Дуговая защита вакуумного выключателя

Дуговые защиты КРУ 6-10 кВ с продольно-поперечным включением оптических датчиков

Актуальность проблемы. Комплектные распределительные устройства (КРУ(Н) напряжением 6-10 кВ внутренней и наружной установки, являются одним из наиболее массовых элементов подстанций распределительных электрических сетей и станций, основное достоинство которых малые габаритные размеры, высокая степень готовности к монтажу и наладке. Ограниченная локализационная способность КРУ(Н) при внутренних коротких замыканиях через электрическую дугу (как правило, не превышает 1 с) порождена их же малыми габаритными размерами. Данная проблема усугубляется тем, что КРУ, введенные в эксплуатацию в прошлом столетии, как правило, не оснащены полноценной быстродействующей защитой от дуговых КЗ или их защита, например, клапанная защита, реагирующая на приращения давления, не отвечает современному состоянию техники. Это обусловило введение в нормативные материалы (ПТЭ) и директивные указания РАО ЕС России требования об оснащении КРУ быстродействующими защитами от внутренних дуговых КЗ.

В области быстродействующих защит от данного вида повреждений доминируют защиты, использующие принцип контроля светового потока и тока [1-9]. В качестве оптических датчиков используются фототиристоры, -транзисторы, -диоды, -резисторы или волоконно-оптические линии. На выполнение дуговой защиты существенно влияет как исполнение оптического датчика, измерительных органов, конструктивное выполнение РУ, так и требования к выходным воздействиям.

На основе опыта ЮРГТУ(НПИ) и ОАО «Ростовэнерго» в области разработки и внедрения дуговых защит с оптическими датчиками с применением фотоприборов авторы попытались сформулировать ряд предложений по минимизации аппаратных затрат и адаптации к условиям эксплуатации на примере подстанции, имеющей на стороне низшего напряжения две секции, а на стороне высшего напряжения трансформаторов – выключатели или отделители с короткозамыкателями (рис.1).

Рис. 1. Варианты разделения КРУ подстанции на особые зоны установки оптических датчиков

Характеристика объекта защиты. Секции 6(10) кВ соединены друг с другом секционным выключателем и разъединителем. С целью минимизации аппаратных затрат на выполнение защиты, обеспечения требуемой надежности питания и быстродействия КРУ условно разделено на несколько зон, при КЗ в которых воздействие защиты одинаково. Зона 1 (рис.1) представляет собой ячейку вводного выключателя, 2 – зона сборных шин (шинный мост), 3 – секционный выключатель; 4 – секционный разъединитель; 5, 6 – отсеки высоковольтного выключателя линейной ячейки и трансформаторов тока и кабельной разделки соответственно. При повреждении в зоне 1 требуется воздействие на коммутационные аппараты стороны высшего напряжения, в то время как при КЗ в зоне 2 достаточно воздействия на вводной и секционные выключатели. Ликвидация КЗ в ячейке секционного выключателя требует отключения вводных выключателей двух вводов, а при КЗ в зоне 4, т.е. в ячейке секционного разъединителя достаточно ограничиться отключением секционного выключателя и ближайшего к месту повреждения вводного выключателя. Отключение КЗ в отсеке линейного выключателя (зона 5) зависит от типа данного коммутационного аппарата. При использовании маломасляных выключателей их отключение в этом случае нецелесообразно из-за возможного взрыва воздушно-водородной смеси газов и логика действия при этом аналогична логике ликвидации повреждения в зоне 2. При использовании вакуумных выключателей возможно воздействие на него при КЗ в зоне 5. Воздействие защиты при КЗ в зоне 6 также зависит от конструктивного исполнения ячейки. В случае наличия оптической связи зон 5 и 6 практически не представляется возможным из-за многократных отражений светового потока селективное выявление поврежденного отсека, т.е. предлагается воздействие на вводной и секционный выключатель. В противном же случае, когда отсутствует возможность попадания светового потока из одного отсека в другой, с целью минимизации объема повреждения предлагается отключение линейного выключателя.

