Марка • Оборудование
МЕХАНОТРОНИКА
Алгоритм СНОЗЗ.
Быстрое выявление поврежденных присоединений при однофазных замыканиях на землю в сетях 6–35 кВ
 Открыть в формате PDF
Михаил Пирогов, начальник отдела РЗА
Валерий Чепелев, главный специалист отдела РЗА
ООО «НТЦ «Механотроника»
Задача определения присоединения с однофазным замыканием на землю (ОЗЗ) в сетях 6(10)–35 кВ в настоящее время не имеет эффективного решения, несмотря на динамичное развитие техники релейной защиты и появление микропроцессорных устройств.
Специалисты НТЦ «Механотроника» разработали специальный алгоритм для определения поврежденного фидера.
Выявление присоединений с ОЗЗ затруднено по следующим физическим причинам:
- очень малые значения тока однофазного замыкания на землю (3I0) в сети с изолированной нейтралью;
- околонулевые значения 3I0 при применении компенсирующих реакторов;
- прерывистый характер 3I0 при дуговом неметаллическом коротком замыкании;
- величина 3I0 и соотношение токов поврежденных и неповрежденных присоединений зависят от конфигурации сети;
- ненормированные погрешности работы трансформаторов тока нулевой последовательности.
В реальных условиях на энергообъектах до сих пор при возникновении ОЗЗ на секциях шин срабатывает неселективная сигнализация по повышению напряжения нулевой последовательности. При этом нет четкого определения фидера с ОЗЗ. Если секция шин питается от вышестоящей подстанции, то такая же неселективная сигнализация срабатывает на нескольких распределительных устройствах 6–10 кВ.
Поиск ОЗЗ осуществляется методом последовательного отключения/включения всех фидеров 6–10 кВ на всех распределительных устройствах. Эти переключения влияют на работу технологического оборудования потребителей и загружают оперативный персонал непродуктивной работой.
Варианты решений
За последние десятилетия в области защиты от ОЗЗ появилось много разработок, по этой тематике было защищено значительное количество кандидатских и докторских диссертаций, однако решение, которое получило бы массовое распространение, пока не найдено. Применение предлагаемых разработок зачастую затруднено несовершенством их характеристик, сложностью задания уставок и отсутствием методик расчета.
Кроме того, рекомендуется устанавливать совместно с защитами присоединений отдельные централизованные устройства для выявления однофазных замыканий на землю. Возникает парадоксальная ситуация: из-за несовершенства защит присоединений 6–35 кВ и трудности выявления присоединения с ОЗЗ эксплуатирующие организации вынуждены применять дополнительное дорогостоящее оборудование.
С одной стороны, внедрение централизованных устройств – привлекательное решение для производителей техники РЗА, так как позволяет увеличить выпуск продукции в сегменте 6–35 кВ. С другой стороны, эта концепция не оптимальна для серьезной модернизации подстанционного оборудования 6–35 кВ, так как в масштабах энергосистемы страны приведет к значительным затратам.
Селектор направления ОЗЗ
Коллектив разработчиков НТЦ «Механотроника» в 2009 г. оценил долгосрочные концепции развития в области выявления присоединения с ОЗЗ и признал наиболее перспективной совершенствование методов выявления таких фидеров в существующих защитах 6–35 кВ.
В 2010 г. специалисты компании разработали алгоритм – селектор направления однофазного замыкания на землю (СНОЗЗ). Алгоритм выявляет начальный момент пробоя и анализирует переходный процесс тока и напряжения нулевой последовательности, определяя мгновенное направление мощности нулевой последовательности.
СНОЗЗ использует принцип выделения свободной составляющей переходного процесса и последующей ее обработки с применением стандартных функций частотных преобразований и элементов математической статистики.
В обобщенном виде принцип представлен на рис. 1 и 2. При однофазном замыкании на землю в зоне действия защиты от ОЗЗ ток и напряжение нулевой последовательности в момент пробоя разнонаправлены, а при замыкании вне зоны действия защиты – сонаправлены.
Рис. 1. Осциллограмма при однофазном замыкании на землю на отходящем фидере в зоне действия защиты от ОЗЗ
Рис. 2. Осциллограмма при замыкании на землю на соседних присоединениях вне зоны действия защиты от ОЗЗ
Применение алгоритма СНОЗЗ
Работа над решением, позволяющим быстро определять присоединения с ОЗЗ, удачно совпала с периодом модернизации устройств БМРЗ. На первом этапе алгоритм СНОЗЗ был применен в блоках защиты синхронных и асинхронных электродвигателей – БМРЗ-УЗД.
В этих устройствах функция определения присоединения с ОЗЗ особенно востребована, так как отключение такого по-требителя, как двигатель, может привести к изменениям в ходе ответственных технологических процессов. В дальнейшем, на основе успешного опыта применения, алгоритм СНОЗЗ был интегрирован в блоки БМРЗ-152.
При настройке каждого блока РЗА на отходящей линии для работы СНОЗЗ задаются уставки:
- тип нейтрали сети (изолированная или компенсированная);
- отстройка от напряжения небаланса нулевой последовательности (можно принять 15 В).
Несмотря на достаточную математическую сложность СНОЗЗ, какие-либо дополнительные уставки задавать не требуется, поэтому с точки зрения эксплуатации это очень простое решение.
Срабатывание СНОЗЗ происходит при наличии ОЗЗ на присоединении. БМРЗ-152 может быть настроен как на сигнализацию, так и на отключение от срабатывания СНОЗЗ. В руководствах по эксплуатации блоков для удобства приведена методика проверки СНОЗЗ для наладки присоединения перед вводом его в работу.
Многочисленные лабораторные и полевые испытания, проводившиеся в 2010–2013 гг., показали, что функция СНОЗЗ правильно срабатывает примерно в 90% случаев. В 10% случаев наблюдалось несрабатывание, что обусловлено недостаточной чувствительностью. Ложных срабатываний не зафиксировано. Это важный момент: СНОЗЗ либо работает правильно, либо, чтобы не вводить в заблуждение оперативный персонал, не срабатывает вообще.
В заводском исполнении блоков БМРЗ-152 функция СНОЗЗ реализована с действием на сигнализацию, также предусмотрена возможность настройки на отключение.
Применение усовершенствованных защит присоединений позволяет оперативному персоналу сразу определить фидер с ОЗЗ, значительно сократив время его поиска и количество переключений.
www.mtrele.ru
| 
