- цифровое выравнивание величины фазы токов плечей  дифференциальной защиты;

- автоматическая компенсация токов небаланса в дифференциальной цепи, вносимых работой РПН;

- контроль небаланса в плечах дифференциальной токовой защиты с действием на сигнализацию;

- входы отключения от газовой защиты трансформатора и РПН с возможностью перевода действия на сигнал с помощью  кнопки управления на лицевой панели, либо с помощью дискретного входа;

- ненаправленная двухступенчатая МТЗ высшей стороны трансформатора с возможностью комбинированного пуска по напряжению от стороны НН (по дискретному входу), предусмотрен автоматический ввод ускорения при включении выключателя ВН, с возможностью блокировки МТЗ ВН по содержанию второй гармоники для отстройки от бросков тока намагничивания;

- внутренняя цифровая сборка токовых цепей ВН в треугольник и возможность использования полученных токов для реализации ступеней МТЗ ВН;

- ступень ненаправленной МТЗ низшей стороны трансформатора с возможностью комбинированного пуска по напряжению от стороны НН (по дискретному входу) с действием на отдельное реле и на общие реле отключения с разными временами, предусмотрен автоматический ввод ускорения при включении выключателя НН;

 - защита от перегрузки с действием на сигнализацию.

Конструктивно терминал выполнен из моноблока, содержащего функциональные модули, на передней панели которого расположены органы индикации и управления, а на задней - разъемы и/или клеммные соединители для подключения внешних цепей. В блоке расположены модули: входных трансформаторов тока; совмещенный модуль контроллера и портов линии связи; оптронных входов; выходных реле; питания; клавиатуры и индикации.

В состав каждого модуля входят печатная плата и другие необходимые элементы. Модули объединены между собой с помощью печатной кроссплаты. Внешние сигналы всех модулей (кроме модуля управления) выведены на заднюю панель блока и подключены к клеммам. Клеммы выполнены разъемными (целой группой), что позволяет при необходимости оперативно заменить устройство, не нарушая монтаж подводящих проводов.

На передней панели устройства установлены:

- жидкокристаллический индикатор, содержащий четыре строки по 20 знакомест, с управляемой подсветкой и регулируемой контрастностью:

- кнопки клавиатуры управления (шесть кнопок управления диалогом «человек-машина», оперативного управления и кнопка сброса сигнализации);

- светодиоды сигнализации (с фиксированным назначением);

- вход 115 В.

Принцип работы устройства заключается в следующем:

- при работе устройство всегда находится в режиме слежения за аналоговыми и дискретными сигналами;

- измерение мгновенных значений токов и напряжений осуществляется с помощью многоканальных АЦП, пуск которых происходит одновременно, что позволит исключить погрешность в фазовом сдвиге между отсчетами разных каналов;

- обработка значений АЦП по программе цифровой фильтрации относительно первой гармоники, в результате чего получаются, декартовы координаты векторов входных токов и напряжений с относительной взаимной фазировкой;

- фильтрация и отсеивание постоянной составляющей сигналов (высшие гармоники), снижение экспоненциальной составляющей при переходных процессах при авариях на линии.

Дополнительно по программе цифровой фильтрации вычисляются значения второй гармонической составляющей дифференциальных токов. В большей части алгоритмов защит устройства используются действующие значения первой гармоники токов.

Значения модулей векторов вычисляются каждые 5 мс и сравниваются с уставками, введенными в устройство при настройке его на конкретное применение. При превышении тока заданной уставки происходит пуск ступени.

Далее запускаются временные задержки, заданные для каждой ступени срабатывания. В случае возврата измерительного органа происходит сброс выдержки времени. После выдержки заданного времени включенных защит происходит выдача команды отключения выключателя с помощью выходных реле.

В момент срабатывания контактов реле происходит фиксация причины отключения линии (вид сработавшей защиты, внешнее отключение или команда), момента срабатывания защиты при помощи встроенных часов -календаря, а также времени, прошедшего с момента выявления условий срабатывания защиты до момента выдачи команды на выходные реле Т_ЗАЩ. Размыкание контактов реле происходит только после возврата токовых органов.

При условии срабатывания токовых защит и отсутствии снижения тока ниже уставки «УРОВ – I_уров/_Iном.вн» в течение заданного уставкой «УРОВ – T_уров,с» времени, срабатывает выходное реле «УРОВ» и выдает сигнал отключения смежного выключателя. Таким образом, сигнал УРОВ будет выдаваться только при условии несрабатывания выключателя. Это позволяет снизить время отключения вышестоящего выключателя и уменьшить последствия отказа выключателя объекта. Замкнутое состояние контактов реле «УРОВ» обеспечивается до момента возврата токовых защит.

Анализ функциональных, эксплуатационных возможностей, конструктивных особенностей и принципа работы микропроцессорного терминала «Сириус - ТЗ», позволяет использовать в качестве релейной защиты в дистанциях электроснабжения.

Список литературы:

1. Микропроцессорное устройство защиты «Сириус - ТЗ»: руководство по эксплуатации БПВА.656122.038 РЭ. - М.: ЗАО  «РАДИУС Автоматика», 2014 - 100 с.