РС830-М1. Комплекс захисту електродвигуна 6-10 кВ від компанії «РЗА СИСТЕМЗ»

Мікропроцесорний термінал РС830-М1 забезпечує виконання повного комплексу функцій захисту та автоматики як асинхронного, так і синхронного двигуна напругою вище 1 кВ і потужністю як до 5 МВт, так і вище 5 МВт. Пристрою притаманні всі позитивні особливості пристроїв РЗА серії PC830. До них входить багатофункціональність і гнучкість структури, модульна конструкція, широкі можливості програмованої логіки, допустимість роботи в жорстких умовах експлуатації в діапазоні робочих температур: від -40°С до +70°С навколишнього середовища та з допустимим діапазоном живильної оперативної напруги від 80 В до 420 В. Стали вже традицією простота та інтуїтивна зрозумілість усіх налаштувань терміналу від національного розробника та виробника компанії «РЗА СИСТЕМЗ».

Призначення, функціональність та можливості РС830-М1

Основним призначенням РС830-М1 є захист потужних високовольтних двигунів, причому склад захистів і функцій пристрою забезпечує його ефективне застосування для захисту як асинхронних, так і синхронних машин. Пристрій може застосовуватися на великих промислових підприємствах: ГЗК, металургійних та залізорудних комбінатах, підприємствах транспортування нафти та газу, на теплових електростанціях та інших підприємствах індустрії та традиційної електрогенерації.

Пристрій має необхідну швидкодію (час спрацювання основних захистів до 35 мс) і виконує наступні функції:

Основні (універсальні) функції захисту:

• Диференціальна відсічка (ДВ).
• Чутливий диференційний захист із гальмуванням (ДГ).
• Особливо чутливий диференціальний захист від небалансу (ДН) для виявлення несправності кіл струму дифзахисту.
• 4-ступінчастий спрямований максимальний струмовий захист (МСЗ) із залежними характеристиками та вольтметровим блокуванням (ВМБ).
• 3 ступені функції контролю активної потужності (КАП).
• 3-ступінчастий високочутливий захист від замикань на землю (ЗНЗ) по струму нульової послідовності, спрямований, з пуском по напрузі нульової послідовності.
• 2-ступінчастий захист по струму зворотної послідовності.
• 5 ступенів захисту по напрузі з можливістю призначення як захист мінімальної напруги (ЗМН), підвищення напруги (ЗПН), як захист по напрузі прямої (U1), зворотної (U2) або нульової (3Uo) послідовності.
• 2 ступені захисту по частоті, які можуть призначатися з роботою на зниження або підвищення частоти, а також використовуватися як АЧР і ЧАПВ.
• Функція блокування захисту при несправності кіл напруги (БНН).

Спеціальні захисту двигуна:

• Захист мінімального струму (ЗМС).
• Захист від несиметричних режимів по відносної різниці струмів (ЗНР).
• Захист від затяжного пуску.
• Захист від блокування ротора.
• Захист від частих пусків.
• Захист від перегріву на основі теплової моделі.
• Захист від зворотного обертання.

Спеціальні захисти синхронної машини:

• Захист від випадання із синхронності.
• Захист від асинхронного ходу (реалізується з використанням ступеня МСЗ та програмованої логіки).

Крім функцій захисту, РС830-М1 має у своєму складі ряд функцій управління, автоматики та сигналізації, що забезпечуються вбудованими алгоритмами, дискретними входами (до 33 штук), логічними реле, таймерами, тригерами та іншими елементами внутрішньої логіки:

• Автоматика та управління вимикачем (АУВ).
• Автоматичне повторне включення (АПВ).
• Пристрій резервування відмови вимикача (ПРВВ).
• Контроль справності кіл управління вимикачем.

Технологічні захисти двигуна через дискретні входи з використанням вбудованих у двигун датчиків. У пристрої РС830-М1 також як у всіх пристроях серії, реалізовано осцилограф, журнал аварій (ЖА), журнал подій (ЖП).

Організація диференціального захисту

Диференціальний захист у пристрої РС830-М1 організовано так само, як і в інших пристроях серії РС830. Диференціальний струм кожної фази визначається як геометрична сума, з урахуванням фази, струмів початку I_н і кінця I_к (рис. 1).

Рис.1 Пояснювальна схема підключення дифзахисту двигуна

Струм гальмування визначається арифметичною сумою струмів початку та кінця з відповідними коефіцієнтами участі К_н та К_к:

I_торм = К_н I_н + К_к I_к

Коефіцієнти участі струму початку та струму кінця в струмі гальмування задаються уставками діапазоні 0-1.

