Журнал №3, 2016(наука) by РИЦ "СРЗАУ"

ЖУРНАЛ НЕКОМ М ЕРЧЕСКОГО ПАРТНЕРСТВА «СОДЕЙСТВИЕ РАЗВИТИЮ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ, АВТОМАТИКИ И УПРАВЛЕНИЯ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ»

РЕЛЕЙНПЯ 3R11MTR и нвто м нтизрш ия НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ НПП «ЭКРА» - 25 л е т б езуп р еч н о й работы на ры нке: к о н с тр у к ти в и т е х н и ч е с к и е реш ен и я в ш каф ах ШЭ2607 и ШЭ2710 | К о н ц е п ту а л ь н ы е о сн овы р е али зац и и защ и ты ге н е р ато р а от ОЗЗ | О со б е н н о сти р е зи сти в н о го реж им а н е й тр ал и в с е тя х 20 кВ | СКИ: в за и м о св я зь с РЗА и сп осо б ы к о н тр о л я | М и к р о э н е р го с и сте м а как кон ц еп ц ия о р га н и за ц и и у п р а в л я е м ы х р а сп р е д се те й | О со б е н н о сти и п рим еры р е али зац и и АОПО | Н овое ПО «Ген ерато р п о с л е д о в а те л ь н о сте й » д л я РЕТО М а | К 100-летию Г.В. М и куц ко го

Сентябрь I 2016

I •] П гШ 11

Ч .н

Чебоксары

L 1

~ —

Ё 2

i l r

'I l>f

B par

Jn,№

и 'В

. I

: \m I r # - -

■ г -

■ 1 H

H g

С г:

шЛ

■

- kiL r-i

a f !

J - "| i f 1

А гШл I [<•] ■]

1ева , 3 -30

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ П ри I

поддерж ке:

инистерства э н ергети ки

РФ

I ПАО «Ф С К ЕЭС» I П

равительства

I ЗАО О

«Т

осквы

ехническая

ЕЭС»

инспекция

рга н и за то р ы :

I «С

овет ветерано в э н е р ге ти ко в

I ЗАО «Э Л Е КТР И Ч Е С КИ Е СЕТИ»

| (495) 771-6564, 963-4817 EXHIBIT@ TW EST.RU w w w . e x p o e l e c t r o s e t i. ru

Р азделы

вы ставки:

Э ле ктр о т е х н и ч е с ко е и

о б о рудо ван ие

рас п р е дел и те ль н ы е ус тр о й с т в а .

В оздуш ны е

и к а б ель н ы е л ин ии э л е к т р о п е р е д а ч и .

У с тро й ства

релейной за щ и ты и про тиво аварийной

авто м атики.

АСУ ТП и информатизация,

связь,

АСКУЭ.

Г ЕНЕРАЛЬНЫЙ Г

енеральны й

ИНФОРМАЦИОННЫ Й

информационны й

ПАРТНЕР В СЕТИ

ПАРТНЕР

нформационны й

нтернет

траслево й партнер

И нформ ационная т е р р и т о р и я

поддерж ка

|^ л е 1 ^ 'о т е х н и к й В ^ л е Й Щ 1 JTHH Ы З r d is t h ib u t k j n S

ДЕЛОВОЙ ЖУРНАЛ

113К И Д & -»

ЭНЕРГЕТИКА!

.............................. »rjj'if

I ^ ЭН ЕРГО ЭКС П ЕР- r f c ^ | ^

Москва, ВДНХ Павильон 75 В РАМКАХ ВЫСТАВКИ СОСТОИТСЯ КОНКУРС ЭКСПОНАТОВ

информационно-пнилитнчоский

новости тэк /\ E n e rg y L a n d .in fo

ЭЛЕКТРО ЭГВОРСПЕЖКА • аЛЕКТРОЭНЕРГЕНК/ эгва?<»там»1Ескля гроиьиш&носте

. Л If I

a * c m m a fM r flM X IM u

«Релейная защ ита и автом атизация» Информационный партнер i8+ научно-практическое издание. Ассоциации «ИнТЭК» №03 (24), 2016 год, сентябрь. Периодичность: 4 раза в год. Тираж: 3500 экз., заказ № 164799 Дата выхода в свет: 20.09.2016 Подписной индекс: 43141 (Объединенный каталог «ПРЕССА РОССИИ»). Цена свободная. П ечать: ООО «Типография «НН Пресс», 428031, Россия, г. Чебоксары, пр-д Машиностроителей, д. 1с, тел.: 55-70-18, 28-26-00 У ч р ед и те ли ж ур н а ла: Некоммерческое партнерство «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике», Общество с ограниченной ответственностью «Рекламно-издательский центр «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике», Белотелов Алексей Константинович. И зд а те л ь: ООО «Рекламно-издательский центр «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике» (ООО «РИЦ «СРЗАУ»). А дрес редакции и издателя: 428003, Россия, Чувашская Республика, г. Чебоксары, пр-кт И. Яковлева, 3, www.srzau-ric.ru У ч р ед и те ли и з д а те л ь ств а : ООО НПП «ЭКРА», ООО «НПП Бреслер», ООО «НПП «Динамика», ЗАО «ОРЗАУМ», Белотелов Алексей Константинович. Р едакц и я: Главный редактор: Белотелов Алексей Константинович, к.т.н., президент НП «СРЗАУ», тел.: 8-903-714-50-93, e-mail: info@srzau-np.ru Выпускающий редактор: Иванова Наталия Анатольевна, тел.: (8352) 226-394, 226-395, e-mail: ina@srzau-ric.ru Дизайн и верстка: Романенко Т.Б., e-mail: design@srzau-ric.ru Состав редакцио нн о й коллегии: А н то н о в В л а д и сл а в И ванович, к.т.н., ЧГУ им. И.Н. Ульянова; А н то н о в Д м и р и й Б о р исо вич , к.т.н., ЗАО «РАДИУС Автоматика»; А р ц и ш е вски й Ян Л ео н ар до в и ч , к.т.н., МЭИ (Технический университет); В ай н ш тей н Р о б ер т А л е к сан д р о в и ч , д.т.н., профессор ТПУ; Ван ин В але р и й К узьм и ч , д.т.н., профессор СПбПУ Петра Великого; Д они Н и ко лай А н а то л ь е в и ч , к.т.н., ООО НПП «ЭКРА»; Д о р о хи н Евген и й Георгиевич; Ж у р а в л е в Евген и й К о н ста н ти н о в и ч , ОАО «Ивэлектроналадка»; Илю ш ин П авел В л ад и м и р о в и ч , к.т.н., ЗАО «Техническая инспекция ЕЭС»; Ко зло в В л ад и м и р Н и ко лаеви ч, к.т.н., ООО «НПП Бреслер»; Л ач уги н В л ад и м и р Ф ед о р о в и ч , к.т.н., ОАО «ЭНИН»; Л ев и уш А л е к са н д р И льич, д.т.н., профессор; Л ю б ар ски й Д м и тр и й Ро м ано ви ч, д.т.н., АО «И нститут «ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ»; М ар гулян А л е к са н д р М и хай ло в и ч, ЗАО «НОВИНТЕХ»; М океев А лексе й В л ад и м и р о в и ч , д.т.н., САФУ им. М.В. Ломоносова; Н агай В л ад и м и р И ванович, д.т.н., профессор, ЮРГПУ им. М.И. Платова; Н аум о в В л ад и м и р А л е к сан д р о в и ч , к.т.н., ООО НПП «ЭКРА»; О р ло в Ю рий Н и ко лаеви ч, ОАО «Фирма ОРГРЭС»; П уляев В и к то р И ван о вич, ОАО «ФСК ЕЭС» - зам еститель главного редактора; Ш евцов В и к то р М и тр оф ан о ви ч , к.т.н., профессор, член СИГРЭ, ЧГУ им. И.Н. Ульянова; Ш уин В л ад и м и р А лек сан д р о в и ч , д.т.н., профессор, ИГЭУ.

и г с ж

Редакция не несет ответственности за достовер ность рекламных материалов. Рекламируемая продукция подлежит обязательной сертификации и лицензированию. Перепечатка, цитирование и копирование размещ енных в ж урнале публикаций д опускается только со ссылкой на издание.

Регистрационное свидетельство ПИ № ФС77-44249 от 15.03.2011 г., выданное Ф едеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).

Журнал включен в Перечень рецензируем ы х научных изданий ВАК.

Уважаемые читатели! Этот номер посвящен 25-летию круп нейшей в России компании - НПП «ЭКРА». Соответственно, в этом номере от дано предпочтение статьям специалистов компании-юбиляра. Публикуемые статьи характеризую т как высокие достижения НПП «ЭКРА», так и компетентность коллек тива этой компании, подчеркивая науч ную новизну разработок по всему спектру выпускаемой продукции. С учетом широкой номенклатуры электротехнических устройств и систем, выпускаемой НПП «ЭКРА», все представ ленные в редакцию статьи не уместились в формат одного номера. Поэтому мате риалы о достиж ениях компании-юбиляра продолжатся в следую щ их номерах наше го журнала. Несмотря на юбилейный статус это го номера, в нем традиционно представ лены статьи авторов других организаций по актуальны м вопросам разработки, вне дрения и эксплуатации систем РЗА, ПА и АСУ ТП. Небезынтересна историческая руб рика. На этот раз статья посвящена 100-летию Генриха Викентьевича Микуцкого. Эту интересную историко-техниче скую публикацию подготовил А лександр Горохов (ООО «УРАЛЭНЕРГОСЕРВИС»). Редакция и редколлегия ж урнала, так же, как и в приветствиях от различных компаний и организаций, поздравляет коллектив ООО НПП «ЭКРА» с этим знаме нательным событием! Уважаемыечитатели! Напоминаем Вам, что наш журнал входит в перечень ВАК, поэтому ждем от Вас новых научных и практических публикаций по актуаль ным вопросам электроэнергетики.

Суважением, Главный редактор Алексей Белотелов

Научно-практическая конференция РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИЗАЦИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМ. ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ, ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКИ И АВТОМАТИЗАЦИИ ЭНЕРГОСИСТЕМ 7 декабря 2016 года, выставка «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ РОССИИ-2016» ( г. Москва, ВДНХ, павильон № 75)

Более подробная информация на сайтах: www.srzau-ric.ru www.srzau-np.ru

ЦЕЛЬ: Обмен мнениями по основным направлениям дальнейшего развития систем релейной защиты и автоматики (РЗА), противоаварийной автоматики (ПА) и систем управления ЕЭС России на основе отечественного и зарубежного опыта внедрения и эксплуатации инновационных технологий в электроэнергетике.

ТЕМАТИКА: • Нормативно-техническое и организационное обеспечение разработки, внедрения и эксплуатации интегрированных систем управления. Стандарты МЭК 61850. • Реализация технологий ЦПС. Решения по ЦПС. Вопросы проектирования и внедрения ЦПС. • Концептуальные вопросы развития РЗА. Современные интеллектуальные устройства РЗА. Проектирование и эксплуатация. • Концептуальные вопросы развития ПА. Новые устройства передачи аварийных сигналов и команд (УПАСК). Проектирование и эксплуатация. • Моделирование электроэнергетических систем. Аналитические модели объектов ЭЭС. Применение программных и аппаратных средств в моделировании ЭЭС. • Совершенствование эксплуатации устройств РЗА, ПА и АСУ ТП. Техническое обслуживание. Испытания. Диагностика.

ОРГАНИЗАТОРЫ: • НП «СОДЕЙСТВИЕ РАЗВИТИЮ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ, АВТОМАТИКИ И УПРАВЛЕНИЯ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ». • Ассоциация «ИННОВАЦИОННЫЙ ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ КЛАСТЕР ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ». • Рекламно-издательский центр «СОДЕЙСТВИЕ РАЗВИТИЮ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ, АВТОМАТИКИ И УПРАВЛЕНИЯ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ». • Научно-практический журнал «РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИЗАЦИЯ».

ЗАЯВКИ НА УЧАСТИЕ в Конференции принимаются до 20 октября 2016 года по электронным адресам: ina@srzau-ric.ru; belotelov@srzau-np.ru. Справки по телефонам: 8 (905) 346-87-55 Иванова Наталия Анатольевна, 8 (903) 714-50-93 Белотелов Алексей Константинович.

СОДЕРЖАНИЕ:

1. События Выставки и конференции: • Новейшие разработки на вы ставках в А с т а н е ......................................................................................................................6 • Российский меж дународный энергетический форум в П е тер б ур ге...................................................................6 • Полная картина цепочки п о с та в о к .................................................................................................................................................7 • Традиции и инновации на «РЗА-2016» ........................................................................................................................................ 8 • «Современный город» и э н е р ге т и к а .............................................................................................................................................8 • 25-я меж дународная выставка «Электро-2016».................................................................................................................. 9

поздравления: • НПП «ЭКРА» - 25 лет безупречной работы на рынке электроэнергетики .................................................... 10

2. Наука Релейная защита: • Солдатов А.В., Антонов В.И., Наумов В.А., Иванов Н.Г., А лександрова М .И . Информационный базис защиты генератора от однофазных замыканий статора на землю с контролем высших гармоник дифференциального тока Soldatov A.V., A ntonov V .I., N aum ov V.A., Ivanov N.G., A lexandrova M .I. A conceptual fram ew ork of generator ground protection using differential current harm onics .

• М ай ор ов А.В., Ш ирковец А.И ., Валов В.Н. Режим нейтрали и организация релейной защиты от замыканий на землю в сети 20 кВ M ayorov A.V., Shirkovets A .I., Valov V.N. Neutral Conditions and Organization of Ground Fault Relay Protection in 20 kV Network..

Оперативный ток: • Быков К.В., Галкин И.А., Л о пати н А.А. Разработки ООО НПП «ЭКРА» в области контроля изоляции в сети оперативного постоянного тока электрических станций и подстанций Bykov K.V., Ph.D. G alkin I.A ., Lopatin A.A. Ininsulation control in control direct-current circuits for electric stations and substations .

• О льш овец П. Контроль изоляции цепей выпрямленного оперативного тока Olszowiec P. Insulation m onitoring in dc auxiliary circuits fed by diode re c tifie rs ..................................................

Автоматизация управления: • Илюшин п .В ., М узалев С.Г. Подходы к созданию систем управления м икроэнергосистем Ilyushin P., M uzalev S. M icrogrid's control system ap p ro ach e s..............................................................................................................................................39

3. Практика РЗА: • Д они Н.А., Исаев В.В., Ф ураш ов В.С., Ш урупов А.А. Шкафы релейной защиты и автоматики серий ШЭ2607 и ШЭ2710...............................................................................46

• М ихал ки н Г.И., Плахин В.В., Ф ураш ова Л.П . Конструктивные решения в шкафах РЗА серий ШЭ2607 и Ш Э2710...................................................... ...................... 52

Автоматика: • Разумов Р.В., Петров А.А., Триф онов Д .В., Иванов А.В., Басаркин В.А. Особенности применения автоматики ограничения перегруза оборудования с адаптивной токовой уставкой. Примеры реализации проекта АОПО на Заинской ГРЭС и ПС Там ань........................................... ...................... 58

Испытания: • А лександров Н .М . Больше возможностей - без дополнительны х затрат. Программа «Генератор последовательностей».................................................................................................. ...................... 66

В порядке обсуждения: • Гуревич В.И. Может ли релейная защита быть «упреждающего действия»?............................................................... ...................... 70

4. История • К 100-летию со дня рож дения Генрих Викентьевич Микуцкий - инженер, педагог, общественный д е я те л ь ............................. ...................... 72

5. Требования к оформлению статей...................................... 0 3 / Сентябрь 2016

Р Е Л Е Й Н А Я З Я Ш И Т Я И П ВТО М П ТИ ЗП И И Я

РОССЕТИ

т ш т МЕЖДУНАРОДНЫЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФОРУМ

18-19 ОКТЯБРЯ 2016 ЦЕНТР МЕЖДУНАРОДНОЙ ТОРГОВЛИ. МОСКВА

5 U -T

У ^ 5 5 5 = — А 1 К

(Ш> ГАйтЛА

it»

КТП«

« .. « * * 1^ I—

RU G R ID S-ELEC TR O .R U

* * * г г о м £РА

Е Е Г * Т Т Т

• a 11• 111C ISC O .,

Г э ] wrKOM iU|j-r«pu S a n o » * i-

8 8 0 0 -5 5 5 5 -1 9 0

s s r

/> aSof7’ сь S I-

«RU G R ID SELEC TRO

НОВЕЙШИЕ РАЗРАБОТКИ НА ВЫСТАВКАХ В АСТАНЕ 27-28 апреля в выставочном центре «Керме» прошли сразу четыре международные промышленные выстав ки, две из которых были посвящены энергетической тематике: «Энергетика, Электротехника и Энергети ческое машиностроение» Power Astana 2016; «Атомная энергетика и Промышленность» Kazаtomеxpo 2016. На церемонии официального от крытия выставок заместитель председате ля Комитета атомного и энергетического надзора и контроля Минэнерго РК Е. Карентаев сказал: «В современном мире для эффективного развития таких высокотех нологичных отраслей, как атомная про мышленность и энергетика, несомненно, важнейшую роль играет широкое сотруд ничество технических экспертов, предпри нимателей, научного сообщества и многих других, которые вкладывают в это свои умения, знания и энергию. Проведение выставок наилучшим образом будет спо собствовать созданию и укреплению науч но-технического и экономического сотруд ничества в сфере использования мирного атома и развитию атомной, машинострои тельной и энергетической отраслей».

Среди участников - производители и поставщики энергетического оборудо вания, кабельной продукции, приборов, систем контроля и управления технологи ческими процессами в различных отрас лях АСУЭ станков и многое другое. Российские экспоненты в рамках об щей выставочной экспозиции составили павильон промышленных предприятий, где продемонстрировали современное оборудование, технологии и инженерные решения в области электротехники и про мышленной безопасности. Организато ром выступила компания «Атомэкспо». Госкорпорация «Росатом» выступи ла с коллективным стендом, демонстрируя широкий спектр инновационных продук тов и услуг российского атомного энер гопромышленного комплекса, перспек

тивные проекты, реализуемые в России и за рубежом. Представители «Росатома» провели специальные мероприятия для школьников старших классов и студентов, включавшие в себя различные интеллекту альные игры и познавательные занятия. Министерство по инвестициям и развитию РК оба дня проводило семинары «Энергосбережение и повышение энер гоэффективности в РК», а Казахстанская ассоциация высокотехнологичных, энер гоэффективных и инновационных компа ний - ряд семинаров для промышленных и энергетических компаний. Экспозицию выставок состави ли более 50 компаний из многих стран: Беларуси, Германии, Италии, Казахста на, Китая, России, Украины, Чехии и Швейцарии.

российский м еж ду н аро дн ы й э н е р г е т и ч е с к и й ф о р у м в Пе т е р б у р г е

С 17 по 20 мая в конгрессно-выставочном центре «Экспофорум» прошел IV Российский международ ный энергетический форум, собравший более 8000 специалистов: топ-менеджеров энергетических ком паний, представителей федеральной и региональной власти, ведущих экспертов и ученых.

Последние достижения в энергетиче ской отрасли в рамках Форума представила XXIII Международная специализированная выставка «Энергетика и Электротехника». Ее участниками стали более 250 компаний из 12 стран. Особое внимание в этом году бы ло уделено отечественным разработкам и инновационным решениям - зарядные станции для электромобилей, металло конструкции для сборки электрощитового оборудования, полностью производимые в России. Интерес иностранных компаний к российскому рынку продемонстрировали на национальных стендах Чехии, Индоне зии и Италии. Дискуссионная часть Форума включала более 30 конференций, круглых столов, технических дискуссий. Центральным событием стало пленар ное заседание «Электроэнергетика России в современных условиях: внешние вызо вы и экспортные возможности российско го ТЭК». В его рамках генеральный дирек тор «Газпром энергохолдинг» Д. Федоров

подчеркнул, что для опережения на рынке энергетического машиностроения нужно создавать принципиально новые проекты с перспективой в 5-7 лет. Он также высказал мнение, что сни жение цены вследствие создания общего энергорынка стран ЕАЭС негативно скажет ся на энергокомпаниях России. В свою оче редь, заместитель директора Департамен та энергетики Евразийской экономической комиссии Ю. Рымашевский, комментируя последствия создания общего энергорын ка в странах-участницах ЕАЭС, заявил, что это должно помочь найти энергетический баланс всех стран. «В российской энергети ке две беды - тарифы и прогнозы. Реформа энергетики застопорилась. Есть НП «Совет Рынка», а самого рынка нет. Сейчас я зани маюсь выращиванием стартапов в области энергетики и считаю, что один из основных аспектов возможного развития этого на правления - новые технологии», - отметил председатель Совета директоров Россий ского Технологического Фонда (RTF) Д. Фаш.

Руководитель проектов по экспорту машиностроения Г. Голенев презентовал на Форуме потенциал Российского экспортно го центра. Вопросы реализации программ инновационного развития в энергети ке, перспективы взаимодействия с ву зами и промышленными компаниями, индивидуальный подход к заказчикам эксперты обсудили на конференции «Ин теграция науки, образования и произ водства». Спикерами выступили представи тели ПАО «ФИЦ», ОАО «Силовые машины», НИУ «МЭИ», ООО «Газпром проектиро вание», ООО «Энергомаркет» Традиционно на Форуме наградили лауреатов и победителей Международно го конкурса научных, научно-технических и инновационных разработок для развития топливно-энергетической и добывающей отраслей. Состоялась церемония награждения лауреатов Национальной отраслевой пре мии «Путь инноваций».

ПОЛНАЯ КАРТИНА ЦЕПОЧКИ ПОСТАВОК С 7 по 9 июня 2015 года в Москве проходил российский Форум по микро- и наноэлектронике SEMICON Russia. В 2016 году организаторы представили обновленную программу мероприятий, основой которой стала новая концепция представления полной картины цепочки поставок. Первым мероприятием Форума стал Российский Стратегический Симпозиум по высоким технологиям. Представитель корпорации Frost & Sullivan представил обзор примеров госу дарственного подхода к регулированию концепции Интернета вещей в ряде стран. В докладе «Инвестиции в российский хай-тек: за два года от идеи до работающей фабрики» было рассказано о совместном проекте голландской компании и «Росна но» - строительстве МЭМС - фабрики и про изводстве всех элементов электронной оптики. По словам генерального директора ОАО «Авангард», предприятия российской промышленности обладают необходимы ми возможностями для выпуска оборон ной продукции, образцов В В С ! На сегод няшний день разрабатывается РЭА для реализации проектов по модернизации объектов энергетики, и в других отраслях экономики в ряде областей решения на ос нове отечественной ЭКБ являются вполне конкурентными.

Доклад президента НП «ГЛОНАСС» А. Гурко был посвящен новым драйверам развития российского и мирового рынков навигационных и связных модулей и обо рудования на транспорте, а именно - тех нологиям V2X и беспилотным авиацион ным системам. Госпрограммы развития и внедрения в России этих перспективных направлений будут вестись с учетом опыта, накопленного в проекте «ЭРА-ГЛОНАСС». О разработке микросхем новых по колений и составленном группой экспертов Международном плане по развитию полу проводниковых технологий рассказал руко водитель отдела перспективных исследова ний Baikal Electronics П. Осипенко. Согласно этому плану, в 2016-2017 гг. должен стать ши роко доступным технологический процесс 10 нанометров, а в 2018-2019 гг. — уже 7 нанометров. В рамках программы деловых и тех нологических семинаров Форум предста вил ряд конференций: Умные города, Ин дустрия 4.0, МЭМС для Интернета вещей, Силовая электроника, Гибкая электроника,

18-21 октября

)А0 «БЭСК» еп & н сср

✓

Мейкеры - рынок, формирующий рынки будущего. Состоялся Российско-Тайвань ский технологический форум полупрово дникового оборудования и перспектив от раслевого взаимодействия. Выставка собрала 80 экспонентов крупнейшие компании мировой электрон ной отрасли из 15 стран мира, включая Россию. За 2 дня Форума на площадке побы вали более 1800 человек: руководители отечественных и зарубежных компанийзаказчиков технологий электронной про мышленности, разработчики, инженеры и исследователи, студенты вузов, представи тели законодательной и исполнительной власти и экспоненты. Высокая посещае мость подтвердила стремительные темпы развития микроэлектроники и заинтересо ванность в ней крупных инвесторов. По отзывам, Форум SEMICON Russia продемонстрировал полный срез подхо дов к развитию отечественной микроэлек троники и позволил получить общее виде ние перспектив ведения бизнеса в России.

w w .tf.ene rgoti'dli ги Yi'.v,Y ги-ТуЛ in

Российский Энергетический Форум 2016

Международная выставка

«Энергетика Урала» XXII специализированная выставка «Теплоснабжение* Электротехника, Кабель»

Gjjnt№H I tfT +7 (Л 7) 24&4 1-И). 246 -42-35 e _ e rS ^ @ b v k e * p o ш .

