Модернізація фідерної автоматики на тяговій підстанції постійного струму Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

УДК 621.332

КУДЕЛЬКА О. В., ЛЯШУК В.М. (ДНУЗТ)

МОДЕРН1ЗАЦ1Я Ф1ДЕРНО1 АВТОМАТИКИ НА ТЯГОВ1Й ШДСТАНЦП ПОСТ1ЙНОГО СТРУМУ

Представив д.т.н., професор Панасенко М.В.

Вступ

У системах електропостачання нерщко рап-тово виникають короткi замикання (к.з.) i iншi аварiйнi режими роботи. Розрiзняють короткi замикання мiж фазами електрично! установки (мiжфазне коротке замикання), а також мiж фазою i землею (замикання на землю). У трансформаторах i електричних машинах, крiм того, можливi мiжвiтковi замикання в обмотцi одше! фази. Короткi замикання виникають унаслщок дефектiв, старiння i забруднення iзоляцi! стру-моведучих частин, обриву i схлестненню прово-дiв при сильному вiтрi або ожеледi, несправностi в ланцюгах електрорухомого складу, помилко-вих переключень. Електрична дуга в мющ замикання здатна викликати пережоги, оплавлення i руйнування електричного устаткування i розпо-дiльних пристро!в, отжиг i обриви контактних проводiв. Руйнування виявляються тим значш-ше, чим бшьше струм у дузi i час 11 iснування. Щоб коротке замикання не викликало великого збитку, ушкоджене електроустаткування необ-хвдно якнайшвидше вiдключити.

Останнiм часом одшею з важливих проблем у вггчизнянш енергетицi е замiна застарiлого парку устаткування на тягових пiдстанцiях заль зниць . Так, експлуатацiя морально застарших комплексiв захистiв фiдерiв контактно! мереж може привести до помилкових спрацьовувань захистiв або навiть !х вiдмовленню, що у свою чергу приведе до розвитку небезпечних аварш-них ситуацiй i зниженню надшносп функцюну-вання в цiлому. Усе це визначае актуальнють теми на сьогодшшнш день по замiнi, реконстру-кци i модершзацп комплексiв захиспв з метою пiдвищення надiйностi функцюнування i мож-ливостi передачi шформацп з низького на бiльш високий рiвень iерархi! автоматизованих систем керування технологiчними процесами (АСУ ТП), а також можливють автоматичного i диста-нцiйного керування окремими пiдстанцiями.

Основна частина

Пропонуеться провести модершзащю фще-рно! автоматики тягово! шдстанцп Новомос-ковськ (ЕЧЕ-43), на якiй встановлене устатку-

вання 60-70 рр. На данш шдстанцп використо-вуються ШВ: ВАБ-49 i АБ 2/4. Дане устаткування зносилося як фiзично, так i морально, i мае ряд ютотних недолiкiв, це i швидкiсть вщк-лючень, i труднощi технiчного обслуговування (усе налагодження вщбуваегься механiчно), i грамосткiсть самого устаткування. Наведет фактори негативно впливають на надшнють системи автоматики в цшому.

Розглянемо можливiсть замiни даного устаткування. Донедавна релейний захист, i iншi пристро! автоматики виконувалися тшьки на релейно-контактних елементах. В останш деся-тилiггя широко почали застосовувати елект-роннi пристро!. Це шдвищуе надiйнiсть захис-тiв, зменшуе !хш розмiри, власне споживання й експлуатацшш витрати, а також дозволяе реал> зувати зовсiм новi функцiональнi залежносп. Застосування напiвпровiдниково! електронiки дае можливють виконати релейний захист разом з шшими пристроями автоматики i телеме-ханiки у видi едино! системи, комплексу. Застосування мшроелектрошки i мiкропроцесор-них систем ще бiльше пiдвищуе ефективнiсть релейного захисту й автоматики, вiдкривае пе-рспективи для передачi функцiй релейного захисту й автоматики спещальним керуючим об-числювальним машинам, що будуть керувати пристроями електропостачання в нормальних i аварiйних режимах. Термiни "цифровий термi-нал", "iнтелектуальний термiнал" або просто "термшал" уже мiцно укоренилися в загально-промисловiй енергетицi.

Питання про те, для чого i як1 саме потрiбнi термiнали в системi тягового електропостачання залiзниць , е цшком правомiрним хоча б тому, що воно зрозумшо далеко не вам потенцшним спо-живачам. Основна причина недорозумiння мети використання термiналiв полягае в тiм, що юну-ючий пiдхiд до релейного захисту й автоматики (РЗА) електротягових мереж (ЕТМ) складався поступово, у мiру розвитку вiдповiдних технiч-них засобiв i технологiй. У зв'язку з цим i дотепер цей тдхщ залишаеться багато в чому стих1йним i характеризуеться напрямком розробок "вщ част-кового до загального i знизу нагору". Такий принцип не е ефективним через кардинальну змi-

© Електрифiкацiя транспорту, № 1. - 2011.

