Приказом Министерства Энергетики РФ от 19 июня 2003 г. №229 «Об утверждении Правил технической эксплуатации (ПТЭ) электрических станций и сетей Российской Федерации» введена в действие новая редакция документа, пункт 5.4.19 которой гласит:
«Комплектные распределительные устройства 6-10 кВ должны иметь быстродействующую защиту от дуговых коротких замыканий внутри шкафов КРУ.»
Таким образом, применение защиты от дуговых замыканий в комплектных распредустройствах 6-10 кВ является обязательным.
Указанное требование не является формальным, поскольку алгоритмы работы современных дуговых защит позволяют минимизировать ущерб от дуговых замыканий за счет быстродействия и точности определения ДЗ. Например, замыкание в кабельном отсеке отходящей линии при отключении его классической максимальной токовой защитой может протекать до 1,5-2 сек, в то время как отключение дуговой защитой, как правило, производится в течение нескольких мс. То бишь применение быстродействующей дуговой защиты в ячейках КРУ позволяет повысить пожаробезопасность электроустановок, минимизировать повреждения производимые дугой, локализовать место замыкания и, следовательно, существенно сократить затраты на восстановление после аварий.
Устройства дуговой защиты ЮНИТ-ДЗ, разработанные специалистами ООО «Юнител Инжиниринг», широко применяются в распредустройствах 6-35 кВ станций и подстанций. ЮНИТ-ДЗ предназначены для обнаружения замыканий, сопровождаемых открытой электрической дугой, и выдачи сигнала на отключение аварийного участка без выдержки времени для оперативной ликвидации повреждения. Монтаж устройств выполняется как в ячейках КРУ, в том числе наружного исполнения, так и в камерах КСО. ЮНИТ-ДЗ предназначены для применения в схемах вторичной коммутации с переменным, постоянным или выпрямленным оперативным током. Функционал ЮНИТ-ДЗ позволяет дополнительно контролировать наличие пуска МТЗ или ЗМН посредством дискретных входов, осуществлять выдачу команд отключения выключателя непосредственно в цепи ЭМО, а также воздействовать в цепи релейной защиты, автоматики и сигнализации. Для контроля состояния устройства по месту реализована светодиодная индикация, дистанционный мониторинг может осуществляться по протоколу MODBUS RTU. Встроенный регистратор до 1000 событий позволяет анализировать развитие аварийных процессов и правильность работы защит.
В состав устройства ЮНИТ-ДЗ входит блок микропроцессорной дуговой защиты и волоконно-оптические датчики (ВОД) – гибкие оптоволоконные шнуры малого диаметра, устойчивые к электромагнитным помехам и чувствительные к импульсам излучения в видимом диапазоне длин волн. Благодаря чувствительности по всей длине радиальные и петлевые ВОД не теряют способности детектирования дуги при сильном загрязнении и при частичном повреждении. В случае обрыва ВОД неповрежденный участок, подключенный к оптоприемнику устройства, сообщит ему о появлении дуги.
Устройство ЮНИТ-ДЗ может поставляться в трех основных исполнениях:
• с поддержкой до двух радиальных ВОД;
• с поддержкой до четырех петлевых ВОД;
• с поддержкой до четырех точечных ВОД.
Радиальные ВОД стандартно выпускаются в длинах 10, 15, 20 и 25 м. Устройства с радиальными датчиками, как правило, применяются в небольших РУ, с установкой одного ЮНИТ-ДЗ на секцию. Преимуществом такого решения является его дешевизна, но оно не позволяет выполнить селективную защиту от ЗДЗ – при любом повреждении производится отключение основного и резервного вводов питания.
Устройства, оборудованные петлевыми или точечными ВОД позволяют организовать селективную схему дуговой защиты, с точностью определения места замыкания до отсека ячейки. Кроме того, преимуществом петлевых и точечных ВОД является автоматический контроль их целостности устройством ЮНИТ-ДЗ с сигнализацией о повреждении датчика.
