Устройства релейной защиты, выполненные на электромеханической и микроэлектронной базе морально устарела и не удовлетворят техническим требованиям автоматизации и качествам защиты.
В настоящее время в энергосистемах России в эксплуатации находится более 1,5 млн. устройств релейной защиты и электроавтоматики (РЗА). Подавляющую часть этих устройств составляют электромеханические устройства. Более одной трети эксплуатируемых устройств РЗА физически и морально устарело и требует замены.
Недостаточное финансирование на реконструкцию и замену приводит к постоянному увеличению количества устаревших устройств. Анализ статистических данных показывает рост количества случаев неправильной работы устройств РЗА из-за старения. Вместе с тем каких-либо отраслевых документов по вопросам реконструкции и замены устаревших устройств в настоящее время нет.
Как показывает опыт эксплуатации, фактический средний срок службы электромеханических устройств составляет примерно 25 лет. Это подтверждается, в частности, практически постоянным процентом правильной работы устройств РЗА в течение многих лет. По настоящее время реконструкции и модернизации релейных защит не производилась.
Строительство станции началось летом 1966 года. Пуск ГТУ-1 с выходом на холостой ход и взятием нагрузки произошел 9 января 1970 года. В течении двух лет заработали ГТУ-2, ГТУ-3 и ГТУ-4.
Расширение станции началось в 1973 году и полностью строительство станции закончилось осенью 1985 года.
С ростом энергопотребления (в среднем на 3–5 % в год) началась в 1988 году реконструкция первой очереди станции с замены физически и морально устаревших ГТУ ГТ-25 на более мощные и экономичные ГТЭ-45 и закончилась она в июне 2005 года. 19 октября 2017 года город Якутск и его пригородная территория остались без электричества из-за аварии на Якутской ГРЭС. Следовательно, необходимо провести модернизацию релейной защиты на всех блоках станции. [12], [7]
На блоке ГТУ-ГТЭ-45 предусматриваются следующие основные защиты:
– от многофазных коротких замыканий в обмотке статора генератора — продольная дифференциальная защита генератора на реле ДЗТ-11/5;
– от коротких замыканий на землю в обмотке статора генератора — защита по напряжению по первой и третьей гармоник, не имеющая зоны нечувствительности, на реле БРЭ-1301.02;
– от всех видов коротких замыканий в обмотках трансформатора и на его выводах — продольная дифференциальная защита трансформатора на реле ДЗТ-21;
– газовая защита трансформатора.
Переход на цифровые принципы обработки информации в микропроцессорных реле не привел к появлению каких-либо новых принципов построения релейных защит, но существенно улучшил такие эксплуатационные качества, как:
– надежность, быстродействие и непрерывный автоматический контроль и самодиагностика;
– малое потребление электроэнергии от измерительных трансформаторов тока и напряжения;
– возможность регистрации в памяти ЦР параметров аварийных режимов; — возможность реализации более сложных и совершенных алгоритмов защиты и управления электроэнергетического объекта, удобство наладки, настройки и эксплуатации, а также сервисные возможности;
– интеграция c системами оперативного и автоматического управления, позволяющая создать терминал в пределах одного защищаемого объекта. [7]
Преимущества микропроцессорных защит перед электромеханическими
Если для защиты используются микропроцессорные устройства, то в случае отключения выключателя от защит или в случае работы автоматики, в памяти устройства фиксируется время срабатывания, наименования сработавшей защиты или элемента автоматики линии, а также приводятся электрические параметры в доаварийный, аварийный и послеаварийный периоды. Благодаря данному функционалу, можно точно восстановить картину произошедшего, что очень важно в случае возникновения больших аварий, несчастных случаев в энергетике. [2]
Если происходит сбой системы по любой причине (кратковременное исчезновение напряжения питания, «зацикливание» программы и т. д.), то производится рестарт (перезапуск) системы, т. е. автоматический перевод МП на выполнение программы с нулевого адреса, т. е. выполнение всех начальных операций, которые были описаны выше (тестирование всех устройств МП-системы, перезапись основной программы в ОЗУ и т. д.).
