ЭНЕРГОТЕХНИКА

«ЭТЮД»
Оптоволоконная дуговая защита

Открыть в формате PDF

Каждому энергетику известно, как важно максимально быстро отключить короткое замыкание (КЗ) на шинах или в кабельных разделках распределительных устройств (РУ) 6–10 кВ, чтобы не допустить серьезного повреждения дорогостоящего электрооборудования и предотвратить травмирование обслуживающего персонала. Быстродействие защиты имеет особое значение, если КЗ сопровождается электрической дугой, ведь при дуговом КЗ происходит взрывное нарастание давления и температуры, при этом скорость распространения дуги вдоль шин РУ может составлять до 200 м/с.

Обеспечить быстрое срабатывание защиты непросто. Максимальные токовые защиты по условиям селективности имеют большую выдержку по времени (к тому же дуга может возникнуть при токе, не превышающем уставку срабатывания МТЗ), токовые отсечки на вводных выключателях неприменимы по тем же условиям селективности, а дифференциальная защита шин стоит дорого и не устанавливается на небольших и не самых ответственных РУ. Кроме того, дифференциальные защиты имеют «мертвые зоны», и при возникновении в них КЗ такая защита не сработает. В этой ситуации поможет УСДЗ – устройство светодуговой защиты, реагирующее на световое излучение в момент возникновения электрической дуги и сводящее к минимуму время ее горения.

Системы оптоволоконной светодуговой защиты, к которым относится и новый продукт МПП «Энерготехника» – УСДЗ «Этюд», соответствуют всем требованиям, предъявляемым к современным быстродействующим защитам.

МПП «Энерготехника» с 1995 г. занимается проектированием, изготовлением, монтажом и наладкой под ключ устройств светодуговой защиты. Так, выпускаемое компанией световое устройство противодугового защитного отключения (УПДЗОС) хорошо зарекомендовало себя за прошедшие годы в электроустановках Газпрома, РАО ЕЭС и других компаний. Трудно переоценить экономический эффект от его массового применения: удалось избежать травмирования оперативного и ремонтного персонала, исключить возможные затраты, связанные с ремонтом и заменой оборудования, которое могло быть серьезно повреждено КЗ, а также потери из-за нарушения технологического цикла производства, недоотпуска продукции и т.д.

Многолетний опыт эксплуатации этого поколения устройств, отзывы и пожелания заказчиков были учтены специалистами МПП «Энерготехника» при разработке новой оптоволоконной системы светодуговой защиты – УСДЗ «Этюд» (рис. 1).

Технические данные УСДЗ «Этюд»

Рис. 1. Структура УСДЗ «Этюд»

Структура УСДЗ «Этюд»

Один комплект системы «Этюд» предназначен для защиты двух секций КРУ, в каждую из которых входит до 100 ячеек.

Блок Selekt (рис. 2) устанавливается на каждую ячейку РУ 6(10) кВ или на участок шинного моста. К блоку можно подключить до 3 оптических датчиков (рис. 3): один датчик в районе кабельной разделки, один в районе верхних губок выключателя, один в шинном отсеке.

Рис. 2. Блок Selekt

Рис. 3. Оптический датчик

Оптический датчик изготавливается из компаунда со специальными оптическими свойствами. Форма датчика обеспечивает угол обзора 270°, а большая площадь поверхности затрудняет его полное запыление. При этом даже полностью запыленный датчик сработает, так как реагирует на инфракрасную составляющую спектра электрической дуги (рис. 4). Данное решение, а также малая длина линии, соединяющей датчик и блок Selekt, позволили отказаться от схемы контроля состояния датчика, что не снижает надежность системы в целом, уменьшая при этом стоимость УСДЗ «Этюд».

Рис. 4. Характеристика срабатывания оптического датчика

Уровень срабатывания указан в относительных единицах, так как чувствительность регулируется в широких пределах и устанавливается при пусконаладке.

При срабатывании датчика в районе кабельной разделки блок Selekt выдает сигнал на отключение выключателя отходящей ячейки. Если сработал датчик верхних губок или шинного моста, блок Selekt посылает сигнал в центральный блок, который в свою очередь выдает сигнал на отключение вводного выключателя и на блокировку схем противоаварийной автоматики (АВР, АПВ и т.д.). Чтобы избежать ложных срабатываний при формировании сигнала отключения, наличие КЗ подтверждается не только световым потоком, вызванным дугой, но и повышением тока (срабатыванием токового реле МТЗ). Если служба эксплуатации подтверждение действием МТЗ сочтет излишним, эту функцию можно отключить.

Между собой блоки Selekt соединены одноволоконной оптической линией, что повысило помехоустойчивость системы, исключило ложное срабатывание при повреждении линии, значительно упростило монтаж, а значит, снизило трудозатраты и соответственно стоимость системы. Той же оптоволоконной линией шлейф от крайнего в секции блока Selekt подключается к центральному блоку, который может работать с двумя шлейфами (двумя секциями шин) до 40 блоков Selekt в каждом. Кроме того, система получается гибкой, легко приспосабливается к различным схемам РУ, а также наращивается при изменениях схемы электроснабжения, при установке дополнительных ячеек и т.д.

Центральный блок (рис. 5) непрерывно проводит диагностику оптоволоконной линии и выдает соответствующий сигнал при ее неисправности или обрыве. Все события архивируются, что дает возможность восстановить их хронологию при расследовании аварий и сбоев в сетях электроснабжения.

Рис. 5. Центральный блок

Центральный блок оснащен жидкокристаллическим индикатором, поэтому его минимальная рабочая температура ограничена –20°С, однако данная проблема легко решается одним из двух путей:

• блок можно разместить в ближайшем отапливаемом помещении, так как длина оптоволоконной линии, при которой сохраняется работоспособность устройства, составляет до 1 км;
• в блоке можно предусмотреть локальный подогрев (опционально).

В центральном блоке установлен источник питания, который преобразует одно из возможных оперативных напряжений в напряжение 24 В постоянного тока, необходимое для питания системы. Если в системе оперативного напряжения отсутствует резервирование, то, во избежание отключения системы из-за снижения оперативного напряжения при КЗ, центральный блок может быть укомплектован источником бесперебойного питания, аккумуляторной батареей. В стандартной комплектации для этих целей предусмотрен накопительный конденсатор. Его емкости хватает на 2 секунды, которых вполне достаточно для отключения любого выключателя.

В заключение нужно подчеркнуть, что системы оптоволоконной светодуговой защиты, к которым относится и УСДЗ «Этюд», свободны от недостатков, присущих дуговым защитам клапанного и антенного типа, а также защитам на основе оптоэлементов (фототиристоров, фототранзисторов и т.д.).

ООО «МПП «Энерготехника»
410040, Саратов, Деловой проезд, 7
Тел. (8452) 55-56-33, факс (8452) 63-15-15
Газсвязь: (750) 3-10-19, 3-10-59
runa@san.ru, eng@en-teсh.ru, eng@energotexnika.san.ru
www.en-tech.ru