Место ггровеаенмп: в д н х ^ ^

СОБЫТИЯ

т р а д и ц и и и и н н о в а ц и и н а «рза-2016» С 25 по 27 мая в павильоне «Электрификация» (г. Москва, ВДНХ) состоялась Международная выставка производителей оборудования релейной защиты и автоматики - 2016. Организатор: Выставочный павильон «Электрификация» при поддержке Минэнерго РФ и РНК СИГРЭ. Выставочная экспозиция меро приятия была представлена 30 круп нейшими производителями оборудо вания, которые продемонстрировали гостям выставки последние разработки устройств и систем (РЗА). Более 1 000 профессионалов посе тили выставку. На церемонии открытия привет ственные слова участникам и гостям вы ставки произнесли: Е. Грабчак, директор Департамента оперативного контроля и управления в электроэнергетике Мин энерго России; А. Жуков, заместитель ди ректора по управлению режимами ЕЭС ОАО «СО ЕЭС»; М. Мальцев, ПАО «РусГидро»; С. Арутюнов, заместитель началь ника Департамента инновационного развития ПАО «ФСК ЕЭС»; Г. Нудельман, председатель СД ОАО «ВНИИР». Все вы ступающие отметили успешное разви тие отрасли, чему немало способствует и многолетнее проведение выставки для обмена опытом, и представления послед

«с о в р е м е н н ы й

них разработок систем релейной защиты. Особый интерес мероприятие вы звало у будущих профессионалов отрас ли - студентов НИУ «МЭИ». Они проявля ли интерес буквально ко всем стендам компаний-участников и атаковали вопро сами их представителей. Полученная ин формация о последних достижениях в от расли поможет им в учебе. Деловая программа была представ лена серией круглых столов и семинаром, организованных подкомитетом В5 РНК СИГРЭ. Они были направлены на обсуж дение существующих и перспективных направлений развития отечественной си стемы РЗА, путей повышения надежности и эффективности ее функционирования. Круглые столы проводились по четырем актуальным темам: • Вопросы обеспечения кибербезопас

ности систем РЗА и управления в электроэнергетике. • Внедрение технологии ЦПС на объек т ах электроэнергетики.

• Задачи и технологии моделирования РЗА. • Требования к современным микропро цессорным устройствам РЗА. В рамках деловой программы вы ставки также прошел семинар «Особен ности реализации АСЗУ ПС на базе ПК iSAS компании ЛИСИС», где рассматривались вопросы создания инновационной тех нологии автоматизированной защиты и управления электрической подстанцией нового поколения (АСЗУ iSAS), принятой Минэнерго РФ в качестве национально го проекта. Этот проект стал предметом жарких дискуссий. Организаторы выставки уверены, что обмен опытом и результаты дискус сий позволят специалистам выработать решения, обеспечивающие внедрение со временной технологии ЦПС на объектах электроэнергетики ЕЭС России, что явля ется необходимым условием реализации единой технической политики энергети ческих компаний в области РЗА.

город» и эн ергети ка

С 10 по 12 августа в ВКК «Белэкспоцентр» прошли XII Белгородский строительный форум и специ ализированная выставка «Современный город», одной из основных тем которой стала энергетика. В них приняли участие 146 предприятий из 14 регионов России и Беларуси. О рганизаторами вы ступили: Департамент строительства и транспорта Белгородской области, Управление ар хитектуры и гр адостроительства Бел городской области, Белгородская ТПП и ТПП РФ. Основные задачи вы ставки: рас ширение торгово-эконом ических свя зей между предприятиями регионов РФ и стран СНГ, дем онстрация развития ин новационной деятельности и создания конкурентоспособной продукции; обе спечение условий для заклю чения взаи мовыгодных договоров; обмен опытом и информацией о потребностях рынка; привлечение инвестиций в стр о итель ство и эн ергетику области. После церемонии официального

откры тия выставки и осмотра выставочных экспозиций официальной д е легацией прошла пресс-конференция. Деловую программу составили кру глые столы по актуальны м вопросам с участием зам естителей глав городов и районов области, курирую щ их вопро сы стр о ительства, руководителей пред приятий и организаций стро ительно го комплекса; презентации и семинары участников выставки. В рамках выставки прошел кон курс «Медаль выставки». П редприятиям победителям этого конкурса, в числе которых были Филиал ПАО «МРСК Цен тра - «БелгородЭнерго» и ОАО «Бел городский и н сти тут альтернативной энергетики», были вручены почетные

дипломы и медали. Дипломами Белгородской ТПП бы ли награждены все участники выставки. С выставкой ознакомились более 10 000 посетителей. В ее мероприятиях приняли участие представители струк тур н ы х подразделений энергетической и строительной отраслей Белгородской области, зам естители глав адм инистр а ций муниципальных районов и город ских округов, руководители предпри ятий, специализированных научных и учебны х заведений, проектны х органи заций, представители малого и средне го бизнеса, делегация представителей белорусских профильных ведомств из М осковской и Орловской областей, по четные гости из Египта.

Выставки и конференции

25-я м е ж д у н а р о д н а я ВыСТАВКА «Эл ЕКТр О-2016» ря представительное международное присутствие, авторитет «Экспоцентра» как ведущей выставочной площадки страны. Выставку посетили более 11 тыс. человек. На церемонии открытия директор Департамента государственной энерге тической политики Минэнерго РФ А. Кулапин отметил, что сегодня на всех уровнях идет обсуждение новой редакции проек та «Энергетической стратегии Российской Федерации». Проект предусматривает но вые подходы к модернизации электро энергетики, для чего необходимы новые инновационные реш ения... На выставке «Электро-2016» демонстрируется обору дование и, в первую очередь, отечествен ные разработки, которые позволят обе спечить не только энергобезопасность страны, но и новое качество потребления электроэнергии. На площади 15 тыс. кв. м 300 участ ников из 19 стран продемонстрировали последние достижения отрасли. Нацио нальные экспозиции представили Герма ния, Испания и Китай. Достойную конкуренцию мировым компаниями составили 200 российских участников. «Экспоцентр» опять органи зовал экспозицию «Сделано в России». Продолжил работу проект «Экспоцентр» за выставки без контрафакта». Экспозицию выставки дополнила насыщенная деловая программа.

Ее центральным событием стал Первый отраслевой чемпионат по элек тромонтажу в рамках международно го движения «Молодые профессионалы (WorldSkills Russia)», в котором приняли участие 11 компаний. Он стал отбороч ным и давал право молодым профессио налам квалифицироваться для участия в Национальном чемпионате сквозных рабочих профессий WorldSkills Hi-Tech. Генеральный директор Союза WorldSkills Russia Р. Уразов отметил: «На выставке представлено огромное количество обо рудования, но никто не предлагает его с «цельной услугой» - профессиональ ными кадрами, способными на нем ра ботать». И подчеркнул, что проведение чемпионатов WorldSkills на «Электро» хорошее начинание. На Всероссийском конгрессе «Электромонтаж-2016»: от высоких стан дартов к профессиональным компетен циям» спикерами выступили предста вители Министерства образования и науки РФ, WorldSkills Russia, НП «СОЮЗАТОМСТРОЙ». Они рассказали о страте гии развития системы подготовки рабо чих кадров и формирования прикладных квалификаций в РФ до 2020 года.

Стратегическая сессия «Рынок элек тротехники: проблемы и перспективы развития» затронула вопросы участия инфраструктурных компаний в развитии импортозамещающих производств, фор мирования кластеров в регионах и другие темы. Конгресс продолжил свою рабо ту на четырех секционных заседаниях, в рамках которых были рассмотрены ак туальные вопросы монтажа и эксплуата ции электрооборудования; технологий электромонтажных работ; подготовки персонала. Важным мероприятием стала науч но-практическая конференция «Электро техника для нужд ОПК: специфика работы в условиях задач модернизации». Про изводители получили рекомендации по закупочной деятельности предприятий ОПК и военно-строительного комплекса. На выставке «Электро-2016» про шли также IV Всероссийской деловой фо рум «Электротехника. Бизнес-стратегии 2016-2017», церемония награждения по бедителей специализированного конкур са «Электрореклама-2016», другие меро приятия, которые затронули важные для развития отрасли темы.

£ХШ П Ю < XI I М е ж д у н а р о д н а я с п е ц и а л и з и р о в а н н а я в ы с т а в к а

Передовые Технологии Автоматизации

ПТА-Урал 2016 • 28-30 ноября

СОБЫТИЯ

Поздравления

25 ЛЕТ БЕЗУПРЕЧНОЙ РАБОТЫ НА РЫНКЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ В юбилейные годы принято подво дить итоги работы компании, отмечать достиж ения и недостатки, мешающие ее развитию. Не стала исключением и ком пания «ЭКРА», которая стала за относи тельно короткий срок ведущим отече ственным производителем устр ой ств релейной защ иты (РЗ), противоаварийной автом атики (ПА) и систем уп р авле ния в электроэнергетике. Для того, что бы понять феномен компании «ЭКРА», надо обратиться в прошлое нашей стр а ны и вспом нить, в какое время и в каких усло виях она создавалась. В 90-е годы прошлого столетия в России шел спад промышленного производства, в том числе и в электроэнергетике. О бразо вавшийся вакуум стрем ились запол нить зарубежные компании - известные мировые бренды - ABB, Siem ens, Alstom , Schneider Electric, General Electric и др. И вот в создавш ихся усло виях жесткой конкуренции в 1991 году было создано научно-производственное предприя тие «ЭКРА» (НПП «ЭКРА»). Эту непростую задачу взяла на себя группа ведущ их специалистов в области разработки устр ой ств РЗА из города Чебоксары, знаком ых мне еще со времен моей ра боты в фирме ОРГРЭС и сотрудничеству, если мне не изменяет память, с 1967 го да, с такими предприятиям и, как ВНИИР и ЧЭАЗ. Им удалось создать сплоченный коллектив эн тузиасто в, которые смог ли преодолеть соблазн работы в ино фирмах с хорош ей, по тем временам, зарплатой. О тсчет моего знаком ства с мо лодой компанией «ЭКРА» был начат в 1992 году после моего возвращ ения из длительной командировки в Республи ку Куба. А дальнейш ее многолетнее со трудничество было обусловлено моей работой сначала в М инэнерго РФ, за тем в РАО «ЕЭС России» и ФСК ЕЭС. На ше сотрудничество нашло отражение в том ф акте, что путевки в жизнь значи тельной части ном енклатуры вы пуска емых компанией устр ой ств РЗА и ПА были даны при моем непосредствен

ном участии. Поэтому я могу считать се бя причастным к развитию и стан о вле нию компании «ЭКРА». Она в короткие сроки провела разработку и освоила производство широкой номенклатуры устр ой ств РЗА для электр о эн ер гети ческих объектов, а с 1999 года - таки х устр ой ств и систем управления на ми кропроцессорной элементной базе. Наиболее плодотворный творческий период у молодой, динамично разви вающейся компании «ЭКРА» начался с наступлением нового столетия. Специ алистами компании были разработаны, а затем межведомственными ком иссия ми приняты и рекомендованы к приме нению комплексы м икропроцессорны х защ ит присоединений 110-220 кВ серии ШЭ2607 с микропроцессорными тер м и налами типа БЭ2704, включающими, в том числе, защ иты линий и подстанционного высоковольтного оборудова ния, а такж е комплекс м икропроцессор ных защ ит присоединений 330-750 кВ серии ШЭ2710. Мне особенно памятен этот период частыми поездками в Че боксары, поскольку по роду служ бы, как правило, я возглавлял межведом ственные (впоследствии аттестац ион ные) комиссии. Уже тогда можно было констатировать ф акт появления мощ ного отечественного производителя, успеш но конкурирую щ его на рынке электроэнергетики с инофирмами - по ставщиками аналогичной продукции. В настоящ ее время НПП «ЭКРА» является крупнейшим предприятием полного цикла, выпускающим ш иро кую ном енклатуру электротехнических устр ой ств и систем. Помимо высоко технологичной производственной базы предприятие располагает проектным подразделением и сетью региональны х инж иниринговы х и сервисны х центров, обеспечиваю щ их обратную связь с экс плуатационными организациями. С выходом на пенсию мои деловые связи с компанией «ЭКРА» не прекрати лись, а наоборот, активизировались. В 2008 году руководство и технические

Поздравляю славный коллектив научно производственного предприятия «ЭКРА» с 25-летним юбилеем! специалисты компании «ЭКРА» поддер жали идею создания Некоммерческого партнерства «Содействие развитию ре лейной защ иты, автом атики и уп р авле ния в электроэнергетике» (НП «СРЗАУ») и вошли в состав его учредителей. С тех пор я как президент НП «СРЗАУ» посто янно ощущаю поддерж ку со стороны компании «ЭКРА» в работе нашего Пар тнерства. В 2010 году компания «ЭКРА» такж е была одним из инициаторов из дания научно-практического ж урнала «Релейная защита и автоматизация», вы ступила одним из учредителей Реклам но-издательского центра «СРЗАУ» (РИЦ «СРЗАУ»), и вот уже на протяжении 6-и л ет активно у частвует в жизни журнала. Готовя этот материал к публика ции, я, каж ется, разгадал секрет успеха нашего юбиляра. Он банально прост и кроется в лю дях, составляю щ их коллек тив НПП «ЭКРА». Вспоминая свои ранние командировки в Чебоксары во ВНИИР и ЧЭАЗ, я всегда ощущал благож елатель ное к себе отнош ение. Впоследствии, работая в составе м ногочисленных при емочных комиссий, когда разгорались ж аркие споры, но заканчиваю щ иеся принятием согласованных решений, я понял, что имею дело с глубоко поря дочными людьми и компетентными спе циалистами, учитываю щ ими и уваж аю щими другие точки зрения. Видимо, эти качества и легли в основу их кадровой политики, обеспечив у спех компании. С наилучш им и пож еланиям и процветания и творческих успехов!

От имени Некоммерческого партнерства «СРЗАУ» и редколлегии журнала «Релейная защита и автоматизация» Президент НП «СРЗАУ», главный редактор журнала, к.т.н. А.К. Белотелов

>№ о

С огромным удоволь ствием и от всего сердца поздравляем Вашу организацию и всех ее со трудников со славным и внушительным юбилеем! НПП «ЭКРА» по праву является флагма ном отечественного микропроцессорного приборостроения, продукция которого давно и широко известна в России и за ее пределами. Вклад Вашего предприятия в развитие эконо мики региона и страны в целом неоценим. За этим заслуженным признанием сто ит огромный труд профессионалов, работаю щих в компании, талант и опыт руководителей, преданность коллектива своему предприя тию. В Вашей компании трудятся замечатель ные люди, душой и сердцем верные своему непростому и ответственному делу, отдающие ей свой богатый опыт, знания и силы. Мы гордимся тем, что наши предпри ятия связывают давние и прочные партнер ские отношения. Благодаря нашим совмест ным усилиям реализуются новые проекты и планы на самом высоком техническом уров не, принося удовлетворение заказчикам и их благодарность. Профессиональные контак ты с Вашим коллективом всегда являются для нас мощным импульсом к дальнейшему твор ческому поиску. Надеемся, что и в будущем наше сотрудничество будет плодотворным и успешным. Особые слова хочется сказать основа телям компании. Вы - высочайшие профессио налы, преданные своему делу, наставники, воспитавшие не одно поколение высококва лифицированных специалистов, талантливые руководители, сумевшие создать и увлечь за собой великолепный коллектив. От всей души поздравляем Вас и Ваше детище с юбилеем! Пусть Ваша энергия и оптимизм помогут в достиже нии новых высоких целей, опыт и интуиция подскажут пути их реализации, а удача всегда будет Вашей доброй попутчицей! Мы желаем Вамуспехов в решении поставленных задач и больших результатов в работе, финансово го благополучия, творческого порыва и неограни ченных возможностей, здоровья и личного счастья всем сотрудникам Вашего коллектива и их близким!

От коллектива ООО «УРАЛЭНЕРГОСЕРВИС» Генеральный директор В.И. Босенко

р г р э с

Ft f

От всей души поздравляем «Первых» - славный коллектив НПП «ЭКРА» с 25-летием предприятия! Высоко оцениваем результаты ва шего высококвалифицированного труда по разработке, освоению производства и выпуску современных отечественных шка фов микропроцессорных защит и управ ления энергетическим оборудованием. В сложные для страны времена эко номической и политической перестрой ки грамотное руководство технической политикой предприятия позволило соз дать свой необходимый научный и кадро вый потенциал, серийно выпускать про дукцию, которая успешно конкурирует с продукцией мировых лидеров и широко применяется при новом строительстве и реконструкции энергообъектов. Вы всегда впереди, вы можете до стойно гордиться за все сделанное кол лективом в течение 25 лет для российской электроэнергетики. Желаем всем здоровья, благополучия и дальнейших успехов!

От коллектива ОАО «Фирма ОРГРЭС»: Зам. Генерального директораТехнический директор В.А. Кузьмичев Начальник Центра инжиниринга Электрооборудования В.А. Гришин Зам. начальника Центра инжини ринга электрооборудования Ю.Н. Орлов

Дин научно-проиэводстве

Сотрудники АО «институт «ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ» (г. Москва) поздравляют коллектив НПП «ЭКРА» с 25-летним юбилеем!

За прошедшие годы НПП «ЭКРА» вы росло в крупнейшее предприятие России в области производства аппаратуры ре лейной защиты и автоматики, продукция которого находит применение во всех энергосистемах России, энергообъектах ближнего и дальнего зарубежья и успеш но конкурирует с оборудованием ведущих мировых производителей. Непрерывно растущая квалифика ция специалистов в сочетании с конструк тивным руководством по праву позволи ли стать НПП «ЭКРА» российским лидером не только в производстве современных устройств РЗА, но и компетентным пред приятием «полного цикла», выполняю щим, в том числе, научно-исследователь ские и проектные работы. НПП «ЭКРА» и АО «Институт «ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ» связывают давние пло дотворные отношения как в разработке ряда шкафов РЗА, так и в работе межве домственных и аттестационных комис сий по приемке аппаратуры. Продукция НПП «ЭКРА» неоднократно применялась в проектах Института. Желаем коллективу Нпп «ЭКРА» дальнейшего успешного развития, процветания и стабильности и надеемся на продолжение плодотворного сотрудничества на благо энергетики страны!

Генеральный директор В.А. Беловицкий

Научно-производственное предприятие «Динамика» поздравляет коллектив НПП «ЭКРА» с 25-летием!

За четверть века НПП «ЭКРА» достигло выдающихся успехов, став одним из лидеров в России в области разработки и производства современного микропроцессорного обо рудования, демонстрируя устойчивый рост, высокие достижения и инновации, способствуя эффективному развитию энергетики нашей страны. Желаем всем сотрудникам предприятия дальнейших успехов в научной и производственной деятельности, реализации задуманных проектов, благополучия и крепкого здоровья.

НАУКА

Релейная защита

Э К рП УДК 621.313.322

Авторы: Солдатов А.В.2, к.т.н. Антонов В.МЛ 2, к.т.н. Наумов ВА.2, Мванов Н.гЛ 2, Александрова м .и .1 2, 1 Чувашский

государственный университет им. И.Н. Ульянова, 2

ООО Н П П «ЭКРА»,

г. Чебоксары, Россия.

и н ф о р м а ц и о н н ы й б а зи с за щ и т ы ген ерато ра от о д н о ф а зн ы х за м ы к а н и й с тато ра н а з е м л ю с ко н тро лем вы с ш и х гарм оник д и ф ф ерен ц и а л ьн о го тока3

Soldatov A.V.2,

a co nceptual fram ew ork of generator g ro und

Ph.D. Antonov V.I.1, 2,

p r o t e c t io n u s in g d if f e r e n t ia l c u r r e n t h a r m o n ic s

Ph.D. Naumov V.A.2, Ivanov N .G .1, 2, Alexandrova M .I. 1 2, 1 Chuvash State University; 2 EKRA Ltd., Cheboksary, Russia.

А ннотация: в статье рассм атриваю тся концептуальны е основы р еал и зац и и защ иты генератора от одноф азны х зам ы к ан и й на землю , использую щ ей высш ие гарм он и ки диф ф ерен ц и альн ого тока к ак ин ф орм ац и он н ы й базис. О писана природа во зн и к н о вен и я высш их гарм оник в сети генераторного напряж ения. Д аны расчетны е вы раж ения токов высш их гарм оник на входе за щ иты в норм альном реж им е и при одноф азны х зам ы к ан и ях на землю в генераторе и прилега ющей сети.

К лю чевы е слова: одноф азны е зам ы к ан и я на землю, высш ие гарм оники, генератор, релейная защ ита. Annotation: a conceptual framework of generator ground protection using differential current harmonics as information base is described. The reason of harmonics arising in generator circuit is explained. Calculating expressions for harmonic currents in normal operation mode, internal and external ground faults are given.

Keywords: ground faults, harmonics, generator, relay protection.

Известно, что генератор является источни ком высших гармоник [1]. Это свойство генератора используется в защ итах обмотки статора генерато ра блока «генератор-трансформатор» от однофаз ных замыканий на землю (ОЗЗ) [2], информацион ными слагаемыми в сигналах которых обычно являются основная и 3-я гармоники напряжения нулевой последовательности. К сожалению, этих составляющих недостаточно при выполнении за щит от ОЗЗ в генераторах укрупненного блока и в сетях с гальванической связью между генератором и потребителем из-за потери ими селективности. Для защиты генераторов с гальваниче ской связью с сетью потребителя в работе [3] было предложено использование дифферен циальных токов высших гармоник генератора. Предложение не нашло широкого внедрения в эксплуатацию из-за ряда недостатков, основ ным из которых является наличие зоны нечув ствительности, связанной с использованием в качестве характеристической величины действу ющего значения всей совокупности гармоник диф ференциального тока [4]. П реодоление ограничений предлож енно го способа нами видится в расширении инфор

мационной базы защ иты за счет использова ния информации на каждой высшей гармонике. Именно под таки м углом зрения в настоящ ей статье рассм атриваю тся тео р ети ч ески е вопро сы реализации защ иты генератора от ОЗЗ ста тора с контролем вы сш их гарм оник д и ф ф ер ен циального тока. Ф и зи ч е ски е основы в о зн и кн о в ен и я вы сш их га р м о н и к Природа возникновения вы сш их гарм о ник в генераторной сети двояка. В одних с х е м ах, как блок «генератор-трансф орм атор» или укрупненны й блок, преобладаю т высшие гарм о ники, возникаю щ ие, главным образом , из-за не лин ейн ости м агнитной систем ы генератора [2]. Иными словам и, их источник находится в ге нераторной сети. В д р у ги х схем ах, например, в схем ах работы генератора на сборные шины, в генераторную сеть б удут еще инж ектированы гармоники из примыкающ ей к шинам эл е ктр и ческой сети (нагрузочной сети). Оценим уро вень гарм оник, р ассм атри вая генератор как источник напряж ения выс ш их гарм оник и учи ты в ая, что уровень высш их

3 Работа выполнена при ф инансовой поддерж ке М инобрнауки России (договор № 02.G 25.31.0204) в рам ках реализации П остановления П равительства РФ № 218 «О м ер ах государ ственно й поддерж ки р азвития кооперации р оссий ски х о б р а зо вател ьн ы х организаций высш его об разовани я, го судар стве н н ы х научны х учреж дени й и ор гани зац и й , реализую щ их ком плексны е проекты по созданию вы сокотехн оло гич но го производства».