В отличие от схем РЗ на электромеханической или микроэлементной базе в МП-системах информация о токах и напряжениях защищаемого присоединения должна вводиться в виде последовательности чисел (выборок), соответствующих мгновенным значением токов и напряжений в моменты выборок. [13]
Терминал микропроцессорных защит имеет функцию самодиагностики, контроля входящих и выходящих цепей, что позволяет своевременно обнаружить неисправность. При использовании электромеханических защит нарушения в работе защитных устройств не сигнализируются, поэтому нарушение их работы очень часто обнаруживается в случае некорректной работы защиты или полного ее отказа. [13]
Также одним из преимуществ микропроцессорных терминалов является возможность их подключения к системе SCADA, что позволяет обслуживающему персоналу подстанции мониторить состояние коммутационных аппаратов, величину нагрузок и напряжений на шинах; а также к системе АСДУ, которая позволяет не только контролировать, но управлять оборудованием дистанционно, с центрального диспетчерского пункта. [6]
По экономическим расчетам внедрение микропроцессорной защиты одного блока более выгодно, чем электромеханической. Выгода заключается в меньшем количестве обслуживающего персонала и в меньшем количестве обслуживающих работ. За счет этого вырастет чистая прибыль станции. [5]
Таблица 1
Затраты иприбыль сустановки защит
|
Отчет о финансовых результатах |
Электромеханическая защита |
Микропроцессорная защита |
|
Наименование показателя |
Значение, тыс.руб. |
|
|
Выручка от реализации продукции |
1860000 |
1860000 |
|
Затраты на производство |
1805116 |
1799069 |
|
Балансовая прибыль от реализации продукции |
54884 |
60931 |
|
Налоги, относимые на финансовые результаты |
891,4 |
891,4 |
|
Балансовая прибыль без налогов, относимых на финансовые результаты |
53992,6 |
60039,6 |
|
Налогооблагаемая прибыль |
53992,6 |
60039,6 |
|
Налог на прибыль |
18897,4 |
21013,9 |
|
Чистая прибыль без распределения по всей энергосистеме |
35095,2 |
39025,8 |
|
Чистая прибыль |
7019,0 |
7805,2 |
Литература:
1. РД 153–34.0–35.648–01 «Рекомендации по модернизации, реконструкции и замене длительно эксплуатирующихся устройств релейной защиты и электроавтоматики энергосистем»
2. Глазырин В. Е., Шалин А. И. Расчет уставок микропроцессорной релейной защиты блока генератор-трансформаторВ. Е. Глазырин, А. И. Шалин // учеб. пособие — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009. –130 с.
3. Гуревич В. И. Микропроцессорные реле защиты. Новые перспективы или новые проблемы?/ В. И. Гуревич// Науч.статья — М.: Новости электротехники,- 2005.
4. Захаров О. Г. Поиск дефектов в релейно-контакторных схемах/ О. Г. Захаров// Науч.статья — М.: Инфра-Инженерия,- 2017.-212с
5. Мельник А. Н. Методические указания к выполнению экономических разделов выпускных квалификационных работ/ А. Н. Мельник//Метод. указания. − Казань: КГЭУ. — 2004.
6. Мурзина К. И. Модернизация релейной защиты турбогенератора Якутской ГРЭС ПАО «Якутскэнерго»/ К. И. Мурзина// ВКР — Новосибирск: СГУВТ, 2018.-109с.
7. Мурзина К. И. Комплексная релейная защита турбогенератора Якутской ГРЭС / К. И. Мурзина// ВКР — Якутск: СГУВТ (ЯИВТ), 2016.-86с.
8. Нудельман Г. С., Шалин А. И. Микропроцессорные системы РЗА. Оценка эффективности и надежности/ Научн.статья — М.:Новости электротехники,- No3(51) 2008 года, 2009.
9. Овчаренко, Н. И. Автоматика электрических станций и электроэнергетических систем/ Н. И. Овчаренко. — М.: НЦ ЭНАС, — 2001. − 504с.
10. Рожкова, Л.Д., Козулин, В. С. Электрооборудование станций и подстанций/ Л. Д. Рожкова. — М.: Энергоатомиздат. — 2007. — 648 с.
11. Тонышев, В.Ф., Малышева Е. П., Солнцев Г. Е. Основы релейной защиты/ Тонышев В. Ф., Малышева Е. П., Солнцев Г.Е// уч.пособие.- М-во трансп. Рос. Федерации, Фед. агентство мор. и реч. транспорта, ФБОУ ВПО «НГАВТ». — Новосибирск: НГАВТ, 2012. — 168 с.
12. История Якутской ГРЭС [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Якутская_ГРЭС
13. Микропроцессорные терминалы защит и автоматики ABB [Электронный ресурс]:- http://electricalschool.info/relay/1571-mikroprocessornye-terminaly-zashhit-i.html
