Наладка (настройка) устройств релейной защиты (РЗА)

Релейная защита и автоматика настраивается для срабатывания в том числе и от коротких замыканий, а также перегрузок и повреждения изоляции. К сожалению, при эксплуатации электрооборудования неизбежны внештатные ситуации и повреждения электросетей, поэтому настройка релейной защиты имеет своей целью не полностью устранить неполадки в электросети, а свести их к минимуму.

Устройства релейной защиты РЗА

В настоящее время термином «реле» обозначается широкая группа автоматических приборов и устройств, используемых в релейной защите, автоматике, телемеханике, телефонии и других отраслях техники. Еще в конце XIXвека появились первые плавкие предохранители, которые затем сменила электромеханическая и статическая (аналоговая) релейная защита. В нашей стране с начала 1990-хх годов такие устройства постепенно заменяются цифровыми. На данный момент большая часть устройств релейной защиты в России еще принадлежит к технике прошлых поколений, но на новых объектах или после реконструкции в подавляющем большинстве случаев ставится только цифровая релейная защита.

Качественные цифровые устройства релейной защиты выпускаются как отечественным производителем, так и зарубежными компаниями. Из устройств российского производства можно отметить несколько:

блок микропроцессорной релейной защиты «БМРЗ» («Механотроника» г. Санкт-Петербург);
«ШЭ» («Экра» г. Чебоксары);
«Сириус» («Радиус» г. Зеленоград).

Устройства релейной защиты зарубежного производства:

«Silirotec» («Siemens»);
«Seliam» («Schneider Electric»);
«SliAC», «REF» («ABB»).

Грамотная наладка релейной защиты также требует соответствующего оснащения, такого как отечественные РЕТОМ-11, РЕТОМ-21, РЕТОМ-51, РЕТОМ-61, или зарубежных аналогов. Важно, чтобы наладку релейной защиты проводили только квалифицированные специалисты, имеющие опыт работы, и умеющие качественно и в сроки выполнить эту серьёзную задачу.

Причины и последствия неисправностей РЗА

Нормируемые значения и периодичность проверок, требования к релейной защите, основные методы наладки РЗ, примеры расчета перечислены и описаны в нормативных документах: РД «Инструкции по проверке устройств релейной защиты», ПТЭЭП, ПУЭ 7-е изд. Гл.1.8., методические пособия, справочники по устройствам РЗ. Они определяют, что прежде чем электроустановка будет допущена к эксплуатации, необходимо провести пусконаладочные работы, а для оборудования до 1000В необходимы приемосдаточные испытания. Короткие замыкания, повреждения изоляции и перегрузки возникают из-за ряда причин, некоторые из них не поддаются прогнозированию – это действия персонала, пробой или отслоение изоляции, обрыв проводов из-за природных явлений или антропогенных воздействия, включение заземленного оборудования под напряжение и так далее. Для того, чтобы минимизировать последствия таких ситуаций и требуется наладка релейной защиты после монтажа и и проверка релейной защиты в эксплуатации.

Для того, чтобы понять принцип настройки релейной защиты, необходимо знать, что происходит во время короткого замыкания. Обычно к месту короткого замыкания подходят большие токи в десятки тысяч ампер в течение очень малого времени. Они вызывают не только пробой, но и сильный нагрев и перегрев токоведущих частей. В этом случае возможно возгорание изоляции и возникновение пожара электроустановки. Наладка релейной защиты позволяет автоматически отключить часть энергосистемы с тем, чтобы обесточить поврежденную в результате аварийной ситуации часть электроустановки либо участок сети. Правильно настроенная релейная защита своевременным срабатыванием сокращает последствия аварии, а также падение напряжения в остальной сети, остановку электродвигателей и генераторов, подключенных параллельно, повреждение технологического оборудования.

Автоматические выключатели 0,4кВ тоже относятся к релейной защите, при приемосдаточных испытаниях проверяются их характеристики по перегрузке ( с выдержкой времени) и отсечке ( мгновенно или с минимальной выдержкой времени). Срабатывание аппаратов защиты до 0,4кВ позволяет быстро отключить поврежденный участок сети и предотвратить аварию без участия персонала: в момент прекращения подачи тока электрическая дуга гаснет, и остальная часть электросети работает в штатном режиме. Это, в свою очередь, предотвращает сбои в работе основного оборудования, его порчу и остановку производства. Потери предприятия при правильной наладке релейной защиты минимизируются.

Короткие замыкания – самые часто встречающиеся проблемы энергосистем, поскольку имеют множество различных причин. Также, производя наладку релейной защиты, необходимо учитывать, что возможны следующие ситуации:

замыкание на землю фазы в сети с изолированной нейтралью;
перегрузка;
понижение уровня масла в расширителе трансформатора;
выделение газа в результате разложения масла в трансформатор и так далее.