39

ну техшчних засобiв, використовуваних для тягового електропостачання, i технологи !хнього тех-нiчного обслуговування.

Термiнали виконують функци захисту, управлiння, автоматики, дiагностики, сигнал> зацп та реестраци як на рiвнi приеднання, так i на бiльш високих рiвнях: розподшьчих пристрой, тягових пiдстанцiй, мiжпiдстанцiйних зон. Саме термiнали, на вщмшу вiд iнших ком-плексiв захисту фiдерiв об'еднують всi функци в одному пристро!, що в свою чергу надае бага-то переваг. Це i розмiри,i зручнiсть експлуата-ци, i набагато збiльшена надшшсть. Основнi функцiональнi вимоги до таких термiналiв рег-ламентованi в ддачих нормативних документах i виявленi в процес дослщно! експлуатаци перших втизняних термiналiв. Досить великий набiр функцiй для приеднань кожного типу обумовлений, перш за все, необхщшстю забез-печення !х унiверсальностi. Кожен з термшатв повинен реалiзувати вс необхiднi типи захистiв (основнi, резервш та додатковi) для всiх мож-ливих режимiв роботи приеднання.

Термшал ЦЗАФ-3,3 кВ здiйснюе мiсцеву, загальношдстанцшну i телемеханiчну сигнал> зацiю з допомогою таких засобiв:

- свiтлодiодiв на лицьовiй панелi;

- цифролтерного дисплея;

- релейних виходiв;

- послщовних iнтерфейсiв для пiдключення канатв зв'язку з АСУ та ПЕОМ.

Також перевагою даного термшала е реест-рацiя та зберiгання параметрiв. До складу нако-пичувано1 термшалом шформаци входять на-ступнi параметри:

- загальна кiлькiсть вiдключень вимикача;

- кшьюсть аварiйних вiдключень;

- струм фщера при останньому вщключенш;

- напруга на фiдерi при останньому вщклю-ченнi;

- вироблений ресурс вимикача.

Тобто, маючи доступ до ще1 шформаци можна вчасно виявити несправностi будь-якого роду, а вщповщно i запобiгти можливi аваршш ситуаци.

Окремою дуже важливою перевагою терм> налiв е захист, що враховуе форму струму при перевантаженнях. Принцип ди цього захисту зображено на рис. 1, 2.

Метою проведених у даний час заходiв щодо модершзаци i реконструкци пристро1в тягового електропостачання е сполучення яюсного шд-вищення технiко-експлуатацiйних, енергетичних i економiчних показникiв роботи системи тягового електропостачання з мiнiмiзацiею витрат на проведення модершзаци i наступну експлуата-

цiю з урахуванням реальних рiвнiв завантаження залiзничних лiнiй. Досягнення цих загальних цiлей можливе тшьки на основi системного шд-ходу до побудови ЕТМ. Таким чином, цшь ви-користання термiналiв полягае в реалiзацil "малолюдно! технологи експлуатаци".

М 12 \

Рис. 1. Форма струму при к.з.

Рис.2. Форма струму при перевантаженш

Оскшьки ряд провщних закордонних компа-нiй уже робить термiнали для залiзничних прие-днань, виникае природне запитанння про мож-ливiсть i доцшьшсть !хнього використання в Украш. Наприклад, концерн АВВ робить бага-тофункцюнальш термiнали ИБО 517 для залiз-ничних приеднань з частотою мереж 50 i 60 Гц. Мiжнародний концерн АМош випускае при-стрш MiCOM Р438, що також призначений для захисту залiзничних контактних мереж. Концерн Siemens випускае пристро! захисту 78Л518, 78Л519. Усi згаданi термшали досить досконалi

i добре себе зарекомендували на закордонних залiзницях . Однак необхiдно враховувати, що вс цi пристро! призначеш для залiзниць , що ютотно вiдрiзняються вiд укра!нських:

- по схемах зовшшнього i внутрiшнього електропостачання;

- по довжиш мiжпiдстанццйних зон;

- по схемах живлення i секцюнування контактно! мереж i т.д..

