РС830-ДТ3. Всі захисти силового трансформатора – в одному пристрої.

Серія РС830 пристроїв захисту та автоматики для підстанцій та приєднань 110-154 кВ від компанії «РЗА СИСТЕМЗ» поповнилася ще однією новинкою, а саме мікропроцесорним терміналом РЗА типу РС830-ДТ3. Цей новий цифровий пристрій РЗА поєднує в собі комплекс основних та резервних захистів трьохобмоточного трансформатора з вищою напругою до 154 кВ, а також функції управління ввідними вимикачами, автоматики, контролю стану трансформатора, контролю справності вторинних кіл та РЗА. Новий пристрій має всі переваги сучасної мікропроцесорної техніки, властиві всій серії РС830 від «РЗА СИСТЕМЗ». Родзинкою пристрою є поєднання традиційних підходів класичної школи РЗА, знайомих усім досвідченим релейникам, із сучасною реалізацією алгоритмів у мікропроцесорній техніці. Особливістю цього пристрою є поєднання найскладнішої внутрішньої структури обчислювальної машини, яка реалізована програмістами компанії «РЗА СИСТЕМЗ» з простотою та інтуїтивною зрозумілістю налаштувань користувача, яка доступна для параметрування та завдання уставок РС830-ДТ3 під час пуско-налагоджувальних робіт та періодичного технічного обслуговування.

Найпершим завданням будь-якого розробника пристроїв та систем РЗА є забезпечення надійності та безвідмовності нової техніки. Саме тому у розробці пристроїв серії РС830 компанія «РЗА СИСТЕМЗ» врахувала досвід створення широко поширеної в розподільних електромережах серії РС83, апаратна база якої була розрахована на роботу у важких умовах експлуатації на підстанціях без постійного чергового персоналу. Саме тому новий пристрій РС830-ДТ3 має величезні запаси за основними експлуатаційними параметрами: температурою навколишнього середовища (від -40°С до +70°С) і напругою живлення (від 80 до 420 В), що дозволяють пристрою справлятися з будь-якими можливими перепадами цих параметрів за умов діючої підстанції.

Призначення, функціональність та можливості РС830-ДТ3.

Основним призначенням РС830-ДТ3 є захист потужних трьохобмоточних силових трансформаторів з одностороннім, двостороннім або тристороннім живленням з вищою напругою 110 кВ або 154 кВ. Тому РС830-ДТ3 володіє відповідною швидкодією (до 35 мс) і наступним набором функцій захисту та блокувань:

• Груба диференціальна відсічка від усіх видів КЗ в зоні дії (ДВ).
• Чутливий диференціальний струмовий захист із гальмуванням (ДГ).
• Особливо чутливий диференціальний захист від небалансу кіл струму (ДН).
• 6-ступічастий максимальний струмовий захист (МСЗ).
• 2-ступінчастий однофазний струмовий захист (СЗ).
• 2-ступінчастий струмовий захист нульової послідовності (СЗНП).
• 2-ступінчастий захист струму зворотної послідовності (ЗВР).
• Автоматичне та/або оперативне прискорення струмових захистів.
• Блокування від кидків струму намагнічування під час увімкнення трансформатора.
• Блокування від підвищення струму намагнічування силового трансформатора від перезбудження.
• 2 групи уставок захистів для різних режимів роботи трансформатора.

Принципи організації диференціального захисту у РС830-ДТ3.

У диференціальному захисті використовується геометрична (з урахуванням фази) сума струмів однойменних фаз трьох комплектів трансформаторів струму (всього 9 каналів аналогового виміру) для визначення диференціального струму по кожній із трьох фаз. При цьому включення обмоток трансформаторів струму і струмових входів пристрою виконується так, що на всіх трьох сторонах трансформатора, що захищається, сумуються струми, спрямовані всередину трансформатора.

Рис. 1. Пояснювальна схема підключення дифзахисту.

Вирівнювання струмів за величиною проводиться математично, введенням коефіцієнта вирівнювання. Вирівнювання струмів по фазі при групах з’єднань трансформатора, що захищається, відмінних від 0, проводиться внутрішнім алгоритмом, що імітує відповідне з’єднання обмоток для заданої уставкою групи з’єднань трансформатора.

Пристрій дозволяє збирати струмові кола від трансформаторів струму в “зірку”, при цьому фільтрація струмів нульової послідовності для виключення зайвих спрацьовувань при зовнішніх замиканнях на землю проводиться математично.

У РС830-ДТ3 передбачається завдання уставками груп з’єднань трансформаторів: 0/0, 0/11, 11/11.

Струм гальмування дифзахисту визначається арифметичною сумою струмів сторін ВН, СН і НН з відповідними коефіцієнтами участі Квн, Ксн і Кнн, що задаються уставками в діапазоні 0-1. Такий спосіб розподілу струму гальмування між сторонами трансформатора дозволяє оптимально вибирати режим гальмування залежно від режиму живлення трансформатора та співвідношення наскрізних струмів КЗ його сторонах.

Рис.2 Гальмівні характеристики ступенів диференційного захисту.

Крім функцій захисту, РС830-ДТ3 має у своєму складі ряд функцій управління, автоматики та сигналізації, які забезпечуються вбудованими алгоритмами, дискретними входами (до 33 штук), логічними реле, таймерами, тригерами та іншими елементами внутрішньої логіки:

• Автоматика та управління вимикачем вводу (АУВ).
• Автоматика повторного включення (АПВ).
• Пристрій резервування відмови вимикача (ПРВВ).
• Контроль справності кіл керування вимикачем (НКЕВВ).
• Технологічні захисти трансформатора через дискретні входи (ГЗ, РУМ та ін.).