0 3 / Сентябрь 2016

Р Е Л Е Й Н А Я З Я Ш И Т Я И П ВТО М П ТИ ЗП И И Я

НАУКА

Солдатов Александр Вячеславович Окончил в 2006 г электро энергетический факультет ЧГУ им. И.Н. Ульянова, по специальности «инженер». Заместитель заведующего отделом РЗА станционного оборудования ООО Н П П «ЭКРА».

Антонов Владислав Иванович Окончил в 1978 г. факрьтет электрификации и автоматиза ции промышленности ЧГУ им. И.Н. Ульянова. В 1985 г защитил в Ленин

экрн

Релейная защита

гарм оник в нагрузочной сети норм ируется стан дартам и [5] и не может превы ш ать д о п у сти мых пределов. Поэтому в расчетах можно у ч и ты вать их предельно допустим ы е значения. В то же время уровень вы сш их гарм оник генера торной сети не норм ируется и зависит от типа генераторов. Сущ ествует два типа генераторов: турбои гидро генератор ы . Д ля тур б о ге н е р ато р о в х а рактерна вы сокая частота вращ ения, поскольку их обмотка возбуж дения равном ерно уложена в пазы сердечника ротора, и на высокой скоро сти вращ ения такой ротор не испы ты вает боль ших дин ам и ческих н агрузок. Воздуш ный зазор 8 м еж ду статором и ротором тур б о ге н е р ато ра практически одинаков по всему перим етру (рис. 1, а), и ротор не имеет явно вы раж енных полюсов, в связи с чем распределение м агнит ной индукции в воздуш ном зазоре вокруг ро тора имеет трап ецеи дальны й хар а ктер . По этой причине ЭДС генератора и во времени изм еня ется по тр ап ец еи дально м у закону. Гидрогенераторы имеют низкую частоту вращ ения. Их ротор п редставляет собой магнит ную систему с явно выраженными магнитными полюсами. Края полюсов скошены с таки м рас четом 8 ^ « 1 ,5 8 , чтобы р аспр еделен ие маг нитной индукции в зазо р е м аксим ально при ближ алось к синусоиде (рис. 1, б). За сч ет это го у р о в е н ь вы сш их га р м о н и к ги д р о ге н е р а то р о в ниж е, чем у т у р б о ге н е р а то р о в . В д ал ь н е й ш е м д л я уп р о щ ен и я р асч ето в п рим ем , что и д л я ги д р о ге н е р а то р а ф о рм у р а сп р е д е л е н и я м аг нитной ин дукц и и в зазо р е можно а п п р о к си м ир о вать трап ец еи дально й кривой.

Из-за сим м етрии м агнитной системы ин дукц ия генератора содерж ит только нечет ные гармоники. Учиты вая тр ап ец еи дальн о сть формы , индукция в о кр естно сти ф азны х обмо то к статора генератора мож ет быть п р едстав лена в виде слагаем ы х гарм онического ряда с ам плитудам и

Bv = — ^ s i n ( v a ) ,

(1)

ra x v где -^тах - м аксим альное значение индукции в зазоре; a - половина угловой длины д у ги , на которой располагается обмотка возбуж дения; V = 1 ,3 ,5 ,... - номер гармоники. Видно (рис. 2, а), что с увеличением a удельно е содерж ание вы сш их гарм оник гене ратора сниж ается, что непрем енно скаж ется на ч увстви тельно сти защ ит от одноф азны х зам ы каний на землю. Значение а определяется конф игураци ей ротора генератора [1]. Для генераторов нор мальное значение а , как правило, находится в пределах 24,3°+32,4°. Насыщение магнитопровода статора генератора может приводить к сни жению расчетной величины а до 18 °. Д ля генераторов с сосредоточенной д и а м етральной обмоткой статора уровни гарм о ник ЭДС пропорциональны уро вн ям гарм оник индукции (1) 4Е (2) ra x v где Е ш - ам плитуда ЭДС.

градском политехническом институте кандидатскую дис сертацию «Разработка и исследование новых принци пов построения измерительных органов направленных защит линий электропередачи». Доцент кафедры теоретических основ электротехники и релей ной защиты и автоматики ЧГУ им. И.Н. Ульянова, главный специалист отдела РЗА станционного оборудования ООО НПП «ЭКРА».

а)

б)

Рис. 1. Распределение магнит ной индукции B в воздуш ном зазоре а) т урбогенерат ора и б) гидрогенерат ора: 1 - индукция B, 2 -первая гарм оника индукции B v 3 - аппроксим ация кривой индукции в случае гидрогенерат ора

научно-практическое издание

НАУКА

Наумов Владимир Александрович Окончил в 2001 г электроэнер гетический факультет ЧГУ им. И.Н. Ульянова, по специаль

Табл. 1. Уровень гарм оник ЭДС т урбогенерат ора Г7 Казанской ТЭЦ-2 V

F* V

1,0

0,116883

0,003181

0,000362

во ВНИИЭ кандидатскую

0,004116 0,001437

-" FD,vкsh,vк sp,v,

В 2002 г защитил магистерскую

0,000057

0,000794

следую щ им образом:

K h ,v

совершенствование про

Заместитель генерального

0 У + —Л

,(4)

являю тся составляю щ им и прямой п оследо в а те л ь н о сти ,

----- V v

коэффициент распределения обмотки (рис. 2, в), Р - отн о сительны й шаг обмотки по о тн о ш е нию к полю сном у делению , обычно 0,79+ 0,84, q - число пазов на полюс и фазу, как правило, больш е 4. В качестве примера в табл. 1 приведен у р о вень гармоник ЭДС Е турбогенератора Г7 Казан-

составляющими обратной последовательности и

0,3

ческого факультета ЧГУ им. И.Н. Ульянова, получил

составляю щ им и нулевой п оследо вательн о сти Н е си н у со и д ал ь н о сть ф ормы кривой ЭДС ге н е р ато р а п р и во ди т к п оявлению вы сш их гар м о н и к и в токе. Уровни гар м о н ик з а в и ся т

0,2

и технологии по направле 0

нию «Электроэнергетика и

ОД

электротехника». Инженер 2 категории отдела РЗА станционного

-0,5

о*

✓ .3 ■

-1

1* .

0,5

степень магистра техники

(7)

W 3 ,v e ( 3 ,9 ,1 5 ...) -

ской ТЭЦ-2 ( а = 2 7 ,4 5 ° , Р = 0,833 и q = 12), отне сенный к ам плитуде основной гармоники Е г ЭДС фаз генератора во времени м еняется

ТОЭ и РЗА электроэнергети

(6)

( v + l ) / 3 , v е (5 ,1 1 ,1 7 ...) -

0,75

0,8

. 5 > 'V * ^

</sin

/Ъ 0,5 0

-0,5

Кр.у=-

(5)

( v - l ) / 3 , v e (1 ,7 ,1 3 ...) ,

директор ООО НПП «ЭКРА».

оборудования

Ю^ + — 71

где (Oj - частота основной гармоники. А м плиту да ЭДС (4) гармоники определяется согласно (3). Видно, что группы гарм о ник, д ля которы х вы по лн яется усло ви е д ел ен и я нацело

= s in

коэффициент укорочения шага обмотки (рис. 2, б),

директора—технический

Окончил в 2013 г. кафедру

* (С)(0

(3)

генератор-трансформатор».

Иванов

eхю -(t)

дольных дифференциальных

Николай Геннадьевич

sin(vcOjO

e,(Л)’ { t )

где

диссертацию «Анализ и

защит генераторов и блоков

Д ля сниж ения уро вн я вы сш их гармоник ЭДС об м отку уклад ы ваю т в пазы статора с уко рочен ны м ш агом и р аспр еделяю т по па зам специальны м образом [1]. Величина ЭДС такой обмотки мож ет быть определена через ЭДС со ср едоточенной обмотки с д и а м е тр ал ь ным шагом (2) как

ности «инженер».

диссертацию. В 2005 г. защитил

~ Ч9

ffc

экрп

Релейная защита

-1

0,85

ООО НП П «ЭКРА», аспирант ЧГУ им. И.Н. Ульянова по профи лю 05.14.02 «Электрические станции и электроэнергетиче ские системы».

0 3 / Сентябрь 2016

а)

б)

в)

Рис. 2. Зависимости уровней гарм оник от конст рукт ивных особенностей генерат ора: а) относительной индукции B v от а ; б) коэффициента укорочения шага обмотки ksflvот Р* в) коэффициента распределения обмот ок к sh v от q. Номер кривой соответствует номеру гармоники. На рис. а) для высш их гармоник использует ся правая шкала. Амплит уда основной гармоники отнесена к максимальному значению индукции Втах, амплит уды вы сш их гарм оник B v к амплитуде основной гармоники

Р Е Л Е Й Н А Я З Я Ш И Т Я И П ВТО М П ТИ ЗП И И Я

НАУКА

Александрова М арина Ивановна В 2016 г. в ЧГУ им. И.Н.Учьянова получила степень бакалавра по направлению «Электро энергетика и электротехни ка», специальность «Релейная зашита и автоматизация электроэнергетических систем». Продолжает обучение в магистратуре ЧГУ им. И.Н.Ульянова, специальность «Автоматика энергосистем». Инженер отдела РЗА станци онного оборудования ООО НП П «ЭКРА».

зкрн

Релейная защита

от п ар ам етр о в э л е к тр и ч е с к о й сети и, как п р а вило, о п р е д е л я ю тся ее ем ко стн о й п р о в о д и м о сть ю [6]. Д ля оценки ин ф о р м ац и о н н о й ц ен н о сти вы сш и х га р м о н и к о п р ед е л и м их у р о в е н ь в т о к а х н о р м аль н о го и а в ар и й н о го р еж им о в ге н е р а то р а . Нас и н те р е с у е т схем а се ти , когда ге н е р а то р ы р а б о таю т на сб о р н ы е шины (р и с. 3). Схема з а м е щ е н и я э л е ктр и ч ес ко й сети Все и сто ч н и ки сети п р е д с та в л я ю тся в виде д в у х ге н е р а то р о в : защ и щ аем о го G и эк в и в а л е н тн о го Ge, о б ъ е д и н яю щ его в себе все о ста л ь н ы е и сто ч н и ки (р и с. 4). Ген ерато ры у ч и ты в а ю тся П -о б р азн о й схем о й зам е щ е н и я. ЭДС ге н е р а то р о в п р и н и м аю тся р авн ы м и и я в л я ю тся и сто ч н и кам и тр е х ф а з н о го п оли гар м о н и ч еско го с и гн а л а , со сто я щ е го из к р атн ы х н е ч е тн ы х га р м о н и к (4) с ком п ле ксн ы м и д е й ствую щ и м и зн а ч ен и ям и Е ^ { о = А ,В ,С ^ [2]. П о переч н ы е ветви ге н е р а то р о в в схе м е з а м е щ ения п р е д с та в л я ю тся со о тв е тств у ю щ и м и

ем ко стям и —® и S - и у ч и ты в а ю тся в расчетны х в ы р а ж е н и я х общ им и ем ко стн ы м и п р о в о д и м о с тя м и ф азы на каж дой v -й га р м о н и ке .

Рис. 3. Схема элект рической сети

X G ,V = i V “ l C G

— E ,v =

С о пр о ти влен и я п р одо льн ы х ветвей ге н ерато ро в н езначительны по сравнению с со-

Рис. 4. Эквивалент ная схем а элект рической сети и виды ОЗЗ: К \ - внут реннее; К 1 - в нейт рали защ ищ аемого генерат ора; К З - внешнее

научно-практическое издание

НАУКА

экрп

релейная защита

I ( 0) ± N ,v "

7( 0)

7 ( 0) V

( 0)

РРр

Т 2 'Т

C R

€>Т 2Т C

б) Рис. 5. Схема замещ ения элект рической сет и: а) прям ой и обрат ной последоват ельност ей; б) нулевой последоват ельност и

п р о тивлен иям и их попер ечны х вет вей, и потом у их в л и ян и е на то ки за м ы ка н и я на зем лю н е су щ е ств е н н о . О дн ако со о тн о ш е н и е м е ж д у со п р о т и в л е н и я м и п р о д о л ь н ы х ве тв ей о к а з ы в а е т в л и ян и е на р а сп р е д е л е н и е то к о в м е ж д у д в у м я ге н е р а то р а м и и у ч и т ы в а е тс я при р а с ч е та х к о э ф ф и ц и е н то м р а сп р е д е л е н и я

кп = ^ ,

где L g и L e - и н дукти вн о сти защ ищ амого и экви в ален тн о го генераторов. Внешняя сеть, примыкающая к сборным шинам, представлена эквива лентной Г-образной схемой с комплекс ной проводимостью продольной ветви

- B ,V = Y

R B +jv<s)\L B

и ем костной проводим остью о тн о си тельн о зем ли

Y c„,v = v Y c k B где (9)

T c B,v = j v < * i C BУдобно все ем ко стн ы е п роводи мости эквивалентно й схемы эл е к тр и ческой сети вы разить через попереч ную проводим ость фазы защ ищ аем ого генератора на основной гармонике

Рис. 6. Расчет ная схем а сети. Обозначения мест ОЗЗ даны на рис. 4

0 3 / Сентябрь 2016

Тогда проводимости генераторов для v -й гармоники и проводим ость внешней се ти относительно земли

Р Е Л Е Й Н А Я З Я Ш И Т Я И П ВТО М П ТИ ЗП И И Я

коэф ф ициент, учиты ваю щ ий раз личие ем ко стн ы х проводим остей генерато ро в,

С кв = ~ -

(10)

СG

(8) коэффициент различия ем костны х про водимостей поперечных ветвей нагруз-

НАУКА

ки и защ ищ аемого генератора. Суммар ная ем костная проводим ость всей сети на основной гармонике может быть вы ражена через проводим ость защ ищ ае мого генератора

Х е = —G

+ ^ в )-

(11)

Тогда сум м арная ем костная п роводи мость сети на v -й гармонике

I-L ,v = VI-L-

(12)

Режим нейтрали сети в схем е у ч тен с помощью эквивалентной индук тивной проводим ости дуго гасящ его реактора на v -й гармонике

± R ,v

экрн

релейная защита

= чJ —

т ’ vco ,L r

которая связана с сумм арной ем ко ст ной проводим остью (11) и коэф ф ициен том компенсации ем ко стн ы х токо в на основной гармонике

следую щ им образом:

Теоретически в се тя х с ком пенси рованной нейтралью величина индук тивной проводим ости дуго гасящ его реактора на частоте основной гарм о ники (v=1) должна быть равна сум м ар ной ем костной проводим ости всей сети [7], поэтому k R = 1. Однако в р еаль ности всегда п р и сутств уе т расстройка компенсации и кя ^ 1. В се тя х с изоли рованной нейтралью Y Rv = 0 и kR = 0 . Влияние н ей тр алео б р азую щ и х тр ан сф о р м ато р о в T7V1 и T N 2 (рис. 3), с помощью кото р ы х подклю чаю тся д у гогасящ и е реакто р ы к сети , не су щ е ственн о и в р а сч ета х не у ч и ты в ае тся . П о лагаем , что систем а п олн о стью сим м етрич н а и все элем енты сети имею т ли н ей н ую х а р а к т е р и с ти ку. А кти вн ы е п р о во ди м ости эл е м е н

то в сети о тн о си тел ь н о зем ли малы по сравн ен ию с ем ко стн ы м и п р о во д и м о стя м и [9], и поэто м у в р асч ет не п рини м аю тся. Расчет токов норм ального и ав ар ийн ого р еж и м ов Согласно (5)-(7) гармоники д е лятся на группы по последовательно стям. Поскольку в нормальном режи ме сеть симметрична, то источники каждой гармоники работают в схеме соответствующей последовательности (рис. 5). Например, ЭДС 3-й гармони ки, относящ аяся к нулевой последова тельности, работает только в схеме ну левой последовательности (рис. 5, б), а ЭДС 5-й гармоники, относящ аяся к об ратной последовательности, - только в схеме обратной последовательности (рис. 5, а). Выражения для токов генератора со стороны нейтрали и дифференциаль ных токов в нормальном режиме приве дены в таблице П1 Приложения. В схеме аварийного режима рассмо трены ОЗЗ в трех точках сети (рис. 4): вну треннее К ! в защищаемом генераторе, электрически удаленное на относитель ное расстояние Yj от его нейтральных выводов; К 2 в нейтрали защищаемого генератора; внешнее К З в эквивалент ном генераторе, электрически удален ное на относительное расстояние у 2 от его нейтральных выводов. Аварийный режим вносит в сеть несимметрию. Поэтому схему проще рассчитывать в фазных координатах, ис пользуя метод наложения. С этой целью все ветви с известными токами зам еня ются эквивалентными источниками тока (рис. 6) в соответствии с теоремой ком пенсации [8]. Выражения токов источников то ка, токов со стороны нейтральных вы водов генератора и дифференциаль ных токов для режимов внутреннего ОЗЗ, ОЗЗ в нейтрали защищаемого ге нератора и внешнего ОЗЗ приведены в Приложении. Выводы Несинусоидальность формы кри вой ЭДС генератора приводит к появле

научно-практическое издание

нию вы сш их гарм оник и в токе. Величина и распределение тока зав и ся т от парам етров электрической сети и места зам ы кания. И спользова ние диф ф ер ен циального тока высш их гарм оник обеспечивает селекти вно сть защ иты от ОЗЗ генераторов у кр уп н ен ного блока и в се тя х с гальванической связью меж ду генератором и п отре бителем . Таким образом, высшие гар моники, порож даем ые синхронны м генератором , представляю т собой ши рокий информационный базис для р е лейной защ иты генератора от зам ы ка ний его обмотки на землю. Релейная защ ита не способна распознать различие в природе воз никновения вы сш их гармоник. В то же врем я, как п оказы вает анализ токов за мыканий на землю , источники высш их гарм оник, располож енные вне генера торной сети, благо приятствую т повы шению ч увствительно сти защ иты и не влияю т на ее се лекти в н о сть. Очевидно, что релейная защ ита, обеспечиваю щ ая правильную работу в схем е, когда ис точ н и к вы сш их гарм оник локализован в генераторной сети, со хранит свои ф ункциональны е возм ож ности и в с х е м ах, когда в генераторную сеть инжек тирую тся высшие гармоники из при мыкающей сети. Отсюда следует, что с точки зрения ч увствительно сти за щит случай, когда генератор яв ляе т ся еди нственн ы м источником высш их гарм оник, я в ляе тся расчетным . прил ож ение Приняты чения:

следующие

обозна

- ЭДС v -й гармоники;

J f v - то к v -й гармоники (ток эквивалент ного источника) ветви s схемы замещ е ния сети;

i j f l - ток v -й гармоники защищаемого генератора со стороны нейтрали; - дифференциальный то к v -й гармо ники защищаемого генератора. X может принимать несколько значений: о = А, В , С - обозначение фазы;

/ = А ,В ,С - обозначение поврежден ной фазы, f ф с ;

НАУКА

в = 1 ,2 ,0 - обозначение последователь ностей симметричных составляющих. s - о б о значение ветви схем ы зам ещ е ния се ти , мож ет п р ини м ать н есколько зн ач ен и й : G N ,G P - о б о значение ветви с п о п е речной ем ко стн ой п ро во дим остью защ ищ аем о го ге н е р ато р а со стороны н ейтр али и ф азн ы х вы водов; E N ,E P - о б о значение ветви с п о п е речной ем ко стн ой п ро во дим остью эк в и в а л е н тн о го ге н е р ато р а со с то р о ны н ейтр али и ф азн ы х вы водов; В - об означение ветви с поперечной ем ко стн ой п р о во дим остью внеш ней сети; R - о б о значение ветви с поперечной и н дукти вн о й п р о во дим остью д у го га сящ его р е акто р а. Н апр им ер ,

экрп

Релейная защита

В н утр е н н ее ОЗЗ Токи источников тока схемы на рис. 6 в режиме внутреннего ОЗЗ (£ 7 ):

У -±G --Y

±GP ~

/М

—GN,v

= - l\± у Е± v( /) ^ 2 -

’

т(а)

Y Jr - ^o e

’ — EP ~

_ /г(°)у

. Y

- p(°)

± R , v ~ ±±v ±-R ,v ~

is -

Токи со стороны н ей тр альн ы х выводов и д и ф ф ер ен ц иальны е токи приведены в табл. П3.

4 2 , = { l - r 1)2 E i/ ]v Y G; т Ы ) = _ у £•(/) v - g ^ ;

У 1±=V

U E N ,v

В неш нее ОЗЗ Токи источников тока схемы на рис. 6 в реж име внеш него ОЗЗ (£ 3 ):

l t f) = { ^ ] - h E {/ ] ) v I s, s

у ( ст>/) _

E P ,B ;Y e p =

— GN,v

_ у д (Л у ¥ а . Г 2—v

/(/) - - yТ 22E ^vY к * —V VL g KE->

= I GkB;

”-N E ,v —

- ЭДС 3-й га р м о

ники фазы А ге н е р ато р а, J ^ j s - экви валентный источник тока 5-й гарм они ки в ветви с ем костной проводим остью фазы В эквивалентно го генератора со стороны н ейтрали, /® 9 - то к прямой п о сл е д о в а те л ь н о сти 9-й гарм оники со сто р о ны н ейтр али защ ищ аем о го ген ер ато р а. А - ком плексны й о п е р ато р п оворота. Если f = А, то Л = 1; если / = В, то Л = е 7120" и Я = е-'240° д л я I Р и / (2) со о тв е тств е н н о ; Г Г* 1 /240° 7 — Л^120° если j = С , то Л = e J и для со о тв е тств е н н о .

J & J ) = ( £ 0)- r M ? )) z Rj, = = -(Е ^ -гМ л ) ^ .

Токи со стороны н ей тр альны х выводов и д и ф ф ер ен ц иальны е токи приведены в таб л. П2. ОЗЗ в н ейтрали з а щ и щ а е м о го ге н е р ато р а Токи источников тока схемы на рис. 6 в режиме ОЗЗ в н ейтрали з а щ ищ аем ого генерато ра (К2):

1 [/ 1 = { ' - Г г ) 2 ^ f) v X Gk E\

(: / ] = ( е {; ] - r 2E lf)y i ,

s = G P ,B -Y e p = ^ ~ I s = I GkB;

J % / ) = ( g 0)- r 2 $ n ) l Rj , =

= { E l * - r 2Elf)) ^ r ,

J i:: )v = 0 ,s = G N ,E N -

Н о рм альны й р е ж и м Токи норм ального режима п ри ведены в таб л. П1.

= E (; ]v Y s , s = G P ,E P ,B ;

Токи со стороны н ейтральны х вы водов и д и ф ф ер ен ц иальны е токи приведены в таб л. П4.