Схемы включения оптических датчиков и измерительных органов. На основе сформированного выше подхода к построению дуговой защиты КРУ можно выполнить различные варианты дуговой защиты, отличающиеся, в том числе, и схемами включения оптических датчиков. Авторами ниже приняты следующие термины: «продольное включение датчиков», что соответствует их объединению в одноименных отсеках (зонах), например в шинном мосте, отсеках выключателей, отсеках трансформаторов тока и кабельной разделки, а также «поперечное включение датчиков» – объединение датчиков разных отсеков (разных зон), «продольно-поперечное включение датчиков» – сочетание первого и второго приемов (рис.2).

Рис. 2. Варианты включения оптических датчиков и измерительных органов

Примерами продольного включения датчиков, что также соответствует их расположению вдоль защищаемого объекта, являются схемы соединения датчиков 1-4, к измерительному органу (ИО) КЕ1 (рис.2), а соответственно поперечному – включение датчиков 5-6, 7-9, 14-15, 16-17 к измерительным органам КЕ2, КЕ3, КЕ5, КЕ6. Продольно-поперечное включение датчиков 10-13 к ИО КЕ4 также показано на рис.2. Подключение датчиков ко входам ИО может осуществляться путем их объединения или включением к независим входам. В первом случае теряется возможность селекции поврежденной зоны, а при возможности селективного выявления поврежденной зоны необходимо применение многоканальных измерительных органов.

Примеры технической реализации. Различные варианты построения быстродействующих защит КРУ от дуговых КЗ авторы сочли возможным продемонстрировать на базе устройств, разработанных в ЮРГТУ при их непосредственном участии и прошедших испытания (в том числе и натурные испытания) и многолетнюю эксплуатацию в ОАО «Ростовэнерго», также других энергосистемах России. Защита одиночных ячеек возможна базе одноканальных реле РДЗ-012МТ и РДЗ-212МТ (рис.3) и двухканального реле РДЗ-012МТ2 [11-12], предназначенных для подстанций с постоянным и переменным оперативным током и допускающих параллельное подключение до 6 оптических датчиков (это позволяет осуществить защиту до 6 ячеек). Такое выполнение защиты не позволяет обеспечить селекцию поврежденной ячейки (зоны). Увеличение числа ИО снимает данную проблему. Примеры реализации приведены на рис.4.

Рис.3. Локальные устройства дуговой защиты типа РДЗ-012МТ (а) и РДЗ-212МТ (б)

Рис. 4. Пример построения дуговой защиты на основе локальных устройств РДЗ-012МТ (РДЗ-212МТ)

Выполнение дуговой защиты на основе микропроцессорной централизованно-распределенной системы РДЗ-018(М) [11, 12] (рис.5, а), состоящей из центрального управляющего устройства (ЦУУ), локальных модулей сбора и обработки информации (ЛМСОИ) и собственно оптических датчиков (на рис.6 показаны в виде кружков), позволяет реализовать гибкие алгоритмы функционирования с селекцией поврежденной ячейки и формированием сигналов отключения в соответствии с выше рассмотренными подходами и предаварийным состояние защищаемого оборудования. Отличительной особенностью защиты на основе распределенной системы РДЗ-018(М) является наличие функции УРОВ, тестового и функционального контроля, позволяющего при наличии локальной неисправности системы выводить из работы только поврежденный сегмент, формируя при этом сигнал неисправности.

Рис.5. Централизованные устройства дуговой защиты типа РДЗ-018(М) (а) и РДЗ-017М (б)

Промежуточным решением между реализацией дуговой защиты на основе локальных устройств и централизованно-распределенных (централизованных) систем является использование централизованного микропроцессорного устройства типа РДЗ-017М, имеющего 6 независимых каналов (рис.5, б). функции тестового и функционального контроля. Как и у всех рассмотренных выше устройств дуговой защиты при тестовой контроле обеспечивается проверка датчиков и линий связи, как при их обрыве, так и при наличии закоротки.

Рис.6. Схема выполнения дуговой защиты двухтрансформаторной подстанции
на базе устройства РДЗ-018

Рис. 7. Вариант выполнения защиты с селекцией поврежденной ячейки и отключением секции вводным и секционным выключателями на основе многоканального устройства

Это позволяет минимизировать аппаратные затраты при реализации защиты, что особенно эффективно для секций с малым числом присоединений (5-6 присоединений) (рис.7), применив при этом поперечное включение оптических датчиков. Воздействие защиты в данном случае предполагается на вводной и секционный выключатель.