Гальмівні характеристики дифзахисту мають вигляд, зображений на рис. 2.

Рис. 2 Гальмівні характеристики ступенів диференціального захисту

Особливості та переваги РС830-М1

РС830-М1 так само, як і всі інші пристрої серії РС830, має широкі можливості самодіагностики, моніторингу, інструменти для запису та подальшого аналізу аварій в мережі і має:

• Журнал подій на 254 записи.
• Журнал аварій на 254 записи.
• Фіксуючий осцилограф у форматі запису COMTRADE на 35 секунд.
• Інтерфейси: USB, RS-485 и Ethernet.
• Можливість перегляду в сервісному програмному забезпеченні векторної діаграми дифзахисту двигуна під навантаженням в режимі реального часу.

Особливістю дифзахисту є спеціальний ступінь дифзахисту від небалансу, який призначений для виявлення несправності кіл струму ще до короткого замикання. Вона працює по струмам навантаження, відбудовується по струму спрацьовування від усіх видів небалансів, спричинених струмами навантаження. При цьому з метою забезпечення необхідної чутливості ступінь не відбудовують від небалансів при пускових струмах, а неспрацьовування в цьому режимі забезпечується відбудовою по часу дії тривалості пуску. Таким чином, цей ступінь ще до виникнення зайвого спрацьовування дифзахисту внаслідок, наприклад, обриву струмових кіл або несправності трансформаторів струму при наявності достатньої величини струмів навантаження просигналізує про несправність у цих ланцюгах і перешкодить зайвому відключенню двигуна, що захищається.

РС830-М1 так само, як і всі інші пристрої серії РС830, відрізняється універсальністю та гнучкістю застосування. Зокрема, будь-який із ступенів МСЗ користувач має можливість налаштовувати окремо та незалежно від інших. Можна вводити-виводити спрямованість ступеня МСЗ, виконувати або не виконувати пуск по напрузі ступеня, причому пуск може призначатися за мінімальною фазною або лінійною напругою та/або напругою прямої або зворотної послідовності. Можна призначати роботу МСЗ з будь-яким видом залежних характеристик, вводити різні блокування та прискорення. Спрямованість ступенів МСЗ дозволяє розділити режими внутрішнього КЗ двигуна і підживлення зовнішнього КЗ від двигуна, що обертається. Залежні ампер-секундні характеристики дозволяють використовувати ступені МСЗ як ефективні захисти від перевантаження, узгоджені з характеристиками перевантажень двигуна.

Ступені захисту від замикань на землю по струму нульової послідовності мають високу чутливість і виконані спрямованими, що дозволяє ефективно виявляти замикання на землю в обмотках статора двигуна.

Ступені струмового захисту зворотної послідовності (ОБР) можуть бути призначені на роботу за струмом зворотної послідовності або по відношенню струму зворотної до струму прямої послідовності. Крім того, ступені СЗЗП можуть призначатися на роботу по струмах початку або кінця двигуна. Призначення на роботу за струмом зворотної послідовності дозволяє використовувати СЗЗП як у традиційних пристроях захисту, наприклад, на електромеханічній елементній базі, навіть без зміни уставок. Призначення на роботу по відношенню струму зворотної до струму прямої послідовності в деяких випадках дозволяє підвищити чутливість захисту. Призначення на роботу по струму початку дозволяє використовувати СЗЗП як захист підвищеної чутливості при несиметричних внутрішніх міжфазних КЗ. Призначення на роботу по струмах кінця дозволяє використовувати ТЗОП як ефективний захист двигуна від неповнофазних режимів і полегшує вибір її уставок за рахунок виключення роботи при внутрішніх несиметричних КЗ.

Наявність значного числа ступенів захисту по напрузі (5 ступенів), та можливість призначення кожного зі ступенів на роботу по мінімальній або максимальній напрузі, напрузі прямої, зворотної або нульової послідовності також сприяє збільшенню універсальності та гнучкості застосування пристрою.

Два ступені захисту по частоті з можливістю призначення кожної з них на роботу по мінімальній та максимальній частоті і широким діапазоном частот і часів спрацьовування та повернення, дозволяють забезпечити захист двигуна від будь-яких неприпустимих змін частоти напруги живлення. Цей вид захисту також можна використовувати в деяких специфічних випадках, наприклад, у варіанті по мінімальній частоті — як захист від втрати живлення синхронного двигуна.

Наявність у пристрої повного комплекту спеціальних захистів двигуна та специфічних захистів для синхронного двигуна робить пристрій РС830-М1 універсальним і дозволяє його використовувати без застосування додаткових пристроїв в якості основного та єдиного пристрою захисту як асинхронного, так і синхронного двигуна.