Табл. П1. Токи нормального реж има

Токи в нейтральных выводах

X 1, 2

2>[ v s 4 +

2я + * » ) +

(у)

Дифференциальный ток F (1.2) v %s

, ] 1 + *0

03 / Сентябрь 2016

к ■

—G Bi

J {J l = - r ^ l f) v Y e ,

- у

5 —B

Р Е Л Е Й Н П Я ЗЯ Ш И Т П И Я В ТО М Н ТИ ЗП Ц И Я

Т р( 0) vlfc ^

~Т~

(v\

НАУКА

экрн

Релейная защита

Табл. П2. Токи при внутреннем ОЗЗ (K1)

Токи в нейтральных выводах 1(у)

X 1, 2

Дифференциальный ток

) +^ ^ 2') ] 1 + l V j A + „ 1 1 , r c n ^ k Da - 2Yl) 2 + t * ) + - “'vJ l + kD — 1' 2 3( l + fcD)

+ # a [v b ( j4

A ^ - y ^ v ^ l- ^ f ) -MS°)v l b g + ^ ) - # a)^

0 -£ ^ 0)v ^ ( l + y ) + Yi M P vYc

- i * * e + ? ) ] i+ i V + \ 1 1 (r)VlifcD( l - 2y i) 2 + { ^ - ^ ) [ v Y£ ( ^ + y + fc£ ) - “'vJ l + fcD ^ 2 3( l + fcD) [ - ( l^ - y ilS 0) ^

1- ^ ) + ^

+ (E ¥) - E ? ))[vYc ( - g > vl

(

1 + | ) ] 2(1+ * ; » w

2 + 2 + **) + & v] l + *„

i 2fc„(l - 2Kl)2 3(1 + fcD)

З ^ - у ^ У й ^ - ^ ) - 3^

+^ )-

- ^ ^ ( i- z y i)

Табл. П3. Токи при ОЗЗ в нейт рали защ ищ аемого генерат ора (K2)

Токи в нейтральных выводах hr)

X 1, 2

\ 1 1 2 + fe B) + l b , v ] 1 + fcD

2)v £

^ 0)[v & ( ^ +т +*в) -v&£]

(е £ ° - Е ® ) (v &

a + ^ 0)

e -4

[vli ё

* * ) + b .0 l + to +

- .;

) - ”й Й

# 2) [v Yb ( 1 +

Дифференциальный ток (У)

^vYc 2

Табл. П4. Токи при внешнем ОЗЗ (K3)

(v}

Токи в нейтральных выводах I j f '

X 1, 2

( 2 + 2' ) - ( ^ >- > ' * m ) ^ ( 1 - v ' ) ] l l \ D + + й 1,2) [v Yg (

научно-практическое издание

у) Дифференциальный ток С

# 2)v Ya 2

- ( d 0) - 2Y2d n ) VY

НАУКА

экрп

Релейная защита

Табл. П4. Токи при внешнем ОЗЗ (K3)

Токи в нейтральных выводах (x)

[@ e - r ^ P ) v b ( i -

Дифференциальный ток - ( E ^ 0 )- 2 Y2d n ) VY

- *°» va fe +

* )], l \ D+

- 2 Y2^ P ) ^ y

(- +

* ) - (* » > - y 2E i P ) v b ( l - ; ) ] ,

+ ( ^ > - f i i « ) [ v b ( j + 2' + ‘ . ) + M

l + t 1, +

, f V \ y кв _ 27z')2 +M" VYc 2 3 (1 + k D) Литература: 1. Копылов И .П , Клоков Б.К., М орозкин В Л , Токарев Б.Ф. Проектирование электрических машин:: учебник для Еузов / под ред. И Л . Копылова. - 4-е изд.,: перераб. и доп. - М .: Издательство Юрайт, 2011. - 767 с. - (Основы1наук). 2: Солдатов А В , Антонов В И , Наумов В А , Иванов НГ. Высшие гармоники тока синхронного генератора как информационные сигналы! релейной защ иты // Дина мика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем: материалы1 11-й Всерос науч.-техн. ю ф . - Чебоксары1:Изд-во Чуваш :унта, 2015.- С. 380-385. 3. Кискачи ВМ ,Ки скачи В .В , Иванова ТА . Селективная защита о т замы1каний на землю в обмотке статора гене раторов, работающих на сборные шинык // В сб. ВНИИЭ: Релейная защита и автоматика ВЛ сверхвысоких напря жений и мощ ных генераторов. - М : Энергоатомиздат, 1988.- С 63-71.

4 . Алексеев ВГ. Токовая защита нулевой последователь ности типа ЗГНЛ от однофазных и двойных замы1каний на землю обмоток статора генераторов. // Вестник ВНИИ Э98.Релейная защита и автоматика - М :Энергоатомиздат.1998. - С.133-139 5. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совмести мость технических средств электромагнитная. Нормы1 качества электрической энергии в системах электро снабжения общего назначения. 6. Солдатов А.В., Антонов В.И., Наумов В.А., Иванов Н.Г., Сандомиров АЮ . Токи высших гармоник в генератор ной сети при однофазных замы1каниях на землю / Ди намика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем: материалы1 11-й Всерос науч.-техн конф .- Чебоксары: Изд-во Чуваш,ун-та, 2015 .- С 375-379. 7. Лихачев Ф А . Замыкания на землю в сетях с изолиро

w w w .i

ванной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. М : Энергия, 1971. -1 5 2 с: ил. 8. Теоретические основы1 электротехники. TJ. Основы теории линейны х цепей: учебник для электротехн. ву зов / под ред.Л .А . Ионкина. - изд. 2-е, переработ. и доп. М : «Высш. ш кола»,197б. - 544с. 9. Кискачи ВМ Расчетм иним ального уровня высших гармоник при однофазных замыканиях на землю в се тя х с изолированной и компенсированной нейтралью / Труды1ВНИИЭ, 19бб. - Вып. 26, - С .89-105. 10. Правила устройства электроустановок. - 7-е изд. СПб.: ДЕАН, 2008. - 104 с. 11. Ш уин В А , Гусенков А.В. Защиты о т замыканий на землю в электрических сетях 6 -10 кВ. - М : НТФ «Энер гопрогресс», 2001. - 104 с.: ил.-Библиотечка электро техника; Вып. 11 (35)].

n lq c h c c Q .f u

^ J

Седьмая [М е ж о тр а с л е в а я к о ^ ф е р е н ц и

laUili' 2016 J'j нспйря 2016 г. п ГК <ИЗМАЙЛОВО^ (г. Мвскпл^ состоится Свдьулн Мсюттраслс-паа

*0Нфе|№НцИР ■АЙТОМЛТНЭАЦИЯ ПРОИ5 вОДСТЙА-2516н. посол щоинаи одуонстраини нписилим р т р п б п т а к дл и пптаилтлзпцнн. пргцпрнят'^н ч .и . лнстстрвд нич. эвнзргагикы, i t u -i'M t'M t ifO n и р с и н ы ш п в н ч - м ( и . с о в р е м е н н ы *

м (т т л у р (и н , и н ф о р м а ц и о н н а Т * !(* Ч ? п ()г ч и

ТС-КНЧКН Г,1 10;>напи МГ-С'рг.М

ilHechcco.ru.

ГГ. ^ C V T f l

t f № , * f [ : S - O H C T t u . K W T p Q f i f r H Q - H ? u f l p n i e n 1 -Ч 0 Й

ДДТЧНКПМ

Д С¥

ТС-Н НЛГШГИЧВС KLIX Л pDU.eCCOLl

т .: ^9 0 5 1 567-3707'. ф .: i'495) 7 3 7 -7 0 7 9 . id m ln @ ir lB c lx № o jU

НАУКА Авторы: майоров А.в ., АО «Объединенная энергети ческая компания», г. Москва, Россия,

к.т.н. ширковец А.и ., Валов В.Н., ООО «Болид»,

Релейная защита УДК 621.311

реж и м неитрали и о р г а н и з а ц и я р е л е Ин о И з а щ и т ы о т з а м ы к а н и и н а з е м л ю в с е т и 20 кВ n e u t r a l c o n d it io n s a n d o r g a n iz a t io n o f g r o u n d

20 kV n e t w o r k

г. Новосибирск, Россия.

fault r ela y p r o t e c t io n in

Mayorov A.V.,

А нн отаци я: в статье рассм отрены особенности р еал и зац и и резистивного реж им а ней трали в сетях 20 кВ, развитие которы х актуально в условиях высокой плотности электрической н агруз к и и необходимо дл я увеличен и я пропускной способности распределительной сети м егапо лиса. П редставлен п р и н ц и п расчета защ ит от зам ы к ан и й на землю д л я сети 20 кВ и определен м и н и м альн ы й требуемый ток резистора с учетом параметров датчиков тока нулевой последо вательности. Д л я городской кабельной сети 20 кВ вы полнена оценка ограничения активного тока в зависим ости от сопроти влен и я цепи зам ы к ан и я на землю и конструктивного исп олн е н и я резисторов.

JSC «United Energy Company», Moscow, Russia, Ph.D. Shirkovets A.I., Valov V.N., BOLID LLC, Novosibirsk, Russia.

К лю чевы е слова: кабельная сеть 20 кВ, зам ы кан и е на землю, релейная защ ита, н и зкоом ны й резистор, акти вн ы й ток, датчи к тока нулевой последовательности, ограничение тока.

Annotation: features of resistive neutral conditions for 20 kV networks are reviewed in the paper. Such networks development is of a current interest under conditions of high electrical load density, it is needed to increase capability o f megapolis distribution networks. Calculation principle o f a ground fault protection for 20 kV networks is presented; a minimum required current of a resistor is determined taking parameters of zero-sequence current sensors into account. Resistive current limitation depending on an impedance o f a ground fault circuit and on resistors design is assessed for a 20 kV city cable network.

Keywords: 20 kV cable network, ground fault, relay protection, low-ohmic resistor, active current, zero-sequence current sensor, current limitation.

Введение Обеспечить надежное электроснабж ение в условиях прироста электропотребления даже в пределах 2,5 - 3% в год в усло виях мегаполиса возможно только при сущ ественном повышении пропускной способности распределительной сети. Одним из вариантов решения этой зада чи является развитие сетей класса 20 кВ. Пере ход на напряжение 20 кВ позволяет снизить ко личество новых ячеек на питающих подстанциях (ПС), увеличить экономический радиус обслуж и вания электро устано вок, а такж е сократить ко личество вновь вводимых трансф орм аторны х подстанций (ТП) и кабельны х линий (КЛ). Разви тие сети 20 кВ характерно для крупны х городов с высокой и сверхвысокой плотностью электрич е ской нагрузки. Например, в М осковском регионе средняя плотность нагрузки к 2020 г. вы растет на 70% и составит 23 МВт/км2, а в деловы х районах столицы она превысит 100 МВт/км2. Стратегиче ские проекты создания сетей 20 кВ, рассчитан ные на активное ж илищ ное и инф раструктурное строительство , реализую тся не только в Мо скве, но и в Санкт-Петербурге, Ханты-М ансийске, Екатеринбурге. При построении сети напряжением 20 кВ в АО «ОЭК» использую тся двухсекционны е рас пределительные пункты (РП), запитанны е от не зависим ы х территориально разнесённы х ПС. Питание каждой ТП осущ ествляется по взаимо-

научно-практическое издание

резервируемы м КЛ. В качестве типового реш е ния по защ ите отходящ их присоединений ис пользуются микропроцессорные терм иналы , позволяющие организовать дистанционную за щ иту линии, токовую отсечку, максимальную то ковую защ иту, защ иту от несим метрии, токовую защ иту нулевой последовательности (ТЗНП). В целях повышения бы стродействия сра батывания устр о й ств РЗА, а такж е надежности опорной распределительной сети 20 кВ для вновь вводимых объектов в качестве пилотного проекта предусм атривается установка на всех о тходящ их КЛ полукомплектов б ы стродейству ющей (ДЗЛ), соединённы х между собой двумя независимыми каналами связи. При одновре менном повреждении обоих каналов устройства защ иты продолжают о сущ ествлять функции то ковых ступенчаты х защит. Указанный подход по зво ляет обеспечить надежное отклю чение всех видов коротких замыканий (КЗ) в сети с макси мальным быстродействием. К настоящему вре мени реализовано два проекта по электроснаб жению следую щ их объектов: ПС № 851 «Грач» ТП 72303 «Щербинка», РП 70048 - БКТП 72203 станция М осковского метрополитена «Битцев ский парк». По результатам опыта эксплуатации ДЗЛ в сети 20 кВ будет принято решение о его ти повом применении. Для защ иты от одноф азных замыканий на землю (ОЗЗ) в сети 20 кВ используется ТЗНП,

НАУКА

Майоров Андрей Владимирович Дата рождения: 06.09.1967 г Окончил в 1994 г Московский энергетический институт (Технический университет) по специальности «Электро энергетические системы и сети». Имеет почетные звания «Заслуженный работник Единой энергетической системы России», «Почетный энергетик». Генеральный директор АО «Объединенная энергети ческая компания» с 13.05.2014 г

релейная защита

уставки которой рассчитываю тся с учетом низ коомного резистора в нейтрали (рис. 1, t - вы держка времени срабаты вания защиты). Тео ретически для локализации участка сети с ОЗЗ возможна организация дифф еренциальной то ковой защиты (ДЗ) на трансф орм аторах тока ну левой последовательности (ТТНП), устано влен ных с д в у х сторон на каждой КЛ. Однако в ряде случаев для этого необходима установка тер м и нала с функцией ДЗ, а такж е прокладка линии связи, в то время как ТЗНП на активном токе ре зистора не треб ует дополнительны х м ероприя тий: функционально защиты по коду ANSI 50/51N есть в любом современном терминале. К настоящ ему времени реализован I этап инвестиционного проекта «Построение опор ной кабельной сети 20 кВ АО «ОЭК» в городе Мо скве» до 2015 года. В период с 2012 по 2015 годы заверш ено строительство и осущ ествлен ввод в эксплуатацию 929,7 км кабельны х линий 20 кВ, 23 новых РП 20 кВ, 68 ТП 20/0,4 кВ. Для стр о итель ства КЛ 20 кВ применяю тся одножильные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Не обходимым условием их надежной эксплуатации является быстрое отключение присоединения с однофазным повреждением и последующий ре монт. Селективная ТЗНП, обеспечивающая га рантированное отключение каждого ОЗЗ, реа лизуется с помощью низкоомного резистивного заземления нейтрали. Типовым и нормативно закрепленным решением в сетях 20 кВ МосковI Л. .VI

ской энергосистем ы является использование на питающих ПС резисторов с током 1000 А [1, п. 2.5]. При проектировании и новом стро и тельств е сетей 20 кВ, исходя из схемно-реж им ных условий, может быть обосновано снижение активного тока. Это потребует гармонизации с сущ ествую щ ими нормами, но приведет к сниж е нию термической нагрузки на оборудование и улучш ению условий электробезопасности. Целью настоящ его исследования является проверка возможности снижения тока рези сто ра в нейтрали сети 20 кВ, который требуется для устойчивой работы релейной защ иты от зам ы каний на землю, относительно значения 1000 А. Для этого вы полняется анализ параметров рези сторов и вариантов организации ТЗНП в кабель ной сети 20 кВ с расчетом коэффициентов чув ствительн ости, оценивается ограничение тока резистора. П арам етры резисторов для сетей 20 кВ В опорной сети 20 кВ М осковской эн ер госистем ы , как правило, используется схем а, предусм атриваю щ ая вклю чение резистора в нейтраль обмотки низш его напряж ения пита ющих трансф орм аторо в 110 (220)/20 кВ мощ ностью 80-160 МВА с нестандартной схемой соединения обмоток «Y0/ Y 0». Исходя из опы та применения резисторов в сетях 20 кВ стран Европы и США, можно отм етить возможность включения резисторов в нейтраль специально-

Цг

Ширковец

. _l I _1! кП

Андрей Игоревич Дата рождения: 06.09.1983 г Окончил в 2006 г. Новосибир ский государственный техниче ский университет (НГТУ), кафедра Техники и электро физики высоких напряжений. В 2013 г защитил кандидатскую диссертацию в НГТУ на тему «Исследование и моделирование электро магнитных процессов при замыканиях на землю в кабель ных сетях с неэффективным заземлением нейтрали». Начальник отдела международ ных отношений и инжинирин га ООО «Болид». Рис. 1. Характ ерная конф игурация сети 20 кВ с распределит ельным и пунктами

0 3 / Сентябрь 2016

Р Е Л Е Й Н А Я ЗА Ш И Т А И А В Т О М А Т И З А Ц И Я

НАУКА

Валов Владимир Николаевич Дата рождения: 05.02.1993 г Окончил в 2015 г. Новоси бирский государственный технический университет (НГТУ) , кафедра Электри ческих станций, профиль «Автоматика энергосистем». Защитил магистерскую дис сертацию на тему «Резистив ное заземление нейтрали и применение релейной за щиты от замыканий на землю в городской распределитель ной сети». Инженер РЗА отдела между народных отношений и ин жиниринга ООО «Болид».

релейная защита

го нейтралеобразую щ его устр ой ства - транс форматора 20/0,4 кВ со схемой «Y0/ A » или ф иль тра НП со схемой « Z 0» без вторичной обмотки. При организации низкоомного резистивно го заземления нейтрали с помощью н ейтрале образующего устр ой ства на каждой секции 20 кВ питающей ПС должна быть установлена ячейка с силовым выключателем и терм иналом релейной защ иты, аналогично тому, как это вы полняется в сетях 6-10 кВ [2]. В зависим ости от времени работы рези стора под напряжением и тем пературного ко эффициента сопротивления (ТКС) материала, из которого он изготовлен, активный то к может сущ ественно измениться течение времени су щ ествования ОЗЗ. В настоящ ее время для изго товления резисторов использую т разные марки жаропрочной нержавеющей стали с рабочими тем пературам и до 900 0С и электропроводящ ие композиционные материалы , нагреваю щ иеся не более чем до 200 0С. Для композиционного ма териала [3] за счет отрицательного ТКС харак терно снижение сопротивления в пределах 10% при его нагревании в течение номинального времени работы 10 с. М еталлические рези сто ры, напротив, обладаю т положительным ТКС, что приводит к увеличению их сопротивления в реж имах однофазного зам ыкания до д в у х раз относительно номинального значения [2]. С од ной стороны , это несколько снижает терм иче ское воздействие заземляющ ей дуги в месте по вреж дения, с другой - приводит к уменьшению

коэффициента чувствительности ненаправлен ных ТЗНП. При выборе резисторов для эксплуа тации в российских усло виях следует учиты вать, что наибольшая допустим ая тем пература нагре ва стальны х проводников согласно нормам ПУЭ [4, п. 1.4.16] ограничивается на уровне 300-400 0С. В разных странах мира использую тся рези сторы , обеспечивающ ие активный ток, варьиру ющийся в широком диапазоне в зависим ости от требуемой чувствительности релейной защ иты, вида используем ых датчиков тока НП, времени отклю чения ОЗЗ и условий электробезопасно сти. Например, в кабельны х сетях 20 кВ в США применяю тся резисторы с активны м током 200 1200 А (типовым является значение 400 А), в Ве ликобритании - 600 и 1200 А, в Германии - 1500 2000 А, в Нидерландах - 400 А , в Испании - 300 и 500 А, в Словении - 150 А. Номинальное время работы резисторов в режиме ОЗЗ определяется техническим и требованиями сетевой организа ции и со ставляет от 3 до 17 с [5, 6]. В то же время согласно стан дарту IEEE 32 [7] резисторы долж ны быть рассчитаны на повторно-кратковремен ный режим приложения рабочего напряжения в течение времени не менее 10 с. Это можно по яснить следую щ им образом. Отклю чение ОЗЗ на о тходящ их присоединениях прилегающей сети 20 кВ резервируется выключателем ввода на РП и, при несрабатывании последнего, ввода на секцию 20 кВ питающей ПС. Время отклю че ния резистора для предотвращ ения его теп ло вого разруш ения составляет несколько секунд,

Рис. 2. Внешний вид (а) и 3D-модель (б) конст рукции резист ора 12 Ом/20 кВ/1000А на основе композиционного мат ериала

научно-практическое издание

НАУКА

релейная защита

что справедливо при условии однократ ного включения резистора на фазное напряжение сети при возникновении ОЗЗ. Вероятность того, что потребует ся отклю чить несколько однофазных повреждений подряд, строго говоря, не равна нулю, поэтому в технических усло виях номинальное время работы низкоомных резисторов принимают, по меньшей мере, с двукратны м запасом. В со о тветствии с нормами IEEE 142 [8], «допускается протекание токов замыкания на землю в пределах I R = 100 1000 А с целью обеспечения ж елаем о го тока для селективного срабатывания релейной защиты от ОЗЗ». Для сети 20 кВ это условие обеспечивается при сопро тивлении резистора в пределах от 12 до 120 Ом. О риентируясь на требования ф ранцузской национальной компании ED F к резисторам для кабельны х сетей 20 кВ [5], было принято решение ис пользовать резистор с номинальными параметрами 12 Ом/20 кВ/1000 А как т и повое решение в М осковской энерго си стеме (рис. 2). При сохранении требуемой чув ствительности защ ит в ряде случаев воз можно снижение номинального тока устанавливаемого резистора до 500 А [9]. Перехода к эф ф ективном у зазем ле нию нейтрали, несмотря на такие значе ния активного тока в цепи зам ыкания, не происходит. Для подтверж дения это го тезиса в программе МАЭС [10] была реализована математическая модель сети 20 кВ. Выполненные с помощью этой модели расчеты показали, что при учете сопротивления заземляю щ его устр ой ства (ЗУ) питающей ПС с высшим напряжением 110-220 кВ и сопротивле нии резистора в нейтрали R N > 1 Ом ко эфф ициент замыкания на землю во всех случаях равен 1,73. Следовательно, для сети 20 кВ правомерно определение «ток замыкания на землю», а не «ток од нофазного КЗ».

вод заземляющ ей дуги в устойчивую фазу горения, что до стигается за счет большого активного тока. Последний должен превышать емкостный то к за мыкания на землю в каждой эле ктр и чески отделенной части сети не менее чем в 2-3 раза. Это соотношение может быть и другим , но оно долж но обеспе чить и требуемую чувствительность ре лейной защ иты. При токах резистора в сотни ампер релейная защ ита от за мыканий на землю вы полняется в виде ненаправленной ТЗНП с независимой времятоковой характери сти кой. Вы бор требуемой величины тока и, соот ветственно, сопротивления резистора, в значительной мере зависит от вида датчика тока НП, с которого защ ита по лучает сигнал 3 / 0.

Варианты о рган изации релей ной защ иты от зам ы каний на землю Важным условием надежной ра боты защиты от ОЗЗ, действую щ ей на отключение фидера с однофазным по вреж дением, является быстрый пере

/ ном= 700-960 А и 770-1030 А в первом и втором случаях соответственно (при условии, что однофазные кабели кон структивно скрепляю тся в треугольник). В зависим ости от условий и способа прокладки КЛ фактический то к нагруз

■ |

03 / Сентябрь 2016

Датчик тока НП - трехтранс форматорный фильтр Современная практика проекти рования предусм атривает устано вку в ячейках 20 кВ тр е х трансф орматоров тока (ТТ), на базе которых м огут быть собраны трехтрансф орм аторны е ф иль тры тока НП. При использовании в ка честве датчиков тр ехтран сф орм ато р ных фильтров тока НП ток резистора должен быть выбран так, чтобы гаран тированно о тстроиться от токов не баланса, вызванных протеканием то ков м еж дуфазных КЗ через фазные ТТ. С учетом необходимости отстройки от токов небаланса нагрузки при соеди нении «звезды» фильтров тока НП от обмоток с классом точности Ю Р это условие в первом приближении может быть выполнено, если то к резистора со ответствует наибольшему нагрузочному току присоединения. Тогда поврежден ное присоединение можно будет отклю чать не мгновенно (£сз = 0 ), а с малой выдержкой времени. Для кабелей на ма гистральны х КЛ сечением до 630 мм2 с алюминиевыми жилами или до 500 мм2 с медными жилами номинальный ток

Р Е Л Е Й Н П Я ЗЯ Ш И Т П И Я В ТО М Н ТИ ЗП Ц И Я

ки, на который можно ориентироваться при выборе сопротивления резистора по этому критерию, с учетом принято го запаса по передаваемой мощ ности, может оказаться до 50% меньше. Кроме того, в типовой схеме для магистралей меж ду двумя ПС (РП) применяю тся, как правило, кабели меньшего сечения 500 мм2 (алюминий, / ном = 620-830 А) и 300-400 мм2 (медь, / ном = 610-900 А). Следовательно, для расчета можно при нять / НАГР = 610-1030 А. М аксимальный емкостный то к фидера при известной фазной емкости 0,42-0,46 мкФ/км, сечении кабе ля 500-630 мм2 и наибольшей д л и не КЛ 15-17 км (по условию д о п усти мого падения напряжения) равен / СфИД = 68,5-85,0 А. Эти значения яв л я ются вполне адекватны м и, если учесть «добавочные» емкостные токи ОЗЗ от распределительны х линий на СП и пе ремычек между ТП. Однако они являю т ся и предельными в расчете на одну сек цию примерно до 200 А в перспективе. В качестве предельного тока тр е х фазного КЗ в сети 20 кВ принято значе ние, соответствую щ ее отключающей способности силовых выключателей в составе ячеек РУ-20 кВ - не более 20 кА. Ф актические значения тока КЗ, в том числе с учетом установки токо ограничиваю щ их реакторов, на ши нах 20 кВ питающих ПС в больш ин стве случаев не превышают 12 кА. Поэтому для расчета можно принять / кз = 12-20 кА. При таки х то ках КЗ в ф ильтрах то ка НП возникают значительные токи не баланса 7 нб, от которых необходимо от страивать то к срабаты вания защ иты от ОЗЗ, если она не имеет выдержки вре мени. Ток небаланса может быть опре делен по упрощ енной формуле [11]: -^НБ = ^НБ I рас^

(1)

где коэффициент £ НБ = 0,05 при крат ностях до (2 - 3 )/ном и 0,1 при больших кратностях; / расч - максимальное значе ние тока, проходящ его в месте устано в ки защ иты при внешнем трехф азном КЗ. В предельном случае можно принять •^расч ® -^КЗ.