При реализации защиты КРУ с оптически разделенными отсеками удается обеспечить селекцию поврежденного отсека для группы из трех ячеек (рис.8, а) с отключением только поврежденной ячейки. В данном случае длина линий связи увеличивается по сравнению с применением локальных устройств незначительно, что способствует решению проблемы электромагнитной совместимости.

При нахождении полусекций по разные стороны ЗРУ или наличии оптической связи между отсеками выключателей и ТТ и кабельной разделки может быть рекомендована схема дуговой защиты на основе устройства типа РДЗ-017М, представленная на рис.8, б. В этом случае обеспечивается селекция поврежденной зоны, но ее воздействие с учетом конструктивного исполнения КРУ производится на вводной и секционный выключатели.

Рис. 8. Варианты выполнения защиты с селекцией поврежденного отсека ячейки и возможностью
отключения линейного выключателя (а) и с селекцией поврежденной линейной ячейки, шинного моста и отключением секции вводным и секционным выключателями (б)

Выводы

1. Минимизация аппаратных затрат и объемов монтажных и наладочных работ дуговой защиты может быть достигнута за счет оптимального включения оптических датчиков и измерительных органов, сочетания локальных, групповых и централизованных устройств с учетом конструктивных особенностей и числа ячеек КРУ и коммутационных аппаратов.
2. Для подстанций с небольшим числом ячеек на одной секции (5-8 ячеек) обосновано применение одного многоканального устройства типа РДЗ-017М для линейных ячеек и локальных устройств типа РДЗ-012МТ для вводного и секционного выключателей.

В.И. Нагай, С.В. Сарры, А.В. Луконин, Д.С. Иванов, И.В. Нагай, И.С. Тишаков
В.В. Лагунов, А.С. Рыбников

Дуговая защита УДЗ 00 УХЛ3.1

Дуговая защита УДЗ 00 УХЛ3.1

Сертификат соответствия № РОСС.RU.32001.04ИБФ1.ОСП17.09890.

Устройство дуговой защиты УДЗ 00 УХЛ3.1 с полимерными волоконно-оптическими датчиками предназначено для селективной защиты шкафов НКУ, КСО, КРУ 0,4-35 кВ при возникновении в них коротких замыканий, сопровождаемых открытой электрической дугой.

* по согласованию может быть увеличен до 1,5А или 8А

Состав устройства дуговой защиты УДЗ 00 УХЛ3.1

• блок управления, устанавливается в релейном отсеке или в навесном шкафу, 1 шт.;
• полимерные волоконно-оптические датчики (ВОД), до 4 шт.;
• РЭ и паспорт

Функциональные и эксплуатационные возможности

Устройство работает в широком световом диапазоне от ультрафиолетового до инфракрасного излучения. Помехозащищенность устройства обеспечивается гальванической развязкой дискретных входов, дискретных выходов, питания и отсутствием в высоковольтных отсеках КРУ каких-либо электронных компонентов.

При появлении световой вспышки от электрической дуги и подтверждении МТЗ/ЗМН, с выходных ключей выдаётся команда на отключение силовых электрических цепей. Логика и все начальные параметры устанавливаются программно при изготовлении или самостоятельно с пульта блока управления. Сигнал с устройств УДЗ может поступать прямо на силовой выключатель, минуя блок релейной защиты.