Серед спеціальних захистів двигуна у пристрої РС830-М1 слід особливо виділити захист від перегріву на основі теплової моделі. Зазначений захист, будучи одним з найважливіших для запобігання виходу з ладу відповідальної та дорогої машини, не вимагає встановлення на двигуні датчиків перегріву, і тому застосовується для використання з будь-якими типами двигунів.

РС830-М1 має елементи вільно конфігурованої логіки, яка надає можливість користувачеві гнучко налаштовувати логічні взаємодії між внутрішніми логічними блоками та функціями пристрою. У той же час, користувач має простий і зрозумілий інструмент у вигляді сервісного ПЗ, що дозволяє просто налаштувати складний пристрій. Конфігурована логіка пристрою проста та інтуїтивно зрозуміла. Вона побудована на можливостях дискретних входів, логічних входів-виходів усіх внутрішніх функцій та логічних входів-виходів реле. При цьому реле мають широкі можливості програмування можуть бути як фізичними (з вихідними контактами), так і логічними, що дозволяють призначати їх виходи на логічні входи інших функцій. Будь-яке з фізичних (до 30 штук, залежно від модифікації) або логічних (30 штук, незалежно від модифікації) вихідних реле може працювати в будь-якому з чотирьох режимів роботи: потенційний, імпульсний (з регульованим часом замкнутого стану), з фіксацією (до примусового скидання) та з подвійним імпульсом на відключення. На входах реле сигнали можуть поєднуватися по «І» або по «АБО». Реле можуть працювати із затримкою на спрацьовування та повернення.

Модульна конструкція дозволяє, при необхідності, провести заміну модуля, що вийшов з ладу, безпосередньо на місці експлуатації і дозволяє мати невеликий запас стандартних модулів як ремонтний фонд у експлуатації. Швидка готовність до роботи після включення живлення (не більше 1 секунди) дозволяє мінімізувати час роботи основного обладнання без захисту при короткочасному відключенні автомата оперативного струму при працюючому первинному обладнанні.

Вигоди для проектних, монтажно-налагоджувальних та експлуатуючих організацій.

Для проектувальників:

Компанія «РЗА СИСТЕМЗ» для всіх своїх пристроїв розробляє типові рішення у вигляді стандартних шаф РЗА для захисту, автоматики та керування відповідних приєднань. Це дозволяє зменшити витрати часу на розробку електричних та інших схем, користуватися однотипними рішеннями у різних проектах, зменшити ймовірність помилок під час проектування.

Для інженерів з розрахунків:

Наявність Методичних вказівок щодо вибору уставок захисту двигуна на базі РС830-М1, наявність таблиць завдання уставок дозволяє ефективніше, з меншими витратами часу, розібратися в тонкощах вибору уставок РЗ цього пристрою. У методичних вказівках по вибору уставок для пристрою РС830-М1 містяться рекомендації щодо розрахунків уставок як основних захистів, так і всіх спеціальних захистів двигуна. У методичних вказівках щодо вибору уставок також наводяться рекомендації щодо використання та вибору уставок окремих ступенів універсальних захистів для реалізації специфічних захистів двигуна, наприклад, для застосування МСЗ як захист від асинхронного ходу, застосування захисту від зниження частоти а якості захисту від втрати живлення синхронного двигуна.

Для налагоджувачів:

Єдине ПЗ із зручним інтерфейсом та візуалізацією характеристик, логічних зв’язків, векторних діаграм, контролю всіх вимірюваних параметрів та стану всіх функцій, входів та вихідних реле пристрою спрощує налаштування, введення в роботу та зменшує ймовірність помилок при налагодженні терміналу РС830-М1. Розроблені Методичні вказівки щодо налагодження РС830-М1 спрощують процес налаштування складного пристрою.

Для експлуатації:

Журнали запису аварій та подій, фіксуючий осцилограф у форматі COMTRADE, спеціальне ПЗ для перегляду осцилограм, сучасні інтерфейси та стандарти зв’язку прискорюють та спрощують аналіз подій у мережі. Конструкція з універсальних модулів збільшує ремонтопридатність та скорочує час простою основного обладнання. Параметри надійності дозволяють забезпечити середній термін служби пристрою з повним навантаженням до 25 років та гарантійний термін експлуатації щонайменше 5 років. Крім того, компанія «РЗА СИСТЕМЗ» забезпечує довічне післягарантійне техобслуговування та ремонт усіх своїх пристроїв РЗА протягом усього терміну служби виробів.