НАУКА

релейная защита

Ток срабаты вания защ иты с ко эф ф ициентом надеж ности к и = 1,1-1,2 о п р еделяется как : К

( ^БР ^Сфид + ЛнБ ),

(2)

то к фидера и квр = 1,5 - коэф ф ициент броска ем костного тока. Ч увстви тельн о сть защ иты в кабельной сети по нормам ПУЭ [4, п. 3.2.21] обеспечивается при значении коэфф ициента чувствительности

к ч = - ^ > 1 ,2 5 ,

(3)

где / 033 = 1,05/g - сумм арный то к за мыкания на землю , определяем ы й т о ком резистора в нейтрали сети 20 кВ.

При и звестны х знач ен иях / кз и / СфИД получаем к ч = 0,26-0,66 для рези стора с током / „ = 400-1000 А. Д ля обе спечения м иним ально необходимого к ч = 1,25 (при условии нулевой вы держ ки времени) то к резистора д о л жен быть не ниже I Rmin = 1 8 9 6 А (/ Дт|п = 6,1 Ом) при условии ограничения тока тр ехф азн о го КЗ до значений 1КЗ < 12 кА. О чевидно, повыш ение тока резистора до единиц килоам пер приводит к у х у д шению условий электро б езо п асн о сти и тр еб ует проверки терм ической сто й кости оборудования. Д ля обеспечения требуем ой чув стви тельн о сти защ иты от ОЗЗ исп оль зую т введение выдержки времени

тивн о сти (0,2-0,3 с). Тогда о тстр а и ва ть ся сле дуе т только от токов нагрузки Т нагр, и вы раж ение (1) запиш ется в виде

О пределив то к небаланса по ф ор муле (4) при заданны х выдержках вре мени, можно по (2) и (3) рассчитать значения тока срабаты вания и коэффи циента чувствительности защит. При известны х значениях тока нагрузки расчетный к ч = 2,0 - 4,9 для резистора с током / в = 400-1000 А. Минимальный ток резистора, который обеспечит требуемую по ПУЭ чувствительность защиты с вы держкой времени, составит I Rmin = 253,6 А

Д?озз = 0,2-0,4 с, превышаю щ ей вы держ ку времени защ иты от м еж дуф азн ы х КЗ см еж ны х элем ентов на ступ ен ь селек

^лттах = 45, 5 Ом) при / НАт = 1000 А . В этих усло ви ях для обеспечения к ч > 1,25 при сниж ении доли ем кост-

1 НБ

Р и с. 3. С т р ук т ур н а я сх е м а у ч а ст к а сет и 2 0 к В д л я р а сч е т а м и н и м а л ь н о го со п р о т и в л е н и я р е з и с т о р а

научно-практическое издание

= k НБ ‘ ТНАГР'

(4)

НАУКА

релейная защита

ного тока в р езультир ую щ ем то ке ОЗЗ ( / 033 / / д = 1,005) сл е д у е т п ринять

I rmin = 317,9 А ^ m a x = 36,3 О м) . Сл е д о ва те льн о , при ак ти в н о м то ке более 318 А ч ув ств и те л ь н о с ть н е н ап р ав л е н ной ТЗН П , с вы держ кой врем ени р е агирую щ ей на основную гар м о н и ку тока 3 / 0, которы й п р о те кае т по н ул е вом у п ро во ду тр е х тр а н с ф о р м а то р н о го ф и ль тр а , б удет об есп ечена с д о с т а точны м зап асо м . С л е д у е т о тм е ти ть , что значен ие ак ти в н о го тока I Rmin рас считан о без у ч е та его о гр ан и че н и я со п р о ти в лен и ем цепи зам ы кан и я.

Дат чик тока НП - кабельный трансформатор тока В кач естве датч и ко в то ка 31а д л я р е лей н ы х защ и т от ОЗЗ обычно ис п ользую т ТТН П , кото ры е у с та н о в л е ны во всех я ч е й ка х о тхо д я щ и х п р и со еди нений 20 кВ на ПС 110-220/20 кВ. П о ско льку о тклю ч ен ие зам ы кани я на зем лю в сети 20 кВ вы п о лн яе тся си ловы м и вы клю ч ателям и на РП или ПС (р и с. 1), сл е д уе т о ц ен и ть значен ия тока р е зи сто р а , н ео б хо дим ого д л я об есп ечения ч ув ств и те л ь н о с ти н е напр авленн о й токо во й защ иты НП, ко то р ая б удет р е аги р о в ать на основную гар м о н и ку то ка 3 / 0 с ТТН П . В этом с л у чае то к ср а б аты ва н и я защ иты о тс тр а и в ается от н аиб о льш его со б стве н н о го ем ко стн о го то ка -^сфид п р и со еди н ен и я и тока небаланса каб ельн о го тр а н с ф орм атора тока по ф орм уле (2), так же как и д л я тр ехтр а н сф о р м а то р н о го ф ильтра. Ток неб аланса м ож ет бы ть о п р е д ел ен по [12] как

J НБ

ЛиАГР^НБ 1 г \г \п

1 0 0 0 z HAM

(5) '

где z ham_ полное со п р о ти влен и е ветви н ам агн ичи ван ия тр а н сф о р м а то р а; ;сНБрезульти р ую щ ее, п р и ве ден н о е к о д ному ви тку, со п р о ти влен и е вза и м о и н дукц и и д л я то ко в прям ой п о с л е д о в а те л ь н о сти . Д ля тр ан сф о р м а то р о в типа ТЗЛМ п риним аю тся следую щ ие зн а ч е ния: х ИВ= 0,33+1,33 мОм и z HAM= 1,5 мОм; для тр ан сф о р м а то р о в типа ТЗРЛ

03 / Сентябрь 2016

ХНБ = 0,9+ 4,5 мОм и z HAM = 1,2 мОм [12]. Ток неб аланса в нор м ально м реж име при то ке н агр узки 1000 А б у д е т со ста в л я ть до 0,89 А д л я тр а н с ф о рм ато ро в типа ТЗЛМ и до 3,75 А д л я тр ан сф о р м а то р а типа ТЗРЛ. При скво зн ы х КЗ то к неб аланса обы ч но не п ревы ш ает 5+6 А. П оэтом у д л я о б есп ечени я ч ув ств и те л ь н о с ти т о ковой защ иты НП на си гн але 3 / 0 с ка б ельно го ТТН П и о тстр о й к и от со б стве н н о го ем ко стн о го то ка и тока неб аланса п р и н и м ае тся значение ^ т,п * 190,7 А ^ = 60,55 °м ^ ко то рое у каза н о без уч е та его о гр а н и ч е ния со п р о ти влен и е м цепи зам ы кани я на зем лю . Расчеты , вы по лн ен н ы е д л я экс плуатир уем о й сети 20 кВ, п оказали, что знач ен ие тр еб уем о го тока р е зи стора при вы полнении защ ит от ОЗЗ с и сп о льзо в ан и ем в кач естве д а т ч и ков ТТН П м ож ет о ка зать ся с у щ е ств е н но м еньш е 1000 А. В п риведен ной на рис. 3 схем е д л я о б есп ечени я н о р м а тивн о й ч ув ств и те л ь н о с ти защ и т д о стато чн ы м я в л я е тс я то к I R = 51,1 А (R n = 226 Ом). И тр е х тр а н сф о р м а то р н ы е ф и л ь тр ы , и каб ельны е тр ан сф о р м а то р ы т о ка м о гу т и сп о л ь зо в аться в сети 20 кВ со в м естн о . В к ач естве прим ера рас см о трим способ о р гани зац и и защ и ты от ОЗЗ на ПС 8 4 4 «М аги стр альн ая». В каж дой яч ейке 20 кВ у ста н о в л е н Т ТН П , с ко торо го сигнал 31а вы во ди т ся на о тде льн о е циф ровое реле защ и ты от зам ы кани й на зем лю и осциллогр аф и р уется в теч ен и е 1 с. Это реле по сраб аты ванию то ко во й уста в к и п е р е д а е т сигнал «зем ля» на лин ейн ы й т е р минал защ и ты , которы й и вы дает ко м анду на о тклю ч ен ие вы клю ч ателя. На ф азн ы х тр а н сф о р м а то р а х тока со бран ф ильтр НП, с ко торо го сигнал 3 / 0 заведен на встр о енн ы й о сц и лло гр аф л и н ей н о го те р м и н а л а , но защ ита от ОЗЗ по нем у не работает. З ащ иты р ези сто р а Д ля защ иты р е зи сто р а в цепи н ей тр али питаю щ его тр ан сф о р м ато р а 220 (110)/20 кВ и сп о льзую тся обычно д и ф ф е р е н ц и ал ь н а я защ ита и ТЗНП.

Р Е Л Е Й Н П Я ЗЯ Ш И Т П И Я ВТО М Н ТИ ЗП Ц И Я

Первая п р едн азн ач ен а д л я защ иты от по в р еж д ен и я в цепи р е зи сто р а (п р о бой на зем лю из-за п ер его р ан и я э л е м ен то в, п ер е кр ы ти я оп о р н ы х и зо л я то р о в ), вто рая - д л я р е зе р в и р о ва н и я нео тклю ч ен и я внеш него о тн о си те л ь но цепи рези сто р а ОЗЗ. Уставка по то к у защ иты р е зи с то ра не долж на п ревы ш ать м и н и м аль ного ак ти в н о го то к а , о гр ан и чен н о го в числе прочего со п р о ти влен и ям и тр ан сф о р м а то р а и кон тура з а зе м л е ния. Вы держ ка врем ени ТЗНП р е зи стора долж на быть м еньш е половины д о п усти м о й д л и те л ь н о с ти п р о те ка ния тока ОЗЗ через р е зи сто р ta < 0,5^длит. К о эф ф иц иент 0,5 у ч и ты в а е т не равную нулю в е р о я тн о с ть во зн и кн о вения п ов то р н о го о дн о ф азн о го з а м ы кания ср а зу же п осле отклю чен ия п ерво го . Д ля схем ы на рис. 1 время о тклю ч ен ия р е зи сто р а не п р евы ш а ет, как п р ави ло , ta = 2,1 с, что пояс н яется следую щ им об разо м . О тказ в о тклю ч ен ии ОЗЗ на о тх о д я щ и х п ри со е д и н е н и ях на РП в прилегаю щ ей сети 20 кВ (прим ем вы дер ж ку в р ем е ни tC3 = 0,2-0,6 с) из-за н е ср а б аты в а ния релейн ой защ иты или вы клю ча те л я с ш агом се л е к ти в н о с ти до 0,3 с р е зе р в и р у е тся о тклю ч ен ием вво да на РП (fa = 0,8-1,2 с) и ввода на ПС (^сз = 1,7-2,1 с) (р и с. 1). При это м н ео б хо ди м о вы по лн ить з а п р е т на ср а б а ты вание АВР на се кц ион ном вы клю ч ате ле 20 кВ на РП или ПС во избеж ание вклю чения на н еустр ан е н н о е ОЗЗ. О ц е н ка о гр а н и ч е н и я то ка р ези сто р а Ч ув с тв и те л ь н о сть ТЗНП о п р е д е л я е тс я в осн овн ом п а р ам етр а ми р е зи сто р а в сети 20 кВ. На то к во вто р и ч н ы х ц еп ях защ и ты , по п р евы шению у ста в к и ко торо го п р о и схо д и т ее ср аб аты ван и е и которы й в итоге о п р е д е л я е т н ад еж н о сть отклю чен ия о дн о ф азн о го п о в р е ж д ен и я, вли ян ие о казы ваю т следую щ ие ф акто р ы : по гр еш н о сть п ер вич ны х датч и ко в тока НП, п ер е хо дн о е со п р о ти влен и е в м е сте зам ы кани я на зем лю и сум м ар н ое со п р о ти влен и е цепи п р о те кан и я тока ОЗЗ, врем я отклю чен ия о д н о ф а зн о

НАУКА

релейная защита

го п о в р е ж д ен и я, а к ти в н а я п р о во д и м о сть изо ляци и о тн о си те л ь н о зем ли , изм енени е со п р о ти влен и я р ези сто р а при н агр евании в р або ч их реж им ах. Уср ед н ен н а я ам п ли туд н ая по гр еш н о сть ТТН П при п ервич ны х т о ках более 100 А равна 2,5% [13]. Д ля тр е х тр а н сф о р м а то р н ы х ф и льтр о в , со б р ан н ы х по схем е «звезда» на вто р и ч ных о б м о тках класса то ч н о сти Ю Р , с уче то м неп ревы ш ения ном ин альн о го тока ф азн ы х Т Т, п о гр е ш н о сть можно п р и нять равной р е глам ен ти р уе м о м у в ГО СТ 7746-2001 значению 3% [14]. С л е д о в а те л ьн о , указан н ы м и ф акто рам и д о п у сти м о п р ен еб р ечь. П ер ехо дное со п р о ти влен и е при усто й ч и в о м о д н о ф азном п овреж ден ии С П Э-изоляции и р азвитом канале пробоя со ста в л я е т единицы м иллиом и ниже. С о п р о ти в лен и е СП Э-изоляции КЛ ср е д н его на п р яж ен и я, как правило, д о с т и га е т со тен ги гао м и единиц тер ао м . П оэтому акти вн ы й то к , о б усло влен н ы й п р о во д и м о стью изоляции каб ельной сети 20 кВ на зем лю , не о каж ет ск о л ьк о -н и будь зам е тн о го вли ян и я на то к в кон ту р е НП, о собенно при о тр и ц а те л ь ных п о гр е ш н о стя х Т Т и ТТН П . При вы боре пар ам етр о в н е й тр а лео б р азую щ его у с тр о й с тв а , как п р ав и ло , и схо д я т из то го , что сн иж ен ие тока р е зи сто р а в цепи зам ы кан и я на зем лю не долж но п ревы ш ать 15%. Расчеты п о казали , что при этом у сло ви и д л я п одклю чения р е зи сто р о в с то ко м 500 и 1000 А можно и сп о ль зо в ать су хи е тр ан сф о р м а то р ы 20/0,4 кВ со схем ой Y 0/A , м ощ ностью 1000 и 1600 кВА со о тв е тств е н н о . В первом случ ае с т е пень о гр ан и ч е н и я а к ти в н о го то ка от н о си те льн о ном инала со ста в и т 10,2% , во втором - 12,7%. В зав и си м о сти от схе м н о -р еж и м н ы х тр еб о ва н и й м ощ н ость тр ан сф о р м а то р а можно п о до б р ать таки м о б р азо м , чтобы то к р е зи сто р а был о грани чен его со п р о ти в л е н и е м не более чем на 5 или 10%. С л е д у е т о тм е ти ть , что при у с т а новке рези сто р а в н ей тр аль обмотки 20 кВ питаю щ его си ло в о го тр а н с ф о р матора с вы сш им напр яж ен ием 110 220 кВ о гр ан и чен и е ак ти в н о го тока в н ейтр али б удет п р ен еб реж им о мало:

ак ти в н о -и н д у к ти в н о е со п р о ти влен и е о б м о ток т а к и х тр ан сф о р м а то р о в в ди а п азо н е м ощ но стей 80-160 МВА со с та в л я е т всего 0,55 -0 ,2 8 Ом. При эл е ктр и ч е ско м удален и и точ ки о дн о ф азн о го зам ы кан и я от ПС в р а сп р ед ели те льн ую сеть 20 кВ то к ОЗЗ мож ет н еско лько сн и ж аться за сч ет вли ян и я со п р о ти влен и я ЗУ и схем ы зазе м л е н и я экр ан о в каб елей. С тепень это го о гр ани чени я за в и си т от коли чества и п ар ам етр о в си ло вы х КЛ с тако й схем о й. Расчеты п о каза л и , что д в у х сто р о н н е е зазе м лен и е экр ан о в о дн о ж и льн ы х к аб еле й , при у сло ви и р а сте ка н и я всего то ка р е зи сто р а через со п р о ти влен и е ЗУ на ТП , РП или ПС, с о о тв е тств у е т сн и ж е нию то ка / R = 500-1000 A прим ерно на 4-9% при у д ален и и точ ки зам ы кани я на 3,5 км. П рин ято, что д л я РП и ТП R 3y < 4 Ом или 10 Ом [4, п. 1.7.57]. Без уч е та м е та л л и ч е ск и х п од зем н ы х ком м уникаций о д н о с то рон нее р аззе м лен и е экр ан о в в р асч ете д а е т о гр ан и чен и е тока р е зи сто р а на 32-48% . О днако при рас см о тр ен и и это го вопроса следу ет уч и ты в а ть н еско лько ф акто р о в. В о -п ер в ы х, более 80% тока ОЗЗ рас те к а е тс я по хо р о ш о проводящ им обо ло чкам кабелей [15], св язан н ы х обы чно с главным и ко н тур ам и за з е м лен и я на п итаю щ их п о д ста н ц и я х клас са 110-220 кВ (Л зу < 0,5 Ом). В о -вто р ы х, в п р о е к та х стр о и те л ь ств а сетей 20 кВ реш ен ие с о д н о сто р о н н и м раззем лением экр ан о в о д н о ж и льн ы х кабелей до н асто ящ его врем ени не и сп о л ь зо вало сь ввиду о тс у тс тв и я проблем ы с величиной и н д ук ти р о в а н н ы х то ко в в м е д н ы х эк р а н а х ли н и й . Н атур н ы е изм ер ен и я в ка б ельно й сети п одтве р ди ли ф акт о гр ан и че н и я а к ти в н о го тока со п р о ти в лен и ем цепи зазе м лен и я [16]. Усло в и я эксп ер и м ен та сле дую щ ие. Экраны всех КЛ-20 кВ в эл е ктр и ч е ски связан н ой сети за з е м лены с д в у х с т о р о н .С о п р о ти в л е н и я ЗУ по п ро то ко лам со о тв е тств у ю т норме. В о п ы та х и сп о л ь зо в ал ся поверенны й тр ан сф о р м а то р тока ТОЛ-10 с коэф ф иц иенто м 2000/5 и классо м то ч н о

научно-практическое издание

сти 0,5 S. При вы по лнении и ск у сств е н ного «м е тал ли ч е ско го » ОЗЗ на ш инах РП 20 кВ, св язан н о го с питаю щ ей ПС 220/20 кВ ли н и ей д ли н о й 1,2 км, б ы ло вы яв лен о , что р е ги стр и р уе м ы й то к зам ы кан и я на зем лю о ка зал ся на 1,6% (15 А) м еньш е, чем то т же то к , и зм е ренны й ранее на ш ин ах ПС. П р и в еде н ные значен ия получены п осле а н а л и за ц иф ровы х о сц и лло гр ам м и хо рош о со о тн о ся тс я с расчетам и. Д ля о б есп ечения тр еб уем о й ч ув ств и те л ь н о с ти ТЗНП необ ходим о , пом имо вли ян и я н е й тр ал е о б р азую щего тр ан сф о р м а то р а (м аксим альн о е о гр ан и ч е н и е п ринято равны м 15%) и ко н тур а зазе м лен и я (м аксим альн о е о гр ан и ч е н и е п ринято равны м 10%), у ч е с ть возм ож н о сть сниж ения тока р е зи сто р а по п оло ж и тельн о м у д о п у ск у и зго то в и те л я на со п р о ти влен и е (10%) и кр атко в р ем е н н о й э к с п л у а та ции сети с н апр яж ен ием на 10% ниже ном и н альн о го (на 13,4% ниже ф азного 12 кВ), а такж е - д л я м е талли ч еско го р е зи сто р а - р о ст со п р о ти влен и я до д в у х раз при его н агревании . С уч е то м п р и ве д ен н ы х поло ж е ний о п р еде лен ко эф ф и ц и ен т запаса К п как м н о ж и тель д л я оценки тока р е зи сто р а с «заниж енны м » о тн о си те л ь н о р а сч етн о го со п р о ти влен и е м , которы й о б есп е ч и т га р а н ти р о в а н ное ср а б аты ва н и е н ен апр авленн ой защ иты в зав и си м о сти от м а те р и а ла р е зи сто р а , способа его п о дклю ч е ния к н ей тр али и вида датч и ка тока НП (таб л. 1). Из со о браж ений д о п о л н и те льн о го повы ш ения коэф ф и ц и ен та ч ув ств и те л ь н о с ти р е л ей н ы х защ ит в р а сч е та х не у ч и ты в а е тся сниж ение со п р о ти влен и я ком позиц ион ного р е зи сто р а в реж им е ОЗЗ. Из табл. 1 видно, что расчетное значение акти вн ого то ка, обеспечива ющего необходимую ч увствительно сть ненаправленны х защ ит, находится в диапазоне 260-950 А. Наименьш ие зн а чения тока резистора со о тветствую т схем е вклю чения резистора в вы ве денную нейтраль обмотки 20 кВ сило вого трансф орм атора 110-220 кВ. Д ля надеж ной работы р елейн о й защ и ты от ОЗЗ, вне зав и си м о сти от схемы

НАУКА

Релейная защита

Табл. 1. Значения т ока резист ора, т ребуемые для уст ойчивой работ ы ТЗНП в сети 20 кВ

Схема «полной звезды»

Кабельный трансформатор тока

Конструкция (вид) датчика

трехтрансформаторного фильтра,

тока 3/0

расчетный ток 1Ятт= 318 А

(ТТНП), расчетный ток l„min = 191А

сети 20 кВ с о пр еделен ны м образом на строенны м и защ итам и в разн ы х реж и м ах эксп луатаци и будет п итаться от ПС с разными по ном иналу рези сто р ам и. Литература:

Материал активной части

Композит

Металл

Композит

Металл

Ка = 1,334

Ка = 2,668

Ка = 1,334

Ка = 2,66 8

силового трансформатора

1я = 424 А

/„ = 848 А

/я = 255 А

/„ = 510 А

Резистор устанавливается

Ка = 1,484

Ка = 2,96 8

Ка = 1,484

Ка = 2,96 8

1я = 472 А

/„ = 944 А

/„=283 А

/„ = 566 А

резистора Резистор устанавливается в нейтраль питающего

в нейтраль ТЗН

п одклю чения р е зи сто р о в и датч и ко в тока НП, д о п у сти м о п р и нять К п = 1,5 (/ „ > 4 8 0 А) при у сло ви и п рим енения ко м по зи ц и о н ны х р е зи сто р о в и К п = 3 (/ „ > 950 А) - м е та л л и ч е ск и х. П ре им ущ еством п ервого вариан та я в л я е тс я сниж ение тер м и ч е ск о го во з д е й ств и я на о б о р удо в ан и е, а такж е напряж ений п р и ко сн о в ен и я и ш ага, п р о п о р ц и о н альн ы х то к у зам ы кан и я. Второй вар и ан т о тв еч ае т у с та н о в и в ш ейся п р акти ке эк сп луатац и и и я в л я ется ти п о вы м с точ ки зр ен и я расчета у ста в о к то к о в ы х защ и т НП и у н и ф и кации их н астр о й ки . Оба варианта сп р ав едли в ы и имею т см ы сл преж де всего по отнош ению к значению т о ка, а не кон стр укц и и р е зи сто р а. О т м еченны е о со б ен н о сти долж ны у ч и ты в а ть ся при вы боре п арам етро в р е зи сти в н о го зазе м л е н и я н ейтрали на н езав и си м ы х, территориально раз несённых ПС 110-220 кВ, о б есп е ч и в а ющ их в н ек о то р ы х р еж им ах питание о дн и х и те х же у ч а стк о в сети 20 кВ. Выводы 1. Темпы и объемы нового стр о ительства при развитии м егаполисов требую т увеличения пропускной сп о собности распр едели тельн ы х сетей. В усл о в и я х высокой плотности эл е к тр и ческой нагрузки эта задача может быть решена с помощью перехода на класс напряж ения 20 кВ. Проекты стр о и те л ь ства сетей 20 кВ реализую тся в М оскве, С анкт-П етербурге, Ханты -М ансийске, Екатеринбурге. 2. С елективная защ ита от за

