Иркутский ГосударственныйУниверситет Путей СообщенияПояснительная записка кдипломному проекту
ДП.ЭЖТ.190401.ПЗМодернизация релейнойзащиты на тяговой подстанции Улан-Удэ на базе микропроцессорной техники
Руководительпроекта:
Ст.преподователькаф. «ЭЖТ»
Музыка Д.Ф.
Содержание
Введение
1.Основные понятия и комплекты релейной защиты
1.1 Общие положения
1.2 Основные виды релейной защиты
2. Современное состояние релейной защиты фидеровконтактной сети
2.1 Микропроцессорные защиты
2.2 Электронная защита
3. Расчет уставок релейных защитфидера контактной сети тягово подстанции ЭЧЭ-58 Заудинск
3.1 Исходныеданные
3.2Расчет параметров тяговой подстанции
3.3Расчет уставок срабатывания 3-х ступенчатой УЭЗФМ
3.4Расчет уставки четвертой ступени дистанционной защиты (ДЗ)
3.5Расчет уставки срабатывания максимально токовой защиты фидера контактной сети(МТЗ)
4. Исследование условий для заменырелейной защиты УЭЗФМ-ФКС-27,5 на ЦЗА-ФКС-27,5 на тяговой подстанции Заудинск
4.1 Техническоеобслуживание ЦЗА
4.2 Диагностирование
4.3 Текущий ремонт ЦЗА
4.4 Функции самодиагностики
4.5 Меры безопасности при техническом обслуживании
4.6 Пример схемы подключения устройств ЦЗА-27,5-ФКС прирезервировании защит фидеров контактной сети4.7 Настройка
5. Диагностированиемикропроцессорных защит при помощи современных приборов
5.1Внешний осмотр
5.2Источники напряжения
5.3 Настройка Ретом -41М5.4 Главное меню5.5 Управление выходными контактами/>/>/>/>5.6 Проверка времен аозврата исрабатывания5.7 Силовые клеммы прибора5.8 Цифровой мультиметр5.9 Программный модуль. Ручная проверка реле тока инапряжения
6.Безопасность и экологичность проекта
6.1 Обеспечениеэлектробезопасности при работе на тяговых подстанциях
6.2 Инженерно-техническиемероприятия по повышению устойчивости работы тяговой подстанции в условияхчрезвычайных ситуаций
6.3 Обслуживание измерительныхприборов, устройств релейной защиты, вторичных цепей
6.4 Расчет заземляющего устройства
7. Расчетэкономической эффективности от внедрения релейной защиты ЦЗА-27,5-ФКС тяговойподстанции Заудинск
7.1 Расчет затрат на установку и эксплуатацию ЦЗА-27,5
7.2 Расчетзатрат на установку и обслуживание УЭЗФМ-27,5
7.3 Расчетсрока окупаемости по приведенным затратам
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Основной задачей системы тяговогоэлектроснабжения является обеспечение эксплуатационной работы железной дороги.Для этого необходимо, чтобы мощность всех элементов системы электроснабжениябыла достаточной для обеспечения потребной каждому локомотиву мощности присамых разнообразных условиях работы железнодорожной линии.
Эта задача может быть решена только приправильно выбранных параметрах системы электроснабжения, т.е. обеспечивающихработу оборудования в допустимых для него пределах по нагрузке и необходимоекачество электроэнергии (в первую очередь уровень напряжения).
Известно, что недопустимое для данногоэлемента электрической установки увеличение нагрузки может привести к выходуего из строя. Следовательно, параметры устройств системы электроснабжениядолжны быть выбраны так, чтобы они бесперебойно работали в течение времени,определяемого их нормальным сроком службы.
Наряду с этим на электрифицированныхжелезных дорогах неизбежны редко встречающиеся случайные сочетания нагрузок(расположения поездов), вызванные особыми условиями эксплуатации, например,пропуск поездов с минимальными межпоездными интервалами после непредусмотренныхдлительных перерывов движения и др. Такие сочетания нагрузок предъявляют ксистеме электроснабжения весьма высокие требования. При проектировании системыэлектроснабжения такие редко встречающиеся сочетания нагрузок не всегдапринимают во внимание; пропуск поездов в этих случаях регулируется диспетчеромс учетом возможностей системы электроснабжения.
Передача электрической энергии по проводамсвязана с некоторым понижением напряжения у потребителя, тем большим, чем большепотребляемая им мощность и чем дальше от питающего центра он расположен.Вследствие этого поезда, удаляющиеся от подстанций, питаются электрическойэнергией при более низком напряжении, и если нельзя изменить режим ведения поезда, тоснижается скорость его движения. Производительность локомотива зависит отуровня напряжения в контактной сети, поэтому вопрос поддержания определенногозначения напряжения в сети у поезда является весьма важным для обеспечениянормальной работы электрифицированных железных дорог.
Надежность, бесперебойность и экономичностьработы электрифицированной дороги зависят от резервирования различных элементовустройства. Резервирование на тяговых подстанциях переменного токаосуществляется путем установки двух понизительных трансформаторов. В случаеотключения одного из них включается другой, и таким образом обеспечиваютсянормальные размеры движения на линии. В случае же отключения всей подстанции еенагрузка воспринимается смежными, резервирование же в таком случае предусматриваетсяв виде запаса мощностей трансформаторов. При этом необходимо знать размерыдвижения, которые можно обеспечить в условиях отключения одной подстанции.
В системах электроснабжения нередковнезапно возникают короткие замыкания (к.з.) и другие ненормальные режимыработы. Различают к.з. между фазами электрической установки (междуфазное к.з.),а также между фазой и землей (замыкание на землю). В трансформаторах и электрическихмашинах, кроме того, возможны межвитковые замыкания в обмотке одной фазы. К.з.возникают вследствие дефектов, старения и загрязнения изоляции токоведущихчастей, обрыва и схлестывания проводов при сильном ветре или гололеде,неисправности в цепях электроподвижного состава, ошибочных переключений и т. п.Электрическая дуга в месте замыкания способна вызывать пережоги, оплавление иразрушения электрического оборудования и распределительных устройств, отжиг иобрыв контактных проводов. Разрушения оказываются тем значительнее, чем большеток в дуге и время ее существования. Чтобы к.з. не вызвало большого ущерба,поврежденное электрооборудование необходимо как можно быстрее отключить.
Отключение электрическойсистемы осуществляется коммутационными аппаратами – высоковольтными выключателями, приводкоторых снабжен специальным механизмом. Для отключения выключателянеобходимо осуществить управляющее воздействие на этот механизм. Автоматическиеустройства, служащие для выявления к.з. и ненормальных режимов и воздействующиев необходимых случаях на механизм отключения выключателя или на сигнал,называют релейной защитой.
К релейной защите в соответствии с ееназначением предъявляют следующие требования: избирательность, надежность,резервирование, быстродействие, чувствительность.
Кроме того, релейная защита должна быть повозможности недорогой и безопасной в обслуживании.
1. Основные понятия и комплектырелейной защиты
1.1 Общие положения
Релейная защита какого-либо элементаэлектроустановки состоит из комплекта различных реле, соединенных поопределенной схеме. Релейная защита по назначению делится на основную и дополнительную.
Основной защитой называют такую защиту,которая действует при повреждении в пределах всего защищаемого элемента, времяее действия должна быть намного короче, чтобы обеспечить бесперебойную работунеповрежденной части системы. Поэтому основную защиту стремятся выполнить быстродействующей.
К основным защитам относятся: максимальнаятоковая защита (МТЗ), максимальная токовая с независимой выдержкой времени (МТЗНВ), дифференциальная (ДЗ), дистанционная.
Дополнительные защиты применяются вкачестве резервных защит или вспомогательных. Резервной защитой называют такуюзащиту, которая резервирует защиты последующих (по направлению от источникапитания) элементов системы на случай отказа действия их защит или выключателей.
Вспомогательной защитой называют такуюзащиту, которую устанавливают в дополнение к основной защите. (Токовая отсечка,отсечка по напряжению).
Релейная защитавыполняется с помощью реле. Реле – это автоматически действующий аппарат,осуществляющий скачкообразные изменения в управляемых системах при заданномзначении воздействующей на него величины. При этом под воздействующейпонимается величина, на которую должно реагировать реле (ток, напряжение,температура, поток газовых пузырей и т. д.).
Являясь составной частьюкомплекса устройств автоматики, релейная защита обладаетв то же время спецификой, выделяющей ее в самостоятельные научное инаучно-техническое направления, основы которых базируются на фундаментальныхположениях теории стационарных и нестационарных электромагнитных иэлектромеханических процессов, теории надежности, математической логики,электрических аппаратов, электроники и микроэлектроники и др. Назначениемрелейной защиты является локализация повреждений, предотвращение или сокращениеущерба при внезапном возникновении повреждений или ненормальных режимов работыэлектроэнергетических устройств выработки, передачи, преобразования ираспределения электроэнергии, обеспечение устойчивости, надежности и живучестисистем электроснабжения. Вместе с устройствами автоматического повторноговключения (АПВ) и автоматического включения резерва (АВР) релейная защитаобразует так называемую систему противоаварийной автоматики (автоматикиуправления в аварийных режимах).
Защита первыхэлектрических установок от коротких замыканий осуществлялась с конца позапрошлогостолетия плавкими предохранителями. В начале XX века появились сначала релетока, а потом и реле напряжения. С 1910 года начинают использоваться токовыезащиты, дополненные реле направления мощности. Реле сопротивления, каксоставная часть дистанционной защиты, стали выпускаться в начале 20-х годов.Для реле тока и напряжения использовались электромагнитные механизмы, реленаправления мощности и сопротивления выполнялись на индукционном принципе.
К началу 30-х годовотносится появление высокочастотных защит линий электропередач с электроннымилампами. С конца 40-х годов наметилась тенденция конструирования реле сиспользованием полупроводниковых диодов и транзисторов. Уже в 60-х годах такиереле стали получать все большее распространение и в настоящее время, например,вместо индукционных реле направления мощности и сопротивления выпускаютсяполупроводниковые.
В 80-х годах сталипоявляться отдельные реле и комплекты защит, выполненные с применениемэлементов микроэлектроники (аналоговых и цифровых микросхем). Дальнейшаятенденция развития техники релейной защиты связана с использованиеммикропроцессорных комплексов. Такие комплексы осуществляют как функции релейнойзащиты, так и ряд дополнительных и сервисных функций (автоматическое повторноевключение, определение места повреждения, фиксация параметров аварийного режимаи т.п.) с отображением на встроенном дисплее.
С развитием техникирелейной защиты уменьшались ее габариты и собственное потребление, улучшалисьее характеристики, повышались быстродействие, чувствительность и надежность,совершенствовались алгоритмы функционирования. Все это позволяет более увереннорешать основную проблему: четкое разграничение аварийного и нормального режимов.
Релейная защита,контролирующая состояние только одного объекта и отключающая при аварийныхрежимах выключатель только данного объекта, называется индивидуальной. Вомногих случаях основные свойства защиты (чувствительность, селективность,быстродействие) улучшаются, если индивидуальные устройства взаимосвязаны.
Взаимная связь такихустройств может быть продольной и поперечной. Продольная взаимная связьобъединяет защиты АК1 и АК2 на разных концах (на входе и выходе) одногообъекта, например, линии – рисунок 1, а. Взаимная связь, при которойобъединяются защиты АК1 и АК2 разных объектов, присоединенных к общим шинам,называется поперечной — рисунок 1, б.
/>
До недавнего временирелейная защита и другие устройства автоматики выполнялись только нарелейно-контактных элементах. В последние десятилетия широко начали применятьэлектронные устройства. Это повышает надежность защит, уменьшает их размеры,собственное потребление и эксплуатационные расходы, а также позволяетреализовать совершенно новые функциональные зависимости. Применение полупроводниковойэлектроники дает возможность выполнить релейную защиту вместе с другими устройствамиавтоматики и телемеханики в виде единой системы, комплекса. Применениемикроэлектроники и микропроцессорных систем еще больше повышает эффективностьрелейной защиты и автоматики, открывает перспективы для передачи функцийрелейной защиты и автоматики специальным управляющим вычислительным машинам,которые будут управлять устройствами электроснабжения в нормальных и аварийныхрежимах. В этой связи особое значение приобретает изучение алгоритмов(программ), которым должно подчиняться действие релейной защиты вне зависимостиот той элементной базы, на основе которой она выполнена.
1.2 Основные видырелейной защиты
Наибольшеераспространение получили токовые защиты. Для них воздействующей величиной являетсяток, проходящий по токоведущим частям электрической установки в месте включениязащиты. Измерительный орган защиты приходит в действие, если воздействующаявеличина (контролируемый ток) превысит заранее установленное значение,называемое уставкой срабатывания.
Защита, измерительныйорган которой сравнивает значения или фазы токов в разных концах защищаемогообъекта или в параллельных ветвях, присоединенных к общим шинам, называется дифференциальнойтоковой защитой. Если сравниваются токи разных концов защищаемого объекта,например, линии – рисунок 1, а, то дифференциальная защита является продольной,если же сравниваются токи, например, параллельных линий рисунок 1, б, то – поперечной.Для передачи в измерительный орган информации о значениях и фазах сравниваемыхтоков используют вспомогательные провода. Дифференциальные защиты относятся кзащитам с взаимной связью. Они обладают абсолютной селективностью и являются быстродействующими.
Защиты, для которыхвоздействующей величиной является напряжение, называются защитами напряжения,вольтметровыми или потенциальными. В качестве измерительного органа в нихприменяется реле напряжения. В трехфазных системах такую защиту можновыполнить, включая реле не только на полные фазные и линейные напряжения, но ина их симметричные составляющие. В последнем случае повышается чувствительностьк тем видам к.з., которые сопровождаются существенной несимметрией напряжений.Для этого реле напряжения включают через фильтры симметричных составляющихнапряжений.
В линиях электропередачинапряжением 35 кВ и выше, в контактных сетях переменного тока широко используютдистанционные защиты. В качестве измерительного органа этих защит применяютреле сопротивления.
Дистанционная защита вотличие, например, от токовой, реагирует не на один признак, а на три: ток,напряжение и фазовый угол между ними. Такая защита более четко отличаетненормальные режимы от нормальных и способна выявить к.з. даже в том случае,если ток к.з. меньше тока нормального режима.
В тяговых сетях получилараспространение так называемая телеблокировка (устройство телеотключения),которая, как и высокочастотная защита, относится к защитам с продольнойвзаимной связью. При срабатывании АК1 на одном конце линии и отключении,например, выключателя Q1 – рисунок 1, а, на выключатель Q2, находящийся надругом конце линии, по каналам телемеханики подается команда на отключение.
В релейной защите находятприменение и такие измерительные органы, для которых воздействующая величина неявляется электрической. Так, для трансформаторов используют газовую, а дляпреобразовательных агрегатов тяговых подстанций – тепловую защиту.Измерительный орган первой реагирует на интенсивность газообразованиятрансформаторного масла, а второй – на температуру полупроводниковых приборов.
Функциями релейной защитыявляются: срабатывание (выдача команды на отключение) при к.з. в защищаемойзоне на контролируемом объекте; несрабатывание при отсутствии к.з. в защищаемойзоне; несрабатывание при к.з. за пределами зоны защиты. Действия защиты,выполняемые в соответствии с указанными функциями, являются верными.
Однако в силу тех илииных причин, например, отказов элементов защиты, внешних электромагнитныхпомехах и т. п., защита может действовать неправильно: не сработать при к.з. взоне защиты (отказ срабатывания), сработать при отсутствии повреждений назащищаемом объекте (ложное срабатывание), сработать при к.з. за пределами зонызащиты (излишнее срабатывание). Неправильные действия защиты относятся к отказамее функционирования. Отказ функционирования при к.з. приводит к тяжелымповреждениям электрооборудования, распределительных устройств, пережогупроводов контактной сети и т.д., а отказ функционирования в нормальном режимеработы защищаемого объекта влечет за собой прекращение питания потребителей.
Для обеспеченияправильного функционирования защита должна обладать определенными свойствами:селективностью, устойчивостью функционирования, надежностью функционирования.Обобщенным показателем качества защиты является эффективность еефункционирования.
Селективность(избирательность). Это свойство заключаетсяв способности с заданным быстродействием отключать с помощью выключателейтолько поврежденный элемент системы. Рассмотрим, например, электрическую сеть,связывающую источник питания П1 с подстанциями П2, ПЗ, П4 – рисунок 2. Наотдельных участках установлены выключатели Q1, Q2,..., Q7, каждый из которыхимеет самостоятельное устройство релейной защиты АК1, АК2,..., АК7.
По принципуселективности, если к.з. произошло в точке К2, должен отключиться выключатель Q4,а при к.з. в точке КЗ — выключатель Q5. Селективность защиты обеспечиваетотключение минимального возможного участка и, следовательно, сохранениенормального электроснабжения максимального числа потребителей.
/>
Рисунок 2 – Схемаэлектрической сети
Короткие замыкания впределах защищаемой данной защитой зоны называются внутренними, а за пределамиэтой зоны — внешними. Если защита способна реагировать только на внутренниеповреждения, то ее селективность является абсолютной. Таким свойством обладают,например, продольные дифференциальные защиты и токовые отсечки. В ряде случаев,однако, к защите предъявляется требование срабатывать и при внешних к.з., т.е.неселективно. Защита, которая селективно срабатывает в обычных условиях толькопри внутренних к.з., но может при необходимости отключить и внешние к.з.,обладает относительной селективностью. Защиты с относительной селективностьюиспользуются для резервирования выключателей смежных участков.
Селективность привнутренних к.з. характеризуется защитоспособностью и быстродействием.Защитоспособностью называется свойство, обеспечивающее способность защищатьконтролируемый объект при всех видах к.з. В ряде случаев, однако, защита можетне реагировать на некоторые к.з. Часть контролируемой линии, в пределах которойданная защита не реагирует на к.з., называется мертвой зоной. Мертвые зоныперекрываются обычно резервными защитами.
Быстродействие защиты определяется необходимым временем отключениякороткого замыкания. Чем меньше время отключения повреждения, тем:
- выше устойчивость параллельной работы генераторовэлектростанций (нарушение синхронизма является наиболее тяжелой аварией вэнергосистеме);
- меньше разрушения изоляции, токоведущих частей, атакже конструкций электротехнических аппаратов, оборудования и сетей;
- меньше продолжительность снижения напряжения,отрицательно влияющего на технологические процессы, работу электроподвижного составаи условия безопасности (снижение напряжения, например, в высоковольтных линияхпитания автоблокировки может привести к неверному действию или погасаниюсветофоров, а это связано с безопасностью движения поездов);
- выше эффективность действия АПВ и АВР, так как чемменьше время существования к.з., тем меньше вероятность разрушения оборудования.
Устойчивостьфункционирования. Это свойствохарактеризуется чувствительностью к коротким замыканиям при внутренних к.з., атакже отстроенностью (нечувствительностью) при внешних к.з. и отстроенностью отнормальных режимов (при отсутствии к.з).
Чувствительность – это способность защиты реагировать на повреждения взащищаемой зоне при самых неблагоприятных условиях. Чем дальше местоповреждения от источника питания, тем меньше ток к.з. Значение этого тока ещебольше снижается, если энергосистема работает в минимальном режиме, а замыканиепроизошло через переходное сопротивление электрической дуги. В этих условияхток удаленного к.з. может быть соизмерим с током нормального режима иобеспечить чувствительность защиты достаточно трудно.
Надежность. Это свойство определяется, как способность объектавыполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационныхпоказателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиямиспользования, технического обслуживания, ремонтов, хранения итранспортирования.
Для релейной защитыхарактерны два режима: дежурства (ожидания) и тревоги. В режиме дежурства защитанаходится при нормальной работе защищаемого объекта, а также при тех повреждениях взащищаемой зоне и за ее пределами, при которых эта защита не должна выдаватьвыходного сигнала на отключение выключателя. Режим тревоги соответствуетпоявлению в защищаемой зоне тех видов повреждений, на которые данная защитадолжна реагировать путем отключения выключателя. Иными словами, в релейнуюзащиту в режиме тревоги поступает требование срабатывания, а в режиме дежурства– требование несрабатывания.
В общем случае, в каждомиз режимов действие защиты может быть верным или неверным. В режиме дежурства верноедействие не сопровождается отключением выключателя, а неверное действие приводитк излишнему (неселективному) или ложному отключению. В режиме тревоги верноедействие вызывает отключение выключателя, а неверное – не вызывает. Такимобразом, надежность функционирования релейной защиты заключается в ее надежномсрабатывании при поступлении требования срабатывания и надежном несрабатываниипри поступлении требования несрабатывания.