Устройство обеспечивает:

• постоянный контроль работоспособности 1 раз в 1 мин;
• выдачу команд на отключение выключателей двух ступеней силовых электрических цепей:
  • 1 ступень — выключатель ввода или секционный выключатель;
  • 2 ступень — выключатель фидерной ячейки.
• формирование 3-х сдвоенных сигналов отключения с выходных ключей от 4-х датчиков ВОД. Один из сдвоенных сигналов применяется для работы на вакуумные выключатели, другой может использоваться в схемах индикации и автоматики;
• формирование общего дискретного сигнала с четвёртой пары ключей при срабатывании любого из оптических датчиков, который может использоваться как «Запрет АПВ» или «Запрет АВР»;
• формирование функции «УРОВ» (до 300 мс) в случае, если сигнал МТЗ/ЗМН не пропадает при срабатывании ключа второй ступени, при этом через заданное время сработает ключ первой ступени. На отключение первой и второй ступени может быть запрограммирован любой ключ или несколько ключей;
• индикацию на ж/к дисплее текущего состояния устройства («РАБОТА», начальные установки или состояние аварии). В состоянии аварии индицируются активные ключи и номера ВОД, зафиксировавших дугу. По номеру ВОД можно определить отсек и ячейку КРУ, в которой возникла электрическая дуга;
• наличие двух дискретных входов МТЗ/ЗМН1, МТЗ/ЗМН2, а также дополнительный вход. Дополнительный вход позволяет суммировать на себе сигналы от любых других датчиков дуговой защиты или организацию многоуровневой защиты;
• программирование логики работы устройства при изготовлении, по заданию заказчика, или на месте с пульта на блоке управления;
• защиту от ложных срабатываний при освещении ВОД лампой накаливания, люминесцентной лампой или солнечным светом;
• минимум затрат при монтаже устройства без внесения изменений в конструкцию ячеек.

1. полимерные оптические кабели ВОД значительно прочнее кварцевых оптических кабелей, применяемых в подобных импортных и отечественных дуговых защитах. Отсутствует понятие «хрупкость». Частично придавленный полимерный кабель при снятии нагрузки восстанавливается. Поставляются в 100%-ной готовности с надёжной металлической заделкой наконечников;
2. гибкая логика;
3. возможность изменения логики и параметров на объекте без вызова поставщика;
4. максимальный ток коммутации выходных реле при размыкании цепей постоянного тока может быть увеличен до 1,5 А ;
5. возможность монтажа БДЗ в РУ и проведения испытаний на заводе-изготовителе;
6. защита от одной до трёх ячеек, в зависимости от количества ВОД в ячейках.

КСО ELMod 200

Описание

Камера сборная односторонняя (КСО) серии ELMod 200, с выключателем стационарного исполнения и (или) воздушными разъединителями РВЗ.

• Полное разделение отсеков КСО
  Безопасность эксплуатации КСО обеспечивается системой блокировок и устройств дуговой защиты (ОПЦИЯ), соответствующих требованиям российских стандартов
• Вакуумные силовые выключатели EX1000 (КЭПС) полностью исключают появление открытой электрической дуги во внутреннем объеме КСО
• Отдельный отсек вторичной коммутации, поворотного типа
• Широкий выбор сетки главных схем
• Микропроцессорные блоки релейной защиты позволяют осуществить интеграцию РУ в АСУ и SCADA
• По согласованию с инженерами компании возможна дополнительная комплектация системами коммерческого учёта, телемеханики, гарантированного питания

Применение

Серия КСО ELMod200 используется для распределения и защиты линий и потребителей 6-10 кВ., применяется в трансформаторных подстанциях, распределительных устройствах, на ток до 1000А :

• Возможно использование в трансформаторных подстанциях, ЦРП, РУ.
• Высоковольтные ячейки спроектированы так, чтобы обеспечить максимальное удобство в ремонте и обслуживании.
• КСО ELMod 200 — эффективное и удобное техническое решение при модернизации действующих КСО благодаря своим компактным размерам, многофункциональности.

Все устанавливаемые в высоковольтные ячейки комплектующие и оборудование адаптированы к российским условиям эксплуатации и поставляются проверенными многолетним сотрудничеством партнёрами. Полный цикл производства и эффективная работа отдела ОТК позволяет нам гарантировать качество выпускаемых распределительных устройств КСО ELMod 200.

Описание конструкции

Корпус состоит из боковых панелей из оцинкованного металла толщиной 2 мм., соединенных верхней и нижней панелью с помощью стальных заклепок диаметром 6.7 мм. Такая конструкция позволяет обеспечить высокую прочность, и надежную защиту от коррозии.

