Релейная защита и электроавтоматика

Электрические процессы протекают практически мгновенно и узреть, тем более успеть за ними персоналу не дано от природы. Этот недостаток «человеческого фактора» восполняется большим количеством устройств релейной защиты и автоматизацией тех­нологических операций. Защита оборудования обеспечивается от перегруза и перенапряжения, от обрыва фазы и появления замыканий на землю, от междуфазовых коротких замыканий и набросов на линию, от понижения частоты тока и т.д. В этих целях используется множество типов релейной аппаратуры: реле времени, токовое реле, реле напряжения и др.

Релейной защитой оснащены все электрические машины ТЭС (генераторы и электродвигатели) и аппараты (силовые трансфор­маторы, ячейки и фидеры электролиний). Устройство и принцип действия релейной аппаратуры весьма разнообразны, но все они подчиняются определенным техническим условиям работы. Глав­ными из них являются:

• селективность (т.е. избирательность);

• точность срабатывания во времени (до долей секунды);

• безотказность.

Нарушение любого из этих требований может стать причи­ной перерастания локального повреждения или отказа в работе энергооборудования в крупную аварию системного и даже меж­системного масштаба. Подобные аварии с погашением целой страны или больших регионов имели место неоднократно. Они происходили и в США, и в европейских государствах и в бывшем СССР, и во всех регионах РФ, включая Башкирию.

Во избежание крупных системных аварий во всех российских энергосистемах внедрены автоматические устройства по разгрузке (отключению) потребителей при внезапном и резком снижении частоты тока (ниже 48 Гц). По достижению частоты ниже 47 Гц практически все потребительские присоединения могут быть отключены, что гарантирует удержание в работе генерирующих мощностей и подъем частоты. Включение фидеров осуществляется по мере восстановления нормального режима энергосети и под строгим контролем оперативного персонала (дежурных диспет­черов энергосистемы и электросетей). Устройства по частотной разгрузке (АЧР) имеются во всех государственных электросетях. Зная об этом, некоторые потребители, не терпящие отключений, оборудуются резервными электроисточниками, вступающими в доли секунды в действие при аварийном обесточении установок.

Большое значение имеют противоаварийная автоматика, на­значение которой — регулирование процессов системного про­изводства электроэнергии и автоматического восстановления нормального режима работы элементов энергосистемы после ликвидации аварии. Применяются следующие виды системной автоматики:

• автоматическое повторное включение (АПВ) выключателя ячейки после его отключения релейной защитой (большинс­тво коротких замыканий самоустраняется после отключения объектов, в 70-80 % случаях АПВ бывает успешным);

• автоматическое включение резерва (АВР) линий, трансфор­маторов, двигателей после отключения рабочего питания;

• автоматическое регулирование напряжения на шинах генераторного напряжения путем воздействия на регуля­торы генераторов при изменении нормального режима. Единственным способом удержания энергосистемы в па­раллельной работе с другими энергосистемами, сохранения оборудования и энергообеспечения основной части потре­бителей является автоматическое отключение части менее ответственных потребителей по мере снижения частоты. Отключения производятся автоматически, ступенчато при снижении частоты в пределах от 49 Гц и ниже. После вос­становления частоты тока происходит АПВ отключившихся от АЧР фидеров потребителей. Восстановление частоты и включения нагрузки контролируется соответствующими диспетчерскими службами;

• автоматическое определение мест повреждения (АОМП) на ВЛ-35-750 кВ при коротких замыканиях. Все виды короткого замыкания на воздушных линиях (ВЛ) сопровождаются изменениями параметров тока (силы тока, напряжений, сопротивления) на концах отключившейся линии. Анали­зируя величины этих параметров расчетным способом или с помощью специальных приборов и устройств, определяется место повреждения, вид короткого замыкания, токи нуле­вой, обратной и прямой последовательности. Соответствую­щие диспетчерские службы определяют зоны обхода линий (в зависимости от напряжения, длины ВЛ и т.д.) и сообщают эти данные ремонтным службам для осуществления обхода линий и устранения повреждения.

Телемеханизация

Важное место в системе контроля и автоматики принадлежит устройствам телемеханики, т.е. устройствам передачи инфор­мации и команд на расстоянии. В телемеханике различают три составляющие:

• телеизмерение;

• телесигнализация;

• телеуправление.

Сами названия этих элементов телемеханики определяют на­значение того или иного устройства. Телемеханика очень важна для диспетчерских и других оперативных служб энергопредпри­ятий, когда объекты управления находятся на значительном рас­стоянии (береговая насосная, мазутная насосная, подстанции, водоскважины, золоотвалы и т.д.) и управлять ими приходится на значительном удалении (от десятков метров до сотен километ­ров). Широко используются средства телемеханики для управ­ления гидроэлектростанциями (и ветроэлектростанциями), где технологические процессы достаточно элементарны и просты. Небольшими ГЭС (или каскадом ГЭС), а также групповыми ВЭС вполне можно управлять без постоянного дежурного персонала с помощью устройств телемеханики, выводя их показания и связь с регулирующими органами агрегатов на ближайший центральный щит энергопредприятия, где всегда присутствует постоянный оперативный персонал (дежурный инженер, дежурный диспет­чер, дежурный оператор и др.). Подобным образом организовано оперативное управление ГЭС и ВЭС во многих зарубежных стра­нах: Дании, Финляндии, США, Швеции, Норвегии и др.

По мере развития в нашей стране каскадов малых и средних ГЭС, а также групповых ВЭС (ветроферм) значение систем телеизмерения, телесигнализации и телеуправления будет непре­рывно возрастать. Это потребует, в свою очередь, адекватного развития ремонтно-наладочной базы по обслуживанию средств телемеханики. Пока же как технический уровень этих устройств, так и сервисное обслуживание во многих энергосистемах и энер­гопредприятиях находятся на недостаточном уровне.