На релейную защитупостоянно воздействует множество случайных факторов, каждый из которых можетвызвать ее неверное действие (отказ). Эти факторы можно разделить на двегруппы. Факторы первой группы связаны с нарушением работоспособности собственноаппаратуры релейной защиты, которая характеризуется аппаратурной (элементной)надежностью. Ко второй группе относятся так называемые внешние факторы, которыене зависят от показателей надежности самой аппаратуры защиты. Внешнимифакторами являются помехи в цепях измерительных трансформаторов, первичныхдатчиков и источниках оперативного питания, изменение режимов работы и схемыпитания защищаемого объекта, срабатывание разрядников на шинах и высоковольтныхлиниях при атмосферных и коммутационных перенапряжениях, броски тока при АПВ,недостаточная или излишняя чувствительность защиты, неверный выбор уставки и т.п. Надежность функционирования (эксплуатационная надежность) учитывает обегруппы событий.
Надежностьфункционирования оценивается рядом показателей: вероятностью безотказнойработы, параметром потока отказов, периодичностью отказов срабатывания,излишних и ложных действий и др.
Для повышения надежностифункционирования важное значение имеют правильная эксплуатация и своевременнаяревизия защиты. Надежность защиты стремятся повысить, применяя наиболее простыесхемы и устройства, содержащие небольшое число элементов, особенно элементов снизкой надежностью. В связи с этим предпочтительно применение бесконтактныхэлементов, микроэлектроники.
Повышение надежности АК врежиме тревоги достигается также путем резервирования и дублирования защит.Различают основные и резервные защиты.
Основная защита реагирует на повреждения в пределах данной защищаемойзоны или защищаемого элемента со временем, меньшим, чем другие защитырассматриваемой системы электроснабжения. Резервная защита должна реагироватьна повреждения вместо основной, если последняя неисправна или выведена изработы. Резервная защита, установленная совместно с основной и воздействующаяна тот же выключатель, осуществляет так называемое ближнее резервирование, илидублирование. Резервная защита, отключающая данный выключатель при внешнемповреждении (при повреждении на смежном элементе), если защита или выключательсмежного элемента отказали, осуществляет дальнее резервирование. Так, приотносительной селективности защиты АК3, воздействующей на выключатель Q3 (см. рис.2), эта защита является основной для зоны между подстанциями П2, П3 и резервнойдля зоны между подстанциями П3, П4, а также для выключателя Q4 и подключенной кнему линии.
2. Современноесостояние релейной защиты на устройствах тягового электроснабжения
2.1 Микропроцессорныезащиты
Общие положения. Перспективным направлением в теории и практике релейнойзащиты является использование микропроцессоров (МП) и микро-электронновычислительных машин (микро-ЭВМ), разработка на их основе защит, получивших названиемикропроцессорных или программных. Микропроцессор — программно-управляемоеустройство, обрабатывающее цифровую информацию и управляющее в соответствии схранимой в памяти программой. Микро-ЭВМ — цифровая ЭВМ с интерфейсомввода-вывода, состоит из микропроцессора, памяти программ, памяти данных,пульта управления и источников питания. Микропроцессоры и микро-ЭВМ составляютоснову вычислительных систем (ВС), являющихся центральной частьюмикропроцессорных релейных защит. В состав вычислительных систем могут входитьодин или несколько МП или микро-ЭВМ, образуя соответственно однопроцессорную,много- (мульти-) процессорную, одномашинную или многомашинную вычислительныесистемы релейной защиты. Обработка информации в многопроцессорных имногомашинных вычислительных системах может осуществляться одновременно как понезависимым программам, так и по независимым на отдельных участках ветвямпрограммы.
Применение МП и микро-ЭВМ для выполненияфункций релейной защиты обусловлено их широкими функциональными возможностями,обеспечивающими создание защит нового поколения практически любой сложности ивысокой надежности.
/>
Рисунок 1 — Обобщеннаяструктурная схема микропроцессорной релейной защиты
ИП – измерительный преобразователь;
ВС1 – входноесогласование;
Ф – частотной фильтрацией;
АЦП – аналого-цифровомпреобразователе;
ВС2 – выходногосогласования;
Х1 – входного сигнала;
Х’1 – прошедший фильтрацию аналоговый сигнал;
U – сигналами управления;
ИО – исполнительные органы
Описание и работа устройства ЦЗА-27,5-ФКС
Назначение ЦЗА-27,5-ФКС
Устройство ЦЗА-27,5-ФКС предназначено для выполнения функций защиты и автоматики, контроля и сигнализации, местного идистанционного управления фидером контактной сети переменного тока напряжением27,5 кВ. Устройство ЦЗА-27,5-ФКС может включаться в автоматизированную системууправления (АСУ) подстанции в качестве подсистемы нижнего уровня. В этом случаедвусторонний обмен информацией с АСУ производится по стандартномупоследовательному каналу связи.
Устройство ЦЗА-27,5-ФКС, взависимости от значения напряжения питания, выпускают в двух вариантахисполнения:
а) 1СР.251.249-02.01 — для напряженияпитания 220 В постоянного, выпрямленного или переменного тока частотой (50,0 ±5,0) Гц;
б) 1СР.251.249-02.02 — для напряженияпитания 110 В постоянного или выпрямленного тока.
Область применения — ячейкикомплектных распределительных устройств тяговой подстанции (ТП), помещениящитовых на подстанциях и т.д.
Устройство ЦЗА-27,5-ФКС по видуклиматического исполнения относится к категории О4 по ГОСТ 15150 и сохраняетработоспособность в условиях эксплуатации:
а) рабочий диапазон температур от плюс1 до плюс 45 °С;
б) относительная влажность 75 % притемпературе плюс 27 °С;
в) атмосферное давление — от 73,3 до 106,7кПа (от 550 до 800
мм рт. ст.).
/>
Рисунок 10 – Схемаподключения ЦЗА-27,5-ФКС
/>Технические характеристики ЦЗА-27,5-ФКС
Устройство ЦЗА-27,5-ФКС соответствуеттребованиям ТУ 3185-043-53304326-2003 и, в зависимости от варианта исполненияустройства ЦЗА-27,5-ФКС, комплекту конструкторской документации согласно1СР.251.249-02.01 или 1СР.251.249-02.02.
Основные технические характеристикиустройства ЦЗА-27,5-ФКС приведены в таблице 1. Конструктивно устройство ЦЗА-27,5-ФКС выполнено в виде двух блоков: блоказащит и автоматики (БЗА) и блока управления (БУ). Масса и габаритные размерыэтих блоков приведены в таблице 1. Характеристикиэлектропитания
а) устройство ЦЗА-27,5-ФКС исполнения1СР.251.249-02.01 сохраняет работоспособность при величине напряжения питания вдиапазоне от 176 до 253 В постоянного, выпрямленного или переменного тока частотой(50,0±5,0) Гц;
б) устройство ЦЗА-27,5-ФКС исполнения1СР.251.249-02.02 сохраняет работоспособность при величине напряжения питания вдиапазоне от 88 до 126,5 В постоянного или выпрямленного тока;
в) полная мощность, потребляемаяустройством ЦЗА-27,5-ФКС от источника переменного, выпрямленного илипостоянного тока, не превышает 20 В·А.
Устройство ЦЗА-27,5-ФКС имеетпоследовательный интерфейс RS-232 для подключения персональнойэлектронно-вычислительной машины (ПЭВМ) (например, типа NOTEBOOK) и интерфейсRS-485 для связи с АСУ. Скорость передачи данных по последовательному каналуинтерфейса RS-232 и по каналу интерфейса RS-485 составляет 9600 бит/с. Протоколсвязи — MODBUS. Время готовности устройстваЦЗА-27,5-ФКС к работе после подачи номинального напряжения первичного питаниясоставляет не более 3,0 с.
Таблица 1 Основные техническиехарактеристики устройства ЦЗА- 27,5-ФКСНаименование параметра
Единица
измерения Значение параметра Исполнение 01 Исполнение 02 1 Входы аналоговых сигналов. Канал контроля тока: — число каналов; шт. 3 — рабочий диапазон значений силы вторичного тока; От 0 до 60 — коэффициент преобразования трансформатора тока; А от 500/5 до 1500/5 — термическая стойкость токовых цепей, не менее: А/А 15 — долговременная (более 1 с); А 1 — кратковременная (не более 1 с); 1 Полная мощность, потребляемая по цепям тока, не более; В·А 400 Канал контроля напряжения: 0,2 число входов по напряжению; шт. 2 рабочий диапазон значений напряжения; В От 0 до 120 коэффициент преобразования датчика напряжения; кВ/В 27,5/100 27,5/100 устойчивость к перегрузкам цепей напряжения; В 300 диапазон изменения частоты переменного тока; Гц От 45 до 55
2 Входы дискретных сигналов:
входной ток, не более; мА 3 длительность сигнала, не менее; мс 10 Дискретные входы для напряжения 220 В переменного и постоянного тока: число входов; шт. 31 напряжение срабатывания; В От 170 до 264 напряжение несрабатывания. В От 0 до 140 Дискретные входы для напряжения 110 В переменного и постоянного тока: число входов; шт. 1 напряжение срабатывания; В От 80 до 131 напряжение несрабатывания. В От 0 до 70 3 Выходы дискретных сигналов управления напряжением 220 В: количество релейных выходов; шт. 15 количество выходов электронных ключей; шт. 1 диапазон коммутируемых напряжений переменного или постоянного тока; В От 24 до 264
коммутируемый ток
замыкания/размыкания при активно-индуктивной нагрузке, не более; А 2,5/0,15 5,0/0,3 — постоянная времени L/R, не более; мс 50 50 для выходов электронных ключей коммутируемый ток, не более А 2,5 5,0
— кратковременно (не более 1 с);
— долговременно (более 1 с) 1 1
4 Основная приведенная погрешность срабатывания защит:
а) по току *;
б) по напряжению **;
в) по сопротивлению ***;
г) по фазовому углу;
д) по времени:
— при длительности более 1 с;
— при длительности менее 1 с
%
%
%
град
%
мс
± 2
± 2
± 4
± 2
± 2
± 25
5 Габаритные размеры блоков устройства ЦЗА-27,5-ФКС, не более:
блока БУ:
-длина;
— ширина;
— высота** блока БЗА:**;
-длина;
— ширина****;
— высота мм
195
60
316
376
240
266
2.2 Электронная защитаУЭЗФМ
В середине 80-х годов быларазработана аппаратура усовершенствованной защиты на интегральных микросхемахАЗФИ и ее аналог на дискретных полупроводниковых элементах УЭЗФМ. Она содержиттри ступени дистанционной защиты ДЗ1, ДЗ2, ДЗ3 и блокировку по току
Ступень ДЗ1 снабженапереключателем, с помощью которого угловая характеристика в виде сектора можетбыть переведена в круговую с блокировкой по току. Перваяступень ДЗ1 – это дистанционная защита, работающая в двухрежимах:
1.токовая блокировка;
2.направленная защита.
Первая ступень работает без выдержкивремени. Уставка реле сопротивления регулируется с помощью сопротивления R1.Уставка токовой блокировки с помощью патенциометра R2.
Работа токовой блокировки. Еслисопротивление к. с. опускается ниже сопротивления уставки первой ступени, то навыходе 7 модуля У1 появляется сигнал логической единицы, который поступает навход 5 схемы «и-не» модуля У1. Если ток в системе превышает токуставки реле тока токовой блокировки, то на выходе 25 модуля У1 появляетсятакже сигнал логической единицы, который поступает на вход 20 схемы «и-не»модуля У1, и на входе 2 появляется сигнал логического нуля, который поступаетна отключающие устройство и блок индикации.
Направленная защита. Тумблер ТБНЗпереводится в режим направленной защиты и на вход 20 схемы «и-не»модуля У1, вместо сигнала токовой блокировки поступает сигнал от модуля ИФМ1.на выходе модуля ИФМ1 сигнал логической единицы появляется в том случаи когдаугол между током и напряжением будет в пределах от 0 до 120°. Принцип блокировки аналогичен.
Диаграмма 1-ой ступени
/>
Правила требуют рассчитывать ток блокировки приотключенном смежном фидере ТП, на практике применяется расчет тока подпитки принормальной схеме питания к. с., т.к. ток через защищаемый фидер будет меньше,следовательно уставка токовой блокировки тоже будет меньше и первая ступеньбудет надежно работать, т. к. зона блокировки увеличится.
Это допустимо потому что, вероятность отключенногосмежного фидера и к. з. на шинах подстанции и отходящих линиях невелика, илиотходящих линий вообще может не быть.
При возникновении к. з. на отходящихлиниях возможно ложное срабатывание защиты ФКС, если в этот момент отключенсмежный ФКС.
Диаграмма токовой блокировки
/>
Вторая ступень(ДЗ2) — также является дистанционной направленной защитой с углом действия от0 до 120°.
Уставка ДНЗ 2 регулируется с помощьюпатенциометра R3. Если сопротивление к. с. меньше сопротивлениясрабатывание второй ступени, то на выходе 7 модуля У3 появляется сигналлогической единицы, который поступает на вход 26 схемы «и-не» модуляУ1. На вход 12 схемы «и-не» поступает сигнал с модуля ИФМ 1. На входе15 появляется сигнал логического нуля, который поступает на вход 11 схемы «не»модуля У2 и на вход 7 реле времени модуля У5. На выходе 14 схемы «не»модуля У2 появляется сигнал логической единицы, который поступает на вход 12 схемы«и-не» модуля У3. На вход 26 схемы «и-не» по истечениивыдержки времени 0,5 сек. с реле времени поступает также логическая единица. Навыходе 15 схемы «и-не» модуля У3 появляется сигнал логического нуля,который поступает в модуль индикации, при этом загорается светодиод второйступени. С выхода реле времени сигнал логической единицы поступает также насхему " и-не" модуля У5 и на выходе 2 этой схемы появляется сигналлогического нуля, который поступает в модуль отключения.
Диаграмма второй ступени
/>
Третья ступень защиты работает до шинсмежной подстанции с выдержкой времени 0,5 сек. и является основной ступеньюэлектронной защиты. Принцип работы аналогичен работе второй ступени.
Диаграмма 3-ей ступени
/>
Общая диаграмма 3-х ступеней УЭЗФМ
/>
3. Расчет уставок релейных защит фидераконтактной сети тяговой подстанции ЭЧЭ-58 Заудинск3.1 Исходные данные
Тип контактной подвески:ПБСМ-95+МФ-100+Р65;
Длина межподстанционной зоны(МПЗ): L=46км;
Трансформатор: ТДТНЖ-40000/110/27,5/10
Мощность короткого замыкания: Sкз min=700МВА; Sкз max=1000 МВА;
Защищаемый фидер – ФKC1МПЗ: Заудинск-Заиграево.
Номинальный ток фидера Iн max:
ФКС1,2 — 800 А,
ФКС3 — 450 А,
ФКС4,5 — 500 А,
ФКС6,7-600А,
3.2 Расчет параметров тяговой подстанции
Расчет сопротивления силовоготрансформатора
/>,
Расчётные значения напряжения к.з. обмотоктрансформатора определим, используя выражения:
/>
UKB=0,5(10,4+18,3-6,45)=11,12 %,
UKс=0,5(10,4+6,45-18,3)=-0,72%,
ХТ=/> Ом.
Расчет сопротивления системы внешнегоэлектроснабжения приведенное к напряжению 27,5 кВ
/>,
где SКЗ – мощность короткого замыкания подстанции.
XSmin=/> Ом
XSmах=/> Ом
Расчет сопротивления подстанции
/>,
где: n – числосиловых трансформаторов находящихся в работе.
/> Ом
/> Ом
3.3 Расчет уставок срабатывания 3-х ступенчатойУЭЗФМ
Значения этих уставок срабатыванияпринимаются и для настройки ЦЗА-ФКС-27,5.Расчёт уставок первой ступени электроннойзащиты.
Первая ступень – это дистанционнаязащита, работающая в двух режимах:
1) токовая блокировка;
2) направленная защита.
Первая ступень работает без выдержкивремени. Уставка реле сопротивления регулируется с помощью сопротивления R1.Уставка токовой блокировки с помощью патенциометра R2.Работа токовой блокировки. Если сопротивление к. с. опускается нижесопротивления уставки первой ступени, то на выходе 7 модуля У1 появляетсясигнал логической единицы, который поступает на вход 5 схемы «и-не»модуля У1. Если ток в системе превышает ток уставки реле тока токовойблокировки, то на выходе 25 модуля У1 появляется также сигнал логическойединицы, который поступает на вход 20 схемы «и-не» модуля У1, и навходе 2 появляется сигнал логического нуля, который поступает на отключающиеустройство и блок индикации.
Направленная защита. Тумблер ТБНЗпереводится в режим направленной защиты и на вход 20 схемы «и-не»модуля У1, вместо сигнала токовой блокировки поступает сигнал от модуля ИФМ1.на выходе модуля ИФМ1 сигнал логической единицы появляется в том случаи когдаугол между током и напряжением будет в пределах от 0 до 120°. Принцип блокировки аналогичен. Сопротивлениесрабатывания защит
/>,
где Uраб мин=23 кВ – минимальное рабочее напряжение,
Кз=1,2 – коэффициент запаса,
Iн мах –максимальный ток нагрузки ,
Сопротивление срабатывания защит.
/>, (1)
где ZКЗ мin – сопротивление на защищаемом фидере при к. з. на шинах постасекционирования и отключенном смежном пути;
/>,
где: Z01 – погонное сопротивление контактной сети, дляподвески, ПБСМ-95 + МФ-100 + Р-65, Z01=0,47Ом; L – расстояние от подстанции до поста секционирования, L=21км.
/>Ом
/>Ом
По формуле (1) получим уставку первойступени ДЗ1
/> Ом.
/>
Рисунок 1-Характеристика срабатывания 1-ойступени (ДЗ)
Расчет тока уставки токовой блокировки
Правила требуют рассчитывать токблокировки при отключенном смежном фидере ТП, на практике применяется расчеттока подпитки при нормальной схеме питания к. с., т.к. ток через защищаемыйфидер будет меньше, следовательно уставка токовой блокировки тоже будет меньшеи первая ступень будет надежно работать, т. к. зона блокировки увеличится. Этодопустимо потому что, вероятность вероятность отключенного смежного фидера и к.з. на шинах подстанции и отходящих линиях невелика, или отходящих линий вообщеможет не быть.
При возникновении к. з. на отходящихлиниях возможно ложное срабатывание защиты ФКС, если в этот момент отключенсмежный ФКС.
Ток уставки токовой блокировки
/>,
где Inmax– ток подпитки через защищаемый фидер от смежной подстанции при к. з. на шинахзащищаемой подстанции,
/> А
/>
Рисунок 2-Характеристика срабатыванятоковой блокировки
Расчет уставкисрабатывания второй ступени электронной защиты
Вторая ступень также являетсядистанционной направленной защитой с углом действия от 0 до 120°. Уставка ДНЗ 2регулируется с помощью патенциометра R3. Если сопротивление к.с. меньше сопротивления срабатывание второй ступени, то на выходе 7 модуля У3появляется сигнал логической единицы, который поступает на вход 26 схемы «и-не»модуля У1. На вход 12 схемы «и-не» поступает сигнал с модуля ИФМ 1.На входе 15 появляется сигнал логического нуля, который поступает на вход 11схемы «не» модуля У2 и на вход 7 реле временимодуля У5. На выходе 14 схемы «не» модуля У2 появляется сигналлогической единицы, который поступает на вход 12 схемы «и-не» модуляУ3. На вход 26 схемы «и-не» по истечении выдержки времени 0,5 сек. среле времени поступает также логическая единица. На выходе15 схемы «и-не» модуля У3 появляется сигнал логического нуля, которыйпоступает в модуль индикации, при этом загорается светодиод второй ступени. Свыхода реле времени сигнал логической единицы поступает также на схему "и-не" модуля У5 и на выходе 2 этой схемы появляется сигнал логическогонуля, который поступает в модуль отключения. Расчет сопротивлениясрабатывания второй ступени защиты
/>,
Iнмах – максимальный ток нагрузки фидера.
/> Ом
/>
Рисунок 3-Характеристика срабатывания 2-ойступени (ДЗ-2)
Расчет уставки третьей ступени электроннойзащиты ДЗ3
Третья ступень защиты работает до шин смежнойподстанции с выдержкой времени 0,5 сек. и является основной ступеньюэлектронной защиты. Характеристика срабатывания третьей ступени представляетсобой сектор в диапазоне углов от 500до 1200. Принцип работы аналогичен работе второйступени.
/>,
где Кч=1,5 – коэффициент чувствительности; Zкзмах – максимальное сопротивление на защищаемомфидере при к. з. на шинах смежной подстанции.
Расчет сопротивления срабатывания третьейступени электронной защиты
/>Ом.
