• Главная
  • Новости
  • Устройства защиты MiCOM с питанием от токовых цепей
  • Устройства защиты MiCOM с питанием от токовых цепей

    Устройства защиты MiCOM с питанием от токовых цепей 21 Апреля 2012 Андрей Ющик, Schneider Electric Energy Poland Sp. z o.o.
    Оригинал статьи отредактирован и переведён на русский язык компанией ООО "РЗА" в 2012 году.
    Данная статья опубликована в журнале "Энергия и менеджмент".
    При публикации на сторонних ресурсах ссылка на первоисточник обязательна.

    В электрических сетях актуален вопрос применения устройств релейной защиты, питание которых обеспечивается от токовых цепей, контролируемых самим устройством и, следовательно, не требующих обязательного специальной системы питания. Типичными областями применения таких устройств являются: • Релейная защита распределительных устройств, в которых не планируется установка аккумуляторной батареи. • Распределительные устройства, в которых объём эксплуатационного обслуживания должен быть сведен до минимума, либо быстрый доступ в которые обслуживающего персонала затруднен (шахты, химическая промышленность).

    Компания Schneider Electric предлагает линейку устройств релейной защиты MiCOM P11х с питанием от токовых цепей:

      P114S — с питанием от трансформатора тока (ТТ) нулевой последовательности;
      P114D — с простой настройкой посредством DIP-переключателей;
      P115 — с дисплеем и клавиатурой, регистрацией событий;
      P116 — новинка: с расширенным набором функций защиты и регистратором аварийных режимов.

    Устройство MiCOM P114S питается только от ТТ и поэтому не оснащается интерфейсом связи для интеграции в автоматизированные системы управления (АСУ). Все остальные устройства имеют комбинированный блок питания (т.е. от ТТ и/или напряжения оперативного тока) и оснащены интерфейсом RS485 с поддержкой протоколов Modbus RTU и IEC 103.
    В статье подробно представлено новое устройство в линейке MiCOM P11х: MiCOM P116 (рис.1).

    Защита на переменном оперативном токе

    Выполнение релейной защиты на переменном оперативном токе должно учитывать реальную опасность исчезновения напряжения оперативного тока при возникновении повреждения (короткого замыкания), т.е. именно тогда, когда и должна действовать релейная защита.

    В общем случае система релейной защиты включает три основных элемента: измерительные ТТ, устройство (реле) защиты и силовой выключатель. Очевидно, что ТТ могут служить источником питания для реле защиты и, возможно, источником энергии для отключения выключателя. Следует отметить, что использование измерительных ТТ в качестве источника питания может повысить требования к их техническим характеристикам, что неизбежно вызовет их удорожание.

    Включение присоединения, как и отключение, осуществляется силовыми выключателями, управляемыми с помощью приводов. От типа привода зависят возможность и способы выполнения релейной защиты на переменном оперативном токе.

    Рассмотрим следующие способы выполнения релейной защиты на переменном оперативном токе:
      • с использованием энергии предварительно заряженного конденсатора;
      • с использованием катушки отключения выключателя, включенной во вторичную цепь трансформаторов тока.

    Отключение выключателя энергией конденсаторов

    На рынке представлены выключатели, в приводах которых установлены блоки конденсаторов. Накопленная в них энергия используется для управления выключателем.


    Рис. 1 MiCOM P116

    Релейная защита на переменном оперативном токе

    Выполнение релейной защиты на переменном оперативном токе должно учитывать реальную опасность исчезновения напряжения оперативного тока при возникновении повреждения (короткого замыкания), т.е. именно тогда, когда и должна действовать релейная защита.

    В общем случае система релейной защиты включает три основных элемента: измерительные ТТ, устройство (реле) защиты и силовой выключатель. Очевидно, что ТТ могут служить источником питания для реле защиты и, возможно, источником энергии для отключения выключателя. Следует отметить, что использование измерительных ТТ в качестве источника питания может повысить требования к их техническим характеристикам, что неизбежно вызовет их удорожание.

    Включение присоединения, как и отключение, осуществляется силовыми выключателями, управляемыми с помощью приводов. От типа привода зависят возможность и способы выполнения релейной защиты на переменном оперативном токе.

    Рассмотрим следующие способы выполнения релейной защиты на переменном оперативном токе: • с использованием энергии предварительно заряженного конденсатора; • с использованием катушки отключения выключателя, включенной во вторичную цепь трансформаторов тока.

    Отключение выключателя энергией конденсаторов

    На рынке представлены выключатели, в приводах которых установлены блоки конденсаторов. Накопленная в них энергия используется для управления выключателем.


    Рис. 2 Схема управления выключателем с применением внутреннего конденсатора реле MiCOM P116/P115/P114

    Приводы выключателей также могут оснащаться катушками отключения с малым потреблением энергии, а необходимая для их работы энергия может быть накоплена самим устройством защиты.