Согласно требованием ПТЭЭП: «силовое оборудование электростанций, подстанций и электрических сетей должно быть защищено от коротких замыканий и нарушений нормальных режимов работы устройствами РЗА и электроавтоматики. Устройства РЗА должны быть постоянно включены, кроме устройств, которые должны выводиться из работы в соответствии с назначением и принципом действия, режимом работы энергосистемы и условиями селективности. Устройства аварийной и предупредительной сигнализации должны быть всегда готовы к действию». Таким образом, можно сделать вывод, что вторым назначением системы релейной защиты является выявление нарушений режима работы электрооборудования и сигнализация об этом персоналу, находящемуся на удалении – в случаях, если персонал присутствует, отключение с помощью налаженной релейной защиты также производится, но с задержкой времени, что дает возможность использовать человеческий фактор.

Наладка устройств релейной защиты и автоматики

Нормативные документы устанавливают, что «наладка устройств релейной защиты и автоматики проводится подготовленными сотрудниками из числа электротехнического персонала, имеющими квалификацию и опыт работы. Работа осуществляется по утвержденным руководителем предприятия методикам. Испытательное оборудование и средства измерений, которыми выполняются работы, должны иметь аттестаты испытаний и свидетельства о поверке».

На крупном предприятии в службе главного энергетика существуют участки или группы релейной защиты, автоматики и телеизмерений. Если на предприятии такой службы нет, наладкой релейной защиты занимается специализированная организация, имеющая в штате лицензированную электролабораторию. Оперативный персонал должен проверять РЗА согласно составленному графику, путем визуального осмотра и считывания информации с блоков релейной защиты. Если сигналы о неисправностях, авариях или ошибки поступают регулярно, то проверки и наладка релейной защиты должны проводиться регулярно; в отсутствие такой возможности, вызываются сторонние оперативные выездные бригады электролабораторий.

Результаты осмотра заносятся в журнал релейной защиты и карты РЗА. В них должны отражаться все работы, выполненные за прошедший после последнего осмотра период, изменения в уставках, схемах, устройствах РЗА, введенных вновь или выведенных из работы, Также производятся записи в оперативном журнале. Фиксируются все изменения в электрических принципиальных схемах вторичной коммутации ячеек. Отсутствие исполнительной документаций на устройства РЗ, карт уставок в службе главного энергетика является серьезным нарушением требований законодательства и НД в области энергетики и влечет наказание или крупные штрафы. В эксплуатации у потребителя персонал проводит настройку релейной защиты согласно ПТЭЭП: «проводится проверка на исправность аварийной и предупредительной сигнализации, сигнализации положения выключателей, наличие напряжения на шинах оперативного тока, всех источников постоянного и переменного тока и режим работы подзарядных устройств». В настройку релейной защиты входит также проверка сопротивления изоляции цепей оперативного тока, наличие оперативного тока, исправность предохранителей, исправность источников АВР, исправность цепей управления выключателями, цепей сигнализации а также управления коммутационными аппаратами. Важно также проверить «правильность положения автоматических выключателей, рубильников и других коммутационных аппаратов в схеме АВР и соответствие их положений первичной схеме. По установленным измерительным приборам контролируют исправность цепей трансформаторов напряжения, предохранителей».

Нормативные документы также дают перечень неисправностей РЗА, которые персонал может исправить самостоятельно. Это:

Включение автоматических выключателей или замена плавких вставок в цепях ТН или питания устройств релейной защиты.
Вывод из работы всех устройств РЗА при обрыве цепей отключения выключателя или другого коммутационного аппарата, с последующим выполнением диспетчером мероприятий, предусмотренных для присоединения, полностью отключенного от релейной защиты;
Определение места повреждения при появлении в цепях оперативного тока замыкания на землю;
Отключение устройств, действующих на автоматическое включение выключателя, при повреждении выпрямителей, питающих цепи включения электромагнитных приводов.

Нормативные документы

Нормативные документы, в соответствии с требованиями которым проводится настройка релейной защиты:

ПУЭ 7-е издание раздел 1, гл. 1.8 « Нормы приемосдаточных испытаний»
РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования»
Проектная документация на аппаратуру и блоки релейной защиты.
ПТЭЭП
РД 34.35.302-90. «Типовая инструкция по организации и производству работ в устройствах релейной защиты и электроавтоматики электростанций и подстанций».
РД 153-34.0-35.617-2001 «Правила технического обслуживания устройств релейной защиты, электроавтоматики, дистанционного управления и сигнализации электростанций и подстанций 110-750кВ»
Э.С.Мусаэлян «Справочник по наладке ЭО ЭС и ПС. Аппаратура вторичных цепей»
Чернобровов Н.В. «Релейная защита»
Какуевицкий Л.И. Крутицкий А.Ю. «Справочник. Реле защиты и автоматики»
Методики проверки устройтсв РЗиА