Сегменты петлевого датчика от устройства до защищаемого отсека, проходящие через релейный отсек могут прокладываться волоконно-оптическим кабелем с непрозрачной оболочкой. В таком случае датчик будет представлять собой комбинированную (составную) конструкцию из оптоволоконного сегмента с непрозрачной оболочкой, соединительной втулки, которая устанавливается в отверстие перегородки между отсеками и оптоволоконногно сегмента со светопрозрачной оболочкой. Подобное решение упрощает монтаж датчиков, а также предотвращает попадание света на светочувствительную часть ВОД от источника освещения вне защищаемой зоны. Типовые петлевые комбинированные ВОД могут быть выполнены длиной 6 или 10 м, соединительные (покрытые оболочкой) участки – 2 и 4 м.
Точечный ВОД состоит из светочувствительной линзы, «точки», соединяемой с устройством ЮНИТ-ДЗ посредством оптовода в светонепроницаемой оболочке. Применение точечных ВОД может быть рекомендовано при затрудненном доступе внутрь защищаемого отсека, требующем большого объёма слесарных работ (например отсек закрыт сваркой или болтовыми соединениями). Оптовод при этом может монтироваться по внешней стороне отсека, а чувствительная часть, «точка» - сквозь стенку отсека через предварительно выполненное отверстие. ВОД точечного типа выполняются длиной 3, 5 и 10 м.
При обнаружении внутренней неисправности работа выходных реле устройства блокируется. Сигнализация неисправности устройства выполнена светодиодами на лицевой панели и с помощью соответствующего выходного реле.
Работа дуговой защиты с использованием радиальных типов датчиков ВОД неселективная - без возможности определить точное место повреждения, при срабатывании отключается основное (Вводной Выключатель) и резервное (Секционный Выключатель) питание секции. ДЗ с радиальными ВОД широко применяется в качестве защиты секции шин.
Работа дуговой защиты с петлевыми или точечными типами датчиков селективная - место повреждения определяется с точностью до отсека ячейки. Соответственно в зависимости от места ДЗ производится отключение:
• выключателя отходящей линии
• питания секции
• стороны ВН силового трансформатора.
Место установки устройства ЮНИТ-ДЗ и топология прокладки ВОД должны определяться проектом. Для улучшения чувствительности устройства петлевые и радиальные ВОД рекомендуется сворачивать в защищаемом отсеке в кольцо. При этом длина чувствительного участка находящаяся в защищаемом отсеке, должна быть не менее 1,2 м.
Для фиксации датчиков могут быть использованы пластиковые хомуты, которые фиксируются при помощи самоклеющихся площадок и металлического крепежа на неподвижных конструктивных элементах ячеек.
При прокладке датчиков через отверстия в металлических перегородках, во избежание механического повреждения ВОД, в отверстия рекомендуется устанавливать резиновые или пластиковые втулки с внутренним диаметром не менее 8 мм.
В качестве защиты при прохождении через перегородки между отсеками может также использоваться соединитель комбинированных ВОД.
Во избежание повреждения ВОД необходимо выполнять подключение ВОД только после завершения монтажа устройства. Для дополнительной механической защиты ВОД, подключенных к устройству, может применяться защитный кожух, который также входит в комплект для монтажа в зависимости от заказа.
Устройства ЮНИТ-ДЗ поставляются Заказчику совместно с технической документацией, необходимой и достаточной для ознакомления, конфигурирования и дальнейшей эксплуатации устройств.
Конфигурирование устройств ЮНИТ-ДЗ осуществляется с помощью ПО UnitService (Юнит Сервис) устанавливаемого на ПК. Программное обеспечение UnitService поставляется Заказчику совместно с устройствами ЮНИТ-ДЗ. Устройства оборудованы портом связи с интерфейсом RS-485 с поддержкой протокола Modbus RTU, скорость обмена данными 19200 бод.
Непосредственное соединение ПК и устройства ЮНИТ-ДЗ при наладке осуществляется с помощью преобразователя USB-RS485. Преобразователь интерфейса поставляется с партией устройств.
В процессе эксплуатации подключение к каждому устройству может осуществляться с удаленного рабочего места.