03 / Сентябрь 2016

мыканий на землю в кабельной сети 20 кВ М осковской энерго систем ы о р ганизуется в виде ненаправленной ТЗНП с дей стви ем на отклю чение по вреж денной линии. Требуемая чув стви тельн ость защ иты обеспечивает ся п осредством вклю чения в нейтраль низкоомного резистора с активны м т о ком до 1000 А. При выборе парам етров резистора и расчетах у ста во к защ ит сле дуе т учиты вать сум м арное соп ро тивление цепи протекания тока ОЗЗ, время отклю чения одноф азного по вр еж дения, изменение сопротивления резистора при нагревании в рабочих реж имах. 3. Д ля сетей 20 кВ разработаны конструкции рези сто р о в на основе м еталли ч ески х сплавов и ком позици онны х м атериалов. П рим енение ком позиционны х р ези сто р ов , которы е, в отличие от м е талли ч ески х, отвечаю т отеч ественн ы м нормам по д о п у сти мой тем п ер а тур е то к о ве д ущ и х частей, д а е т возм ож ность в сети 20 кВ у м е н ь шить ном инальный акти вн ы й то к в 2 раза о тн о сительно р е глам ен ти р ов ан ного значения 1000 А. Это у луч ш ае т ус ловия эле ктр о б езо п асн о сти и сниж ает терм и ческое во здействие на о б о рудо вание в реж им ах ОЗЗ при сохранении требуем о й ч ув стви тельн о сти защ иты . 4. При проектир ован ии и с тр о и тельстве ПС 110 (220)/20 кВ особого вним ания тр еб ую т схема р е зе р в и р о ва ния п отреби телей и вопрос у н и ф и к а ции парам етров рези сти вн о го зазе м лен ия нейтрали. С ледует исклю чить си туац и и , когда один и то т же уч а сто к

Р Е Л Е Й Н П Я ЗЯ Ш И Т П И Я В ТО М Н ТИ ЗП Ц И Я

1. Технические требования к построению опорной сети 20 кВ г. Москвы ОАО «Объединенная энергетиче ская компания». Утв. первым зам. ген. дир. - тех. дир. ОАО «ОЭК» А.В. Майоровым от 18.10.2011. 2. Ширковец А.И., Хадыев И.Г., Кудряшов Д.С. О пе реводе сетей 6-10 кВ горных и металлургических предприятий на режим эксплуатации с резистивнозаземленной нейтралью // Безопасность труда в про мышленности. - 2016. - №1. - С. 18-25. 3. Пат. 2289172 Рос. Федерация, МПК H01B 1/18. Со став для композиционного электропроводного мате риала/ Л.И. Сарин, Н.Г. Царегородцев, В.М. Копылов; заявл. 12.05.2004; опубл. 10.12.2006. - Бюл. № 34. 4. Правила устройства электроустановок, 7 изд., утв. Приказом Минэнерго России от 08.07.2002.- №204. 5. Electricity Эе France Standard HN-64-S-50. Resistances metalliques monophasees, destinees, a la mise a la terre du neuter des reseaux a moyenne tension. Specification D'Enterprise. - Electricity De France/Centre de Normalisation, Fevrier. - 1988. - 13 p. 6. British Standard NPS/003/009 Technical Specification for 11 kV, 20 kV, 33 kV, 66 kV Neutral Earthing Resistor. U R L :h ttp ://w w w .n o rth e rn p o w e rg rid .co m /a sse t/0 / document/414.pdf (дата обращения 17.12.2015). 7. IEEE Standard 32-1972 (Reaffirmed 1997) Standard Requirements, Terminology, and Test Procedure for Neutral Grounding Devices. URL: http://standards.ieee. org/findstds/standard/32-1972.html (дата обращения 14.01.2016). 8. IEEE Standard 142-2007. Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems. URL: http://standards.ieee.org/findstds/ standard/142-2007.html (дата обращения 21.04.2016). 9. Регламент организации ОАО «ОЭК» по способам подключения, обслуживанию и ремонту устройств заземления нейтрали электрических сетей 20 кВ. Утв. зам. тех. директора по высоковольтным сетям Н.Н. Нечипоренко 15.08.2014. - 99 c. 10. Свидетельство № 2005610081 Российская Феде рация. Программа моделирования и анализа элек троэнергетических систем (Программа МАЭС): свиде тельство об официальной регистрации программы для ЭВМ / И. Е. Наумкин; зарегистр. 11.01.2005. 11. Руководящие указания по релейной защите. Вы пуск 12. Токовая защита нулевой последовательно сти от замыканий на землю линий 110-500 кВ. Расче ты. - М.: Энергия, 1980. - 87 с. 12. Сирота И.М. Трансформаторы и фильтры напря жения и тока нулевой последовательности. - Киев: Наукова Думка. - 1983. - 267 с. 13. Гондуров С.А., Кознов В.В., Чепелев В.Н. Центра лизованная защита от ОЗЗ на базе ПТК «Защита-3» // Новости Электротехники. - 2015. - № 6 (96). - С. 22-23. 14. ГОСТ 7746-2001. Трансформаторы тока. Общие технические условия. 15. Oka K., Yoshinaga J., Koizumi S., Uemura S., Ariga Y. Study of Neutral Grounding for 22 kV Distribution System/ In Proc. Transmission and Distribution Conference and Exhibition 2002: Asia Pacific. IEEE/PES Vol. 3 - pp. 2143 2148. 16. Майоров А.В., Челазнов А.А., Ильиных М.В. Экспе риментальные исследования переходных процессов при однофазных замыканиях в сети 20 кВ // Вестник ИГЭУ. - Вып. 6. - 2015. - С. 23-29.

НАУКА

Оперативный ток

ЭКрн УДК 621.311: 621.317

Авторы: Быков К.В., к.т.н. Галкин И.А., Лопатин А.А., ООО НП П «ЭКРА», г. Чебоксары, Россия.

Bykov K.V., Ph.D. Galkin I A , Lopatin A A ., EKRA Ltd., Cheboksary, Russia.

р а з р а б о т к и о о о н п п «э к р а » в области ко нтроля и зо л я ц и и в сети о п еративно го п о сто ян н о го тока э л е к т ри ч е с к и х с т а н ц и й и подстанций in in s u l a t io n c o n t r o l in c o n t r o l d ir e c t - c u r r e n t c ir c u it s f o r e l e c t r ic s t a t io n s a n d s u b s t a t io n s А ннотация: в статье рассм отрена взаим освязь возм ож ности ложного срабаты вания устройств релейной защ иты и автом атики от построен и я системы к он троля и золяц и и . П редложена ав то м атическая система кон троля сопроти влен и й и зо л яц и и в сети оперативного постоянного тока «ЭКРА-СКИ», переносное устройство поиска фидеров с зам ы кан и ем на землю «ЭКРА-ПКИ» и реле контроля и зол яц и и РКИЭ.

Клю чевы е слова: сеть оперативного постоянного тока, система контроля соп ротивлен ия изоляции. Annotation: in the article the relation between the opportunity of false positives of relay protection devices and automatics from the construction of the insulation check system is discussed. The automatic insulation resistance check system in a control D C network and portable feeder-search earth-fault devices (relays) are proposed.

Keywords: control D C network, insulation resistance check system.

Надежность сети оперативного постоянно го тока (СОПТ) зависит от множества факторов и технических решений, в том числе от принципов построения системы контроля изоляции. Тради ционная мостовая схема контроля сопротивле ния изоляции СОПТ, основанная на использовании трех последовательно соединенных резисторов, один из которых выполнен в виде потенциометра и реле напряжения постоянного тока РН-51/32, не позволяет в автоматическом режиме определить сопротивление полюсов сети оперативного посто янного тока относительно «земли», а также присо единения с поврежденной изоляцией [1]. Для контроля эквивалентного сопротивле ния изоляции сети оперативного тока с учетом со противлений изоляции обоих полюсов сети опера тивный персонал подстанций или электростанций в начале и конце смены с помощью переключате ля и потенциометра производит настройку моста в ручном режиме, а затем производит вычисление эквивалентного сопротивления изоляции всей сети. Это не только трудоемко, но и не позволяет контролировать сопротивление изоляции в авто матическом режиме. Опыт показывает, что реаль ны случаи и симметричного ухудшения изоляции, приводящие к авариям. Однако традиционная схема контроля со противления изоляции имеет ряд достоинств, например, в широком диапазоне изменения со противления изоляции полюсов сети оператив ного тока она снижает перекос напряжений меж

научно-практическое издание

ду полюсами сети и, следовательно, вероятность ложной работы устройств РЗА и ПА. При этом на пряжения на полюсах сети относительно «земли» составляю т примерно половину напряжения ак кумуляторной батареи, т.е. 110...125 В. Применение устройств контроля изоляции цепей газовой защиты трансформаторов в СОПТ, например, таких как «Орион-КИ», такж е связано с применением традиционной схемы контроля сопротивления изоляции. В случае отказа от при менения в СОПТ традиционной схемы контроля сопротивления изоляции возможна ложная рабо та устройства «Орион-КИ» даже при хорошей изо ляции кабеля, соединяющего контакты реле газо вой защиты и входа «Орион-КИ». Проведенные исследования показали, что при сопротивлении изоляции кабеля, соединяющего контакты реле газовой защиты и входа «Орион-КИ» более 1 МОм и сопротивлении изоляции входа устр ой ства «Орион-КИ» относительно земли менее 900 кОм, происходит ложное срабатывание «Орион-КИ» при сопротивлении положительного полюса СОПТ i? „ 30JI+ менее 100 кОм. Проведенные исследования показывают, что в сети оперативного постоянного тока воз можна ложная работа устройств РЗА и ПА без уча стия устройства контроля изоляции в режиме по иска поврежденного присоединения, например, при замыкании положительного полюса сети на «землю» или замыкании на «землю» на участ ке управляющий контакт - дискретный вход [2].

НАУКА

Быков Константин Владимирович Дата рождения: 20.07.1976 г В 1999 г. окончил ЧГУ им. И.Н. Ульянова. Заместитель заведующего отделом НКУ ООО Н П П «ЭКРА».

Оперативный ток

Это происходит в случаях, когда в сети оператив ного постоянного тока сущ ествует значитель ный перекос напряжений меж ду полюсами сети и «землей». В ООО НПП «ЭКРА» разработан способ опреде ления сопротивления изоляции присоединений в се ти постоянного тока с изолированной нейтралью [3], основанный на измерении дифференциальных то ков контролируемых присоединений и напряжений на полюсах сети относительно «земли» при двух слу чаях подключения резистивных элементов к каждо му из полюсов сети относительно земли. При данном способе значение полного (эквивалентного) сопро тивления изоляции контролируемого присоедине ния определяют из выражения

К 3^

= ( и АБ- и +- и _ ) / ы ,

где Д / = 1+ —1_ , 1+ - установившийся дифференциальный ток кон

Галкин Игорь Александрович Дата рождения: 23.06.1952 г. В 1974 г. окончил ЧГУ им. И.Н. Ульянова. В 1988 г. в Омском политех

тролируемого присоединения, вызванный подклю чением к положительному полюсу резистивного элемента; 1_ - установившийся дифференциальный ток кон тролируемого присоединения, вызванный подклю чением к отрицательному полюсу резистивного элемента;

U аб - напряжение на аккумуляторной батарее; U + - напряжение на положительном полюсе при

ническом институте защитил

подключении к нему резистивного элемента;

диссертацию на соискание

U_ - напряжение на отрицательном полюсе при под

звания кандидата техниче

ключении к нему резистивного элемента. На основе полученного патента в ООО НПП «ЭКРА» с 2009 года выпускается стационарная систе ма контроля изоляции «ЭКРА-СКИ». Особенностью этой системы является то, что она обеспечивает со вместную работу с аналогом традиционной схемы контроля изоляции, что практически исключает ве роятность ложной работы устройств РЗА и противоаварийной автоматики в сети оперативного по стоянного тока. Величины значений сопротивлений резистивных элементов выбраны таким образом,

ских наук по теме «Разработка индукторных систем для магнитно-импульсной об работки металлов». Руководитель группы отдела НКУ ООО НП П «ЭКРА».

* v V

экрп

чтобы величина амплитуды напряжения смещ е ния нейтрали в режиме измерения сопротивле ний присоединений не превышала 15 В. Величина амплитуды напряжения на поврежденном фиде ре в режиме измерения сопротивления изоляции присоединения не превышает величины 130 В, что недостаточно для срабатывания дискретного входа в случае металлического замыкания его на «землю». Система контроля изоляции «ЭКРА-СКИ» включает в себя терминал «ЭКРА-СКИ» и датчики дифференциальны х токов для контроля сопро тивления изоляции присоединений (рис. 1). Информация о состоянии изоляции присо единений и сети оперативного тока в целом вы водится на панель управления терминала. Од новременно на нее выводится информация об исправности датчиков дифференциальных токов, о напряжении аккумуляторной батареи, о напряже нии на полюсах контролируемой сети постоянного тока относительно «земли», а также об исправности системы «ЭКРА-СКИ», об исправности интерфейса, связующего датчики дифференциальных токов и терминал, об установленном режиме работы си стемы. Терминал «ЭКРА-СКИ» имеет разъем Ethernet для взаимодействия с АСУ ТП по протоколу ГОСТ Р МЭК 60870-5-104-2004. Кроме этого контроллер ведет архив событий, текущие значения сопро тивлений и архив событий можно посмотреть на компьютере. Для контроля сопротивления изоляции при соединений СОПТ для «ЭКРА-СКИ» разработаны дат чики дифференциальных токов, принцип работы которых основан на смещении петли гистерезиса магнитопровода в измерительной обмотке при появ лении дифференциального тока в «плюсовом» и «ми нусовом» проводах присоединения. Магнитопровод содержит также дополнительную тестовую обмотку, подключенную к источнику калибровочного тока, с помощью которой производится тестирование датчика. С помощью интерфейса RS-485 датчики дифференциальных токов обмениваются сообщени-

-4

Лопатин Андрей Анатольевич Дата рождения: 16.08.1980 г. В 2002 г. окончил ЧГУ им. И.Н. Ульянова . Заведующий отделом НКУ ООО НП П «ЭКРА».

0 3 / Сентябрь 2016

Рис. 1. Ф от о т ерм инала «ЭКРА-СКИ» и дат чиков диф ф еренциальны х т оков с ди ам ет ром окна 2 5 ,4 0 и 70 м м

Р Е Л Е Й Н А Я З Я Ш И Т Я И П ВТО М П ТИ ЗП И И Я

НАУКА

экрн

Оперативный ток

ями с контроллером терминала. Каждый датчик дифференциального тока имеет свой адрес (1.. .255), который задается с по мощью переключателя. Датчик дифферен циального тока с адресом 0 установлен в терминале для измерения полного диф ференциального тока. На корпусе датчика расположены светодиоды желтого и красного цвета. За жигание светодиода желтого цвета по казывает о приеме сигнала датчиком по интерфейсу RS-485. Зажигание светодио да красного цвета в режиме постоянного свечения говорит о неисправности датчи ка. Зажигание светодиода красного цвета в импульсном режиме свидетельствует о снижении сопротивления изоляции при соединения ниже уставки «Предупрежде ние». На корпусе датчика имеются разъ емы для подключения источника питания = 24 В и выхода интерфейса RS-485. Основные параметры системы кон троля изоляции в сети оперативного по стоянного тока «ЭКРА-СКИ» приведены в таблице 1. В целом с 2009 года произведены поставки и наладки системы «ЭКРА-СКИ» на более чем 100 подстанциях, 10-ти ТЭЦ, а также на Нижнекамской, Баксанской, Кам ской, Рыбинской, Жигулевской, Саяно-Шу шенской ГЭС и Курской, Белоярской, Балаковской и Ростовской АЭС. Для оперативного поиска присоеди нений с поврежденной изоляцией в сети оперативного постоянного тока (СОПТ) на ряду со стационарными применяются пе реносные устройства контроля изоляции, например ИПИ-1М, СКИФ-П, ЭРИС-ПКИ.01, PGH185 совместно с PSA3020 (Bender), XRM совместно с XP15 (Schneider Electric) и т.д. Эти устройства отличаются по характери стикам и принципам измерений. Обычно переносные устройства контроля изоля ции являются дополнением к стационар ным устройствам контроля изоляции. Кон структивно эти устройства состоят из стационарного генератора и переносного устройства на базе токовых клещей. Общим отличием для этих устройств является то, что они не обеспечивают со вместную работу с аналогом традицион ной схемы контроля изоляции. Поэтому при их использовании необходимо тра диционную схему контроля изоляции

отключить, что может привести к ложной работе устройств РЗА и ПА в сети опера тивного постоянного тока. Кроме этого, для контроля сопротивления изоляции необходимо контролировать не только напряжения на полюсах сети, но и диффе ренциальные токи в присоединениях, что усложняет процедуру контроля изоляции присоединений. Поэтому для контроля со противления изоляции во многих устрой ствах используют только токовые клещи. При этом практически во всех переносных устройствах контроля изоляции выходная величина дается в виде тока утечки или в относительных величинах, что приводит к ошибкам в поиске присоединений с по врежденной изоляцией. В ООО НПП «ЭКРА» предложен спо соб контроля сопротивлений изоляции присоединений, в котором не требуется знать значения напряжений на полюсах аккумуляторной батареи относительно земли, а только значение приращения дифференциального тока в присоедине нии A I при подключении резистора от носительно «земли» к положительному и отрицательному полюсу сети [4], где

А I = |/+ —1_\ /+ и 1_ - дифференциаль ные токи контролируемого присоеди нения при подключении резистора от носительно «земли» соответственно к положительному и отрицательному по люсу сети. Дифференциальные токи контро лируемого присоединения зависят от величин сопротивлений изоляции по ложительного и отрицательного полюса контролируемого присоединения, а так же от сопротивлений изоляции положи тельного и отрицательного полюса сети. Проведенный анализ показал, что прира щение дифференциальных токов присо единения A I как при несимметричном, так и при симметричном ухудшении изоляции присоединения в диапазоне эквивалент ного сопротивления изоляции присоеди нения = 5 . . . 1 0 0 к 0 м зависит лишь от эквивалентного сопротивления изо ляции контролируемого присоединения в случае применения в сети оперативного постоянного тока системы контроля изо ляции «ЭКРА-СКИ» или реле РКИЭ. Это об стоятельство дало возможность получить зависимость R m3KB I A I = F (A I).

Таблица 1 Наименование параметра

Напряжение питания терминала, В

Величина

Потребляемая мощность, Вт терминала..........................................................................................................................

датчика дифференциального тока.........................................................................

Номинальное напряжение контролируемой сети постоянного тока, В

220

Диапазон определяемого сопротивления изоляции сети, кОм

1...5000

Максимальная емкость контролируемой сети, не более, мкФ

200

Предельное селективно-определяемое снижение сопротивления из присоединения, не более, кОм

100

Погрешность определения сопротивления изоляции полюсов сети в диапазоне, %' 1...10 0 кОм, 100...1000 кОм Число автоматически контролируемых присоединений, не более, шт. Количество уставок величин сопротивлений изоляций полюсов Количество уставок величин сопротивлений изоляций присоединений Диапазон задаваемых уставок сопротивлений изоляций, кОм

5 10 255 2 2 10...100

Время цикла контроля сопротивления изоляции полюсов сети, не более, с .

Время цикла измерения сопротивлений всех присоединений, не более, с .

Амплитуда напряжения смещения нейтрали в режиме измерения сопротивлений присоединений, не более, В

Максимальный диаметр окна датчика дифференциального тока, мм присоединения................................................................................................................ ввода....................................................................................................................................

научно-практическое издание

25, 40 70

НАУКА

На основе полученной зависимости разработано переносное устройство по иска фидеров с замыканием на землю в се ти оперативного постоянного тока «ЭКРАПКИ», предназначенное для применения в сети оперативного постоянного тока 220 В электростанций, атомных станций и под станций при определении присоединений с поврежденной изоляцией без отключе ния потребителей от сети. Работа перенос ного устройства основана на измерении с помощью токовых клещей дифферен циального тока, протекающего через токопроводы контролируемого присоеди нения при работе терминала системы «ЭКРА-СКИ» или реле РКИЭ. Переносное устройство «ЭКРА-ПКИ» позволяет контро лировать изоляцию присоединений не только с несимметричным, но и с симме тричным нарушением изоляции. Конструктивно устр ой ство вы полнено в виде измерительного блока с присоединенными к нему токовыми клещами (рис. 2). Питание изм еритель ного блока осущ ествляется от четырех элементов 1,5 В. На индикатор измери тельного блока выводится информация о величине сопротивления изоляции присоединения, а такж е о знаке по вреж денного полюса. Научно-производственным пред приятием «ЭКРА» также выпускается бо лее простое устройство - реле контроля изоляции в сети оперативного постоян ного тока РКИЭ, которое, как и система контроля изоляции «ЭКРА-СКИ», может работать совместно с эквивалентом стан дартной схемы контроля изоляции [5]. Работа реле РКИЭ основана на из мерении напряжений на положительном и отрицательном полюсах сети постоян ного тока относительно «земли» при по очередном подключении к полюсам сети делителя напряжения с помощью управ ляемых ключей. Одновременно с помо щью датчика тока производится измере ние тока через проводник, соединяющий реле и шину «РЕ» при замыкании ключей, а также измерение напряжения между полюсами сети постоянного тока. При снижении сопротивления изоля ции менее величины уставки, задаваемой переключателем, микроконтроллер подает сигнал на замыкание контактов выходного

03 / Сентябрь 2016

экрп

оперативный ток

электромагнитного реле. Одновременно зажигается светодиод на лицевой панели реле, указывающий полярность повреж денного полюса сети. Схема подключения реле РКИЭ в се ти оперативного постоянного тока не от личается от традиционной схемы контро ля изоляции. Для обеспечения эквивалента традиционной схемы контроля изоляции между каждым полюсом сети оперативно го тока и клеммой «КЕ» необходимо вклю чить резисторы сопротивлением 10 кОм С5-35В-50 Вт. Диапазон уставок сопротивле ния изоляции полюсов сети относительно «земли» составляет 10.. .200 кОм, что выше, чем у традиционной схемы. Это позволяет при реконструкции и установке на старых подстанциях микропроцессорных защит заменять традиционную схему контроля изоляции на реле РКИЭ, при этом реле в ав томатическом режиме определяет не толь ко несимметричное, а также симметричное снижение изоляции. Наличие в системе «ЭКРА-СКИ» чув ствительных датчиков дифференциальных токов позволило в ходе внедрения «ЭКРАСКИ» на подстанциях и электростанциях найти ошибки в присоединениях, которые не были найдены ранее при ручном поиске замыканий на «землю», а именно - гальва ническое объединение по одному или двум полюсам аккумуляторных батарей, секций щита постоянного тока или нескольких нагрузок. При объединении аккумуляторных батарей системы контроля изоляций двух щитов постоянного тока начинают влиять друг на друга, при этом показания меняют

ся при каждом измерении, возможен пере кос напряжений на полюсах одной акку муляторной батареи при работе системы контроля изоляции другой аккумулятор ной батареи, а также некорректной работы реле контроля симметрии аккумуляторных батарей. При объединении полюсов между секциями или нагрузками в присоедине ниях возникают «кольцевые» токи частотой 50 Гц, не связанные с повреждением изоля ции. Это приводит к некорректным показа ниям сопротивления изоляции по присо единениям, когда сопротивление изоляции по отдельным присоединениям оказывает ся меньше, чем сопротивление изоляции всей сети оперативного постоянного тока. Нахождение мест гальванического объединения является непростой задачей, но требующей решения для снижения ве роятности аварий в сети оперативного по стоянного тока. Проведенные исследования показа ли, что в сети оперативного постоянного тока многих электростанций и подстанций имеются переменные составляющие диф ференциальных токов, величина которых достигает несколько сотен миллиампер, что связано с применением зарядно-подзарядных устройств с большой пульсацией [6]. Доля переменных составляющих полно го дифференциального тока может дости гать 99%, что приводит к невозможности измерения дифференциального постоян ного тока данным устройством. Такой дифференциальный ток не свя зан с сопротивлением изоляции и может быть определен как помеха, при этом фор-