    Отключение выключателя энергией, накопленной устройствами MiCOM P116/P115/P114

    Энергия для отключения выключателя запасается внутренним конденсатором реле MiCOM P116/P115/P114, которые могут быть оборудованы двумя энергетическими выходами: =24 В/0,1 Дж и =12 В/0,02 Дж (Schneider Electric — MITOP, ABB/VD-4 — M03). Пример выполнения релейной защиты с использованием устройств MiCOM P116/P115/P114 показан на рис. 2.

    Важным требованием к такому построению релейной защиты является обеспечение быстрого отключения выключателя, в случае если перед возникновением повреждения внутренний конденсатор реле защиты был полностью разряжен. Такое возможно при включении выключателя на КЗ и отсутствии напряжения оперативного тока.

    Рассмотрим достижимое время устранения повреждения применительно к устройству защиты P116. Его собственное время срабатывания при наличии напряжения оперативного тока составляет 25–35 мс. При включении выключателя на КЗ, при полностью разряженном конденсаторе и отсутствии напряжения оперативного тока, собственное время срабатывания реле увеличивается на 15–36 мс (зависит от величины тока КЗ). С учётом собственного времени отключения современных выключателей, полное время ликвидации КЗ составит 100–150 мс. Такое время существования аварийного режима вполне приемлемо для напряжения 6(10) кВ и не может привести к серьезным разрушениям.

    Важным преимуществом такой защиты является отсутствие необходимости предварительной зарядки внутреннего конденсатора до момента возникновения аварийного режима. Такое решение широко используется производителями распределительных устройств в Европе (Франция, Германия, Великобритания, Польша и др.)
    Для выключателей с приводами без катушек отключения с малым потреблением энергии компания Schneider Electric поставляет внешний расцепитель, рассчитанный на работу с реле MiCOM P116/P115/P114 (рис.3). Такой расцепитель устанавливается на выключателе и обеспечивает механическое воздействие на защёлку привода.

    Применение внешнего конденсаторного блока MiCOM E124

    Источником энергии для управления выключателем может служить внешний блок MiCOM E124 с двумя независимыми конденсаторными батареями. Питание такого блока может быть организовано от оперативного тока переменного или постоянного напряжения, от трансформатора собственных нужд или измерительного трансформатора напряжения.

    Построение релейной защиты с использованием внешних конденсаторных блоков, способных обеспечить достаточное количество энергии для управления выключателем, делает невозможным их быстрый заряд и, как следствие, не гарантирует готовность системы к действию в момент подачи в распредустройство напряжения после его длительного отсутствия.

    Возможным решением этой проблемы является обеспечение как можно более длительного сохранения заряда конденсаторного блока после исчезновения напряжения питания. Реализация поставленной задачи представляет определённые трудности и требует использования самых современных технологий и специальных электронных компонентов.

    Примером такого решения является устройство MiCOM E124, которое после полной зарядки внутренних конденсаторов (её продолжительность не превышает 1 минуты) сохраняет возможность управления выключателем в течение 8 дней. Наличие двух независимых конденсаторных блоков существенно повышает надёжность отключения выключателя.

    Преимуществом построения релейной защиты с использованием внешнего конденсаторного блока MiCOM E124 является возможность её применения с различными типами выключателей.
    MiCOM E124 находит широкое применение при построении резервных защит трансформаторов.

    Применение токовых катушек отключения выключателя

    Для включения токовой катушки отключения во вторичные цепи измерительных ТТ применяется специальный промежуточный ТТ, поставляемый обычно производителем выключателя вместе с токовой катушкой отключения. Использование промежуточного ТТ позволяет: - защитить катушку отключения от протекания больших токов КЗ; - обеспечить необходимую чувствительность катушки отключения при различных видах КЗ; - снизить требования по коммутационной способности управляющего контакта.

    Кроме того, промежуточный ТТ позволяет согласовать высокоомную катушку со вторичными цепями измерительных ТТ, а встроенный выпрямитель — использовать катушку на напряжении постоянного тока.
    Недостатком такого решения является необходимость оснащения выключателя токовой катушкой и использования промежуточного ТТ, что создает дополнительную нагрузку наизмерительные ТТ и неизбежно ведет к их удорожанию. Решение широко используется в Германии.
    Все описанные решения имеют свои плюсы и минусы. Выбор способа построения релейной защиты определяется по результатам подробного анализа каждого конкретного случая.
    С точки зрения надёжности, не имеет значения, какая энергия используется для отключения выключателя: от измерительных ТТ или конденсаторных блоков, при условии, что конденсаторы имеют соответствующее качество и обеспечивают надёжную работу в широком диапазоне температур (для MiCOM E124 — от –25 до 55 C).

    Решения, основанные на использовании энергии предварительно заряженного конденсатора, оказываются, как правило, дешевле и применимы со всеми видами выключателей.


  • Документация
  • Документация
    Наименование
    Референс
    Версия ПО
    Дата
    Язык
    Размер

    Возврат к списку