При непосредственном или удаленном соединении с устройством ЮНИТ-ДЗ пользователь может выполнять следующие действия:
- считывать и просматривать журнал событий;
- считывать текущую конфигурацию и уставки устройства;
- просматривать актуальное состояние внутренних сигналов устройства;
- сбрасывать сигнализацию устройства;
- синхронизировать время внутреннего таймера;
- изменять конфигурацию устройства ЮНИТ-ДЗ, задавать уставки.
Все типы дуговых защит условно можно разделить на два исполнения:
• Централизованные дуговые защиты. Для этого исполнения характерно использование центрального блока, где и происходит обработка сигналов от устройств или датчиков обнаружения дуги, установленных в каждой ячейке.
• Децентрализованные дуговые защиты. Характерной особенностью является установка автономного устройства ДЗ в каждой ячейке.
Децентрализованное исполнение дуговой защиты на базе устройств ЮНИТ-ДЗ с петлевыми и точечными датчиками имеет следующие преимущества по сравнению с централизованными системами:
1. Повышение надежности. При выходе из строя устройства или потере его питания нарушается работа ДЗ только одной ячейки. В централизованной схеме ЗДЗ – теряется защита секции полностью. На особо ответственных участках можно осуществить резервирование с минимальными финансовыми затратами – завести свободный ВОД из смежной ячейки или установить дополнительный терминал, выполнив резервирование по питанию.
2. Упрощение монтажа. Монтаж терминала и ВОД осуществляется в пределах одной ячейки, не требует протяженных контрольных и волоконно-оптических кабелей. Нет потребности в монтаже вне пределов ячейки - не требуется установка шкафов ЗДЗ, кабельных лотков и пр. Внешние кабельные связи, такие как питание и связь с защитами трансформатора, прокладываются по существующим кабельным каналам. Для монтажа устройства и датчиков не требуется специализированный инструмент и расходные материалы.
3. Помехоустойчивость. За счет расположения ЮНИТ-ДЗ и его контрольных кабелей внутри релейного отсека, исключается возможность наводки при коммутациях и авариях в РУ.
4. Удобство обслуживания. При обслуживании или послеаварийном восстановлении (например, после ДЗ в кабельном отсеке) нет необходимости выводить из работы секцию РУ. Кроме того, применение петлевых датчиков комбинированного типа позволяет произвести быструю замену поврежденного светочувствительного участка ВОД, без перемонтажа в смежных отсеках ячейки.
5. Существенное удешевление ЗИП по сравнению с централизованными системами ЗДЗ, где стоимость ЗИП сопоставима с комплектом ДЗ на секцию. Универсальность терминалов позволяет осуществить послеаварийное восстановление в сжатые сроки.
6. Простота модернизации ЗДЗ. При расширении РУ или задействовании резервных присоединений не требуется переконфигурация защиты всей секции. Параметривание вновь устанавливаемого терминала может быть выполнено путем копирования уставок ЮНИТ-ДЗ аналогичной ячейки.
Естественно, помимо терминалов серии ЮНИТ-ДЗ на современном рынке представлена продукция других производителей со сходными характеристиками.
По сравнению с большинством конкурентов ЮНИТ-ДЗ имеют существенные преимущества, такие как:
1. Алгоритм отстройки от случайных засветов (солнечный свет, свечение фонариком или вспышкой телефона, зажигалкой), позволяющий гарантировать работу защиты только при возникновении дугового замыкания.
2. Собственное быстродействие устройства, от момента возникновения дуги до замыкания отключающих реле не более 1 мс.
3. Возможность автономной работы ЮНИТ-ДЗ, без внешних сигналов МТЗ/ЗМН с воздействием непосредственно на отключение выключателя.
4. Возможность воздействия непосредственно в цепи электромагнитов, благодаря высокой коммутационной способности выходных реле.
5. Широкий функционал внутренней программируемой логики.
6. Увеличенное время работы терминала при потере питания (до 2 с). (При комплектации системы дуговой защиты блоками ЮНИТ-БПТН, работа защиты и отключение выключателей могут быть обеспечены при полном пропадании основного питания.)
7. Наличие регистратора событий, календаря и часов с хранением данных в энергонезависимой памяти.
8. Возможность включения устройств в сеть АСУ ТП или РЗА.