Рис. 2. П ереносное уст ройст во

Рис. 3. Ф от о р е л е РКИЭ, вы пускаем ого с 2009 года (слева), и

поиска присоединений

м од ер н и зи рован н ого , вы пуск кот орого нам ечен на 2016 год

с по вреж денной и золяц и ей

(справа)

Р Е Л Е Й Н П Я ЗЯ Ш И Т П И Я В ТО М Н ТИ ЗП Ц И Я

НАУКА

Оперативный ток

ма кривой этой помехи и ее величина от личаются от тех, которые регламентирова ны, например, стандартом ОАО «ФСК ЕЭС». Для контроля сопротивления изо ляции в сети оперативного постоянно го тока с большим уровнем пульсаций в ООО НПП «ЭКРА» разработан датчик дифференциального тока, в котором зна чительно уменьшено влияние перемен ных составляю щ их дифференциальных токов, протекающих в контролируемых проводах присоединений [7]. Сущность предлагаемого изобре тения состоит в том, что в датчике диф ференциального тока вводится второй магнитопровод. С выводов измеритель ной обмотки на втором магнитопроводе снимается сигнал, пропорциональный переменной составляющей дифференци ального тока в проводах присоединения. Этот сигнал усиливается по мощности и подается на компенсирующую обмотку, намотанную на первом магнитопроводе. При этом ток в компенсирующей об мотке пропорционален переменной со ставляющей дифференциального тока в контролируемом присоединении. Век тора напряженности магнитного поля компенсирующей обмотки на первом магнитопроводе и измерительной обмот ки на втором магнитопроводе имеют про тивоположные направления. При этом напряженность магнит ного поля, создаваемого переменной со ставляющей тока в проводах присоеди нения, равна напряженности магнитного поля, создаваемого током в компенсиру ющей обмотке первого магнитопровода, а суммарная составляющая переменного магнитного поля в первом магнитопроводе от тока в проводах присоединения и компенсирующей обмотки, намотанной на первом магнитопроводе, равна нулю. Датчики дифференциального то ка с повышенной помехоустойчивостью показали высокую помехоустойчивость и установлены в опытную эксплуатацию. В ходе внедрения системы контро ля изоляции «ЭКРА-СКИ» было выявлено, что для сети оперативного тока, состо ящей из двух щитов постоянного тока, необходимо иметь систему контроля изоляции, позволяющую выполнить кон троль изоляции в режимах:

научно-практическое

- автономной работы двух терм и налов с контролем изоляции каждого щита и всех присоединений; - совместной работы с другим те р миналом при выводе одной аккумулятор ной батареи в ремонт и контролем изоля ции всех присоединений обоих щитов; - совместной работы с другим те р миналом в случае, когда в щитах посто янного тока имеется несколько шкафов распределения оперативного тока, каж дый из которых имеет две секции, при этом контроль изоляции всех присоеди нений производится при различных по ложениях секционных выключателей. В сети оперативного постоянного тока, имеющей удаленные от щитов по стоянного тока шкафы распределения оперативного тока (ШРОТ), необходимо иметь возможность контроля сопротив ления изоляции присоединений с помо щью установленны х в шкафах панелей оператора. Данные задачи были успеш но решены в «ЭКРА-СКИ». Для моделирования возможных режимов работы системы контроля изо ляции в сети оперативного постоянного тока с двумя аккумуляторными батарея ми в ООО НПП «ЭКРА» разработан и изго товлен шкаф контроля изоляции, содер жащий модели двух щитов постоянного тока, в каждом из которых установлена система контроля изоляции «ЭКРА-СКИ», включающая терминал и восемь датчи ков дифференциального тока, а также модели четырех шкафов распределения постоянного тока, каждый из которых имеет по две секции, модели удаленных шкафов распределения оперативного постоянного тока, содержащие панели оператора, набор резисторов и емко стей, имитирующих сопротивление изо ляции и емкости сети оперативного по стоянного тока (рис. 4). В настоящее время в сети оператив ного постоянного тока подстанций и стан ций России находят применение устрой ства контроля сопротивлений изоляции с функцией поиска поврежденного присо единения (УКИ) других производителей: Vigilohm (Schneider Electric), A-ISOMETER (Bender), DCtest2 (ENERGOTEST), Скиф (ООО «Техэлектро СТ»), Микро-СРЗ (НПЦ «Энер гоавтоматика), УКИ-МП (НПИ), РК-11 (ПКФ

дание

экрн

«Электросбыт»), Скипетр (ООО «Элекомсервис»), Сенсор (ООО «Магнит»). Кроме того, ряд организаций производят УКИ, которые устанавливаются в собственных щитах (НИПОМ, Технокомплект и др.). Из готовители УКИ представляют неполную информацию, что затрудняет сравнение средств между собой. Кроме этого в стан дартах ОАО «Россети», ОАО «Концерн Рос энергоатом», ОАО «РусГидро» требования к средствам контроля изоляции также от личаются между собой. В работе [8] выполнен сравнитель ный анализ устройств контроля сопро тивления изоляции электроэнергети ческих систем постоянного тока. При анализе основное внимание было уделе но сравнению УКИ по величине инжек тируемого тока в оперативную сеть в ре жиме селективного контроля. Однако не проведен сравнительный анализ по вели чине перекоса напряжений полюсов в ре жиме контроля сопротивлений полюсов сети, а также в режиме поиска повреж денных присоединений. При этом в стан дарте [9] отражено, что для емкости сети 2 ...1 0 мкФ величина перекоса напряже ний не должна превышать 5 0 .8 5 В. Кроме этого не проведено сравне ние УКИ по таким характеристикам , как: - возможность совместной работы УКИ с традиционной схемой контроля изоляции или ее аналогом; - возможность определения присо единений с симметричным снижением со противлений изоляции на обоих полюсах. Датчики дифференциальны х по стоянны х токов, используемые в неко торы х УКИ, как показывает опыт, чув ствительны к помехам, создаваемым некоторыми типами тиристорны х зарядно-подзарядных устройств (ЗПУ) [6]. Поэтому важной характеристикой УКИ является помехоустойчивость датчиков к помехам, создаваемым, например, ЗПУ. Для оперативного поиска повреж денных присоединений в сети опера тивного постоянного тока, на которых не установлены стационарные датчики контроля изоляции, требую тся перенос ные устройства поиска поврежденного присоединения. Для сети оперативного тока, состо ящей из двух щитов постоянного тока,

НАУКА

требую тся УКИ, работающие в режимах: - автономной работы двух терм и налов с контролем изоляции каждого щита и всех присоединений; - совместной работы с другим тер миналом при выводе одной аккумулятор ной батареи в ремонт и контролем изоля ции всех присоединений обоих щитов; - совместной работы с другим тер миналом в случае, когда в щитах посто янного тока имеется несколько шкафов распределения оперативного тока, каж дый из которых имеет две секции, при этом контроль изоляции всех присоеди нений производится при различных по ложениях секционных выключателей. Кроме этого в щитах постоянного тока, имеющих удаленные шкафы рас пределения, необходимо, чтобы в шка фах распределения были установлены панели оператора для контроля сопро тивлений изоляции присоединений. Сравнительный анализ УКИ пока зывает, что такие характеристики, как перекос напряжений полюсов в режи ме контроля изоляции полюсов сети, а также в режиме поиска поврежденных присоединений, у многих производи телей отсутствуют. УКИ фирм BENDER,

Рис. 4. Ш каф ко н т р о ля изоляц ии с «ЭКРА-СКИ»

03 / Сентябрь 2016

экрп

оперативный ток

ENERGOTEST, а также не включенного в таблицу Schneider Electric не имеют рус скоязычного меню. Некоторые УКИ обла дают одними достоинствами, но не могут быть применены в ЩПТ с двумя аккумуля торными батареями. При работе некото рых УКИ имеются случаи ложной работы устройств РЗ и ПВА. Все это говорит о том, что сравнение УКИ разных производите лей необходимо проводить на энерго объектах. Положительное решение аттеста ционной комиссии ОАО «Россети» о ре комендации для применения системы контроля сопротивлений изоляции в сети оперативного постоянного тока на объ ектах ОАО «Россети» говорит о соответ ствии системы контроля изоляции «ЭКРАСКИ» требованиям ОАО «Россети» [10].

является важным с точки зрения ложной работы устройств РЗА. 5. Для устройств контроля изоля ции, применяемых в сети оперативного тока, состоящей из двух щитов постоян ного тока, важными характеристикам и является контроль изоляции в режимах: - автономной работы двух терм и налов с контролем изоляции каждого щита и всех присоединений; - совместной работы с другим тер миналом при выводе одной аккумулятор ной батареи в ремонт и объединении сети; - совместной работы с другим те р миналом в щитах постоянного тока, име ющим две секции с контролем изоляции всех присоединений при различных по ложениях секционных выключателей.

Выводы 1. Применение традиционной схемы контроля изоляции позволя ет практически полностью исключить ложные срабатывания устр ой ств релей ной защ иты и противоаварийной авто матики вследствие замыканий на «зем лю» в разветвленной сети оперативного постоянного тока. 2. Предложено стационарное устр ой ство контроля сопротивлений изоляции присоединений и сети опе ративного постоянного тока с напря ж ением 220 В «ЭКРА-СКИ», переносное устр ой ство поиска фидеров с зам ы ка нием на землю сетей оперативного по стоянного тока «ЭКРА-ПКИ» и реле кон троля уровня сопротивления изоляции полюсов сетей оперативного постоян ного тока типа РКИЭ, позволяющие о су щ ествлять совместную работу с эквива лентом традиционной схемы контроля сопротивления изоляции. 3. Предложены датчики диф ф е ренциальных токов для контроля изо ляции в сети оперативного постоянного тока с большим уровнем помех. 4. Сравнительный анализ техниче ских характеристик устройств контроля изоляции показывает, что у многих из них отсутствует значение перекоса напряже ний на полюсах сети в режиме контроля изоляции полюсов, а также в режиме по иска поврежденного присоединения, что

Литература:

Р Е Л Е Й Н П Я ЗЯ Ш И Т П И Я В ТО М Н ТИ ЗП Ц И Я

1. Электротехнический справочник. В 4 т. Т 3. Произ водство, передача и распределение электрической энергии, 8-е изд., исп. и доп. - М. : Изд. МЭИ, 2002. - 964 с. 2. Гусев Ю.П., Монаков Ю.В. Предотвращение сраба тываний дискретных входов микропроцессорных релейных защит при замыканиях на землю в системах оперативного постоянного тока, Известия вузов. Элек тромеханика. - 2013. - №1. - С. 81-83. 3. Патент РФ №2381513.МПК G01R27/18. Способ опреде ления сопротивлений изоляции присоединений в сети постоянного тока с изолированной нейтралью, устрой ство для его осуществления и дифференциальный дат чик для этого устройства /Алимов Ю.Н., Галкин И.А., Шаварин Н.И. Опуб.10.02.2010 (приоритет от 16.07.2008). 4. Патент РФ №2536332. Способ измерения сопро тивлений изоляции присоединений и поиска присо единений с поврежденной изоляцией в сети постоян ного тока с изолированной нейтралью / Галкин И.А., Иванов А.Б., Малышев А.Б., Лопатин А.А. (приоритет от 01.072013). 5. Галкин И.А., Шаварин Н.И., Иванов А.Б. Реле контроля уровня сопротивлений изоляции полюсов сетей опера тивного постоянного тока ООО НПП «ЭКРА» типа РКИЭ. // Релейная защита и автоматизация. - 2010. - №01. С. 26-28. 6. Алимов Ю.Н., Быков К.В., Галкин И.А., Иванов А.Б. Неко торые вопросы применения традиционной схемы кон троля изоляции и опыт внедрения системы контроля изоляции «ЭКРА-СКИ» в СОПТ энергообъектов России, Энергоэксперт. - 2014. - №3. 7. Патент РФ №2575140, G01R 15/18. Устройство из мерения дифференциального тока / Верендеев М.Н., Галкин И.А., Иванов А.Б., Лопатин А.А., Малышев А.Б (при оритет от 02.02.2015). 8. Синегубов А.П. Анализ средств контроля сопро тивления изоляции электроэнергетических систем постоянного тока, Известия вузов. Электромеханика, 1(537)2015. - С. 61-65. 9. Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007 29.120.40.041-2010. Системы оперативного постоянного тока подстанций. Технические требования. 10. Заключение аттестационной комиссии 23-3/15 от 15.01.2015 о соответствии техническим требованиям ОАО «Россети» системы контроля сопротивления изо ляции в сети оперативного постоянного тока напряже нием 220 В «ЭКРА-СКИ».

НАУКА

оперативный ток УДК 621.316.925

Автор: Ольшовец П., Электростанция «Поланец» г. Сташов, Польша.

Olszowiec P., Electrical power station «Polaniec», Stachow, Poland.

контроль и зо л я ц и и ц еп ей вы прям ленного оп ерати вн о го тока i n s u l a t i o n m o n i t o r i n g i n d c a u x il ia r y c ir c u it s f e d by d io d e r e c t if ie r s А ннотация: описаны и збран н ы е методы периодического кон троля и зо л яц и и сетей с вы п ря м ителям и, питаю щ им и цепи постоянного оперативного тока. О бъяснена угроза ложного сра баты вания аппаратов. П редложен способ выбора порога си гн али зац и и о пон и ж ен и и со п р о ти влен и я и зол яц и и сети.

Клю чевы е слова: сети двойного рода тока, оперативны й п остоян н ы й ток, сопроти вле н и е и зол яц и и , периодический контроль и золяци и , лож ное срабаты вание аппаратов.

Annotation: in the paper there are presented selected methods o f periodical measurement o f insulation in A C /D C IT networks. Risk of D C relays misoperation in auxiliary circuits fed by diode rectifiers is explained. Method of response threshold o f insulation monitors in these systems is proposed.

Keywords: A C /D C IT networks, D C auxiliary circuits, network-to-ground insulation, periodical insulation monitoring, relay misoperation.

Сети п е р е м е н н о го н а п р я ж е н и я к а к и с то ч н и к о п е р а ти в н о го п осто ян н о го то ка Во м ногих об ъектах здравохранения, про м ы ш ленности, транспорта и т.д. к проводам се тей переменного напряжения с изолированной нейтралью подключают диодные выпрямители, питающие цепи постоянного тока. Эти «смешан ные» системы называют сетями двойного рода тока. Обычно выпрямители служ ат как источник оперативного постоянного тока. На рис. 1 пред ставлена трехф азная система двойного рода то ка, предназначенная для питания устр ой ств ав том атики. На этой схеме показаны элементы, представляю щ ие проводим ость изоляции отно сительно земли проводов сети переменного на пряжения и полюсов выпрямителя. На рисунке не показана ем кость изоляции проводов относительно зем ли, так как заряд и

Рис. 1. Схема замещ ения т рехф азной сети переменного напряжения с диодным выпрямит елем, питающим цепь операт ивного пост оянного т ока

научно-практическое издание

разряд этих элементов не влияет на среднее зна чение напряжений фазных проводов и полюсов вы прямителя. Зато от значений проводимостей изоляции Ga, Gb, G c, G l , G 2 непосредственно за висят возможные угрозы для безопасной и бес перебойной работы аппаратов цепи выпрям ленного тока [1]. Среди них следует выделить риск возникновения пожара из-за вы соких то ков утечки, опасность поражения людей и, ко нечно, угрозу ложного срабатывания аппаратов, что показано на рис. 1. В данной системе при по нижении сопротивления изоляции в случае за мыкания (пунктирная линия) на землю зажима (+) реле Р может вклю читься без зам ыкания кон такта Р \ или же не отпустить после его разм ыка ния. Поэтому столь важное значение имеет сво евременное выявление деф ектов изоляции во всей сети. Сущ ествую щ ие методы контроля и зо ляции сетей д войного рода тока Известны многие способы периодическо го и непрерывного определения сопротивления изоляции в сетях двойного рода тока под рабо чим напряжением. Наиболее распространенны ми способами непрерывного контроля изоляции эти х сетей стали методы, основанные на наложе нии измерительного тока от добавочного источ ника [2], [3], [4]. Этот подход треб ует довольно сложного генератора и точной обработки изме рительного сигнала. Для периодического опре деления сопротивления изоляции в сетях по стоянного и двойного рода тока п р и м е н яется

НАУКА

Ольшовец Петр Дата рождения: 31.07.1956 г. В 1979 г. окончил электро технический факультет Горно-Металлургической Академии (AGH) в Кракове. Работает и нженером релейной защиты

оперативный ток

о б щ е и зв е стн ы й , у н и в е р с а л ь н ы й м ето д т р е х о тсч е то в в о ль тм етр а. Эта п р о ц едур а п е р и о д и ч е ско го о п р е д е л е н и я эк в и в а л е н тн о го со п р о ти в лен и я изоляци и целой сети дво й н о го рода тока со с то и т из т р е х этап о в изм ер ен и я ср е д н е го зн а ч ен и я н апр яж ен ий на вы ходе вы п р ям и те ля во льтм етр о м с в н у тр е н н и м со п р о ти в л е н и е м R y: 1) вы хо дн о го н апр яж ен ия м о ста и хг_тшт, 2) н ап р яж ен и я п о ло ж и тельн о го полюса о тн о си те л ь н о зем ли U,1—mean, 3) напря1 ж ен ия о тр и ц а те л ь н о го полю са о тн о си те л ь н о зем ли U z— , mean. И ском ое зн ач ен и е экви в але н тного со п р о ти в л е н и я изо ляц и и R. целой сети дв о й н о го рода то ка в ы ч и сл я е тся по ф о рм уле:

на электростанции

«Поланец» (Польша).

Ri Ga + G b + G c

+G 1+ G 2

Ц-

о , „ .( О 1 1w

- { G 2 + Gv ) -u2{ i ) - C 2 ^

+ (3)

с ,^ Л Л

= 0.

Вычислим среднее значение напряжения полож ительного полюса Пусть напряже ние источника задано функцией e(t) = i? m-s in a ) t. В о тдельны х и нтервалах коммутации выполнены при условиях: 0 - T/2 (открыты диоды D1, D4)

ua {t ) = u, { t ) ,

,+ C / x

(4)

иЪ( 0 = u i ( 0 ~ U12 ( 0 >

(2)

—G2 •u2(f) —C.

du2{t) dt

« а (0 = » *1 2 T/2-T (открыты диоды D2, D3) Ua

(*) = «1 ( 0 -«12(0, «» ( 0 = «1 ( 0 > (5)

u2 ( t ) = ua ( t ) - u l (t)' Подставив (4), (5) в (2), получается 0 - T/2

[ Ga .ua ( t ) + Gb -ub { t ) ) + Ca^ jp - +

+с , ^ + 4 Л

2-mean

Данное выражение можно выве сти, например, следую щ им образом, как показано с целью упрощ ения вы числений для однофазной сети (рис. 2). При подключении вольтметра к положи тельном у полюсу сумма м гновенны х значений всех токов утечки на землю равна, согласно I за кону Кирхгоффа, нулю, а именно:

dux{t)

(«Ga - U' { t ) + Gb -Ub ( t ) ) + C e ^

(1)

■a mea-u, l-m ear

При подклю чении вольтм етра к отр иц а тельно м у полюсу это вы раж ение принимает вид:

(Ga + G b + G

1+ G2 + Gv ) - Ul ( t ) +

+ (Ca+Cb+ C i+ C2)

dux(t)

= 0.

(6)

= ( G f t + G 2) . Ml2( * ) + ( c 6 + c 2 ) ^

;

T/2-T ( Ga

+ G b + G l + G 2 + G V ) •Ul ( 0 + dux(t)

+ {Ca + C b + C

l+Q)

(7)

= ( Ga + G2) - u t t ( t ) + ( Ca + C2) ^

И нтегрируя уравнения (6), (7) в указан ных пределах и склады вая почленно, полу чается (следует зам ети ть, что функции на пряжений M j(/) и ul2(t) периодические, Puc. 2. Схем а зам ещ ен и я одноф азной сет и перем ен ного н а п р я ж ен и я с ди од ны м вы пр ям и т елем

0 3 / Сентябрь 2016

Р Е Л Е Й Н А Я ЗА Ш И Т А И А В Т О М А Т И З А Ц И Я

м12 ( 0 ) = и12( Т / 2 ) = ^ ( Г ) = 0, и поэтому инте гралы их производных равны нулю):

НАУКА

Оперативный ток

{ G a + G b + G i + G 2 + G r ) ' U 1-mean =

(8)

U„ = {G a + G b + G 2)'— ,

Таким же способом можно выве сти из уравнения (3) равенство:

кажем ее для однофазной цепи (рис. 2). Пусть напряжение источника задано функцией e(t) = Ет-sincot Удобно воспользоваться уравнениями (6) и (7). В интервале 0 < t < Т / 2 открыты диоды D 1и D a.Так как иа { t ) = ut (*), здесь спра ведливо уравнение:

( G 1 + G 2 + G a + G b ) ' Ua ( 0 ( G a + G b + G l + G 2 + G v ) ' U 2 „

(9)

+ (Q

+ C2 + Ca + Cb)-

= (G e +Gi +2G1) . ^ Сложив почленно уравнения (8), (9), получим формулу (1). Она справедлива для всяких мно гофазных сетей с произвольной несимметрией напряжений источника питания. На результат вычисления ис комого параметра не влияют емкости сети. Единственным требованием явля ется постоянное среднее значение вы ходного напряжения выпрямителя во время всех этапов измерений. Затем ме тодом трех отсчетов вольтметра мож но просто вычислить эквивалентное сопротивление изоляции целой сети двойного рода тока. Эту задачу можно также решить другим способом, пред ложенным автором.

Альтернативный метод опре деления сопротивления изоляции В предлагаемом способе исполь зовано характерное свойство сетей двойного рода тока, т.е. возможность появления среднего значения фаз ных напряжений, отличного от нуля [5]. Среднее значение этих напряжений U a (оно, как известно, отсутствует в сетях переменного напряжения без выпрями телей) равно во всех фазах и дано сле дующей формулой, справедливой при всякой несимметрии напряжений трех фазного источника питания:

(10)

u„

G ^ ~ G2 G a + G b + G c + G I + G 2

Эта формула верна для сетей с произвольным числом фаз. Ниже до-

< М 0 _

полюсом и землей, чтобы вызвать не нулевое среднее значение фазного на пряжения. Затем надо измерить это напряжение U al_metm. На втором этапе подключается второй добавочный ре зистор R q между любой фазой и землей и вновь измеряется среднее значение напряжения фаз сети U a2_mean. Искомый параметр R. вычисляется по формуле:

(11)

G a + G b+ G c + G 1+ G 2

dul2 (t)

=(G 2 + Gb)-ul2 (* ) + (С 2+ Съ)

В интервале T / 2 < t < T от крыты диоды D 2 и D y Учитывая, что

, (14)

U„, a l-m e a n _____ _ 1 ^ a l- m e a n

^ a l- m e a n

щ { { ) = иа ( t ) + uu (t), уравнение (7) при нимает вид:

a + G b + G 1

+ G2)-Ua(t) +

+(Са + С4 + С1+ С2) . ^

= (12)

= (G 1+ G J.(- « 12« ) + (C 1+ Q )d (~ u 12(Q )

dt Среднее значение напряжения ua(t) можно вычислить, интегрируя уравнения (11) и (12) в их пределах и складывая почленно. Этим способом получается формула для среднего зна чения напряжения U a_mean:

которая вытекает из (10). Ита к, да нн ым методом можно определить с помощью всего двух из мерений среднего значения фазного напряжения эквивалентное сопротив ление изоляции целой сети двойного рода тока. Он особенно пригоден при отсутствии доступа к выпрямителю. Как и метод трех отсчетов вольтметра, эту процедуру можно применять для сетей с любым числом фаз и с произвольной несимметрией напряжений источника питания. Однако также в этом случае требуется постоянное значение этих на пряжений во время измерений и не до пускаются никакие неисправности от дельных вентилей выпрямителя.