/>
Рисунок 4-Характеристика срабатыванятретьей ступени (ДЗ-3)
/>
Рисунок 5-Общая характеристикасрабатывания 3-х ступенчатой электронной дистанционной защиты
3.4 Расчёт уставки четвертой ступенидистанционной зашиты ДЗ-R
Для зашиты контактной сети от поврежденийна разземлённых опорах при К.З. через большое переходное сопротивление Rпер(сопротивления дуги, опор, заземляющих цепей и т.д.) могут использоваться релесопротивления ДЗ-R (четвёртая ступень) с угловой характеристикой срабатыванияУХС.
Параметры УХС реле ( ступени защиты) ДЗ-Rопределяются исходя из того, что фазовый угол /> примаксимальной нагрузке нормального режима (при минимальном значениисопротивления нагрузки/> ) имеет значениеот /> до />.
Угол принимают равным от /> до /> градусов, угол принимаютравным от /> до/>.
Зависимость между значениями иопределяется особенностями конфигурации области нагрузки Н на комплекснойплоскости сопротивлений и может быть представлена примерными соотношениями.
При наибольшем значении /> =142 имеем а =6
Уставка срабатывания по оси активныхсопротивлений R выбирается как наименьшая из вычисленных по условиям
/>,
/>/>.
Где – />наименьшеенапряжение в нормальном режиме, В
/> — максимальное значение уранительного тока в диапазонеуглов от — 15/>до +15/> А; Кз/> — коэффициент запаса.
Значение до тяговых подстанций принимаютравным 25000 В, коэффициент запаса принимают равным от 1,15 до 1,25. Ступеньзащиты ДЗ-R необходимо устанавливать на высоковольтныхвыключателях фидеров контактной сети. Время срабатывания ДЗ-Rпринимают от 1 до 1,5(с).
Ступень защиты зашиты ДЗ-Rдолжна обеспечивать условия чувствительности, как правило, при нормальной схемепитания. Также допускается каскадное действие ступеней ДЗ-R.При каскадном действии защита ДЗ-R рассматриваемого выключателясрабатывает после отключения выключателя (тоже оборудованного ступенью ДЗ-R)фидера того же пути на противоположном конце защищаемого участка.
Защищаемым участком является вся зонамежду тяговой подстанцией и постом секционирования.
Коэффициент чувствительности для защитыДЗ-R принимают на участках с опорами, нормально не соединенными срельсами (разземлёнными опорами ) 1,5. Расчёт сопротивления срабатывания четвёртой ступени
/>
Принимаем уставку срабатывания />Ом.
Проверяем условие:
/>
/>,
/>Ом
Поскольку 19,05/>13,02, тоусловие не выполняется.
По формуле вычисляем:
/>,
/>Ом
Поскольку 14,6/>13,02, тоусловие и в этом случае не выполняется.
Определяем максимальную длину участка, накотором защита может обеспечить устойчивость функционирования.
-при селективном действии:
/>,
/> Км
-при каскадном действии:
/>,
/> Км
Для обеспечения устойчивогофункционирования защиты ДЗ-R на фидере тяговой подстанции необходимо примерно всередине участка /> установить пунктпродольного секционирования ППРС.В этом случае />.Подставивэто число в формулу/>/>,
Получим:
/> Км
/> Ом
Принимаем /> Ом:
Поскольку 11/>13,02, тоусловие выполняется,
Определяем уставку срабатывания />:
/>,
/>Ом
/>,
/>/>Ом
/>150 А-это max уравнительный ток в диапозонеот -15/>до+15/>
Принимаем />Ом:
Находим наибольшее значение />, при котором защитаустойчиво срабатывает
/>
/>,
/> Ом
При каскадном действии защиты:
/>/>,
/>/>Ом.
/>/>/>
Рисунок 6-Характеристика срабатыаниячетвертой ступени (ДЗ-R)
3.5 Расчет уставки срабатываниямаксимально токовой защиты фидера контактной сети (МТЗ)
Максимальная токовая защита
МТЗ на ФКС и ОВ – 27.5 кВ выполнена набазе токового реле типа
РТ – 40 и задействована от отдельнойвторичной обмотки трансформатора тока. МТЗ является резервной защитой изащищает межподстанционную зону не полностью, чувствительность защиты к к.з. вконце зоны недостаточна. Защита вводится в работу накладкой «НМ» –максимально-токовая защита установленной на релейном блоке каждого ФКС иОВ – 27.5 кВ. Накладка «НМ» должна быть всегда введена.
При срабатывании защиты выпадает блинкер «БМ»установленный на релейном блоке, загорается световое табло «ТСУ – 27.5 кВ»– блинкер не поднят на панели «ОПС», работает аварийная сигнализация(сирена) мигает зелёная лампа на панели отключенного ФКС или ОВ –27.5 кВ.
Расчет тока уставки срабатывания МТЗ
Ток уставки срабатывания МТЗ выбирается поусловию:
/>,
где: КЗ – коэффициент запаса,принимается равным 1,2;
КВ – коэффициент возврата реле,принимается равным 0,9;
КЧ – коэффициентчувствительности. Принимается равным 1,5;
IKmin – токК.З. в минимальном режиме, определяется по формуле:
/>,
где UH –номинальное значение напряжения ФКС, принимается равным 27,5 кВ.
ZПmin – сопротивлениеподстанции в минимальном режиме
/> А.
Определение первого условия выбора уставкисрабатывания МТЗ.
/> А,
По первому условию: IУМТЗ ≥ 1600 А.
Определение второго условия выбора уставкисрабатывания МТЗ
/> А,
Согласно двум условиям ток уставки МТЗдолжен удовлетворять условиям:
/>,
Принимаем ток уставки МТЗ равным IУМТЗ =2000 А,
1600≤1800≤2713 А.
Для того чтобы трансформаторы токаработали в нужном классе точности необходимо их выбирать по условию
IНТТ>IУМТЗ,
Выбираем трансформатор тока IНТТ=2000 А, ток вторичной обмотки 5 А. Определяемкоэффициент трансформации ТТ.
/>
Определяем ток во вторичной цепитрансформатора тока МТЗ
/>,
/>А
Расчет уставки срабатывания токовойотсечки на ФКС-27,5 кВ
Токовая отсечка с выдержкой временирезервирует отказ МТЗ – 27,5 кВ.
Токовая отсечка используется какдополнительная защита, реагирующая на близкие короткие замыкания. Она выполняется, какправило, с помощью датчиков тока, воздействующих на отключение фидерногобыстродействующего выключателя. В отдельных случаях, например в двухзоннойзащите, токовая отсечка реализуется с помощью того автоматическогобыстродействующего выключателя, который имеет полный пакет шунта.
Выбор уставки срабатывания токовой отсечкиФКС-27,5
Уставка срабатывания токовой отсечкивыбирается по условию:
/>,
где КОТС – коэффициентотстройки (1,2 – 1,6).
IКЗ max– токкороткого замыкания в режиме максимума, определяется по формуле
/>,
где L1 – расстояние от подстанции до поста секционирования.
Z01 –погонное сопротивление контактной сети.
/> А.
Определяем условие выбора тока уставкисрабатывания токовой отсечки
/> А.
Согласно условию выбираем ток уставки IУТО=2200 А.
Выбранная уставка должна быть больше, чемвычисленная по формуле:
/>,
где КЗ – коэффициент запасапринимается равным 1,15 – 1,25
/> А
Кроме того, выбранная уставка проверяетсяпо коэффициенту чувствительности по формуле:
/>,
/>,
Выбранная уставка токовой отсечки IУТО=2200 А соответствует всем условиям.
Выбор трансформатора тока для токовойотсечки и определение тока во вторичной цепи ТТ.
Для того чтобы трансформаторы токаработали в нужном классе точности необходимо их выбирать по условию:
IНТТ>IУТО.
Выбираем трансформатор тока IНТТ=2500 А, ток вторичной обмотки 5 А.
Определяем коэффициент трансформации ТТ.
/>
Определяем ток во вторичной цепитрансформатора тока ТО.
/>
/>А
4. Исследование условий для заменырелейной защиты УЭЗФМ-ФКС-27,5 на ЦЗА-ФКС-27,5 на тяговой подстанции Заудинск
Как известно в 70-е годы на тяговыхподстанциях взамен релейно-контактной аппаратуры начали внедрять электроннуюаппаратуру комплексной системы автоматики и телемеханики. Она включала в себя изащиты с телеблокировкой типа УЗТБ. Выпускались также отдельные комплектыэлектронной защиты типа УЭЗФТ для тяговых подстанций и типа УЭЗФП для постовсекционирования. В защитах УЗТБ, УЭЗФТ, УЭЗФП реализованы сходные принципы исхемы.
В середине 80-х была разработанааппаратура усовершенствованной защиты на интегральных микросхемах АЗФИ и ееаналог на дискретных полупроводниковых элементах УЭЗФМ. Она содержит триступени дистанционной защиты ДЗ1-ДЗ3 и токовую блокировку.
4.1 Общая характеристика срабатываниятрехступенчатой электронной дистанционной защиты
/>
Также как появление в 70-е УЗТБ, в 80-еУЭЗФМ было необходимо для развития хозяйства электроснабжения, так и сейчасустановка ЦЗА необходимая мера. Так как электронные защиты на данный момент уже устарели ифизически и морально. Одним из основных преимуществ ЦЗА является то, чтозатраты на ее обслуживание минимальные.
4.2 Техническоеобслуживание ЦЗА
УстройствоЦЗА-27,5-ФКС выполнено на микроэлектронной элементной базе и имеет встроенныесредства тестового контроля. Для него устанавливаются следующие виды плановоготехнического обслуживания:
— проверка (наладка) при новом включении;
— первый профилактический контроль;
— профилактический контроль;
— тестовый контроль;
— технический осмотр.
Проведение профилактическоговосстановления (ремонта) при плановом техническом обслуживании устройства непредусматривается.
В состав профилактических работ припроведении технического обслуживания входит:
а) проверка надежности подключения блоковБУ и БЗА к контуру защитного заземления на объекте;
б) удаление пыли и загрязнения споверхности лицевой панели блока БУ и клеммных соединителей блоков БУ и БЗА;
в) проверка надежности подключения всехсоединителей, расположенных на блоках БУ и БЗА;
г) контроль функционирования устройстваЦЗА-27,5-ФКС.
При обнаружении недостатков при проведениитехнического обслуживания должны быть приняты меры по их устранению.
/>/>/>4.3Диагностирование
Перед началом ремонтных работ необходимопроизвести диагностирование и зафиксировать техническое состояние устройства.
В состав диагностических работ входятпроверки:
— внешнего вида;
— сопротивления изоляции;
— работоспособности;
— дискретных входов;
— дискретных выходов;
— связи с АСУ ТП.
Таблица 13-Возможные причины и устраненияОписание последствия отказа и повреждения Возможная причина Указание по устранению последствия отказа и повреждения 1 Все светодиоды и дисплей погашены
1 Отсутствует питание устройства ЦЗА-27,5-ФКС (оперативное напряжение)
2 Неисправен модуль питания БЗА
3 Неисправен БУ
Проверить наличие напряжения питания устройства ЦЗА-27,5-ФКС
Заменить модуль питания БЗА
Заменить БУ 2 После подачи питания одновременно мигают зеленый и красный светодиоды «ВВ ВКЛ» и «ВВ ОТКЛ», либо «ЛР ВКЛ» и «ЛР ОТКЛ», либо «ОР ВКЛ» и «ЛР ОТКЛ» Не собрана схема ячейки. Состояние сигналов «РПО ВВ» и «РПВ ВВ», либо «РПО ЛР» и «РПВ ЛР», либо «РПО ОР» и «РПВ ОР» не соответствует требуемому Проверить монтаж схемы управления ячейкой 3 Отсутствует обмен данными с АСУ Поврежден канал связи с АСУ Проверить целостность канала связи и устранить его повреждение
Проверка внешнего вида производится всоответствии с указаниями п. 2.2.2. Проверка сопротивления изоляции выполняется пометодике п. 2.2.3.
Проверка работоспособности производится попрохождению теста непрерывного фонового контроля системы самодиагностикиустройства (п. 2.2.4.1) и проверкой на стендовом оборудовании (п. 2.2.4.3).
Проверка работоспособности дискретныхвходов и выходов, тестирование связи с АСУ ТП производится при расширенномтестировании по п.2.2.4.2./>/>4.3 Текущийремонт/>/> Общие указания по проведению ремонта
Ремонт устройства ЦЗА-27,5-ФКС необходимопроизводить в случае нарушения его функционирования по назначению, котороевыявляется по результатам самодиагностики или после тестовой проверки в режимеДИАГНОСТИКА.
Ремонт должен проводиться обслуживающимперсоналом с группой по электробезопасности персонала не ниже III.Замена съемных модулей возможна специалистами, прошедшими обучение в объемепроизводства данных работ./>/>Данные по текущему ремонтусоставных частей
Ремонтопригодность составных частейустройства ЦЗА-27,5-ФКС обеспечивается:
— блочно-модульной конструкцией слегкосъемными платами и модулями, закрепляемыми в блоках БУ и БЗА;
— взаимозаменяемостью однотипных модулей вБЗА.
Все платы и модули могут быть замененыоднотипными непосредственно на месте установки устройства ЦЗА-27,5-ФКС безкакой-либо аппаратной настройки.
При замене модуля контроллера автоматики необходимо вовновь установленный модуль ввести уставки и программные ключи данногоустройства ЦЗА-27,5-ФКС, а также установить текущее время. Конфигурация,уставки и сетевой адрес могут быть записаны в память контроллера автоматикипредварительно, до установки его в БЗА. Информация в отдельно хранящемся модулесохраняется не менее 5 лет, часы-календарь обеспечивают отсчетвремени в течение не менее 200 ч.
Вышедшие из строя платы, модули илиустройство ЦЗА-27,5-ФКС в целом, если его невозможно восстановить заменойсъемных модулей, должны ремонтироваться на предприятии-изготовителе.Ремонт неисправных модулей производит предприятие, обеспечивающее гарантийное ипослегарантийное обслуживание, адрес которого указан в паспорте на устройствоЦЗА-27,5-ФКС.
При проведении текущего ремонта следуетсоблюдать меры безопасности, изложенные в п. 3.2.
ПРИМЕЧАНИЕ Внимание! Запрещается извлекать и вставлять в БЗА модули илиплаты без отключения его от сети питающего напряжения.
/>4.4 Функции самодиагностики
В устройстве ЦЗА-27,5-ФКС осуществляетсятест по начальному включению, непрерывный функциональный контроль аппаратныхсредств, контроль сохранности программного обеспечения и настроек параметровзащит и автоматики.
Самодиагностика работы устройствавыполняется в течение всего времени работы устройства ЦЗА-27,5-ФКС иобеспечивает:
— контроль связи контроллера автоматики с контроллером защит;
— контроль связи контроллера автоматики с БУ;
Работа программ микроконтроллеров вконтроллере защит, контроллере автоматики и в БУ защищена от«зависания» схемами «сторожевого таймера».
Результаты самодиагностикианализируются контроллером автоматики, который выявляет одно из трёх состоянийустройства:
— «устройство исправно»;
— «частичный отказ устройства»– система диагностики обнаружила неисправность, не влияющую на выполнениеосновных функций устройства – функций защит;
— «отказ устройства» –система диагностики обнаружила неисправность, препятствующую выполнению функцийзащит.
Сигналы, индицирующие эти состоянияустройства, а также выполняемые при этом действия приведены в таблице 6. Результатысамодиагностики выводятся на дисплей блока управления, а также доступны поканалам АСУ. При полном отказе устройства или при длительном (более 1 с)пропадании оперативного напряжения АСУ это выявляет как потерю связи сустройством. В устройстве ЦЗА-27,5-ФКС предусмотрен тестовый режимдиагностики (в окне меню ДИАГНОСТИКА), позволяющий контролироватьработоспособность дискретных входов и выходов, органов управления и индикациина лицевой панели БУ и цифровой аппаратной части устройства. Изменениесостояния выходных дискретных сигналов в тестовом режиме ДИАГНОСТИКА возможнотолько после ввода пароля.
Таблица 6-СамодиогностикаСостояние устройства Индикация состояния Действия, выполняемые по результатам самодиагностики «Исправно» Индикатор «Работа» включен Штатная работа устройства «Неисправность» Индикатор «Работа» мигает*
Блокируется команда включения ВВ;
формируется сигнал «Вызов». «Отказ» Индикатор «Работа» выключен Блокируется выдача всех выходных сигналов, кроме сигнала «Отказ ЦЗА».
ПРИМЕЧАНИЕ * — индикатор «Работа»может мигать и вследствие других причин, формирующих обобщенный сигнал «Вызов»;конкретная причина мигания при этом автоматически высвечивается на дисплееблока управления и доступна по каналам АСУ
/>/>/>/>/>/>4.5Меры безопасности при техническом обслуживании
Все работы по техническомуобслуживанию при использовании устройства ЦЗА-27,5-ФКС должны проводитьсятолько после обеспечения условий, блокирующих срабатывание силовогооборудования и исключающих создание аварийных ситуаций на объектеиспользования.
Обслуживающий персонал, проводящийтехническое обслуживание, должен иметь группу по электробезопасности персоналане ниже III для обслуживания электроустановок напряжением до 1000 В.
ПРИМЕЧАНИЯ
1) ВНИМАНИЕ: к клеммным соединителям БУ и БЗАподводятся постоянные и переменные напряжения до 300 В!
2) ЗАПРЕЩАЕТСЯ отключать от клеммных соединителейХ1…Х6 НЕОБЕСТОЧЕННЫЕ ЦЕПИ!
Блоки БЗА и БУ изготавливаются сприменением негорючих и трудногорючих веществ и материалов в соответствии стребованиями ГОСТ 12.1.004, не содержат веществ и материалов, опасных дляжизни, здоровья человека или окружающей среды.
Правила пожарной безопасности ивзрывобезопасности должны соответствовать правилам, действующим на объекте.
Таблица 12-Виды технического обслуживания Виды технического обслуживания
Пункт
РЭ Наименование объекта технического обслуживания и работы проверка (наладка) при новом включении первый профиактический контроль профилактический контроль тестовый контроль технический осмотр 3.3.1 Внешний осмотр + + + - + 3.3.2 Внутренний осмотр - - + - - 2.2.5.4 Затяжка винтовых соединений + + + - + 2.2.5.5 Качество заземления + + + - + 2.2.5.3 Правильность монтажа + - + - - 2.2.3 Проверка сопротивления изоляции + + + + + 2.2.4.2 Тестовая проверка работоспособности + + + + + 2.2.6 Настройка + - - - - 2.2.6.10
Сохранность в памяти параметров
настройки + + + + + 2.2.7 Проверка рабочим напряжением + + + - - 3.3.11
Взаимодействие с защищаемым
объектом + + + - - 3.3.12 Очистка - + + - -
4.6 Пример схемы подключенияустройств ЦЗА-27,5-ФКС при резервировании защит фидеров контактной сети
/>4.7 Настройка
Настройка устройства ЦЗА-27,5-ФКС.
Настройка устройства ЦЗА-27,5-ФКСзаключается в выполнении следующих операций:
— установка сетевого адреса данногоустройства в АСУ;
— установка показаний часов и календаря;
— задание конфигурации защит и автоматикипрограммными ключами;
— ввод уставок для функций защит иавтоматики, а также сервисных функций.Все операции настройки осуществляются спульта блока управления в соответствующих кадрах меню, отображаемых на дисплеепульта БУ. Выбор кадров меню, движение по ним и изменение параметров настройкиосуществляется с помощью кнопок, функции которых приведены в таблице 10.
Примечания
1) В исходном состоянии на дисплей блокауправления выводится начальный кадр с текущими значениями тока и напряженияфидера контактной сети;
2) Дисплей автоматическипереключается на индикацию начального кадра, если в течение 5 мин не быланажата ни одна кнопка на пульте БУ.
3) Содержание кадров меню и работа с нимприведены в приложении З.
/>
Рисунок 4.- Схема подключения устройствЦЗА-27,5-ФКС к АСУ
Поляпараметров, подлежащие изменению, выделяются миганием. Изменение параметров спомощью органов управления БУ возможно только в режиме МУ после введенияпароля. Режим просмотра настроек с помощью органов управленияБУ доступен как в режиме МУ, так и в режиме ДУ.
Для ввода уставок необходимо:
— перевести устройство в режим местногоуправления (если светился светодиод «ДУ», то необходимо нажать кнопку«ДУ/МУ»);
— выбрать нужный набор уставок («1»или «2») кнопкой «УСТАВКА».
— войти в кадр «ОСНОВНОЕ МЕНЮ»(нажать кнопку «МЕНЮ»)
— войти в кадр «УСТАВКИ»(стрелками подвести курсор к нужной строке и нажать кнопку «ВВОД»);
— последовательно входя в кадры конкретныхвидов защит (ТО, НДЗ и т.д.), устанавливать их параметры путем подведениямигающего курсора к очередной цифре и изменения ее при помощи стрелок («ВВЕРХ»или «ВНИЗ»).