Цим обумовлене розходження вимог, про-понованих до втизняних i закордонних терм> налiв. Вимоги, розробленi для закордонних пристро!в, заснованi на закордонних стандартах, вщмшних вiд укра!нських, i обумовленi специфiкою тих залiзниць , для яких вони роз-роблялися. Як доводи, що вимагають критичного вщношення до можливосп застосування закордонних термiналiв, варто також згадати:

- необхщшсть русифiкацi! повщомлень, ви-ведених на дисплей термшала, i всiе! експлуа-тацiйно! документацп;

- труднощi з гарантiйним i постгарантиiйним обслуговуванням (змiна поколiнь термiналiв вщ-буваеться приблизно один раз у 5 роив, шсля чо-го застарiлi типи знiмають з виробництва, i цiна на комплектуючi до них рiзко збiльшуеться).

Через неможливють застосування закордонних термiналiв, для модернiзацi! фiдерно! автоматики ЕЧЕ-43 пропонуеться використовувати ЦЗАФ 3,3 кВ (ТОВ "НИИЭФА-ЭНЕРГО"). Ци-фровий термiнал ЦЗАФ 3,3 кВ - це не простий пристрш РЗА на новiй елементнiй баз^ це яюс-но новий клас виробiв, що, по-перше, замiняе собою цший ряд iснуючих пристро!в, по-друге, виконуе функцi! пристро!в, яких рашше не було на переважнiй бшьшосп пiдстанцiй, але якi зо-вшм необхiднi для переходу на малолюдну тех-нологiю обслуговування. Термiнал замшяе собою практично всi штелектуальш пристро! вто-ринних ланцюгiв шдстанцш. При цьому кожна з функцш виконуеться з кращими характеристиками ^ крiм того, надаються новi можливостi для обслуговуючого персоналу. У загальному видi, пристрiй ЦЗАФ-3,3 призначено для вико-нання функцiй релейного захисту фiдерiв контактно! мережi постiйного струму напруги 3,3 кВ у комплектних розподiльних пристроях (КРП) тягових шдстанцш (ТП), постiв секцюнування (ПС) i пунктiв паралельного з'еднання (ППЗ), а так само для виконання функцш про-тивоаварийной автоматики, вимiру, контролю i сигналiзацi!, мiсцевого i дистанцiйного керу-вання комутацiйними апаратами. Воно може включатися в автоматизовану систему керуван-ня пiдстанцi! як пiдсистему нижнього рiвня.

Висновок

У пiдсумку, пiсля установки запропонованого пристрою, захист фiдерiв контактно! мереж ЕЧЕ-43 вийде на новий яюсний рiвень, що шдвищить надiйнiсть i зручнiсть експлуатацi!. Взагал^ мета проведено! в даний час модершзаци i реконстру-кцi! пристро!в тягового електропостачання поля-гае у значному полiпшеннi техшко-експлуатацiйних, енергетичних i економiчних показникiв роботи системи електропостачання при мiнiмальних витратах на модершзащю i на-ступну експлуатащю. Для реалiзацi! цих цiлей необхщне впровадження технологi!, що буде за-трачати мiнiмальнi людсью ресурси i перех1д вiд планово-попереджувально! системи ремонту до техшчного обслуговування по фактичному стану устаткування. Свiтовий досвiд показуе, що впровадження тако! технологи можливо тiльки на ос-новi реалiзацi! трьох складових:

- використання високонадiйного устаткуван-ня, не потребуючого планово-попереджувального ремонту протягом установленого термiну служби або постiйно! присутносп обслуговуючого персоналу (термiнал ЦЗАФ 3,3 кВ вщноситься до ще! категорi! устаткування);

- максимальна автоматизащя процедур обслуговування (включаючи дiагностику устаткування), для чого необхщне створення автоматизова-них систем керування технологiчними процесами (АСУ ТП) енергообе'кпв, енергодiлянок i т.д. ;

- високоефективна шфраструктура експлуа-тацi! i технiчного обслуговування.

Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК

1. Почаевец В . С . Электрические подстанции: Учеб. для техникумов и колледжей ж.-д. трансп. - М.:Желдориздат, 2001. - 512 с.

2. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. М.: Атомиздат, 1973. 352 с.

3. Фигурнов Е.П. Релейная защита. Учебник для студентов электротехнических и электромеханических специальностей транспортных и других вузов - К.:Транспорт Украины, 2004.

4. Андреев В. А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения.

М.: Высшая школа, 1991г.

5. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Под ред. А.А.Федорова и Г.В.Сербиновского. М., "Энергия", 1973.

6. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог, Учебник для вузов ж.д. транспорта, - М.: Транспорт, 1982.

© Електрифшащя транспорту, № 1. - 2011.

41