Особливості та переваги РС830-ДТ3.

РС830-ДТ3 так само, як і всі інші пристрої серії РС830, володіє широкими можливостями самодіагностики, моніторингу та інструментами для запису та подальшого аналізу аварій в енергосистемі, та має:

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

Особливістю дифзахисту є спеціальна ступінь дифзахисту від небалансу, яка призначена для виявлення несправності кіл струму ще до винкнення короткого замикання в основній мережі. 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 наскрізних струмах КЗ, а не спрацьовування в цьому режимі забезпечується відбудовою від часу дії захисту від КЗ. 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 в цих кіл і перешкоджає зайвому відключенню трансформатора, що захищається.
РС830-ДТ3 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.
РС830-ДТ3 так само, як і всі інші пристрої серії РС830, відрізняється універсальністю та гнучкістю застосування. Зокрема, користувач має можливість будь-який із ступенів МСЗ налаштовувати окремо, незалежно від інших. Можна використовувати будь-який ступінь МТЗ по будь-якій стороні трансформатора (ВН, СН, НН), включати режим роботи по фазним струмам або по лінійним, вводити різні блокування і прискорення.
Особливу зручність для налагоджувачів та експлуатаційників надає тестовий режим роботи дифзахисту РС830-ДТ3, який дозволяє однофазною перевірочною установкою виконувати перевірку правильності налаштувань трифазного диференціального захисту. Зазначена функція дозволяє перевіряти диференціальний захист у пофазному режимі, чим знімає відому проблему відсутності великої кількості незалежних джерел струму у випробувальних установках, особливо актуальну при перевірці дифзахисту трьохобмоточного трансформатора. При введеному тестовому режимі окремо за кожною з фаз пофазна перевірка дифзахисту з гальмуванням виконується по схемі рис. 3 (для фази А). Використовуються два джерела струму випробувальної установки. Диференціальний струм створюється подачею в струмові входи почергово фаз А, В і С сторони ВН струму від першого джерела (IA). Струм гальмування створюється подачею в струмові входи тих же фаз сторін СН та НН струму від другого джерела (ІВ) випробувальної установки. При цьому з метою запобігання виникненню диференціального струму від струмів на входах СН і НН вони включені зустрічно, внаслідок чого векторна сума струмів від цих входів за однакових коефіцієнтів вирівнювання по них дорівнює нулю. При випробуваннях за цією схемою коефіцієнт участі струму сторони ВН у струмі гальмування встановлюється рівним нулю.

Рис. 3. Схема для пофазної перевірки диференціального захисту із використанням тестового режиму.

При проведенні випробувань у тестовому режимі по обраній фазі автоматично блокується робота дифзахисту по інших фазах, яка неминуче виникала б в іншому випадку за рахунок використання різниць струмів сусідніх фаз в алгоритмі компенсації зсуву фаз при групах з’єднання обмоток трансформатора, відмінних від нульової.

Будь-яке з фізичних вихідних реле, яких може бути до 30 штук, залежно від модифікації, може працювати в будь-якому з чотирьох режимів роботи: потенційний, імпульсний (з регульованим часом замкнутого стану), з фіксацією (до примусового скидання) та подвійний імпульс на відключення .

Однофазная токовая защита может быть применена для контроля тока через заземленную нейтраль трансформатора или для определения безтоковой паузы при контроле тока замыкания через короткозамыкатель (в схеме ОД-КЗ), или по иным потребностям заказчика.

Будь-який ступінь СЗЗП (ЗВР) може бути призначений на роботу по струму зворотної послідовності або по відношенню струму зворотного до струму прямої послідовності. В останньому випадку ступінь може використовуватися як захист від обриву дроту на навантаженій ділянці зовнішньої лінії.

Модульна конструкція дозволяє, при необхідності, провести заміну модуля, що вийшов з ладу безпосередньо на місці експлуатації, дозволяє мати невеликий запас стандартних модулів в якості ремонтного фонду в 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:

Наявність типових рішень від компанії «РЗА СИСТЕМЗ» у вигляді стандартних шаф РЗА типу ШЗА-УТ-110 для захисту, автоматики та управління трансформатора дозволяє зменшити витрати часу на розробку електричних та інших схем, користуватися однотипними рішеннями у різних проектах, зменшити ймовірність помилок при проектуванні .

Для інженерів з розрахунків:

Наявність Методичних вказівок щодо вибору уставок захисту трансформатора на базі РС830-ДТ3, наявність таблиць завдання уставок дозволяє ефективніше з меншими витратами часу розібратися в тонкощах вибору уставок РЗ цього пристрою.

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-ДТ3. Розроблені Методичні вказівки щодо налагодження РС830-ДТ3 спрощують процес налаштування складного пристрою. Тестовий режим роботи дифзахисту дозволяє виконувати перевірки дифзахисту без дорогого обладнання для перевірки.

Для експлуатації:

Журнали запису аварій та подій, фіксуючий осцилограф у форматі COMTRADE, спеціальне програмне забезпечення для перегляду осцилограм, сучасні інтерфейси та стандарти зв’язку прискорюють та спрощують аналіз подій в енергосистемі. Конструкція з універсальних модулів збільшує ремонтопридатність та скорочує час простою основного обладнання. Параметри надійності дозволяють забезпечити повний середній термін служби пристрою 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.