При вводе (изменении) уставок и параметровнеобходимо учитывать:
— основные технические данные защит –обозначения и допустимые диапазоны уставок, их дискретность (см. таблицу 4);
— параметры функций автоматики (см.таблицу 5);
— параметры сервисных функций (см. таблицу6);
После окончания редактирования настроекмассив информации следует переписать из блока БУ в блок БЗА. Для этогонеобходимо выполнить пункт меню «ЗАПИСАТЬ». После ввода пароля впамять контроллера автоматики переписываются значения введенных настроекустройства. Выбор нужного набора уставок («1» или «2»)может управляться через дискретный вход «Прогр. 2» или по каналу АСУ.Выбор способа управления набором уставок задается в меню«КОНФИГУРАЦИЯ». Конфигурации защит и автоматики, а также выборзначений уставок для конкретного фидера производится, исходя из требований действующихнормативных документов, в частности:
— ЦЭ-462. Правила устройства системытягового электроснабжения железных дорог Российской Федерации;
— ЦЭТ-24. Руководящие материалы порелейной защите систем тягового электроснабжения.
Дляфидера контактной сети надо выбрать и просчитать комплект из трех защит(основная, резервная и дополнительная), удовлетворяющих 4-м основнымтребованиям: чувствительность, селективность, отстроенность от нормальныхрежимов и быстродействие. Основная защита служит для отключения с наименьшимвременем срабатывания только одного пораженного участка (ближней зоны),ограниченного выключателями, примыкающими к этому участку. Ближнеерезервирование используется для резервирования основных защит своеговыключателя, а дальнее – для резервирования защит других выключателей(например, на посту секционирования). Дополнительные защиты и блокировкииспользуются для улучшения чувствительности и селективности основных ирезервных защит.
В таблице 11приведен рекомендуемый состав основных, резервных и дополнительных защит длятяговых подстанций, постов секционирования и пунктов параллельного соединения дляразличных режимов работы и схем питания контактной сети. Рассчитанныезначения уставок могут быть скорректированы по результатам измерения устройствамиЦЗА-27,5, установленными на отходящих присоединениях, конкретных параметроваварийных процессов при проведения опытных коротких замыканий.
Контроль сохранности в памяти параметровнастройки
Снять оперативное питание с устройства.Через 1…2 мин вновь подать оперативное питание и убедиться в сохранностипараметров настройки и правильности показаний часов.
Перед началом эксплуатации рекомендуетсяобнулить накопительную информацию.
Для обнуления накопительной информациинужно на дисплее БУ выйти в «ОСНОВНОЕ МЕНЮ», выбрать подменю «СЧЕТЧИКСОБЫТИЙ», в нем выбрать строку «ОЧИСТИТЬ» и нажать кнопку «ВЫБОР».
После выполнения пп. 2.2.6.1 ÷2.2.6.11 устройство ЦЗА-27,5-ФКС готово к эксплуатации на объекте.
ПРИМЕЧАНИЕ – Внимание! После внесения любых изменений в настройкуустройства ЦЗА-27,5-ФКС следует выполнять пункт 2.2.6.6.
5. Диагностирование микропроцессорныхзащит при помощи современных приборов
Перед началом ремонтных работ необходимопроизвести диагностирование и зафиксировать техническое состояние устройства.
В состав диагностических работ входятпроверки:
-внешнего вида;
-сопротивленияизоляции;
-работоспособности./>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/> 5.1 Внешний осмотр
Перед установкой устройства на объектнеобходимо произвести его внешний осмотр в следующем объеме:
-проверитькомплектность поставки;
-проверить внешнийвид.
При внешнем осмотре проверяется:
-отсутствиемеханических повреждений;
-целостностьлакокрасочных покрытий;
-отсутствие деформациии загрязнения контактов соединителей;
-надежность затяжкивинтов крепления модулей;
-отсутствие нарушенияизоляции проводов и механических повреждений концевых разделок соединительныхжгутов из комплекта устройства;
-состояние иправильность выполнения цепей заземления./>/>Проверкасопротивления изоляции
Проверку электрического сопротивленияизоляции всех независимых внешних цепей устройства относительно корпуса и междусобой производят мегаомметром.
Проверку сопротивления изоляции производятв холодном состоянии устройства после пребывания его в НКУ по ГОСТ 20.57.406 неменее 2 ч.
Электрическое сопротивление изоляции при НКУ должнобыть не менее 100 МОм./>/>Проверкаработоспособности
При проверке технического состояниянастроенного ЦЗА- убедитесь в:
-хранении параметровнастройки;
-работоспособностиизмерительных каналов;
-запоминании ихранении параметров аварийных событий и накопительной информации и хода часовпри отключенном питании.
Для обеспечения хода часов при отключениипитания ЦЗА- должен быть выдержан во включенном состоянии не менее одного часа(заряда внутреннего аккумулятора).
Для автоматизированной проверки ЦЗА- ФКС,включая проверку направленных защит, а также функций, связанных с вычислением симметричныхсоставляющих, необходимости использовать проверочное устройство типа РЕТОМ.
/>/>/>Состав реле-томографа
Испытательная система РЕЛЕ — ТОМОГРАФ включаетв себя:
1) испытательный прибор РЕТОМ-41М;
2) персональный компьютер типа IBM ATPentium-166 или выше с видеоадаптером VGA или выше, привод CD-ROM,оборудованный координатным устройством типа mouse;
3) программное обеспечение дляперсонального компьютера. К настоящему времени разработаны следующиепрограммные модули:
— ручное управление источниками тока инапряжения;
— проверка реле тока и напряжения;
— проверка токовых защит в автоматическомрежиме;
— проверка дистанционной защиты;
— проверка характеристики срабатыванияреле сопротивления;-
— модель энергосистемы;
— воспроизведение записи регистраторов (COMTRADE-формат);
— генерирование сигналов нетрадиционнойформы;
— миллисекундомер-регистратор.
Назначение реле-томографа
Автоматический или ручнойконтроль параметров релейной защиты. Выдача протокола испытаний.
Испытание релейнойзащиты в реальных режимах повреждений, возникающих в энергосистемах.Автоматизированная обработка результатов испытаний.
-Выбор и проверкахарактеристик релейной защиты с учетом конкретных режимов энергосистемы пользователя.
Кроме выполнения традиционных плановых иналадочных работ, испытательная система РЕЛЕ-ТОМОГРАФ-41М предоставляетпользователю много абсолютно новых уникальных возможностей, а именно:
1) повышение степени автоматизацииобработки результатов испытаний;
2) уменьшение весогабаритных показателей;
3) моделирование различных режимов работыэнергосистем при авариях;
4) воспроизведение реальных аварийныхрежимов;
5) существенная экономия трудозатрат пристандартных проверках;
6) повышение достоверности результатовпроверки;
7) простота обслуживания, удобство инаглядность;
8) автоматический или ручной контрольпараметров релейной защиты;
9) выдача протокола испытаний.
Испытание релейной защиты в реальныхрежимах повреждений, возникающих в энергосистемах. Автоматизированнаяобработка результатов испытаний.
Испытательная система для релейной защитыреле-томограф
Надежная работа устройств релейной защитыи автоматики во многом определяется качеством проверки их характеристик вусловиях эксплуатации. Такие испытания проводятся регулярно и, учитываясложность проверки и наличие большого числа релейных устройств, их проверкатребует применения специализированных измерительных приборов и устройств. Приналадке устройств релейной защиты необходима аппаратура для регулирования иизмерения, величин переменного и постоянного тока напряжения, для регулированияугла между векторами тока к напряжению, для измерения времени срабатывания,определения частотных характеристик отдельных узлов аппаратуры релейной защиты.
В настоящее время в эксплуатацию поступиласовременная испытательная система для проверки релейной защиты «Реле-томограф»на базе мощного прибора РЕТОМ-41, работающая совместно с персональныммалогабаритным компьютером типа Notebook.
С помощью «Реле-томографа» можнопроводить проверки устройств релейной защиты всех поколений:
-современныемикропроцессорные реле и сложные системы защиты отечественных и зарубежныхфирм;
-полупроводниковыеотечественные устройства релейной защиты и автоматики, например, серий ШДЭ, ПДЭ,ШП, ШЭ, ЯРЭ и др.;
-вся номенклатураэлектромеханических панелей и комплектов защиты и автоматики производства ОАО «ЧЭАЗ»,например, серий ЭПЗ, ДФЗ, ПЗ, ДЗТ, КЗ, КРБ и др.;
-отечественные изарубежные приборы определения места повреждения;
-панелипротивоаварийной автоматики и цепи телеизмерения;
-устройствасинхронизации;
-счетчикиэлектроэнергии;
/>/>/>Структураиспытательной системы
Пользователь задает наперсональном компьютере (ПК) необходимые ему режимы работы, ПК рассчитываетзаданные режимы и вырабатывает цифровые выборки токов и напряжений. Эти выборкипередаются в РЕТОМ. Силовые цифро-аналоговые преобразователи масштабируютпоступающие цифровые выборки и формируют аналоговые сигналы токов IA, IB, IC инапряжений UA, UB, UC. Указанные сигналы подаются на вход проверяемой релейной защиты.Выход проверяемого устройства в виде контактов реле подключается к цифровомувходу РЕТОМа и считывается ПК. Компьютер обрабатывает эту информацию,синхронизирует ее с реальным временем и выдает в виде протокола испытаний. ПКуправляет также реле, установленными в РЕТОМе (цифровой выход).
/>/>/>Техническиеданные испытательного прибора РЕТОМ-41М.
-Источники тока.
-Основныехарактеристики и параметры источников тока представлены в табл. 1, на рис.5.1.1; 5.1.2.
Таблица 1- Основной диапазон изменениятокаДиапазон изменения тока: I II в трехфазном режиме в каждом канале 0,05… 2,0 А 0,05… 20,0 А в однофазном режиме 0,15… 60,0 А в режиме источника постоянного тока 0,1… 20,0 А
/>
Рисунок 5.1.1-Диапозон измерения тока 20А
/>
Рисунок.5.1.2-Диапозон измерения тока 2 А
Основные параметры источников тока РЕТОМ — 41М
1) Общее количество — 3.
2) Минимальный шаг изменения тока:
— 0,25 ±0,05 мА;
— 2,5 ±0,5 мА.
2) Основная погрешность:
— в интервале 50… 100 мА ± 5 мА;
— в интервале 0,1… 2,0 А 0,5 %;
— в интервале 50… 1000 мА ± 7,0 мА;
— в интервале 1,0… 20,0 А 0,5 %.
3) Дополнительная погрешность:
— в интервале 50… 100 мА ± 0,5 мА;
— в интервале 0,1… 2,0 А 0,25 %;
— в интервале 50… 1000 мА ± 5,0 мА;
— в интервале 1,0… 20,0 А 0,15 %.
4) Характеристики по точности сохраняютсяв диапазоне нагрузок 0… 0,62 Ом. Максимальная выходная мощность каждого источника неменее 250 Вт, время срабатывания тепловой защиты канала (при максимальнойвыходной мощности из холодного состояния 20°С)не менее 10 мин, каждый канал имеет защиту от перенапряжения при обрыве цепи нагрузки. Источникинапряжения. Основные характеристики источников напряженияпредставлены на рис. 5.1.3; 5.1.4. Основные параметры источников тока РЕТОМ — 41Мприведены ниже.
1) Количество — 3
2) Диапазон изменения напряжения:
— в трехфазном режиме в каждом канале 0,5… 120 В;
— в однофазном режиме 0,5… 240 В;
— в режиме источника напряженияпостоянного тока 0,5… 320 В;
— минимальный шаг изменения напряжения 12,5± 0,5 мВ.
3) Коэффициент пульсаций постоянногонапряжения при сопротивлении нагрузки 4,3 кОм, не более 0,1% изм. знач.
4) Основная погрешность в диапазоне 0,5… 120 В:
— в интервале 0,5… 5,0 В± 0,04 В;
— в интервале 5,0… 120,0 В 0,5 %.
5) Дополнительная погрешность:
— в интервале 0,5… 5,0 В± 0,04 В;
— в интервале 5,0… 120,0 В 0,15 %.
6) Характеристики по точности сохраняютсяпри сопротивлении нагрузки не менее 150 Ом.
7) Максимальная выходная мощность каждогоисточника не менее 60 Вт (при напряжении 60 В).
8) Каждый канал имеет защиту от короткогозамыкания в цепи нагрузки и от перегрузки усилителей.
/>
Рисунок 5.1.3- Зависимость максимальнойвыходной мощности от выходного напряжения
Зависимость тока срабатывания защиты от выходногонапряжения
/>
Рисунок 5.1.4- Зависимость токасрабатывания защиты от выходного напряжения
Источники тока инапряжения
Основные параметры источников тока инапряжения:
-промышленная частота50 ± 0,001 Гц;
— диапазон изменения промышленной частоты20… 70 Гц с шагом 0,01 ГЦ;
-диапазон изменения фазы в каналах тока инапряжения на промышленной частоте 0… 359°;
— минимальный шаг изменения фазы 0,1°;
— погрешность установки фазы каналов токаи напряжения 0,05°;
— расширенный диапазон частот выдаваемыхсигналов 0,2… 500,0 Гц с шагом 0,2 Гц;
— в режиме эмуляции переходных процессоваварийных ситуаций диапазон выдаваемых частот от 0 Гц до 10-й гармоникипромышленной частоты;
— в режиме синтеза сигналов сложной формыи воспроизведения записей с цифровых регистраторов частотный диапазон от 0 до500 Гц.
Дискретные и аналоговые входы
Дискретные входы для приема состояниявходной цепи:
— замкнуто (R £ 500 Ом);
— разомкнуто (R ³ 1000 Ом).
Основные параметры дискретных входов:
— количество – 8 (4 – стандартные, 4 –универсальные);
— тип: контакт, транзистор, ТТЛ 15 В;
-допустимое напряжение на клеммах 0 … @ 220 В;
-разрешающая способность определенияизменения состояния контактов не хуже 0,4 мс;
— погрешность измерения времени 0,1 %;
— гальваническая изоляция входов междусобой 500 В.
Аналоговые входы
Основные параметры аналоговых входов
— количество — 4;
— диапазон (1,0… 20 мА, 0,5… 20 А, 0,5… 20 В, 20… 300 В);
— погрешность измерений 0,5 % (длядиапазона 0… 20 А — 1 %);
— гальваническая изоляция от усилителей 1000 В;
— гальваническая изоляция выходов междусобой 500 В
Условия эксплуатации
Эксплуатационные характеристики
— диапазон рабочих температур 1°С ...+40°С;
— нормальная температура (20±5)°С;
— влажность воздуха до 80% при 25°С;
— высота над уровнем моря не более 2000 м;
— группа условий эксплуатации по ГОСТ17516.1 М23.
/>/>/>Особенностиаппаратной части
Особенностью аппаратной части РЕТОМаявляется большая мощность, малые габариты, высокая надежность и безопасность,удобство и простота пользования.
Общая структура аппаратной части приведенана рис.2.5.
Основные узлы этой структуры:
— три токовых канала с цифроаналоговымипреобразователями (ЦАП);
— три канала напряжения ЦАП;
— интерфейсный модуль, осуществляющийсвязь РЕТОМ — ПК;
— импульсные источники питания;
— блок дискретных сигналов;
— блок аналого-цифрового преобразования;
-блок выходных реле.
Токовые каналы имеют два режима работы – 2А и 20 А. Это позволяет
улучшить работу в области малых значенийтоков. Переключение между режимами работы можно осуществлять в любом каналенезависимо друг от друга.
Канал напряжения имеет нелинейнуюнагрузочную характеристику. На отрезке от 0 до 60 В характеристика имеет прямуюзависимость выходной мощности от выходного напряжения, от 60 В до 120 В –выходная мощность не зависит от напряжения и равна 60 Вт. Данная структура усилителяпозволяет полнее реализовать энергетические параметры усилителя при проверкахустройств РЗА.
Входы дискретных сигналов разбиты на двегруппы. Первая группа предназначена для проверки контактов с наличиемнапряжения постоянного тока (до =250 В), а вторая – дополнена возможностьюработы с напряжением переменного тока (до 250 В). Все каналы независимы игальванически развязаны и могут работать с контактами типа «сухой контакт».
Выходные реле имеют разные характеристикипо коммутируемому току, что существенно расширяет область их использования.
Двенадцатиразрядное АЦП двойногоинтегрирования имеет один канал, к которому подключены четыре входа: 20 мА, 20А, 10 В, 300 В. Переменный сигнал перед измерением преобразуется в постоянный.
/>/>/>Мерыбезопасности
В системе предусмотрены специальныерешения, обеспечивающие безопасность проведения работ, защиту самого РЕТОМа и,что очень важно, — проверяемой аппаратуры релейной защиты. К этим мерам можноотнести следующие программно-аппаратные решения:
— схема сигнализации о наличии холостогохода в цепях тока на выходе РЕТОМа. Этот режим не опасен для самого устройства исвидетельствует о неисправностях в цепях тока проверяемой релейной защиты илиошибках в схеме ее подключения;
— схема температурной защиты. Схемавыключает токовый ЦАП, если выходной ток превышает заданный пороговый уровень втечение недопустимо длительного промежутка времени. Это позволяет предотвратитьвыход из строя от перегрева как самого РЕТОМа, так и проверяемой релейнойзащиты от токов, превышающих ее термическую стойкость.
В алгоритм проверки включена такжепрограммная время — токовая защита.
— схема мгновенной защиты от сверхтока вцепях напряжения;
— схема защиты и сигнализации о наличиикороткого замыкания в цепях напряжения на выходе РЕТОМа. Срабатывание защитысвидетельствует о неисправностях в цепях напряжения проверяемой релейной защитыили ошибках в схеме ее подключения;
— схема защиты от неисправностей в линиисвязи с ПК или программных сбоев в ПК. В этом случае блокируются выходныекаскады усилителей и на выходе РЕТОМа отсутствуют токи и напряжения;
— блокирование выходных каскадовусилителей тока и напряжения при включении питания ПК или РЕТОМа;
— устройство РЕТОМ в целом снабженотепловой защитой триггерного типа. Защита выключает силовые ЦАП в случаеперегрева устройства во всех нештатных ситуациях;
— при срабатывании всех перечисленныхзащит на экране дисплея появляются соответствующие сообщения.
/>/>/>Правилаэксплуатации
При эксплуатации системы РЕТОМ-41Мнеобходимо соблюдать следующие правила:
— включение в сеть необходимо производитьс учетом того, что в максимальном режиме прибор потребляет ток до 8 А;
— повторное включение прибора необходимопроизводить через 3 или более минут;
— время переключение режима работы токовыхканалов с 20 А на 2 А или обратно составляет около 30 секунд. В это время нежелательно производить какие- либо операции с программой;
— при выводе сообщения о перегреве прибораего можно не выключать от сети, а просто подождать несколько минут, не пытаясьвыдавать сигналы. При этом все каналы будут выключены, а вентилятор будет продолжатьработать и он быстро остудит прибор;
— ни в коем случае нельзя замыкать междусобой работающие выходы каналов тока и напряжения. Это может привести к выходуих из строя;
— при включении прибора идут переходныепроцессы и иногда в токовых каналах при разомкнутых клеммах на выходныхконденсаторах накапливается напряжение, достигающее порога срабатывания защитыот холостого хода или разрыва токовой цепи. Этого можно избежать, если держатьтоковые выходы в замкнутом состоянии, даже если они не используются;
— если после работы с прибором естьнеобходимость в печати, то для избежания выхода из строя LPT –порта, подключение принтера производится при выключенном состоянии компьютера ипринтера. При этом используется тот же кабель, который использовался для подключения РЕТОМ-41М.
Схема подключения
На рис.5.1.6 приведена расположениясоединительных клемм на лицевой панели РЕТОМа. Питание устройстваосуществляется от сети 220 В, 50 Гц.
Для подключения к панелям и шкафамрелейной защиты используются внешние сигнальные (КСГ-12.01 (КСГ-12.02)) исиловые (КСЛИ –08.01) кабели. Цоколевка и назначение контактов разъемов,расположенных на лицевой панели и используемых для подключения данных кабелей,приведена на рис. 5.1.6.
/>
Рисунок 5.1.6-Передняя панель РЕТОМ-41М
Все операции по подключению проверяемойзащиты к устройству РЕТОМ осуществляются на его лицевой панели. ПодключениеРЕТОМа к ПК осуществляется при помощи стандартного 25-контактного разъема,установленного на задней панели устройства. При этом со стороны ПК используетсяразъем для подключения принтера (параллельный порт LPT1).
