СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО ПОСТОЯННОГО ТОКА
Необходимость диагностики

Руслан Борисов,
Сергей Жуликов,
ООО НПФ ЭЛНАП Юрий Гусев,
МЭИ Александр Майоров,
ОАО «МОЭСК» г. Москва

Андрей Назолин, к.т.н., генеральный директор
Виктор Поляков, к.т.н., технический директор, ООО НТЦ «Ресурс», г. Москва

В ОАО «МОЭСК» службой РЗ и ВЭС было разработано Техниче- ское задание (ТЗ) на проведение комплексной диагностики СОПТ. Сотрудниками НПФ ЭЛНАП в соответствии с ТЗ была осуществлена проверка состояния СОПТ на 70 действующих подстанциях и на 2 вновь строящихся подстанциях на этапе приемосдаточных ис- пытаний. Ни на одной из проверенных подстанций состояние СОПТ нельзя признать удовлетворительным. Для устранения выявленных недостатков на 10 подстанциях были выполнены ремонтные работы и проведена послеремонтная диагностика СОПТ.

МЕТОДИКА ДИАГНОСТИКИ СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО ПОСТОЯННОГО ТОКА

• Составление исполнительной схемы щита постоянного тока (ЩПТ) и токораспределительной сети (главного щита управления, релейного щита, КРУ-6(10) кВ, ОРУ-35, 110, 220 кВ). На схеме указываются параметры защитных коммутационных аппаратов (тип, номинальный ток контактов, уставки теплового (ТР) и электромагнитного (ЭМР) расцепителей), марки проводников и кабелей с указанием их сечения и длины.
• Расчет токов КЗ для нормального и ремонтного режимов работы СОПТ с помощью компьютерной программы GUDCSETS «Расчет коротких замыканий в электроустановках постоянного оперативного тока напряжением 24–220 В».
• Проверка отключающей способности установленных в щитах постоянного тока (ЩПТ) автоматических выключателей и плавких предохранителей для расчетных значений токов металлических КЗ (режим максимальных токов) на шинах ЩПТ или на вводных клеммах батарейного защитного аппарата.
• Проверка чувствительности защитной коммутационной аппаратуры для расчетных значений токов дуговых КЗ в конце защищаемых ими кабельных линий (режим минимальных токов).
• Проверка термической стойкости кабелей для металлических КЗ в начале линий (режим максимальных токов) при максимально возможной начальной температуре кабелей (+ 40 ^OС в летний период времени) за время срабатывания ЭМР основной защиты (не менее 0,1 с). Для линий, защищенных плавкими предохранителями, термическая стойкость проверяется за время срабатывания (сгорания) плавкого предохранителя, которое определяется по его времятоковой характеристике.
• Проверка невозгораемости кабелей при отказе основной защиты и срабатывании резервной для металлических КЗ (режим максимальных токов) при максимально возможной начальной температуре кабелей (+ 40 ^OС). Расчетная продолжительность КЗ при проверке невозгораемости кабелей задается исходя из полного времени отключения КЗ резервной защитой.
• Проверка селективности защитных аппаратов в диапазоне расчетных значений токов металлических и дуговых КЗ для нормального и ремонтного режимов работы оборудования с помощью компьютерной программы DCSelective «Моделирование времятоковых характеристик автоматических выключателей и предохранителей на постоянном токе». На карты селективности наносятся измеренные значения токов КЗ.
• Проверка состояния контактных соединений в характерных точках токораспределительной сети СОПТ на основе сравнения расчетных и измеренных значений токов короткого замыкания.
• Состояние контактных соединений считается неудовлетворительным при расхождении между расчетными и измеренными значениями токов КЗ более 20%.
• Определение технического состояния аккумуляторной батареи (АБ) путем измерения внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи двухимпульсным методом при выключенных подзарядных устройствах в соответствии с методикой [1, 2]. Из соотношения среднего измеренного и паспортного значений сопротивлений элемента АБ (с учетом коэффициента приведения удельного сопротивления аккумулятора к температуре, при которой проводились измерения) рассчитывается емкость АБ. Выявляются неисправные элементы АБ посредством поэлементного измерения напряжений. Проводится внешний осмотр элементов АБ для определения наличия осадка, газовыделения в банках, сколов и грязи на поверхности.
• Проверка работоспособности подзарядных устройств посредством регистрации токов и напряжений в цепи устройств, а также процесса запуска резервного подзарядного устройства при отключении (отказе) основного. Измерение уровня пульсаций тока в цепи АБ и пульсаций напряжения на шинах ЩПТ при работе каждого подзарядного устройства.
• Измерение емкости сети на «землю» путем подключения резистора между отрицательным (положительным) полюсом и «землей» и регистрации переходного процесса.
• Проверка работоспособности устройства контроля изоляции при подключении резистора сопротивлением 10 кОм между отрицательным (положительным) полюсом и «землей» (по срабатыванию звуковой сигнализации).
• Проверка работоспособности защитных коммутационных аппаратов (автоматических выключателей (АВ) с помощью устройства «САТУРН-М1» и нагрузочного трансформатора на переменном токе в соответствии с рекомендациями [3–8]. Измеренные значения тока срабатывания АВ умножались на поправочный коэффициент kп. Для АВ типа АП50, в соответствии с его паспорт ными характеристиками, применялся k_п = 1,25, для остальных АВ k_п = 1,3 - 1,5. Критерием работоспособности АВ являлось соответствие измеренных значений тока срабатывания ЭМР и времени отключения АВ его паспортным времятоковым характеристикам на постоянном токе. Проверка проводилась в соответствии с нормативными документами [4, 5].
• Измерения уровней кондуктивных помех в токораспределительной сети СОПТ с помощью цифрового запоминающего осциллографа Fluke 199С на шинках ШУ панелей ГЩУ и РЩ (между положительным и отрицательным полюсами) в широком частотном диапазоне.
• Проверка выполнения условий ЭМС при имитации воздействия импульсного тока (с помощью измерительного комплекса ИК-1 и ИКП-1) на цепи СОПТ, находящиеся в распределительных устройствах (ОРУ, КРУ), и регистрации импульсных помех, проникающих в цепи РЗА (на ГЩУ и РЩ). По результатам измерений определяется коэффициент затухания импульса напряжения и амплитуда ожидаемого импульса напряжения в цепях РЗА. Заключение о выполнении условий ЭМС выдается на основании сравнения амплитуды ожидаемого импульса напряжения в цепях РЗА с предельно допустимой амплитудой импульса противофазного напряжения, наводимого в цепях РЗА, в соответствии с требованиями нормативных документов [9, 10].