Функционально ячейка состоит их трех отсеков два из которых разделены перегородками:

• Отсек для вторичных цепей и релейной защиты.
• Отсек силового коммутационного выключателя и кабельного присоединения.
• Отсек сборных шин и шинного разъеденителя.

Отсек для вторичных цепей выполнен в закрытом корпусе, с установленной внутри монтажной платой. Все вторичные провода и кабели проложены в внутри ячейки в металлическом кабельном лотке, со съёмной крышкой.

На двери общего отсека силового коммутационного выключателя сделано дополнительное смотровое окно, для визуального контроля состояния выключателя.

Замки на дверях отсека силового коммутационного выключателя и отсек кабельного присоединения имеют двух точечное крепление, для надежной защиты в случае аварийных ситуации. Для сброса избыточного давления в ячейки ELMod 200 присутствуют клапана, с выводом на заднюю стенку.

В отсеке кабельного присоединения установлен профиль с плавающими прижимными хомутами, для фиксации кабеля и снятия механической нагрузки.

Сверху (шинный) и снизу (линейный) установлены разъединители типа РВЗ. Ручки управления разъединителями находятся с правой стороны. Помимо механической блокировки, возможно установка дополнительной электромагнитной блокировки, а так же дополнительных контактов положения.

Силовой вакуумный выключатель установлен в средней части, ближе в двери. Кнопка механического аварийного отключения находится с правой стороны.

МЫ ПРИМЕНЯЕМ ОБОРУДОВАНИЕ СЛЕДУЮЩИХ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ

Выключатели:

• EX-1000 — Вакуумный выключатель магнитным приводом Российской компании «КЭПС». Данный тип выключателя применяется в качестве базового.
• VF12 — Вакуумный выключатель с пружинно-моторным приводом Российской компании «ЭЛТЕХНИКА».
• Evolis – Вакуумный выключатель с пружинно-моторным приводом Шнайдер Электрик (Schneider-Electric).

Релейная защита:

• МКЗП производитель «ЭСТРА». Данный тип релейной защиты применяется в качестве базового..
• Сириус производства «Радиус Автоматика».
• Sepam производства «Шнайдер Электрик» (schneider-electric).
• Ref производства «АББ» (ABB).
• Siprotec производства «Сименс» (Siemens).

Измерительные трансформаторы тока и напряжения:

• НТЗ ВОЛХОВ – Санкт-Петербург.
• СЭЩ – Самара .

Для заказа просим Вас заполнить техническое задание, пример которого можно скачать ТУТ. Просим Вас указать назначение и схему каждой ячейки, дополнительные требования по току, спец исполнению, сигналам телемеханики При необходимости, мы поможем Вам установить, смонтировать, подключить, настроить и обучить работе с данной ячейкой, разобраться в премудростях релейной защиты для эксплуатации.

Типовая комплектация:

Вакуумный выключатель с ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ приводом серии EX 1000.

Производство КСО-307 с элегазовыми и вакуумными выключателями продольного исполнения

КСО-307

Назначение и область применения

Камеры КСО-307 применяются в составе распределительных устройств при новом строительстве, расширении, реконструкции и техническом перевооружении трансформаторных подстанций и распределительных пунктов, совмещенных с трансформаторной подстанцией (РП/ТП) сетевых компаний, промышленных предприятий и на объектах инфраструктуры.

Комплектация КСО-307

КСО-307 комплектуется всем перечнем оборудования, представленным на рынке РФ.

Элегазовые выключатели 10(6) кВ: SL12, (Элтехника) и др.

Вакуумные выключатели 10(6) кВ: VF12, (Элтехника), ISM15 (BB/TEL, Таврида Электрик), VD4 (ABB) и др.

Блоки микропроцессорной защиты: Sepam (Schneider Electric), Сириус (Радиус Автоматика), БМРЗ (Механотроника), DRP (Механотроника РА) и др.

Дуговая защита: Орион-ДЗ (Радиус Автоматика), Дуга-О (Механотроника), МТ.Лайм (Микропроцессорные технологии).

Конструктив КСО-307

Камера КСО-307 представляют собой шкаф из оцинкованной стали. Детали корпуса изготовлены на высокоточном оборудованиис ЧПУ методом штамповки. Все соединения несущих элементов конструкции выполнены на усиленных стальных заклепках. Фасадные элементы конструкции (двери, боковые панели и т.д.). окрашены порошковой краской, стойкой к механическим повреждениям.