/>5.3 Настройка РЕТОМа
Программа предназначена для настройкикоэффициентов усиления каналов тока и напряжения при известной нагрузке иизвестном токе и напряжении, коррекции измерительных входов (АЦП), выборарежима монитора (рис.5.2.1). Программа входит в стандартный комплект поставки изапускается из главного меню системы, кнопка для запуска – предпоследняя,расположена рядом с кнопкой выхода из главного меню (см. рис. 5.3.1).
Коррекция коэффициентов усиления к(действующего значения) и углов Dj в каналах тока и напряжения
Перед поверкой на предприятии, настройкаэтих коэффициентов производится на следующих нагрузках и диапазонах:
-источники тока — диапазон 20 А, нагрузка0,625 Ом, коэффициенты для всех каналов выставляются на середине шкалы при токе10 А;
-источники тока — диапазон 2 А, нагрузка7,5 Ом, коэффициенты для всех каналов выставляются при токе 1 А;
-источники напряжения — нагрузка 170 Ом,коэффициенты для всех каналов выставляются, аналогично, на середине шкалы принапряжении 60В.
Для настройки коэффициента усиления каналатока следует выбрать диапазон работы (2 А или 20 А) при помощи переключателяКаналы тока. Подключить амперметр класса 0,2 (в крайнем случае, 0,5) требуемогодиапазона к выходу настраиваемого канала, например, Iа. Настройку можно проводить при различных нагрузках.Так, для базовой настройки Rн = 0,625Ом (Rн = 7,5Ом, диапазона 2 А) амперметр включается в рассечку, последовательно снагрузкой, между зажимами Iа и IN. Если планируется использовать РЕТОМ для проверки реле с сопротивлениемнагрузки больше 0,625 Ом (7,5 Ом), то рекомендуется проводить настойку с учетомреальной нагрузки и сохранить ее в архиве для дальнейшего использования. В полеIа установить требуемое значение тока, например, 10 А. Включитьприбор при помощи тумблера РETOM. Контролируя Iа по амперметру, изменить коэффициент усиления канала — КIa. Поля коэффициентов расположены в левой верхней части панелипрограммы, первая колонка. Изменять коэффициент можно как вручную, вводя новоезначение с клавиатуры, так и кнопками Ý и ß рядом с КIа.
Для удобства регулирования коэффициентаусиления канала можно воспользоваться вспомогательным прибором (рис.5.2.2),который вызывается нажатием правой кнопки манипулятора mousе. Выбранное поле (KIа или Iа°) приобретает красный цвет. Для увеличения значения параметра (KIа или уголIа°) воспользуйтесьстрелкой ®, а для уменьшения — стрелкой ¬. Стрелки и ¯ позволяют изменить шагрегулировки, соответственно в большую или меньшую сторону. Текущее значениекорректируемого параметра отображается на черном поле над кнопкой ОК.
/>
Рисунок.5.2.2 — Вспомогательный прибор длянастройки
По окончании настройки, нажав кнопкуОбнуление U, I, обнулите выходы РЕТОМа.
Остальные коэффициенты настраиваются аналогично. Кнопка Начальныезначения предназначена для присвоения коэффициентам усиления значения 1, ауглам и смещению – 0.Настройка углов между сигналами в каналахнапряжения и тока
Комбинации пар сигналов при настройкеуглов
Ua – Ub, Ua – Uc, Ua – Ia, Ua – Ib, Ua – Ic, здесь за базис принимается вектор Ua, относительно него выставляются коэффициенты по углу остальных векторовтока и напряжения. Реальное значение настраиваемого угла измеряется фазометромкласса 0,5 или визуально на экране осциллоскопа (в этом случае сигнал в каналетока снимается с резистивного калиброванного пункта).
Пример настройки
Для настройки угла между Uа и Iа:
-подключить к этим выходам РЕТОМ нагрузкуи фазометр;
-в панели Токи и напряжения на РЕТОМезадать:
Uа = 100 В,30°; Iа = 5 А,10°;
-включить РЕТОМ;
-измерить фазометром угол между Uа и Iа(например, 18°) и вычислить разность между заданным углом (Uа, Iа), равным20° и показанием фазометра (18°);
-значение этой разности (2°) внести в окно Iа поляУглы в панели коэффициенты подстройки и нажать Enter.
Показания фазометра должны стать равнымизаданному углу между Uа и Iа (20°).
Настройка коэффициентов коррекции(усиления) для каналов тока и напряжения в режиме источников постоянного тока
При использовании каналов напряжения итока в режиме источников постоянного тока (каналы =Uab и=Iabc) для их коррекции существуют отдельно своикоэффициенты. Их поля (два редактируемых поля) расположены в левой верней частиосновной панели, ниже полей основных коэффициентов, под кнопкой Начальныезначения.
Регулировка коэффициентов осуществляетсяаналогично предшествующему пункту, используются внешний вольтметр и амперметрпостоянного тока. Значения напряжения и тока задаются в правой верхней частиосновной панели, под кнопкой Обнуление U,I,предварительно выбрав кнопкой режим источника постоянного тока (DC).Рекомендуемая нагрузка и значение величин, на которых производится коррекция:
-для каналов тока ("-" In, "+" Iabc) – нагрузка 0,625 Ом, значение тока – 10 А;
-для каналов напряжения ("-" Ua, "+" Ub) – нагрузка 1 кОм, значение напряжения – 220 В.
Настройка коэффициентов коррекции АЦП(аналоговых измерительных входов).
Для настройки коэффициентов коррекции АЦПвыберите в пункте меню АЦП один из рабочих диапазонов: 20 мА, 20 А, 10 В, 300 В(рис.5.2.3). Для каждого аналогового входа имеются два коэффициента коррекции –усиления и смещения.
/>
Рисунок.5.2.3- Меню полуавтоматическойнастройки коэффициентов коррекции канала АЦП
/>
Рисунок.5.2.4- Панель График АЦП
Для удобства и быстроты предусмотрен режимих Полуавтоматической настройки (одноименная кнопка). В этом режиме расчеткоэффициентов для каждого канала производится по двум значениям его диапазона,первое значение задается вначале диапазона (например, вход 20 В, значение 1 В),второе значение в конце диапазона (допустим 19 В). В качестве источника можноиспользовать либо сам РЕТОМ, либо внешний источник. При использовании РЕТОМаможно производить плавную регулировку выдаваемой величины напряжения или тока(в зависимости от того, какой аналоговый вход настраивается). По введенным изаписанным значениям рассчитываются коэффициенты усиления и смещения для аналоговоговхода, аналогично для всех остальных входов. Кнопка График АЦП.Позволяетпросмотреть сигнал на входе канала АЦП (см.рис.5.2.4).
Кнопка Сохранить в архив предназначена длясохранения полученных коэффициентов настройки в архиве. Это позволяет иметь вархиве несколько настроек для разных нагрузок. Необходимо помнить, что дляканалов тока параметры гарантируются при сопротивлении нагрузки в диапазоне от0 до 0,7 Ом.Режим управления монитором
Программа позволяет выбрать режимуправления монитором (SVGA/VGA) в зависимости от его разрешения, используяпереключатель Монитор. Если разрешение монитора 640х480, то следует установитьрежим VGA. Если монитор позволяет работать с разрешением 800х600 и более, — SVGA. На компьютерах типа NoteBook это иногда приводит к изменению размера рабочегоокна. Режим монитора также сохраняется в архиве.Ограничение длительности режима настройки
Если настройка осуществляется в режимемаксимальной выходной мощности (20 А на нагрузке 0,625 Ом, т.е. при мощности250 Вт), то в длительном статическом режиме происходит разогрев усилителей. Награни срабатывания тепловой защиты возможно появление температурной погрешностив районе 0,3 – 0,5 %. Для предотвращения разогрева следует вручную ограничиватьдлительность включения канала временем 5-6 мин.
Выход из программы производится поодноименной кнопке меню. При этом все коэффициенты сохраняются в отдельномфайле CONFIG.RET, который расположен в каталоге РЕТОМа в папке C:\RETOM41M\RET_41R.Эти коэффициенты используются всеми программами РЕТОМа. Перед выходом изпрограммы можно данные коэффициенты дополнительно сохранить в своем архиве,нажав кнопку Сохранить в архив. При нажатии кнопки Выход без сохраненияизмененные коэффициенты не сохраняются и в этот файл записываются прежние,ранее установленные коэффициенты./> 5.4 Главное меню
Программное обеспечение испытательнойсистемы содержит следующие программные модули (стандартный комплект программ).
/>
Рисунок.5.3.1- Главное меню системы
Ручное управление источниками тока и напряжения.Программа предназначена для независимого управления 3 источниками тока и 3источниками напряжения в ручном режиме. С помощью этой программы можно измеритьвремя срабатывания и возврата реле на любом из восьми контактов при изменениилюбого параметра.
Ручная проверка реле тока и напряжения.Программа предназначена для проверки реле тока и напряжения в ручном илиавтоматическом режимах. Она позволяет осуществить в режимах однофазных,двухфазных и трехфазных КЗ следующие виды проверок:
— проверка токов срабатывания и возвратареле тока с зависимой и независимой выдержками времени;
— проверка напряжений срабатывания ивозврата реле напряжения;
— автоматическое вычисление коэффициентавозврата и класса точности реле;
— проверка времени срабатывания и возвратареле с учетом всех возможных углов возникновения повреждения;
— построение зависимости tср =f(I);
— выдача протокола испытаний.
Автоматическая проверка реле тока.Программа предназначена для комплексной проверки токовых защит с выдачейпротокола испытаний.
Ручная проверка реле сопротивления.Программа предназначена для ручной и автоматической проверки дистанционныхзащит и позволяет осуществить в режимах однофазных, двухфазных и трехфазных КЗследующие виды проверок:
— построение характеристик срабатываниявсех ступеней реле сопротивления при повреждениях фаза-земля и фаза-фаза;
— определение времени срабатывания ивозврата быстродействующих ступеней с учетом всех возможных углов возникновенияповреждения;
— построение зависимости t = f(Z),характеризующей уставки всех ступеней дистанционной защиты и временасрабатывания ступеней при повреждениях фаза-земля и фаза-фаза.
Автоматическое снятие Z-характеристикиреле сопротивления. Программа позволяет быстро и объективно снятьхарактеристику срабатывания реле сопротивления методом половинного деления сполучением протокола.
Автоматическая проверка релесопротивления. Программа предназначена для автоматической проверки релесопротивления и многоступенчатых (до 5 ступеней) дистанционных защит ипозволяет осуществить в режимах однофазных, двухфазных и трехфазных КЗследующие виды проверок:
-нахождение jмч;
-построение характеристик срабатывания Z(j) до 5 ступеней ДЗ при повреждениях фаза-земля и фаза-фаза, в случае,если характеристика – многоугольник; нахождение угловых (критических) точек;
-определение тока точной работы;
-проверка самохода от тока;
-проверка несрабатывания защиты приразомкнутых цепях напряжения;
-имитация КЗ «сзади» для линии,находящейся в тупиковом режиме;
-проверка ДЗ при двухфазном КЗ «заспиной»;
-проверка ДЗ при КЗ АВС «заспиной»;
-проверка ДЗ «по памяти» при КЗАВС;
-построение зависимости tср = f(Z), характеризующей уставки всех ступеней ДЗ и временасрабатывания ступеней, при повреждениях фаза-земля и фаза-фаза.
Генератор несинусоидальных сигналов. Припроверке многих устройств РЗА необходимо подавать на вход сигналнесинусоидальной формы. Программа дает возможность запрограммировать сигналкаждого канала РЕТОМа по формулам:
/>; />,
В соответствии с этими формулами можно
— запрограммировать подобным образом до4-х аварийных режимов;
— на основной сигнал наложить гармоники;
— получить апериодическую составляющуюсигнала;
— на разных выходах получать сигналыразной частоты и т.д.
Воспроизведение аварийных процессов сцифрового осциллографа. Выдача сигнала любой формы на выходе РЕТОМ-41М даетуникальную возможность осуществить воспроизведение записи аварии цифрового регистратораи оценить поведение реле в момент реальной аварии. Большое количество записейразличных аварий позволяет проверять любое новое оборудование в реальныхусловиях эксплуатации еще до его установки на объекте и оценивать егоработоспособность, а также диапазон уставок.
Приведенная RL-модельэнергосистемы. Математическая модель энергосистемы, реализованная наперсональном компьютере, в сочетании с испытательным устройством РЕТОМ,обеспечивающим физическое воспроизведение результатов математических расчетов,дает пользователю уникальную возможность проверки релейной защиты в реальныхрежимах повреждений в энергосистемах. Дружественный диалоговый интерфейспозволяет удобно задавать параметры энергосистемы, токи и напряжениянагрузочного режима, место установки релейной защиты, вид и место повреждения.Результаты испытаний обрабатываются и наглядно отображаются на экране дисплея.При этом на вход проверяемой релейной защиты подводятся токи и напряжения,возникающие в реальных условиях с учетом переходных процессов в энергосистемепользователя.
На основе этих испытаний пользовательпринимает решение о параметрах характеристик и уставок релейной защиты,соответствующих его условиям. Это является основным отличием нашего устройстваот других, используемых в настоящее время.
Секундомер. При проверке временсрабатывания реле и анализа логической последовательности функционирования сложныхкомплексов защиты удобно пользоваться программой Миллисекундомер-регистратор.Эта программа позволяет:
— измерять времена (срабатывания,возврата, разновременность срабатывания, разновременность возврата,кратковременного переключения);
— задавать входные воздействия (векторнойдиаграммой, постоянным или переменным напряжением, контактом);
— регистрировать до 8-ми каналов сточностью, не хуже 400 мкс.
Для выбора одного из указанных программныхмодулей достаточно при помощи левой кнопки манипулятора mоuse нажатьсоответствующую клавишу в главном меню. Программа настройки и коррекции. Предпоследняя кнопкаглавного меню. Перед работой необходимо выполнить согласование программнойчасти и электронной. Настройка заключается в выставлении коэффициентов усилениядля каждого канала, угловой коррекции и небаланса. Настройка позволяет получитьвысокую точность измерений при работе с РЕТОМ-41М. Мгновенные значения длякаждого канала рассчитываются по следующей формуле:
/>,
ка – коэффициент, регулирующийдействующее значение А по амплитуде;
Dj – коэффициент угловой коррекции;
Асмещ – коэффициент небаланса(смещения), сводящий к нулю постоянную составляющую (тока или напряжения).
Здесь жевыставляются корректирующие коэффициенты для источников тока и напряжения,работающих в режиме постоянного тока, а также коэффициенты для 4-х каналов АЦП.
/>
Рисунок.5.3.2- Структура испытательнойсистемы РЕЛЕ-ТОМОГРАФ
Для получения краткой информации оструктуре испытательной системы, схеме подключения, передней панели прибора, атакже для получения краткой информации обо всех программных модулях необходимонажать клавишу Помощь: Структура испытательной системы РЕЛЕ-ТОМОГРАФ(см.рис.5.3.2). Для получения краткой информации о каждом элементе тестевойсистемы следует при помощи манипулятора mouse выбратьсоответствующий элемент и нажать левую кнопку манипулятора.Работа с меню
Все функции программы Ручное управлениеисточниками тока и напряжения можно выполнять не только при помощи mouse, но ис использованием клавиатуры или меню, которое вызывается нажатием клавиши F10.Функциональное назначение пунктов меню состоит в следующем:
-РЕТОМ: Программное управлениеиспытательным прибором:
-Вкл: + Вкл. — включение,
-Выкл.- выключение. См. раздел ПодключениеРЕТОМ-41М к программе.
-Калькулятор (F4) — вызовкалькулятора.
Каналы I: Управлениетоковыми каналами. Включение и выключение любого токового канала и выбормаксимального выдаваемого тока каналов. См. раздел Управление токовыми каналами
АЦП: Выбор типа измеряемой величины (токили напряжение) и диапазона измерения. См. раздел Цифровой мультиметр
Режим: Выбор режимов работы программы.
Диаграмма U, I (Alt_D)Режим Тест I, U — см. Управление токами и напряжениями.
Миллисекундомер (Alt_T)Тест t — см. Проверка времен срабатывания и возврата.
F = 0,2 … 500, DF =0,2 — Задание диапазона изменения частот для переменных величин.
F = 20 … 70, DF =0,01 От диапазона зависит минимальный шаг изменения частоты.
Синхронизация с сетью — для синхронизациивыдаваемых частот сигналов к частоте сети. Для этого необходимо включить всеть, соблюдая полярность блок синхронизатора, а его выходы соединить с 8-мвходным контактом РЕТОМ-41М. При выборе пункта меню Синхронизация с сетью вкл.Частоты и углы выдаваемых сигналов будут привязаны к сети. При этом полечастоты становится не редактируемым и используется только для отображениячастоты сети.
Звук Вкл/Выкл — включение режима подачизвукового сигнала при срабатывании выбранного контакта. Предназначено длядополнительного привлечения внимания оператора к этому факту.
Последовательность — дает возможностьвыбрать прямую и обратную последовательность трехфазной системы.
Величины – дает возможность выдаватьвеличины как фазные, так и симметричные составляющие токов и напряжений.
Контакты: Выбор опрашиваемого контакта иего типа. См.раздел Прием контактов от
Номер: 1, 2...8 проверяемой релейнойзащиты. Порядок работы с этим пунктом меню
Тип: открытый, следующий. В режиме меню Контактынажимается клавиша ¯, выбирается закрытый режим Номер и после нажатияклавиши Enter появляется окно с номерами контактов. Необходимый номервыбирается клавишами , Ї, затем нажимается клавиша Enter и выбранный контактфиксируется. Далее аналогично входим в режим Тип и выбираем тип контакта:открытый контакт — нормально разомкнутый контакт, закрытый контакт — нормальнозамкнутый. После нажатия клавиши Enter выходим из режима меню.
Помощь: Для более эффективной работы спрограммой и удобства пользователя в программе имеется служба помощи,которая позволяет выдавать информацию о назначении различных режимов иэлементов программы. Описание работы со Службой Помощи приведено в главе 15 настоящегоописания.
Выход: Этот режим позволяет выйти в главное меню программы РЕЛЕ-ТОМОГРАФ./>/>/>/>Прием контактов от проверяемойрелейной защиты
В левой части экрана расположено полеприема сигналов от проверяемой аппаратуры. При изменении токов и напряженийможно наблюдать реакцию защиты по состоянию восьми контактов. Под каждыйконтакт выделено по одной кнопке и одному полю:
/> - эта кнопка служит для выбораодного из восьми контактов, реакцию которого необходимо анализировать. Кнопкавыбранного контакта изменяет при этом свой фон с серого на голубой.Одновременно с выбором, рисунок на кнопке служит и для обозначения типапроверяемого контакта (нормально открытый /> и нормально закрытый />).
Выбор типа контакта осуществляетсяповторным нажатием на выбранный контакт.
Выбор номера и типа контакта можноосуществить также через меню. Пример выбора нормально открытого 3-его контакта:
F10, контакты, номер, 3 Enter, F10,контакты, тип, открытый Enter или Alt_K, Alt_H, Alt_3, Alt_K, Alt_T, Alt_O.
красное/зеленое — поле контакта отражаеттекущее состояние контактов. Независимо от того, какой из восьми контактоввыбран, для всех контактов зеленый фон поля соответствует незамкнутомусостоянию контакта, красный — его замкнутому состоянию.Анализ результатовпроверки токов (напряжений) срабатывания и возврата
В правой нижней части Прибора имеются дваполя Срабатывание и Возврат, в которых отражаются параметры, соответственно,срабатывания и возврата выбранного контакта.
Если осуществляется регулировка тока, тофиксируются параметры Iср и Iвз, если напряжения — Uсри Uвз, если фазы — jср и jвз, есличастоты fср и fвз. В ходе проверки можно уменьшить шаг и уточнитьуказанные параметры. При этом фиксируются результаты последнего измерения. Аналогичнымобразом можно проверить параметры срабатывания и возврата по всем контактам,последовательно выбирая их, как это описано выше в разделе Прием контактов отпроверяемой релейной защиты./>Работа с миллисекундомером
В нижней части миллисекундомерарасположены четыре клавиши. Их назначение состоит в следующем:
Старт — клавиша, при нажатии которойпроисходит скачок выбранного параметра и запускается миллисекундомер. Остановмиллисекундомера производится выбранными контактами проверяемого реле. Времясрабатывания (возврата) фиксируются на шкале миллисекундомера;
Сброс — клавиша, предназначенная длясброса показаний миллисекундомера и восстановления предшествующего стартурежима;
МинМакс — клавиша, которая определяетхарактер скачкообразного изменения. Если требуется увеличить параметр скакого-то значения Мин до какого-то значения Макс, необходимо нажать на этуклавишу. Выбор этого режима контролируется по изменению фона поля с серого наголубой;
МаксМин — клавиша, которая задает режимскачкообразного уменьшения параметра со значения Макс до значения Мин. Заданиеэтого режима происходит также с помощью манипулятора mоuse.