РЕЗУЛЬТАТЫ ДИАГНОСТИКИ СОПТ

УСТРАНЕНИЕ НЕДОСТАТКОВ СОПТ

ВЫВОДЫ

1. Полная и достоверная информация о состоянии СОПТ может быть получена при реализации комплексной расчетно-экспериментальной методики диагностик.Компьютерная программа GUDCSETS позволяет выполнять расчеты токов коротких замыканий в СОПТ, определять термическую стойкость и невозгораемость кабелей. Точность расчетов определяется в основном достоверностью исходных данных, которые определяются при составлении исполнительной схемы. Компьютерная программа DCSelective позволяет выполнять расчеты селективности защитных аппаратов. В базу данных программы введены времятоковые характеристики практически всех применяемых в СОПТ автоматических выключателей и предохранителей. При проведении измерений применяются как стандартные приборы, так и специально разработанные устройства, например, для измерения токов короткого замыкания.
2. Состояние СОПТ на энергообъектах, находящихся длительное время в эксплуатации, как правило, неудовлетворительное. Для обеспечения надежного функционирования СОПТ и энергообъекта в целом, необходимо выполнять периодическую проверку СОПТ и ремонтные работы по устранению выявленных при диагностике неисправностей. Для вновь строящихся объектов целесообразно включить в приемосдаточные испытания комплексную диагностику СОПТ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гусев Ю. П., Дороватовский Н. М., Поляков А. М. Оценка технического состояния аккумуляторных батарей электростанций и подстанций в процессе эксплуатации // Электро. – 2002. – № 5. 2. ГОСТ Р МЭК 60896-2-99. Свинцово-кислотные стационарные батареи. Общие требования и методы испытаний.
3. Рекомендации по методам технического обслуживания автоматических выключателей, присоединений 0,4 кВ и средств релейной защиты, присоединений 6–35 кВ с использованием комплектных испытательных устройств серии САТУРН. – М.: ОРГРЭС, 1994.
4. Методические указания по эксплуатации автоматических воздушных выключателей серии АП50.
5. Методические указания по наладке и техническому обслуживанию автоматических выключателей серии А3700.
6. ГОСТ Р 50345-99 (МЭК 898-87). Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения. – М.: Издательство стандартов, 1993.
7. ГОСТ Р 50030.2-99 (МЭК 947-2-89). Низковольтная аппаратура распределения и управления, часть 2. Автоматические выключатели. – М.: Госстандарт России, 1994.
8. Методические указания по техническому обслуживанию автоматических выключателей серий АЕ20, А3100. – М.: ОРГРЭС,1991.
9. ГОСТ 29280-92 (МЭК1000-4-91). Совместимость технических средств электромагнитная. Испытания на помехоустойчивость. Общие положения.
10. ГОСТ Р 51317. 4.12-99 ( МЭК 61000-4). Совместимость технических средств электромагнитная. Требования и методы испытаний.
11. ГОСТ 10434-82. Соединения контактные электрические. – М.: Издательство стандартов, 1981.