С целью обеспечения удобства эксплуатации и безопасности корпус разделен на отсеки:

— сборных шин,
— релейной защиты,
— аппаратуры и кабельных присоединений.

Внутри камеры КСО-307 размещена аппаратура главных цепей, на фасаде камеры — приводы выключателей, разъединителей, а также аппаратура вторичных цепей.

Доступ в камеру обеспечен через:

— Основные двери. В зону вакуумного выключателя, выключателя нагрузки, разъединителя, трансформаторов тока и напряжения, кабельных присоединений,
— Дверь релейного отсека. В зону вторичных цепей.

Основные двери имеют смотровое окно, для контроля состояния аппаратуры без снятия напряжения.

В отсеке релейной защиты устанавливаются микропроцессорный блок, устройства учета электроэнергии, электроизмерительные приборы (амперметры, вольтметры), клеммные ряды, цепи управления и сигнализации.

На двери релейного отсека имеется мнемосхема положения коммутационных аппаратов со светодиодной индикацией, для наглядной информативности обслуживающего персонала.

Камеры КСО-393 могут быть как отдельностоящими, так и собираться в многопанельные распределительные устройства с соединением по сборным шинам и шинным мостам.

Преимущества

• Оцинкованный сборно-клепаный корпус собственной разработки, с порошковой покраской.
• Малые габариты ячеек существенно снижают затраты на строительство помещений для новых РУВН, позволяют легко производить модернизацию существующих РУВН без увеличения объемов помещения.
• Высокая надежность входящего в состав КСО оборудования сводит к минимуму затраты на ремонт и техническое обслуживание.
• Безопасность эксплуатации КСО обеспечивается системой встроенных блокировок и устройств дуговой защиты, соответствующих требованиям российских стандартов.
• Вакуумные силовые выключатели и коммутационные аппараты с элегазовой изоляцией полностью исключают появление открытой электрической дуги во внутреннем объеме КСО.
• Двери высоковольтных отсеков оснащены механическими и электромагнитными блокировками.

Документы

Технические данные

Варианты продукта

• КСО-366
• КСО-393
• КСО-219
• КСО-298

Галерея

Отзывы

За несколько лет сотрудничества с «Промышленной группой ТЕСЛА» неоднократно заказывали комплектные трансформаторные подстанции, КСО и иное электрощитовое оборудование.

За это время Ваша компания зарекомендовала себя, как надежного поставщика, вся продукция всегда доставляется в кратчайшие сроки и без нареканий.

ООО «ПСК СтройИнвест» благодарит Вас за успешное сотрудничество. В очередной раз отмечаем Вашу внимательность к требованиям заказчика, оперативность в расчетах и профессионализм в сборке электрощитового оборудования.

Выражаем Вам огромнейшую благодарность за высокий профессионализм в решении различных задач. Планируем и дальше продолжать наше плодотворное сотрудничество.

Настоящим письмом сообщаем, что ООО «Холдинговая группа «Энергокомпани» является потребителем продукции производства ПГ ТЕСЛА с 2010 года. Продукция, поставленная для ООО «Холдинговая группа «Энергокомпани» (ВРУ, ГРЩ, КСО и т.д.) успешно эксплуатируется на объектах ОАО «ТНК-ВР-Холдинг» (ОАО «Оренбургнефть»), ООО «Газпром добыча Оренбург», ОАО «Оренбургэнерго», ОАО «Башкирэнерго», а также на объектах жилищного и промышленного строительства крупнейшими застройщиками региона

Стоит отметить высокое качество предлагаемого к поставке оборудования и серийность продукции. Поставка продукции осуществлялась в строгом соответствии с проектами, по техниче­скому заданию в полном объеме и в срок. Подтверждением качественной составляющей поставленной в наш адрес продукции служит отсутствие рекламаций и нареканий, несмотря на высокие требования корпоративных стандартов, предъявляемых компаниями газо­нефтедобывающих компаний и предприятий электроэнергетики к своим поставщикам и поставляемой ими продукции.