Проверка времен срабатывания (возврата)производится следующим образом:
1) в левом поле задания уставок выбираетсяпараметр, который необходимо скачком подвести к проверяемому реле;
2) в полях Мин и Макс Прибора задаютсяначальное и конечное значение изменения параметра;
3) задается один из режимов проверкивремен: МинМакс или МаксМин на миллисекундомере;
4) нажимается кнопка Старт и фиксируется времясрабатывания (возврата) по шкале миллисекундомера.
Опыты можно многократно повторять. При этом в не редактируемых окнахСрабатывание и Возврат фиксируются последние значения времен срабатывания ивозврата. Если в процессе измерения времени возникает необходимость просмотретьдиаграммы токов и напряжений достаточно нажать клавиши Alt_D на клавиатурекомпьютера.Проверка временсрабатывания и возврата
Вход в режим проверки времени реакциизащиты осуществляется путем выбора режима Тест t из меню или при одновременномнажатии комбинации клавиш Alt_T на клавиатуре компьютера.
Теперь на экране находятся два прибора — амперметр (вольтметр, фазометр, частотомер) и миллисекундомер (см.рис.5.7.1).
В режимах проверки времени существуетвозможность скачкообразного изменения любой из величин тока и напряжения. Выборкоммутируемых величин осуществляется в левом поле задания уставок. Начальное иконечное значения при скачкообразном изменении выбранной величины, задаются в верхнем поленастройки прибора (амперметра, вольтметра, фазометра, частотомера),при помощи редактируемых полей Мин и Макс.
/>
Рисунок.5.7.1.- Проверка временсрабатывания и возврата5.5 Управлениевыходными контактами
Количество выходных контактов РЕТОМ-41(М)равно 4-м («сухой» контакт). В зависимости от исполнения РЕТОМа токчерез выходные контакты, следующий:
— для РЕТОМ-41:
1…4-йвыходы – герконовые реле РПГ – 6, ток через контакт – не более 0,2 А;
— для РЕТОМ-41М заводские номера с 400 по 930:
1,2, 4-й выходы — полупроводниковые оптотранзисторы, ток не более 0,1 А, 3-й выход– реле РЭП-17, ток – не более 7 А;
— для РЕТОМ-41М заводские номера 931 и выше:
1...4-йвыходы — реле РЭК-51, ток не более 7 А.
Переключения каждым из контактов возможнос помощью элементов управления, расположенных под векторной диаграммой(состояние «замкнуто» или «разомкнуто»). При измерении временныхпараметров логика переключений 1-го и 2-го выходных реле осталась без изменения- они используются для запуска и останова внешнего секундомера./>/>/>/>5.6 Проверка времен срабатывания ивозврата
Вход в режим проверки времени реакциизащиты осуществляется путем выбора режима Тест t из меню или при одновременномнажатии комбинации клавиш Alt_T на клавиатуре компьютера.
Теперь на экране находятся два прибора — амперметр (вольтметр, фазометр, частотомер) и миллисекундомер (см.рис.5.7.1).
В режимах проверки времени существуетвозможность скачкообразного изменения любой из величин тока и напряжения. Выборкоммутируемых величин осуществляется в левом поле задания уставок. Начальное иконечное значения при скачкообразном изменении выбранной величины, задаются в верхнем поленастройки прибора (амперметра, вольтметра, фазометра, частотомера), при помощиредактируемых полей Мин и Макс.
/>
Рисунок.5.7.1-. Проверка временсрабатывания и возврата/>/>/>/>5.7 Силовые клеммы прибора
В нижнем правом углу экрана предусмотренаинформационная панель, на которой изображены силовые клеммы прибора. При выборев левом поле данных управляемой величины на этой информационной панели появляетсязнак стрелки, напоминающий о том, какой ток или напряжение и на какой клеммеприбора будет сейчас регулироваться. Если для регулировки выбираетсясимметричная трехфазная система токов (напряжений), знаки указывает науправление одновременно тремя источниками тока (напряжения).
В режиме однофазный ток в диапазоне 0...60А на информационной панели указывается, какие коммуникации необходимо сделатьна клеммнике прибора и с каких клемм снимается регулируемаявеличина тока. В данном случае необходимо установить перемычку между клеммами Ia-Ib-Ic,а ток подводится к проверяемой аппаратуре релейной защиты с клемм INи IC.
При необходимости подведения к релеоднофазного напряжения в диапазоне 0...240 В используются клеммы Uaи Ub, как это показано на информационной панели.
Напряжение постоянного тока, регулируемогов диапазоне 0...320 В снимается, также, с клемм Ua (+) и Ub(-).
Постоянный ток в диапазоне 0...20 Аснимается с клемм IN (-) и Ic (+). При этомустанавливаются перемычки между клеммами Ia-Ib-Ic/>/>.Ниже полей постоянного тока и напряжения, в левом нижнем углу, расположены нередактируемые поля: линейного напряжения Uab иего фазы, и поля P и Q – показывающие произведение по трем фазам выдаваемоготока на напряжение и косинус или синус между ними, а именно:
/>
Это бывает необходимо в случае проверкисчетчиков (датчиков, реле) мощности./>5.8 Цифровой мультиметр
Режим измерения имеет 4 диапазона(переменный или постоянный уровень):
— измерение напряжения до 300 В;
— измерение напряжения до 10 В;
-измерение тока до 20 А (кратковременно итолько для переменного сигнала; для постоянного уровня максимальный ток до 10 А!!!);
— измерение тока до 20 мА.
Не допускается одновременное подключениесразу к двум измерительным клеммам напряжения или тока. При этом выбираетсятолько один из каналов (или ток или напряжение) для отображения на экране. Синусоидальнаяили постоянная входная величина определяется автоматически. Для синусоидальногосигнала выводится значение частоты, для постоянного уровня частота равна 0. Длядостоверного значения измеряемой частоты уровень сигнала должен быть выше 10 %от максимального значения диапазона.Измеренные величины отображаются в левойнижней части экрана.
Красным цветом выводится диапазонизмерения АЦП. При переполнении АЦП выдается звуковой сигнал и меняется цвет выводимойвеличины (без включенного АЦП измерения не производятся и не отображаются). Призапуске программы АЦП выключено. Управление АЦП производится в меню АЦП. Привключении АЦП цвет измеренной величины изменяется с серого на зеленый. Приизменении режима АЦП меняются единицы измерения (мА или А) и количество знаковпосле запятой (В)./>/>/>/>/>5.9 Программный модульРучная проверка реле тока и напряжения
Программа предназначена для проверки релетока и напряжения в ручном или автоматическом режиме (снятие зависимости tср = f(I)), и позволяет осуществить при однофазных, двухфазныхи трехфазном типах КЗ следующие виды проверок:
— проверка токов срабатывания и возвратареле тока с зависимой и независимой выдержками времени, напряжений срабатыванияи возврата реле напряжения;
— автоматическое вычисление коэффициентавозврата и процента отклонения от уставки;
— проверка времен срабатывания и возвратареле с учетом всех возможных углов возникновения повреждения;
— построение зависимости t = f(I), t = f(j);
— выдача протокола испытаний.
Большим достоинством программы являетсявозможность простого и удобного выбора и программирования различных режимовполуавтоматической проверки. Это позволяет пользователю самому формироватьрежимы автоматической проверки для конкретных типов реле тока, напряжения и мощности./>/>/>/>/>/>Панель управления
Панель управления программы приведена на рис.5.11.1.В левой части панели расположено поле задания данных. В верхней части — Прибор.Рядом с Прибором справа — Выключатель, под Прибором — белое поле, отведенноепод изображение диаграмм токов и напряжений. В правой части панели расположены:поле выбора номера и задания типа контактов, данные о вычисляемых значенияхпогрешности и коэффициента возврата, три клавиши для изменения режимов работыпрограммы.
/>
Рис.5.11.1 Панель управленияВыбор вида КЗ
В центральной части левого поля заданияданных расположено поле выбора вида КЗ. Для выбора требуемого вида КЗ припроверке реле необходимо курсор mоuse установить на кнопку Тип аварии и нажатьлевую кнопку манипулятора необходимое количество раз. Последовательностьвыбираемых КЗ следующая: отсутствие КЗ, трехфазное АВС, двухфазное АВ,двухфазное ВС, двухфазное АС, КЗ на землю фазы А, КЗ на землю фазы В, КЗ на землю фазыС.Задание уставок
В нижней части левого поля задания данныхрасположены редактируемые окна, в которых можно установить уставки по току(напряжению) и времени проверяемых реле. Это необходимо для автоматического определенияпогрешностей. В этом поле 4 строки. Номер строки соответствует номеру ступенизащиты. В первом (маленьком) столбце указывается номер контакта, к которомуподключается соответствующая ступень. Например, для 4-х ступенчатой токовойзащиты, имеющей уставки по току и времени срабатывания, таблица заполняетсятак, как это показано на прилагаемом рисунке:
-10 А и 0,01 с — для I ступени,
-5 А и 1 с — для II ступени,
-2,5 А и 4,6 с — для III ступени,
-1,2 А и 9,7 с — для IV ступени.
Для занесения информации в эти окнаиспользуется mоuse и клавиатура компьютера. При помощи курсора mоuse выбираетсясоответствующее окно (выбранное, «активное», окно меняет фон с синегона красный) и с помощью клавиатуры набираются необходимые данные. Для завершенияввода данных следует воспользоваться клавишей Enter или левой кнопкойманипулятора mouse.Выбор проверяемых контактов
В левой части панели управления расположено поле выбора номера и заданиятипа контакта. В этом поле находится, также, окно для визуального наблюдения засостоянием контактов проверяемой релейной защиты. Реакция защиты при проверкахнаблюдается по 4 контактам. Под каждый контакт выделено два поля: большое ималенькое. Маленькое поле служит для выбора одного из четырех контактов изадания его типа (нормально открытый /> или нормально закрытый />, фон поля — голубой). Большое поле отражает текущее состояние контакта независимо от того,выбран он или нет (зеленый цвет — сработанное состояние контакта, красный — несработанное.)/>/>/>/>/>/>Ручная проверка токовсрабатывания и возврата
Проверка осуществляется просто и наглядно.При этом к проверяемому реле могут подводиться токи, соответствующие различнымвидам КЗ. Регулировать токи можно либо с левого поля задания данных, либо спомощью Прибора.
Управление токами с помощью поля задания данных
Левое поле задания данных состоит изредактируемых полей, размещенных в два ряда. Первоначально, когда не выбран видКЗ, для редактирования доступны токи всех трех фаз в диапазоне 0...10 (20) А иоднофазный ток в диапазоне 0...30 (60) А. В этом режиме можно задать любуюкомбинацию токов фаз. При выборе любого вида КЗ указанные поля становятсянедоступными для редактирования. Об этом информирует изменение фона полей (ссинего на черный). Активным становится поле Ток аварии. Далее, в зависимости отвыбранного вида КЗ, фазные значения изменяются по строго определенному закону.Вектор тока КЗ с помощью левого поля ввода данных задается двумя значениями:модулем и аргументом. Модуль соответствует действующему значению величины.Регулируемые токи отображаются на диаграмме.
Управление токами с помощью прибора
Регулировка токов КЗ при проверке токовсрабатывания и возврата может осуществляться с помощью амперметра,расположенного в верхней части экрана. Регулировка происходит следующимобразом. С помощью mоuse на поле задания данных выбирается регулируемое значениетока КЗ: либо его модуль, либо его аргумент. При выборе модуля прибор «становится»амперметром, при выборе аргумента — измерителем фазы. В зависимости отвыбранного вида КЗ амперметр как бы «подключается» на измерение следующихтоков:
IA – при трехфазных КЗ
IAB = IA — IB — при двухфазных КЗ фаз А и В;
IBC = IB — IC — при двухфазных КЗ фаз B и C;
IСA = IC — IA — при двухфазных КЗ фаз C и A;
IA — при КЗ на землю фазы A;
IB — при КЗ на землю фазы B;
IC — при КЗ на землю фазы C.
Фаза, к которой подключается амперметр, индицируетсяна Приборе символами красного цвета. Прибор имеет свое поле задания данных — настройку. Это окна Мин, Шаг и Макс, расположенные в верхней части Прибора.Непосредственная регулировка выбранного тока КЗ в диапазоне от Мин до Макс сШагом, осуществляется при помощи клавиш Ü, Þ, Ý, ß, которые находятся в нижней части Прибора.Диаграмма токов
Токи, которые подводятся к проверяемому реле,отображаются на диаграмме. Масштаб на диаграмме по току принимается равным 10(20) А, по напряжению — 100 В.
Обнуление источников тока (напряжения). Влевом нижнем поле диаграммы расположена клавиша I, U =0, при нажатии которой устанавливается нулевое состояние всех источников тока(напряжений).Анализ результатов ручной проверки
В правой части Прибора имеются два поля, вкоторых отражаются токи (напряжения, углы) срабатывания Iср (Uср,jср) ивозврата Iвз (Uвз, jвз) выбранного контакта. В ходе проверки можно уменьшитьШаг и уточнить указанные параметры. При этом фиксируются результаты последнегоизмерения. Подобным образом можно проверить параметры срабатывания и возвратапо всем контактам, последовательно выбирая их.
В правой части экрана имеются два поля, вкоторых отражаются результаты вычисления коэффициента возврата Кв и класс точности d реле по результатам последнего измерения. Расчеты выполняются всоответствии с выражениями:
/>
где Iу, Uy -значения уставок по току и напряжению для проверяемого реле, которые задаются вполе задания уставок.
6. Безопасность и экологичность проекта
В основной части дипломного проектарассмотрены вопросы, связанные с модернизацией релейной защиты РУ-27,5 кВтяговой подстанции Заудинск ВСЖД. Наличие на подстанции высоковольтногооборудования и значительных по величине токов определяет выбор темы, исодержание раздела «Безопасность и экологичность проекта», связанныхс обеспечением электробезопасности при работе на тяговых подстанциях и, в частности,при работе в токовых цепях без отключения присоединения. Также в разделе «Безопасностьи экологичность проекта» рассмотрены инженерно-технические мероприятия поповышению устойчивости работы тяговой подстанции в условиях чрезвычайныхситуаций.
6.1 Обеспечение электробезопасности приработе на тяговых подстанциях
Анализ состояния условий производства
Электротехнический персонал, занятыйэксплуатацией, техническим обслуживанием и ремонтом электроустановок на тяговыхподстанциях, относится к категории работников, на которых могут воздействоватьвредные и опасные производственные факторы.
Вредными называют производственныефакторы, воздействие которых на работающих в определенных условиях приводит кзаболеванию или снижению работоспособности. Опасными производственнымифакторами считают те, воздействие которых на работающих в определенных условияхможет привести к травме или другому внезапному ухудшению здоровья.
Специфичность труда и его повышеннаяопасность особо остро ощущаются на работах, связанных с эксплуатациейэлектроустановок. При нарушении правил обслуживания электроустановокработниками подстанций может произойти поражение их электрическим током.Опасность представляет касание токоведущих частей, находящихся под рабочим илинаведенным напряжением, а также прикосновение к элементам цепи обратного тока –к рельсам и соединенным с ними устройствам.
Так как обслуживание открытой частиподстанции производится в любое время года, а в аварийных ситуациях – не толькоднем, но и ночью, то воздействие климатических факторов тоже вносит рядтрудностей. С изменением погоды связан целый ряд отказов в работеэлектроустановок тяговых подстанций. В сильные морозы увеличивается числомеханических повреждений из-за снижения прочности металла, гибкой и фарфоровойизоляции, замерзания смазки и т.д. В зимний период резко ухудшается состояниепроизводственной территории, из-за снежных заносов усложняются условия подходак электроустановкам для их осмотра и ремонта. В гололед увеличивается опасностьпадений. В холодное время года приходится пользоваться теплой спецодеждой,затрудняющей движения, ухудшающей слышимость. Длительная работа на открытомвоздухе в сильные морозы может привести к обморожению. Неблагоприятно сказываетсяна условиях труда резкая перемена погоды. Даже в течение одной рабочей сменытемпература, влажность окружающего воздуха, скорость ветра могут изменяться в довольношироком диапазоне. Поэтому спецодежда и спецобувь, предназначенные для работына открытом воздухе, должны обладать свойствами, обеспечивающими нормальныеусловия труда при резкой перемене погоды.
При работах, ведущихся на высоте,неудобная поза и ограниченное время, в течение которого должны быть выполненыработы в условиях бесперебойного электроснабжения потребителей, создаюттрудности для безошибочного соблюдения правил безопасности.
Особенно опасно приэксплуатации и ремонте электрического оборудования то, что человек можетоказаться в сфере действия электромагнитного поля или в непосредственномсоприкосновении с токоведущими элементами. В результате прохождения тока черезчеловека может произойти нарушение егожизнедеятельных функций.
Электрический ток отличаетсяот других опасных факторов тем, что не имеет внешних признаков, поэтому его,как правило, нельзя обнаружить без наличия специальных приборов. Воздействиетока на человека в большинстве случаев приводит к серьезным нарушениям наиболее важных жизнедеятельныхсистем – центральной нервной системы, сердечно-сосудистой, дыхательной, чтоувеличивает тяжесть поражения. Переменный ток способен вызывать интенсивные судорогимышц, приводящие к неотпускающему эффекту, при котором человек не можетсамостоятельно освободиться от воздействия тока. Кроме того, воздействие токавызывает у человека резкую реакцию отдергивания, а в ряде случаев – и потерюсознания, что при работе на высоте может привести к падению и травмированию.Электрический ток, проходя через тело человека, может оказывать биологическое,тепловое, механическое и химическое действия. Биологическое действие –способность тока раздражать и возбуждать живые ткани организма, тепловое –способность вызывать ожоги, механическое воздействие приводит к разрывамтканей, химическое – к электролизу крови. В результате воздействияэлектрического тока или электрической дуги человек может получить электротравму.Электротравмы подразделяются на местные – при которых возникает местноеповреждение организма, электрические ожоги, механические повреждения кожи,воспаления наружных оболочек глаз — и общие, называемые электрическими ударами,которые приводят к поражению всего организма, нарушению или полному прекращениюдеятельности наиболее жизненно важных органов и систем (легких, сердца,дыхательной системы, кровообращения).
Характер воздействияэлектрического тока на человека и тяжесть полученных повреждений зависят отмногих факторов: величины, длительности воздействия, рода (постоянный илипеременный), частоты тока; пути прохождения тока через человека («рука — рука», «рука — ноги», «нога — нога» и др.); окружающейсреды; индивидуального сопротивления тела человека (которое у всех различное).
Разработка организационных, технических итехнологических мероприятий
Наличие опасных и вредныхпроизводственных факторов требует разработки целенаправленных мероприятий поохране труда, организационных и технических мероприятий по обеспечениюбезопасности выполнения работ. На основании требований действующихзаконодательных актов и постановлений, государственных стандартов, с учетомопыта эксплуатации электроустановок потребителей создан ряд документов,регламентирующих правила безопасных работ на электроустановках. К ним относятся«Правила эксплуатации электроустановок потребителей», «Правилаприменения и испытания средств защиты, используемых в электроустановках,технические требования к ним», «Правила техники безопасности приэксплуатации электроустановок потребителей» и другие документы. Требованиябезопасности при обслуживании тяговых подстанций сведены в «Инструкцию потехнике безопасности при эксплуатации тяговых подстанций, пунктовэлектропитания и секционирования электрифицированных железных дорог»ЦЭ-402, разработанную департаментом электрификации и электроснабжения МПСРоссии в 1996 году.
Опыт эксплуатацииэлектроустановок напряжением до 1000 В и выше показывает, что их обслуживаниесовершенно безопасно при условии соблюдения правил техники безопасностиэлектроустановок. Большинство несчастных случаев при обслуживанииэлектроустановок происходит из-за нарушения действующих правил техникибезопасности. Поэтому эксплуатацию, техобслуживание и ремонт электроустановокдолжен осуществлять только специально подготовленный электротехнический иэлектротехнологический персонал.
Электротехнический персоналподразделяется на административно-технический, оперативный, ремонтный,оперативно-ремонтный.
Административно-техническийперсонал занимается организацией эксплуатации электроустановок. Это руководители и инженерно-техническиеработники дистанций электроснабжения, начальники тяговых подстанций,ремонтно-ревизионных участков.
Оперативный персоналосуществляет оперативное управление электрохозяйством дистанцииэлектроснабжения, а также оперативное обслуживание электроустановок(электромеханики, дежурные по тяговым подстанциям, энергодиспетчеры, старшиеэнергодиспетчеры).
Ремонтный персонал – этоперсонал, выполняющий работы по техническому обслуживанию и ремонтуоборудования электроустановок (персонал РРУ, испытательных лабораторий).
Оперативно-ремонтный персонал– ремонтный персонал, специально обученный и подготовленный для оперативногообслуживания закрепленных за ним электроустановок. К оперативно-ремонтномуперсоналу относятся старшие электромеханики, электромеханики и электромонтерытяговых подстанций, персонал РРУ и других подразделений, которым предоставленыправа оперативного персонала.
К работе в электроустановкахдопускаются лица не моложе 17 лет, имеющие группу по электробезопасности II – V, соответствующие по состояниюздоровья требованиям, предъявляемым к работникам этой категории, прошедшиеобучение, инструктаж, проверку знаний в квалификационной комиссии с присвоениемсоответствующей группы, знающие инструкции и руководящие материалы поэлектробезопасности, приемы освобождения пострадавших от действияэлектрического тока и оказания первой помощи пострадавшим. Кроме того, весьперсонал электроустановок подвергают периодическим проверкам знаний правил,производственных и должностных инструкций.
Работы, производимые вэлектроустановках, в отношении мер безопасности подразделяются на следующиекатегории:
— выполняемые при снятиинапряжения;
— выполняемые без снятиянапряжения вблизи и на токоведущих частях, находящихся под напряжением;
-выполняемые без снятия напряжениявдали от токоведущих частей, находящихся под напряжением.
К работам, выполняемым соснятием напряжения, относятся работы, при выполнении которых напряжение должнобыть снято с токоведущих частей, где будет производиться работа, а также стоковедущих частей, к которым возможно в процессе работы приближение нарасстояние менее допустимого. Для электроустановок с номинальным напряжением3-35 кВ допустимое расстояние до токоведущих частей от людей и применяемых имиинструментов и приспособлений, от временных ограждений составляет 0.6 м, от механизмов и грузоподъемных машин в рабочем и транспортном положении, от строповгрузозахватных приспособлений и грузов – 1 м; для электроустановок 60-110 кВ – 1 м и 1.5 м; 150 кВ – 1.5 м и 2 м; 220 кВ – 2 м и 2.5 м соответственно.
Работа без снятия напряжениявдали от токоведущих частей, находящихся под напряжением, — работа, при которойисключено случайное приближение работников и используемых ими ремонтнойоснастки и инструментов к токоведущим частям на расстояние, меньше допустимого,и не требуется принятия технических или организационных мер (например,непрерывного надзора) для предотвращения такого приближения.
Работами, выполняемыми безснятия напряжения на токоведущих частях и вблизи них, считаются работы,проводимые непосредственно на этих частях, когда основной мерой защитыработающего является применение соответствующих электрозащитных средств(изолирующих клещей, электроизмерительных клещей, изолирующих штанг и др.).Такие работы должны выполняться не менее, чем в два лица.
Для обеспечения безопасныхусловий работы в электроустановках должны выполняться организационные итехнические мероприятия.
Назначаются лица,ответственные за безопасную организацию и проведение работ:-
— лицо, выдающее наряд или отдающеераспоряжение;
— лицо, дающее разрешение надопуск (энергодиспетчер);
— допускающий;
— ответственный руководительработ;
— производитель работ;
— наблюдающий;
— член бригады.
Обязанности данных лицопределяются «Инструкцией по технике безопасности при эксплуатации тяговыхподстанций, пунктов электропитания и секционирования электрических железныхдорог» ЦЭ-402.
Организационнымимероприятиями являются:
— оформление работы нарядом,распоряжением, в порядке текущей эксплуатации или приказом энергодиспетчера;
— проведение выдающим наряд,распоряжение инструктажа руководителю работ (наблюдающему);
— выдача разрешения наподготовку места работы (приказ, согласование);
— допуск к работе;
— инструктаж членам бригады;
— надзор во время работы;
— оформление перерывов вработе, переводов на другое рабочее место, окончания работы.
Наряд – письменное задание напроизводство работы, составленное на бланке установленной формы, определяющеесодержание, место, категорию работы, условия ее выполнения, время начала иокончания, необходимые меры безопасности, состав бригады и лиц, ответственныхза безопасное производство работ. По наряду выполняются работы со снятиемнапряжения и без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи них. Срокдействия наряда определяется длительностью работ и не должен превышать 5 суток.
Распоряжение – письменноезадание на производство работы, определяющее содержание, место работы, категорию, время начала иокончания работ, меры безопасности и лиц, которым поручено ее выполнение. Ономожет выдаваться производителю работ непосредственно или по телефону, имеетразовый характер, выдается на одну работу и действует в течение одного рабочегодня (смены) производителя работ. По распоряжению выполняются: работы без снятиянапряжения вдали от токоведущих частей, находящихся под напряжением; работы безснятия напряжения вблизи токоведущих частей и на токоведущих частях,находящихся под напряжением до 1000 В; отдельные виды работ со снятиемнапряжения с электроустановок напряжением до 1000 В. Распоряжение записывает воперативный журнал лицо, его отдающее. Оперативный персонал доводитраспоряжение до сведения производителя работ и осуществляет подготовку рабочегоместа (если это требуется).
Кроме работ, выполняемых понаряду и распоряжению, существуют работы, выполняемые в порядке текущейэксплуатации. На тяговой подстанции должен иметься перечень работ, выполняемыхв порядке текущей эксплуатации, в котором определены меры безопасности при ихпроизводстве. К таким работам относят уборку коридоров и служебных помещений,ЗРУ до постоянного ограждения, помещений щитовых, территорий ОРУ, проезд потерритории ОРУ автомашин, транспортировка грузов и т.п.
Все организационныемероприятия при работе на подстанции выполняются в соответствии с «Инструкциейпо технике безопасности при эксплуатации тяговых подстанций, пунктовэлектропитания и секционирования электрических железных дорог» ЦЭ-402.
Техническими являютсяследующие мероприятия
— производство необходимыхотключений и принятие мер, препятствующих подаче напряжения к месту работывследствие ошибочного или самопроизвольного включения коммутационнойаппаратуры;
— вывешивание запрещающихплакатов на приводах ручного и ключах (кнопках) дистанционного управлениякоммутационной аппаратурой;
— проверка отсутствиянапряжения на отключенных токоведущих частях; заземление отключенныхтоковедущих частей включением заземляющих ножей и наложением переносныхзаземлений;
— вывешиваниепредупреждающих, предписывающих и указательных плакатов;
— ограждение рабочих мест иоставшихся под напряжением токоведущих частей.
На месте производства работсо снятием напряжения должны быть отключены токоведущие части, на которых будетпроизводиться работа, и неогражденные токоведущие части, к которым возможноприближение людей, ремонтной оснастки, механизмов, машин на расстояние, меньшедопустимого. Если указанные токоведущие части не могут быть отключены, онидолжны быть ограждены. С каждой стороны, откуда коммутационным аппаратом можетбыть подано напряжение на рабочее место, должен быть видимый разрыв (отключениеразъединителей, снятие или отсоединение шин и проводов, снятие предохранителей,отключение отделителей и выключателей нагрузки). Ручные приводы уразъединителей, отделителей, выключателей нагрузки в отключенном положениидолжны быть заперты на механический замок, у разъединителей, управляемыхоперативной штангой, стационарные ограждения должны быть заперты намеханический замок, у приводов перечисленных коммутационных аппаратов, имеющихдистанционное управление, отключить силовые цепи и при необходимости тягупривода отсоединить и запереть на замок.
В целях предупреждения людейо возможной опасности, запрещения или предписания определенных действий,информации о расположении объектов при работах в электроустановках используютсяплакаты и знаки безопасности, которые подразделяются на запрещающие,предупреждающие, предписывающие и указательный плакат «Заземлено».
Перед началом работ вэлектроустановках со снятием напряжением необходимо проверить отсутствиенапряжения на отключенной для производства работ части электроустановки. Дляэтого используется указатель напряжения, который непосредственно перед этимдолжен быть проверен на исправность специальными приборами или приближением ктоковедущим частям, находящимся под напряжением. В РУ 35-220 кВ для проверкиотсутствия напряжения используются также изолирующие штанги. Ими несколько разприкасаются к токоведущим частям. Признаком отсутствия напряжения являетсяотсутствие искрения и потрескивания. В ОРУ напряжением до 220 кВ проверятьотсутствие напряжения указателем или штангой можно только в сухую погоду, а всырую погоду производится тщательное прослеживание схемы в натуре.
Заземление токоведущих частейпроизводится в целях защиты работающих от поражения электрическим током вслучае ошибочной подачи напряжения к месту работы. В РУ-3.3; 6; 10; 27.5; 35 кВнезависимо от включения стационарных заземляющих ножей необходимо устанавливатьпереносное заземление непосредственно на месте работ, в ОРУ 110 и 220 кВпереносные заземления устанавливаются в случаях, когда заземляющие ножи невидны с места работы. Сечение переносного заземления выбирается с учетомнаибольшего установившегося тока короткого замыкания и времени срабатыванияосновной релейной защиты. Комплекты переносных заземлений должны бытьпронумерованы, иметь бирки с указанием номера и сечения заземляющего проводникаи храниться в специально отведенных для этого местах.
Для безопасного обслуживанияэлектроустановок на подстанции имеются защитные средства, которые служат длязащиты эксплуатационного персонала от поражения электрическим током,воздействия электрической дуги, электрического поля и др. Защитные средстваподразделяются на три группы: изолирующие, ограждающие и предохранительные.Изолирующие защитные средства делятся на основные и дополнительные.
Основные изолирующие средстваспособны длительно выдерживать рабочее напряжение установки и поэтому имиразрешено касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. Вэлектроустановках выше 1000 В к ним относятся изолирующие штанги, изолирующие иэлектроизмерительные клещи, указатели напряжения, устройства и приспособлениядля обеспечения безопасности труда при проведении испытаний и измерений вэлектроустановках (указатели напряжения для проверки совпадения фаз, устройствадля прокола кабеля, указатели повреждения кабелей и т.п.), прочие средствазащиты, изолирующие устройства и приспособления для ремонтных работ (полимерныеизоляторы, изолирующие лестницы и т.п.).
Дополнительные изолирующиезащитные средства не способны выдерживать рабочее напряжение и поэтомупредназначаются лишь для усиления действия основных средств. Вэлектроустановках выше 1000 В к ним относятся диэлектрические перчатки,диэлектрические боты, диэлектрические ковры, изолирующие подставки и накладки,изолирующие колпаки, штанги для переноса и выравнивания потенциала.
К средствам защиты отэлектрических полей повышенной напряженности относятся комплекты индивидуальныеэкранирующие для работ на потенциале провода ВЛ и на потенциале земли в ОРУ ина ВЛ, а также съемные и переносные экранирующие устройства и плакаты безопасности.
Ограждающие защитные средства– переносные ограждения, временные переносные заземления, предупреждающиеплакаты – предназначены для временного ограждения токоведущих частей и дляпредупреждения ошибочных операций с коммутационными аппаратами.
Предохранительные защитныесредства предназначены для индивидуальной защиты персонала. В электроустановкахприменяются средства индивидуальной защиты следующих классов:
— средства защиты головы(каски защитные);
— средства защиты глаз и лица(очки и щитки защитные);
— средства защиты органовдыхания (противогазы и респираторы);
— средства защиты рук(рукавицы);
— средства защиты от паденияс высоты (пояса предохранительные и канаты страховочные).
Средства защиты должны отвечатьтребованиям Правил пользования и испытания защитных средств и храниться вусловиях, обеспечивающих их исправность и пригодность к употреблению.
Во избежание пораженияобслуживающего персонала электрическим током правила безопасностипредусматривают следующие требования к электроустановкам.
Распределительные устройствавыше 1000 В должны быть оборудованы оперативной блокировкой, исключающейошибочные действия персонала при производстве переключений (блокировка отошибочных переключений) и блокировками, препятствующими непреднамеренному проникновениюперсонала к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Блокировки отошибочных переключений должны исключать: отключение (включение) разъединителейпри включенном выключателе; включение заземляющих ножей до отключенияразъединителя; включение разъединителей (вкатывание тележки МВ в ячейках КРУН)при включенных заземляющих ножах. Блокировки, препятствующие ошибочному проникновению,должны исключать открытие дверей ячеек, шкафов преобразователей, открытие лестницдля подъема на силовые трансформаторы (кроме лестниц для осмотра газового релеи т.п.) до включения заземляющих ножей.
Согласно ПУЭ и правиламтехники безопасности конструктивные элементы электроустановок, нормально ненаходящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением, должнызаземляться. Заземление, обеспечивающее безопасность обслуживающего персонала,называют защитным. Защитное заземление представляет собой преднамеренноеметаллическое соединение с землей частей установки, нормально не находящихсяпод напряжением, при помощи проводов и заземлителей. Заземлитель –металлический проводник или группа проводников, находящихся в непосредственномсоприкосновении с землей, которые обладают определенным сопротивлением растеканиютока.
При прикосновении человека кнезаземленному корпусу электроустановки, у которой произошел пробой изоляцииодной из фаз на корпус, через тело человека будет проходить весь токоднофазного замыкания на землю Iз, ограниченный в основном сопротивлением тела человека Rч, т.е. Iч = Iз. При наличии заземления человека изаземлитель можно рассматривать как параллельно включенные сопротивления,находящиеся под напряжением однофазного замыкания на землю, т.е. Uз = IзRз = IчRч, где Iз и Iч – токи, проходящие через заземлениеи человека, А; Rз и Rч – сопротивления заземления ичеловека, Ом. Сопротивление тела в зависимости от среды и состояния человеканаходится в пределах от 100 тыс. до 600 Ом; в среднем его принимают равным 8000Ом; заземления изготовляют с сопротивлением от 0.5 до 10 Ом. Так каксопротивление заземления значительно меньше сопротивления человека, то ток,проходящий через заземление, значительно больше тока, проходящего через телочеловека. Ток, проходящий через тело человека, равен: Iч = IзRз/Rч. Из этого выражения видно, чтозаземление можно изготовить с таким сопротивлением, при котором ток Iч будет безопасен для жизни человека.
Когда человек прикасается ккорпусу аппарата с поврежденной изоляцией одной из фаз, то он попадает поднапряжение прикосновение, которое представляет собой разность потенциаловзаземлителя (равного потенциалу фазы при замыкании ее на корпус заземленногооборудования) и потенциала точки земли, где стоит человек. Напряжениеприкосновения – напряжение, образующееся в цепи тока замыкания на землю междудвумя ее точками.
Основной частью заземляющегоустройства является заземлитель, от правильного расчета и выполнения которогозависит надежность работы заземляющего устройства. Заземлители подразделяют наестественные и искусственные. К естественным заземлителям относятся:проложенные в земле водопроводные трубы; металлические конструкции зданий и сооружений,имеющие надежное соединение с землей; металлические оболочки кабелей,проложенных в земле, при их числе не менее двух и т.п.
Искусственные заземлителипредставляют собой специально заложенные в землю металлические электроды изтруб, уголков, полос или стержней. Электроды забивают в грунт так, чтобы ихверхние концы располагались на глубине 0,5-0,8 м от поверхности земли. К верхним концам электродов приваривают вертикальные соединительныеполосы. Такое заглубление уменьшает колебания сопротивления заземлениярастеканию тока при сезонных изменениях проводимости верхних слоев грунта:зимой – от промерзания, летом – от уменьшения влажности.
Зануление – способ защиты,заключающийся в преднамеренном электрическом соединении с нулевым защитнымпроводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться поднапряжением. Зануление применяют в четырехпроводных сетях с глухозаземленнойнейтралью напряжением до 1000 В. Защитный эффект зануления состоит в уменьшениидлительности замыкания на корпус и, следовательно, в снижении временивоздействия электрического тока на человека. Это достигается путем подключениякорпусов потребителей к нулевому проводу. При таком соединении любое замыканиена корпус становится однофазным коротким замыканием.
Выравнивание потенциалов –метод снижения напряжений прикосновения и шага между точками электрическойцепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых можетодновременно стоять человек. Потенциалы выравнивают, как правило, путемустройства контурных заземлений. Заземлители в нем располагаются как поконтуру, так и внутри защищаемой зоны. При замыкании токоведущих частейэлектроустановки на корпус, соединенный с таким контурным заземлителем, участкиземли внутри контура приобретают высокий потенциал, близкий к потенциалузаземлителей. Тем самым значительно снижаются напряжения прикосновения и шага.
Защитное отключение –быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключениеэлектроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. В случаезамыкания токоведущих частей на корпус, снижения уровня изоляции, прикосновениячеловека к токоведущим частям происходит изменение отдельных параметров системы– на корпусе возникает напряжение относительно земли, появляется ток замыканияна землю, нейтраль трансформатора оказывается под напряжением и др. Этиизменения воспринимаются соответствующим датчиком защитно-отключающегоустройства в виде входного сигнала. При достижении входным сигналомопределенного значения преобразующий орган дает команду исполнительному органузащитного устройства, и он отключает электроустановку. Это значение входногосигнала называют уставкой срабатывания. Защитно-отключающие устройстваприменяются как самостоятельно, так и в комплексе с защитным заземлением изанулением.
Электрическое разделение сетипредставляет собой разделение электрической сети на отдельные, электрически несвязанные между собой участки посредством разделяющего трансформатора.Разветвленные сети большой протяженности имеют значительные емкостиотносительно земли и сравнительно небольшие сопротивления изоляции.Прикосновение человека к токоведущим частям в этих сетях опасно, т.к. он можетоказаться под воздействием напряжения, близкого к фазному. Электрическоеразделение позволяет резко снизить опасность поражения за счет уменьшенияемкостной и активной проводимостей сети.
Малое напряжение –номинальное напряжение не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасностипоражения электрическим током. Малое напряжение используют в основном дляпитания ручного электрифицированного инструмента, переносных светильников иместного освещения на станках, установленных в помещениях с повышеннойопасностью и особо опасных. Однако малое напряжение нельзя считать безопаснымдля человека, поэтому наряду с ним должны применяться и другие меры защиты.
Изоляция применяется длязащиты от случайного прикосновения в электроустановках к токоведущим частям.Различают рабочую, дополнительную, двойную и усиленную изоляцию. Рабочейявляется электроизоляция токоведущих частей электроустановки, обеспечивающая еенормальную работу и защиту от поражения электрическим током. Дополнительнойназывают изоляцию, предусмотренную дополнительно к рабочей для защиты отпоражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции. Двойнаяизоляция представляет собой электрическую изоляцию, состоящую из рабочей идополнительной. Усиленная изоляция – это улучшенная рабочая изоляция, обеспечивающаятакую же степень защиты, как и двойная.
Техника безопасности в токовых цепях безотключения присоединения
При разомкнутой вторичной обмоткенамагничивающая сила первичной обмотки не уравновешивается и весь поток,создаваемый ею, индуцирует э.д.с. весьма большой величины, которая опасна дляизоляции вторичной обмотки, а также для персонала, ведущего измерения. Крометого, в таких случаях возможен большой нагрев стали из-за увеличения магнитногопотока. Поэтому, если к вторичной обмотке не присоединен прибор, ее замыкаютнакоротко и размыкать вторичную обмотку при наличии тока в первичной обмоткеопасно. Вторичную обмотку ТТ, кроме того, обязательно заземляют для обеспечениябезопасности в случае пробоя изоляции между первичной и вторичной обмотками.
6.2 Инженерно-технические мероприятия поповышению устойчивости работы тяговой подстанции в условиях чрезвычайныхситуаций
Для повышения устойчивости работы объектовжелезнодорожного транспорта предусматривается осуществление комплексаинженерно-технических и организационных мероприятий.
Под физической устойчивостью, илистатической, устойчивостью объекта или его элементов следует пониматьфизическую прочность инженерно-технического комплекса объекта (зданий,сооружений, оборудования, устройств) от землетрясения, наводнения и другихчрезвычайных ситуаций.
Под устойчивостью работы объекта следуетпонимать способность объекта бесперебойно выполнять заданные функции в условияхвоздействия чрезвычайных ситуаций, а также приспособленность этого объекта кбыстрому восстановлению в случае нанесенных повреждений. Этот вид устойчивостииногда называют технологической устойчивостью объекта устойчивостью объекта.
Таким образом, понятие устойчивости работыобъекта (технологическая устойчивость) является более обширным, включающим всебя не только понятие физической (статистической) устойчивостиинженерно-технического комплекса, но и сохранность технологического процессапроизводства (сохранность рабочих и служащих, системы управления, кооперации иснабжения производства всем необходимым).
Применительно к деятельности транспорта, втом числе железнодорожного транспорта, под устойчивостью работы объекта следуетпонимать его способность к продолжению перевозочного процесса (перевозок).
К особо важным объектам железнодорожногоузла следует отнести: основные железнодорожные пути, устройства связи и СЦБ,стрелочные переводы, искусственные сооружения, устройства энергоснабжения ит.п.; к менее важным – локомотивное депо и выгонное депо, работу которых можнопереключить на другие сохранившиеся депо, складские помещения, пассажирскиездания (без узла управления и связи) и др.
Устойчивость работы объекта в целомзависит от многих факторов, а также от его месторасположения, характера и важностивыполняемой работы.
Мероприятия ГО по повышению по повышениюустойчивости работы объектов (ПУРО) складываются из комплексаинженерно-технических и организационных мероприятий.
Организационные мероприятия – этомероприятия, направленные на изменение или приспособление организации работыобъекта к условиям военного времени. Они разрабатываются и подготавливаются вмирное время, а вводятся в действие в военное время.
К инженерно-техническим мероприятиям (ИТМГО) относятся мероприятия, направленные на повышение устойчивостиинженерно-технического комплекса объекта, его технологического процесса. Такиемероприятия, как правило, выполняются заблаговременно по типовым илииндивидуальным проектам и требуют значительных средств. К ИТМ ГО можно отнестистроительство защитных сооружений, строительство обходов железнодорожных узлов,кольцевание энергетических сетей и т.п.
В связи с тем, что объектыжелезнодорожного транспорта по своему назначению, размерам, конструктивным итехнологическим особенностям отличаются друг от друга, выработать единыетиповые для всех объектов мероприятия по повышению устойчивости работы объектовне представляется возможным. На каждом объекте характер и масштабыинженерно-технических и организационных мероприятий ГО и ПУРО будут различными,свойственными только данному объекту.
Однако основные пути (направления) решенияэтих мероприятий могут быть общими, применимыми для многих объектов. Конкретныеспособы решения задач для каждого объекта будут свойственны только ему.
Значительная часть инженерно-техническихмероприятий может иметь большую стоимость; требовать больших материальныхзатрат и времени. Поэтому очень важно еще при проектировании объектажелезнодорожного транспорта учитывать мероприятия по повышению устойчивостиработы конкретного объекта.
Защита рабочих, служащих, членов семей ипассажиров при возникновении чрезвычайных ситуаций имеют первостепенноезначение для устойчивости работы объекта.
К способам защиты людей относятся:своевременное оповещение об угрозе возникновения чрезвычайной ситуации; наличиев непосредственной близости от места работы и проживания достаточногоколичества защитных сооружений для укрытия; обеспечение дежурного персоналаобъекта (лиц, связанных с движением поездов) индивидуальными укрытиями на местеработы; своевременное и организованное проведение эвакуации и рассредоточениенаселения; наличие подготовленных формирований МЧС; наличие заблаговременноразработанных скользящих графиков рабочих смен и их подвоза к месту работ иобратно;
Защита инженерно-технического комплексаобъекта достигается обеспечением равнопрочности всех элементов объекта за счетповышения устойчивости наиболее слабых элементов; организацией защиты ценного иуникального оборудования путем его укрытия или устройства специальных защитныхприспособлений; проведением специальных мероприятий по защите радиотехническихи электронных устройств от проникающей радиации и электромагнитного импульсаядерного взрыва; строительством подземных сооружений и размещением устройствобъекта под землей в железобетонных или металлических ящиках или в горныхвыработках; рассредоточенным размещением отдельных элементов объекта;строительством дублирующих сооружений и устройств объекта; созданием резервовмощностей основных элементов (устройств) и объекта в целом.
Повышение устойчивости управления и связина объекте железнодорожного транспорта достигается путем: создания хорошоукрытой и дублированной связи, способной успешно работать в условияхчрезвычайных ситуаций; замены воздушных линий связи кабельными подземнымилиниями и радиосвязью; определение четких функций подразделениям объекта иотдельным должностным лицам на время чрезвычайных ситуаций; разработка режимови графиков производственной работы объекта на время чрезвычайных ситуаций,хорошей подготовки и постоянной готовности руководящего состава объекта кработе во время чрезвычайных ситуаций; широкого внедрения современных, надежныхи хорошо защищенных систем управления и связи на период чрезвычайных ситуаций.
Особо важное значение при разработке и выполнениимероприятий ГО по ПУРО на объектах железнодорожного транспорта уделяетсявопросам недопущения возникновения вторичных факторов поражения (пожаров,взрывов взрывчатых веществ и ГСМ, а также разлива сильнодействующих ядовитыхвеществ). Это объясняется тем, что возникновение таких случаев приводит, какправило, к прекращению движения поездов.
Повышение устойчивости энергоснабженияобъекта предусматривает обеспечение бесперебойного снабжения объектаэлектроэнергией, газом, сжатым воздухом, паром и водой за счет дублированияисточников их получения и укрытия коммуникаций.
Устойчивость энергоснабжения объектажелезнодорожного транспорта обеспечивается заменой односторонней схемыэнергоснабжения двухсторонней или кольцевой системой энергоснабжения;созданием резервных и передвижных источников энергии, защитой системыэнергоснабжения от землетрясения, наводнения и других чрезвычайных ситуаций,заменой воздушных коммуникаций подземными и кабельными линиями.
Повышение устойчивостиматериально-технического снабжения объекта обеспечивается созданием хорошорассредоточенных запасов топлива, сырья и материалов; надежным обеспечениемпутем дублирования транспортных связей объекта с поставщиками запасных частей иматериалов; разработкой мероприятий на случай перехода работы объекта на другойвид тяги, топлива и сырья.
Создание противопожарной защиты и охраныобъекта предусматривает: строгое выполнение установленных нормативов вотношении плотности застройки, наличие широких магистралей, разделяющих общуюплощадь застройки на отдельные районы; строительство искусственных водоемов ипрудов с хорошими к ним подъездами; строительство зданий и сооружений изнесгорающих материалов и конструкций; устройство хорошо продуманной системыпожарного водоснабжения с достаточным количеством пожарных гидратов; применениеогнестойких покрытий и специальных пропиток при наличии сгораемых конструкций;строительство заземленных и удаленных от объекта складов топливно-смазочных идругих огнеопасных и взрывоопасных материалов; организацию надежной охраныобъекта.
Организация спасательных и неотложныхаварийно-восстановительных работ и быстрого восстановления технологическогопроцесса производства предусматривает: заблаговременную разработку наиболеевероятных схем восстановления объекта, обеспечивающих быстрейшее открытиесквозного движения поездов; создание и подготовку формирований МЧС дляпроведения спасательных и неотложных аварийно-восстановительных работ ибыстрого восстановления; создание запасов конструкций, материалов, иоборудования, необходимых для восстановления, и их надежное укрытие;
-Разработку мероприятий по безаварийнойостановке технологического процесса по сигналам ГО и при внезапном возникновениичрезвычайной ситуации.
-Проведение всех вышеперечисленныхмероприятий способствует повышению устойчивости работы тяговой подстанции вусловиях чрезвычайных ситуаций.
6.3 Обслуживание измерительных приборов,устройств релейной защиты, вторичных цепей
Для обеспечения безопасности работ,проводимых в цепях измерительных приборов и устройств релейной защиты пораспоряжению, вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока и напряжениядолжны иметь постоянное заземление. В сложных схемах релейной защиты для группыэлектрически соединенных вторичных обмоток трансформаторов тока независимо отих числа допускается выполнять заземление только в одной точке. Принеобходимости разрыва токовой цепи измерительных приборов и реле цепь вторичнойобмотки трансформатора тока предварительно закорачивают на специально предназначенныхдля этого зажимах.
В цепях между трансформатором тока изажимами, где установлена закоротка, запрещается производить работы, которыемогут привести к размыканию цепи.
При производстве работ на трансформаторахтока или на их вторичных цепях необходимо соблюдать следующие мерыбезопасности:
-цепи измерений и защиты присоединять кзажимам указанных трансформаторов тока после полного окончания монтажавторичных схем;
-при проверке полярности приборы, которымиона производится, до подачи импульса тока в первичную обмотку надежноприсоединять к зажимам вторичной обмотки.
Работы в цепях устройств релейной защиты,автоматики и телемеханики (РЗАиТ) производятся по исполнительным схемам; работабез схем, по памяти, запрещается. При работах в устройствах РЗАиТ следуетпользоваться специальным электротехническим инструментом с изолирующимирукоятками или работать в диэлектрических перчатках.
При проверке цепей РЗАиТ в случаенеобходимости по условиям работы разрешается оставаться одному лицу из составабригады с группой III в помещепроверка изоляции т.п.). Этому лицупроизводитель работ должен дать необходимые указания по технике безопасности.
При работах в цепях трансформаторовнапряжения с подачей напряжения от постороннего источника снимаютпредохранители со стороны высшего и низшего напряжений и отключаются автоматывторичных обмоток.
При необходимости производства каких-либоработ в цепях или на аппаратуре РЗАиТ при включенном основном оборудованиипринимают дополнительные меры против его случайного отключения (отключениепромежуточного реле и т.п.).
Переключения, включение и отключениевыключателей, разъединителей и другой аппаратуры, необходимые при наладке илипроверке устройств РЗАиТ, выполняет оперативный персонал.
6.3 Расчет заземляющего устройства
Электрический ток, проходя через тело человека, вызывает частичное илиполное поражение его организма.
Ток 0,1 А смертелен для человека (смертельным может быть и ток 0,025-0,05А, если он проходит длительно, более 2-3 с по пути рука-рука, рука-ноги, т.е.через сердце и легкие). Нужно иметь ввиду, что человека поражает проходящийчерез него ток, а не напряжение. Напряжение и сопротивление тела человека являютсяфакторами, определяющими величину поражающего тока. Сопротивление тела человекав зависимости от среды и состояния человека находится в пределах от 100 тыс. до600 Ом, а заземляющее устройство тяговых подстанций изготавливаютсопротивлением не более 0,5 Ом. При наличии заземления человека и заземлительможно рассматривать как параллельно включенные сопротивления, находящиеся поднапряжением однофазного замыкания на землю.
Следовательно если сопротивление заземления значительно меньше сопротивлениячеловека, то ток проходящий через заземление, значительно больше тока,проходящего через тело человека.
Конструкция заземляющих устройств.
Основной частью заземляющего устройства является заземлитель, от правильногорасчета и выполнения которого зависит надежность работы заземляющегоустройства.
Заземлитель выполняется в виде горизонтальной сетки из проводников,уложенных в земле на глубине 0,5-0,8 м, дополняемой при необходимости
вертикальными электродами, число и длина которых определяется расчетом. Целесообразноиспользовать вертикальные электроды длиной 5-20 м. При наличии плохопроводящих нижних слоев земли следует применять редкую сетку без вертикальныхэлектродов.
Горизонтальные продольные проводники прокладываются вдоль рядовоборудования и конструкций на расстоянии 0,8-1,0 м со стороны обслуживания.
Продольные проводники соединяются поперечными, прокладываемыми в удобныхместах между оборудованием. В местах пересечения продольные и поперечныепроводники надежно свариваются.
Электроды заземлителей должны быть стальными и иметь следующие размеры:
На тяговой подстанции Заудинскиспользуются полоса 40×5 из стали и уголок 50×50×5 из стали.Контур заземления подстанции изображен на рис. 5.4.1.
/>
Рисунок.5.4.1-.Контур заземленияподстанции.
Расчет сопротивления углового заземлителя.
/>,
где ρ – удельное сопротивлениеверхнего слоя грунта, принимается равным />Ом*м.
/> Ом.
Расчет количества электродов без учетаэкранирования.
/>,
где RЗ =0,5 – сопротивление одного электрода
/> шт
Расчет количеснтва электродов с учетомэкранирования
/>,
где nЭ – коэффициент экранирования.
/> шт.
Расчет количества электродов забиваемых попериметру подстанции.
/>,
где LП – длина периметра подстанции,
LП=48,6+37+39+27+13=164,4 м
/> шт.
Расчет количества электродов, которыенеобходимо забить посередине контура заземления.
/>.
Так как количество электродов с учетомэкранирования меньше, чем устанавливаемых по периметру, то в середине контураэлектроды не забиваются.
Электроды необходимо выполнять изстального уголка 50×50×5, соединения между электродами выполняетсяиз стальной полосы 40×5.
7. Расчетэкономической эффективности от внедрения релейной защиты ЦЗА-27,5-ФКС тяговойподстанции Заудинск
7.1 Расчет затрат наустановку и эксплуатацию ЦЗА-27,5
Целью экономическойчасти данного дипломного проекта является расчёт экономической эффективности отвнедрения релейной защиты
ЦЗА-27,5-ФКС тяговойподстанции Заудинск количеством 7 штук за год. В расчёте не учитываются расходына заработную плату обслуживающего персонала и прочие эксплуатационные расходы,так как капитальный ремонт блока ЦЗА-27,5-ФКС проводится персоналом релейнойзащиты один раз в шесть лет в течение одной рабочей смены.
Стоимость блоков микропроцессорнойрелейной защиты (ЦЗА) взята из прайс-листа научно-технического центра «Механотроника»на 2003 г. без учета НДС. Расходы на приобретение блоков микропроцессорнойрелейной защиты БМРЗ -27,5 сносим в таблицу 7.1.
Таблица 7.1 — Стоимость приобретенияблоков ЦЗА-27,5 кВ тяговой подстанции ЗаудинскНаименование блока Место установки Количество блоков, шт Стоимость одного блока, евро Общая стоимость, евро ЦЗА-27,5 Фидеры контактной сети тяговой подстанции 7 2640 18480
Расчет общих затрат на приобретение блоковЦЗА-27,5.
Общие затраты на приобретение блоковЦЗА-27,5 кВ составляют:
Kоб.у.е=n*KФКС
где KФКС — стоимость одного блока фидера контактной сети, евро;
n — количество блоков, шт;
Kоб.у.е=7*2640=18480евро.
Для дальнейших расчетов произведем переводобщих капиталовложений из евро в рубли исходя из курса валют 1 евро=35 рублей.
K=Kоб.у.е.*35,
K1=18480*35=646800рублей
Текущие затраты железных дорог,необходимые для обеспечения производственного процесса в данном периоде,называются эксплуатационными расходами. Для данного расчета они будут равныамортизационным отчислениям, так как затраты на оплату труда, отчисления насоциальные нужд, расходы на материалы и прочие материальные затраты, топливо,энергию и прочие затраты не учитываются.
/> ,
где /> -эксплуатационные расходы на амортизационные отчисления, рублей.
Расчет амортизационных отчислений на
Амортизационные отчисления планируются,исходя из среднегодовой стоимости основных средств и норм отчислений на ихполное восстановление.
/> ,
/> рублей
/>=32340 рублей
7.2 Расчет затрат на установку иобслуживание УЭЗФМ-27,5
Таблица 7.2 — Стоимость блоков УЭЗФМФКС-27,5 кВ тяговой подстанции ЗаудинскНаименование блока Место установки Количество блоков, шт Стоимость одного блока, евро € Общая стоимость, евро € УЭЗФМ-ФКС Фидеры контактной сети тяговой подстанции 7 1300 9100
Расчет общих затраты на приобретениеблоков УЭЗФМ-ФКС-27,5.
Kоб.у.е=7*KФКС
Kоб.у.е=7*1300=9100€
Для дальнейших расчетов произведем переводобщих капиталовложений из евро в рубли исходя из курса валют 1 евро=35 рублей.
К2=9100*35=318500 рублей.
Расчет эксплуатационных расходов.
/>
где: /> -эксплуатационные расходы на амортизационные отчисления, рублей.
Эфзп — фонд заработной платы
Эсн — отчисления на социальныенужды
Эээ — затраты наэлектроэнергию
Расчет амортизационных отчислений
/>= 0,05 *К2,
/>рублей
Определение фонда заработной платы с учетомпремиальных и 13-й зарплаты по формуле:
Эфзп = />
СЗП месяц = С1 +3С2
где С1 — оклад старшегоэлектромеханика, равный 10000 рублей;
С2 — оклад электромехаников,равный 7000 рублей;
3 чел — количество электромехаников.
Оклады старшего электромеханика иэлектромехаников приняты приближенно.
СЗП месяц =10000+3*7000=31000 рублей
Эфзп = />рублей
Расчет отчислений на собственные нужды
Отчисления на социальные нужды планируют вопределенном размере от затрат на оплату труда. В Республике Бурятия онисоставляют 27% от фонда заработной платы.
Эсн = 0,27* Эфзп
Эсн = 0,27* 551800=148986рублей
Расчет расходов на электроэнергию. Расходы наэлектроэнергию определяются по количеству оборудования и устройств, их мощностии времени работы.
/>,
где Цээ — стоимость1 кВт*чэлектроэнергии, Цээ = 1,28 руб/(кВт*ч);
Ксп — средний коэффициентспроса, Ксп = 0.3;
Руст- суммарная установленная мощность оборудования, кВт;
Fоб — годовой фонд рабочего времени оборудования в одну смену
Fоб = 2004ч;
Мсм — число смен работыоборудования, Мсм = 3;
Кз — коэффициент загрузки, Кз = 0,75.
Суммарную мощность оборудования примернопринимаем равной
Руст=0,11 кВт.
/> рублей
Эксплуатационные расходы составили:
Э2 =15925+551800+148986+299=717010рублей
7.3 Рассчитываем срок окупаемости поприведенным затратам
Расчет приведенных затрат дляЦЗА-27,5-ФКС.
ЭпривЦЗА=Э1+Ен*К1
где Ен — нормативный коэффициентэффективности принимаемый для тяговых подстанций 0,125
ЭпривЦЗА=32340+0,125*646800=113190рублей
Расчет приведенных затрат для УЭЗФМ.
ЭпривУЭЗФМ Э2+Ен*К2
ЭпривУЭЗФМ=717010+0,125*318500=756822,5рублей
Расчет разницы в приведенных затратах наУЭЗФМ и БМРЗ.
∆Э = ЭпривУЭЗФМ — ЭпривЦЗА
∆Э =756822,5-113190=643632,5 рублей.
Срок окупаемости ЦЗА ФКС-27,5 находим поформуле:
/> ,
/>года
Вывод: Замена электронной защиты УЭЗФМ наблоки микропроцессорной защиты ЦЗА-27,5-ФКС на тяговой подстанции ЭЧЭ-58Заудинск выгодна. Срок окупаемости составил 1 год и укладывается в нормативныйсрок окупаемости составляющий 8 лет. Это объясняется тем, что при вводе вэксплуатацию защиты ЦЗА-27,5-ФКС не требуется обслуживающего персонала. Крометого, новая защита наиболее надежна и функциональна, чем морально устаревшаяУЭЗФМ.
Заключение
В дипломном проекте были рассмотренысовременные методы защиты тяговых сетей, в частности, электронная защитафидеров контактной сети (УЭЗФМ) и устройство цифровой защиты и автоматикифидера контактной сети (ЦЗА).
Произведен расчет уставок срабатывания направленнойтрехступенчатой дистанционной защиты фидера контактной сети тяговой подстанцииЗаудинск. При этом полученные параметры уставок совпадают со значениями уставокрассматриваемой тяговой подстанции.
В разделе, безопасность проекта,рассмотрены вопросы обеспечения электробезопасности при работе на тяговойподстанции, анализ состояния условий производства, разработка организационных итехнических мероприятий, требования безопасности к электроустановкам,инженерно-технические мероприятия по повышению устойчивости работы тяговой подстанциив условиях чрезвычайных ситуаций, а также затронут вопрос обслуживанияизмерительных приборов, устройств релейной защиты и вторичных цепей.
В экономической части дипломного проектапроизведен расчет эксплуатационных расходов на обслуживание блоков микропроцессорнойрелейной защиты тяговой подстанции Заудинск.
Список используемой литературы
1 Фигурнов Е.П. Релейная защитаустройств электроснабжения. – М.: Транспорт, 2002 г. – 715 с.
2 Микроэлектронная защита фидеровконтактной сети переменного тока (МЗКС). Руководство по эксплуатации А354.00.000РЭ.
3 Блок микропроцессорной релейнойзащиты БМРЗ. Руководство по эксплуатации. ДИВГ.648228.001 РЭ.
4 Блок микропроцессорной релейнойзащиты фидеров контактной сети БМРЗ-ФКС. Руководство по эксплуатации.ДИВГ.648228.026 РЭ.
5 Устройство цифровой защиты иавтоматики фидера контактной сети ЦЗА-27,5-ФКС.Руководство по эксплуатации. 1СР.251.249-02РЭ
6 Инструктивно-методические указанияпо расчету защиты фидеров контактной сети переменного тока. Трансэлектропроект.
7 Испытательная система для релейнойзащиты реле-томограф. Руководство по эксплуатации. 13092133.001 РЭ.
8 Дмитриева В.А., Журавель А.И.,А.Д. Шишков. Экономика железнодорожного транспорта. – М.: Транспорт, 1996. –328 с.
9 Правила устройства системытягового электроснабжения железных дорог РФ/ МПС РФ, 1997.
10 Инструкция по технике безопасности при эксплуатациитяговых подстанций, пунктов электропитания и секционирования электрическихжелезных дорог. ЦЭ-402/ МПС РФ. – М.: 1997.