1 т

Ua-m ean = -rp fI uа( t\ )/ d t =

Ложное срабатывание реле (13)

G2 ~ G\ G a + G b + G c + G l + G 2

Если значения проводимостей изоляции обоих полюсов Gj и G 2 разны, то среднее значение напряжения любой точки сети переменного тока от носительно земли отличается от нуля. Предлагаемая процедура состоит из двух этапов. Сначала измеряется сред нее значение напряжения U al_mean фаз сети в нормальном рабочем режиме. Если оно отлично от нуля, можно сразу приступить ко второму этапу. Если оно равно нулю, надо раньше подключить добавочный резистор R x между любым

научно-практическое издание

Для анализа угрозы ложного сра батывания аппаратов в цепи оператив ного постоянного тока можно исполь зовать уравнение (9), определяющее среднее значение напряжения отри цательного полюса выпрямителя отно сительно земли. Итак, для Gv = 0 оно равно:

и ,. =

(15)

G a + G b+ G c + 2

Ga + G b + Gc + G l + G 2 '

U l2_m 2

Самый неблагоприятный случай ложной работы - это отсутствие отпу

НАУКА

Оперативный ток

скания реле Р при замыкании на землю его зажима и разомкнутом контакте Р1 (рис. 1), ибо напряжение отпускания меньше напряжения включения аппа рата. В этих условиях среднее значение напряжения U p_mean на зажимах реле Р при разомкнутом контакте Р1 дано, согласно (15), выражением

U. Ga +Gb+Gc + 2 Gl

U 12-

Так как устройства контро ля изоляции измеряют эквива лентное сопротивление изоля ции целой сети двойного рода тока

R. ной

Для определения угрозы лож работы реле надо вычислить

максимум функции U P_mean двух пе ременных, 0 < Gj < G , О< G2 < G; при условии G1+ G 2 < Gf Очевидно, что максимальное среднее зна чение напряжения на зажимах ре ле Up-mean_ж полу чается при Gj = Gf G a = G b = G c = G 2 = О, т.е. когда целая проводимость изоляции всей сети со средоточена на положительном полюсе

03/ Сентябрь 2016

U„

G..+

1 л

г-max

^ 12—mean

(20) ^ P-m ean—dropout

то

G i + G l - G 2 U i:

G+

Допустимые значения эквива лентного сопротивления изоляции це лой сети двойного рода тока для реле с напряжением отпускания и вычисляются из условия

P-m ean-dropout

данное выражение можно записать как

U р.

U,12-mean > (18)

откуда получается минимальная допу стимая величина этого параметра

G a + G,b + G с + G,I + G, L +

J?l = l / G l = l/ (G . + Gi + Ge + G1+ G2),

G +—

2 G, (16)

2G.

U,Р -т е а п -т а х

Если показание устройства кон троля изоляции меньше вышеуказан ной величины, то в случае замыка ния на землю положительного зажима реле с указанными параметрами R p,

Up-^n-dropou, нельзя

исключать у ф ° зы ложной работы этого аппарата. Ес ли же в цепи оперативного тока под ключены реле разных параметров R p,

сетей постоянного тока, так и для сетей переменного тока с выпрямителями. Дает точное значение эквивалентно го сопротивления изоляции целой се ти даже при неисправности отдельных вентилей выпрямителя. 2. Ввиду своих достоинств про цедуры поэтапного определения со противления изоляции сетей двойного рода тока с помощью вольтметра заслу живают дальнейшего совершенство вания. Предложенный автором способ определения эквивалентного сопро тивления изоляции целой сети ограни чивается всего двумя измерениями. 3. Для своевременного выявле ния угрозы неправильной работы ап паратов в цепи выпрямленного тока надо, соответственно, выбирать устав ку сигнализации устройств контроля изоляции. Пригодным критерием может быть формула (20) для детекции угро зы возможных случаев как ложного включения, так и отсутствия отпускания реле. Литература:

1. Hofheinz W.: Protective Measures with Insulation Monitoring, VDE Verlag, 1998. 2. Olszowiec P. Insulation Measurement and Supervision in Live AC and DC Unearthed Systems Lecture Notes in Electrical Engineering, 2nd edition, Up-mean-iroprnf то для каждого аппарата Springer, 2014. надо вычислить характерную для него 3. Bender.org: Официальный сайт компании Bender величину и выбрать наименьшее [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.bender.org/products. значение. 4. Schneider-electric.com: Официальный сайт ком пании Schneider Electric [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.schneider-electric.com/ Выводы download/in/en/details/2339743-XM200-Insulation1. Метод трех отсчетов вольтме monitoring-device/?reference=1518689. тра выделяется своей простотой и уни 5. Иванов Е., Дьячков А. Как правильно измерить со противление изоляции электроустановок //Новости версальностью. Он пригоден как для электротехники. - 2002. - № 2.

РЕ Л Е Й Н А Я ЗЯ Ш И Т Я И ПВТО М П ТИ ЗПИ И Я

НАУКА

Автоматизация управления УДК 621.31

Авторы: к.т.н. Илюшин П.В., Музалев С.Г., АО «Техническая инспекция ЕЭС» , г. Москва, Россия.

п о дхо ды к с о зд а н и ю систем уп равлени я м икроэнергосистем m i c r o g r i d ’s c o n t r o l s y s t e m a p p r o a c h e s

Ph.D. Ilyushin P., Muzalev S., JSC «Technical inspection UES», Moscow, Russia.

А нн о тац и я: возникновение п о н яти я «микроэнергосистема» я вл яе тся совм естны м результатом изменения экономической к о н ъю н ктур ы электроэнергетики, выражаю щ егося в либерализа ции ры нков электроэнергии, и развития децентрализованного энергоснабжения, движимого р а зли чн ы м и факторами, в том числе и эконом ическим и. В представленной статье описаны основные отличительны е характеристики микроэнергосистем, определяющие последние в ка честве полноценной концепции организации управляем ы х распределительных сетей. Рассм о трены общие подходы к построению автом атических систем управления микроэнергосистем с выделением критериев распределения вы чи сли тельны х и передающих мощностей. П р о ведена оценка применим ости микроэнергосистем в сущ ествую щ их условиях операционной деятельности в электроэнергетике Российской Федерации.

К л ю ч ев ы е слова: управляем ая распределительная сеть, микроэнергосистема, виртуальная электростанция, система автоматического управления, распределенные энергоресурсы, распределенная генерация, система накопления электрической энергии, управляемая нагрузка, управление спросом, м ультиагентная система. Annotation: microgrids appear as a mutual result of both electricity markets’ deregulation and decentralization of generating capacities driven by heterogeneous reasons including, among others, economical ones. This paper reveals general characteristics distinguishing microgrids as an individual concept of controllable distribution grids; depicts applicable automatic control systems architectures; outlines the criteria of solving «computing vs. communication capacities» allocation problem and, ultimately, reveals the potential niches of microgrids utilization within contemporary electrical power systems of the Russian Federation. Keywords: controllable electrical distribution grid, microgrid, virtual power plant, automatic control system, distributed energy resources, distributed generation, energy storage system,

Децентрализация генерирующих мощно стей, движимая различными факторами, вклю чающими развитие экономически эффективных технологий генерирования и накопления элек трической энергии малой мощности (установлен ная мощность объекта в точке присоединения до 670 кВт), совместно с либерализацией рынков электроэнергии, проявляющейся со стороны ко нечных потребителей ценозависимым потре блением как средством участия последних в ры ночных отношениях, приводят к формированию областей концентрации генерирующих мощно стей как физических, так и виртуальных, которые позволяют снижать потребление в распредели тельных сетях низкого (НН)/среднего (СН) напря жения общего пользования. Распределительные сети, изначально про ектировавшиеся как пассивные двухполюсники, становятся активными, что с ростом суммарной мощности присоединяемых источников (генери рующих установок) требует организации управле ния продолжительными режимами (статические характеристики) и кратковременными режимами (динамические характеристики), концептуально схоже с магистральными электрическими сетя ми и линиями электропередач, обеспечивающи ми выдачу мощности электростанций в электро энергетическую систему. Системы накопления электроэнергии, вне зависимости от режимной

научно-практическое издание

ориентированности (покрытие кратковремен ных колебаний мощности нестационарных ис точников энергии или установившихся отклоне ний), требуют создания систем автоматического управления (САУ), что, в той или иной степени, ха рактерно и для создания возможностей управле ния спросом на стороне потребителя. Агрегация объектов распределенной гене рации, систем накопления электрической энер гии и управляемой нагрузки, называемые распре деленными энергоресурсами (РЭР), общностью управления приводит к зарождению концепции управляемых распределительных сетей. Вне зависимости от экономической конъ юнктуры, являющейся основной отличительной характеристикой моделей управляемых распре делительных сетей, что будет показано далее, це лями и задачами организации общности управле ния РЭР являются: • снижение неконтролируемого влияния существующих и вновь вводимых объектов рас пределенной генерации на параметры продол жительных и кратковременных режимов; • создание технической основы обеспе чения недискриминационной интеграции как диспетчируемых, так и не диспетчируемых ге терогенных распределенных энергоресурсов (включая ОРГ на базе ВИЭ) в электроэнергетиче ские системы;

НАУКА

Автоматизация управления

controllable (dispatchable) load,

•создание технической основы управления спросом на стороне потребителя; •создание технической основы предо ставления распределенными энергоресур сами системных услуг, потенциал которых, с точки зрения управления режимами, увеличи вается пропорционально объемам интеграции последних.

demand response, demand - side management, demand - side integration, multi-agent system.

A,к

Илюшин

Павел Владимирович Дата рождения: 21.08.1972 г. В 1997 г. окончил факультет энергетики Новосибирского государственного техниче ского университета. В 2011 г. в ОАО «НТЦ элек троэнергетики» защитил кандидатскую диссертацию «Разработка и развитие принципов противоаварийного управления рас пределительными сетями мегаполиса». Заместитель генерального директора АО «Техническая инспекция ЕЭС».

Музалев Сергей геннадьевич Дата рождения: 19.11.1990 г. В 2015 г. окончил факультет электроэнергетики НИУ «МЭИ» и магистратуру факультета энергетических систем Лаппеенрантского технологического универси тета (Финляндия) в 2016 г. Главный специалист отдела научно-технического сотрудничестваАО «Техническая инспекция ЕЭС».

03 / Сентябрь 2016

Виды ных сетей

управляемых

распределитель

Различают следующие модели управляе мых распределительных сетей: •микроэнергосистема - совокупность вза имосвязанных энергопринимающих устройств потребителей и распределенных энергоресур сов, имеющая фиксированные электрические границы и функционирующая как единый управ ляемый объект как в параллельном режиме ра боты с электроэнергетической системой, так и в изолированном; •виртуальная электростанция - квазиединый элемент электроэнергетической си стемы, агрегирующий распределенные энер горесурсы, в общем случае имеющие точки присоединения в разных частях электрической сети (географически разнесены), путем их группо вого управления в параллельном режиме работы с энергосистемой. Выделяемые границы микроэнергоси стем [1]: •сеть общего пользования (сеть внешнего электроснабжения, ограниченная выключателем НН или СН питающей подстанции); •отдельный фидер сети НН или СН общего пользования; •сеть НН или СН внутреннего электроснаб жения объекта. Помимо общих характеристических отли чий, связанных с локализацией агрегируемых РЭР и возможными режимами работы с энер госистемой, выделенных в приведенных опре делениях, основным является функциональная позиция локальной нагрузки как элемента эко номической конъюнктуры: применение микро энергосистем в общем случае ориентировано на экономически эффективное снабжение локаль ной нагрузки, в то время как в модели виртуаль ной электростанции последняя используется в качестве ресурса, регулирующего сальдо-пере ток энергии (мощности), продаваемой на внеш нем рынке (-ах), квазиединого элемента энер госистемы. Кроме того, различаются величины установленной мощности, где для микроэнерго

РЕ Л Е Й Н А Я ЗА Ш И Т А И А ВТО М А ТИ ЗА Ц И Я

систем характерны величины до нескольких МВт (обычно кВт) по причине локализации на уровне НН или СН, для виртуальных электростанций много большие значения. Уточнением общей модели виртуальной электростанции, вносящим некоторые исклю чения с точки зрения характерной для послед ней локализации РЭР, является выделение двух типов: •коммерческая виртуальная электростан ция - виртуальная электростанция, обеспечива ющая участие распределенных энергоресурсов в операциях на рынках электроэнергии и мощ ности без учета схемно-режимных ограничений электрической сети; •техническая виртуальная электростан ция - виртуальная электростанция, сформиро ванная из распределенных энергоресурсов, име ющих точки присоединения в одной электри ческой сети, учитывающая схемно-режимные ограничения электрической сети и обеспечива ющая участие составляющих объектов в управ лении режимами электрических сетей. Объект РЭР может быть одновременно включен как в коммерческую виртуальную элек тростанцию, так и в техническую.

подходы к созданию САУ микроэнерго систем Учет различных интересов субъектов ми кроэнергосистемы, определяющих число взаим но-двойственных задач планирования и резуль тирующие балансовые характеристики, является целью создания САУ микроэнергосистем. К субъектам микроэнергосистемы в общем случае относят [1]: •субъекты оперативно-диспетчерского/ технологического управления; •субъекты-собственники объектов распре деленной генерации; •субъекты, эксплуатирующие объекты рас пределенной генерации; •энергосбытовые (энергоснабжающие) организации; •конечные потребители; •субъекты, осуществляющие регулирова ние деятельности в сфере электроэнергетики. Субъектный состав может изменяться в за висимости от состава объектов электроэнерге тики, охватываемых границами микроэнергоси стемы. Различают микроэнергосистемы общего назначения, включающие один или более объ ект электроэнергетики, и микроэнергосистемы потребителей, сформированные полностью на

НАУКА

Автоматизация управления

стороне потребителя (по отношению к точке общего присоединения). В за висимости от состава субъектов можно выделить четыре целевые группы ин тересов: экономическую, техническую, экологическую и комбинированную, где первые три являются узконаправленны ми и не зависят друг от друга [1]. Экономическая группа формиру ется субъектами-владельцами и/или субъектами, эксплуатирующими объ екты распределенной генерации. Ос новной целью группы является ми нимизация затрат на производство электроэнергии/мощности (OPEX) с уче том только технических ограничений основного энергетического оборудова ния электростанций. Техническая группа формируется субъектами оперативно-диспетчерско го/технологического управления и на правлена на минимизацию потерь элек троэнергии (мощности), обеспечение заданных показателей качества элек троэнергии, уровней загрузки оборудо вания и т.п. Экологическая группа характер на только при нахождении РЭР в зоне торговли квотами на выбросы загряз няющих веществ в атмосферу (рыноч ные механизмы Киотского протокола, второй период обязательств которого, вступивший в действие с 1 января 2013 года, не поддержан Россией). Комбинированная группа инте грирует цели предыдущих трех путем пересчета технических и экологических составляющих в экономические экви валенты, учитывая технические огра ничения как основного энергетическо го оборудования электростанций, так и объектов электросетевого хозяйства, и представляется наиболее подходящей для организации участия объектов ми кроэнергосистемы в операцию на рын ках электроэнергии, системных услуг и, если применимо, на рынке выбросов парниковых газов.

Иерархия САУ микроэнергоси стемы и распределение функций Система автоматического управ ления микроэнергосистемы включает три уровня иерархии с соответствую

щим распределением функций между ними. Нижний уровень включает инди видуальные функции управления и за щиты каждого отдельного объекта РЭР, в состав которых входят: •функции релейной защиты РЭР; •первичное регулирование часто ты; •первичное регулирование актив ной мощности; •первичное регулирование напря жения; •первичное регулирование реак тивной мощности; •управление связанными система ми накопления электрической энергии. К среднему уровню относят функ ции группового управления, охватываю щие более одного объекта управления: •прогнозирование графиков на грузки энергопринимающих устройств потребителей и электростанций, основ ное энергетическое оборудование кото рых работает на базе возобновляемых источников энергии (ВИЭ); •управление спросом; •назначение состава генерирую щего оборудования/графика нагрузки; •вторичное регулирование часто ты; •вторичное регулирование актив ной мощности; •вторичное регулирование напря жения; •вторичное регулирование реак тивной мощности; •мониторинг надежности; •реализация холодного пуска электростанций. Верхний уровень - интерфейс свя зи с энергосистемой: •переход от параллельного к изо лированному режиму работы и обратно (фиксация выполнения условия деле ния и формирование соответствующих управляющих воздействий коммута ционным аппаратам, синхронизация с энергосистемой); •рыночные операции микро энергосистемы как единого управляе мого элемента электроэнергетической системы; •координация с РЭР более вы

научно-практическое издание

соких уровней напряжения и микро энергосистемами, электрически соеди ненными с данной, т.е. формирование более высоких уровней агрегации в ви де мульти-микроэнергосистем.

Анализ применимости центра лизованного или децентрализован ного подходов к организации САУ Так как имеющиеся системы ав томатизированного управления рас пределительными сетями (управление эксплуатационным состоянием и тех нологическим режимом оборудования объектов) ограничены подстанциями ВН/СН (в редких случаях - СН/НН), а си стемы автоматизированного сбора дан ных счетчиков электроэнергии в своем большинстве не имеют шлюзов управ ления, позволяющих в полной мере реа лизовать вышеперечисленные функции, то возникает необходимость в создании информационно-коммуникационной системы (ИКС), обладающей следующи ми свойствами: •обеспечение полномасштабного участия субъектов микроэнергосисте мы в операциях на розничных рынках электроэнергии, системных услуг и еди ниц сокращения выбросов парниковых газов (если применимо); •масштабируемость - физическая расширяемость - возможность присое динения большого числа пользователей; •открытая архитектура - допусти мость аппаратной и программной рас ширяемости третьими лицами; •plug-and-play - возможность ин теграции вновь вводимого в преде лах одного объекта РЭР оборудования и устройств без внесения изменений в аппаратную и программную составля ющие локальных контроллеров; •функциональная расши ряемость. Как и в любой системе управле ния, возможны два принципиально раз ных подхода к распределению вычис лительных и передающих мощностей: централизованный и децентрализо ванный. В централизованной системе функции верхнего и среднего уровней иерархии САУ реализуются на централь ном контроллере микроэнергосистемы,

НАУКА

Автоматизация управления

нижнего - на локальных контроллерах объектов РЭР; в децентрализованной функции нижнего и большинство функ ций среднего и верхнего уровней вы полняются локально. Ввиду ограниченной разветвленности, пропускной способно сти и функциональности нормально cуществующей ИКС электрических рас пределительных сетей НН и СН, а так же располагаемых близ РЭР аппаратно программных комплексов с открытой архитектурой, и их аксиоматически при оритетного использования, снижающе го объемы первичных инвестиций, во прос применения централизованной или децентрализованной САУ определя ется анализом рентабельности проекта со следующими критериями: •исходная и планируемая тех ническая оснащенность и наличие об служивающего персонала: число узлов измерений и управления и их геогра фическая разнесенность, объемы пере даваемой информации между локаль ными контроллерами и центральным контроллером; •комплексность математических вычислений: допустимость близких к оптимальным (подоптимальным) ре шений, число взаимно-двойственных задач (число целей и ограничений).

Планирование операций на вну треннем рынке микроэнергосистемы Учитывая границы анализируемой сети, отклонения мгновенной мощно сти нагрузки от математического ожи дания - среднеквадратичной мощности нагрузки - являются значительными, что говорит о невозможности исполь зования здесь методик прогнозирова ния спроса на электрическую мощность, применяемых в сетях ВН, построенных на эффекте «сглаживания» кривых [1]. Последнее приводит к необходимости увеличения разрешения по оси вре мени измерений для прогнозирова ния потребления агрегаций вплоть до отдельного фидера. Предполагаемым размером окна, с точки зрения необ ходимой точности, является времен ной интервал 5-30 мин. в зависимости от установленной мощности объекта,

■|

03 / Сентябрь 2016

Рис. 1. Централизованное планирование операций на внутреннем рынке электроэнергии [1]

что является обоснованным также с точ ки зрения применения нестационарных источников энергии на базе ВИЭ. Ввиду отсутствия достаточной практики (а соответственно, и техни ко-экономически эффективных систем) прогнозирования графиков нагрузки нестационарной генерации и агрега ций энергопринимающих устройств по требителей (отдельных энергоприни мающих устройств потребителей), для построения микроэнергосистем пред ставляется целесообразным создание информационно-измерительных ком плексов, обеспечивающих высокую дис кретность измерений и их передачу.

Централизованная управления

система

Рыночные операции при центра лизованном планировании осущест вляются дискретно в фиксированные моменты времени путем одновремен ного анализа заявок субъектов генера ции (электростанций или отдельных ГУ),

потребления и цен розничного рынка электроэнергии на центральном кон троллере микроэнергосистемы (ЦКМ), как показано на рис. 1. В локальные контроллеры (ЛК) объектов распределенной генерации заводится информация, позволяющая численно оценить эксплуатационные затраты (OPEX) производства электро энергии (мощности) для каждого интер вала времени, а также цены розничного рынка электроэнергии, поступающие с ЦКМ, и планируемый доход. На осно вании вышеперечисленных данных ЛК формирует ценовые заявки на отпуск мощности, отправляемые на ЦКМ. Локальные контроллеры объ ектов управляемой нагрузки имеют в качестве установочных значений два уровня цен, где каждый отвечает электроснабжению энергопринимаю щих устройств потребителя высокого и низкого приоритета соответственно. Возможная форма подачи заявок по требителей с управляемой нагрузкой

Рис. 2. Возможная форма ценовыхзаявок потребителей с управляемой нагрузкой [3]

РЕЛ ЕЙ Н П Я ЗЯШ И ТП И ЯВТО М НТИ ЗП Ц И Я

НАУКА

Автоматизация управления

приведена на рис. 2. Различают два вида управления спросом: •опция отложенного электро снабжения, при которой ценовые за явки потребителя, в случаях принятия последних ЦКМ, участвуют в общем кон курентном отборе наравне с заявками объектов генерации, нагрузки и ценами розничного рынка, что представлено на рис. 3; •опция прерывания электроснаб жения - отключение энергопринимаю щих устройств потребителя (нагрузки), осуществляемое по фиксированным ценам, предоставляемым потребите лем, в случае принятия и удовлетворе ния последних ЦКМ с целью снижения равновесной цены внутреннего рынка микроэнергосистемы. Оптимальное планирование до стигается в точке пересечения кривых генерации и нагрузки. Электроснабже ние нагрузок, находящихся правее дан ной точки, на следующем интервале времени не осуществляется. В последнем случае важную роль играет краткосрочное прогнозирова ние нагрузки, так как заявки на элек троснабжение, подаваемые потребите лем для соответствующих интервалов времени в опции отложенного элек троснабжения, заменяются здесь на фиксированные цены прерывания электроснабжения отдельных энерго принимающих устройств потребителя (нагрузки). При организации централизован ного планирования должно учитывать ся возможное наличие сторонних целей индивидуальных субъектов микроэнер госистемы, отличных от рыночных, та ких как: работа по тепловому графику нагрузки (отбор тепла и промышленный отбор пара), обеспечение требуемых показателей качества электроэнергии и энергоэффективности, что увеличива ет число взаимно-двойственных задач, вычисляемых на ЦКМ. При превышении некоторого объема различных целей, не позволяющего осуществлять опти мальное планирование заданной степе ни точности, встает вопрос о децентра лизации и субоптимальных решениях.

Децентрализованная управления

система

Наиболее перспективным подхо дом к реализации децентрализованных систем управления являются, к настоя щему моменту, мультиагентные систе мы (МАС). Понятие агента МАС, не являясь единственно определяемым, несет сле дующие свойства [1]: •агент - физический или вирту альный элемент (примитив), действую щий в некоторой операционной среде (примером первого в контексте вопро са может являться АРЧВ турбины, вто рого - промежуточное нефизическое звено САУ РЭР); •агенты способны действовать в операционной среде, изменяя ее со стояние (варьирование мощности ге нератора приводит к изменению ре жимных параметров сети, таких как перетоки мощности и уровни напряже ния, что, в свою очередь, ведет к изме нению выходных мощностей соседних генераторов, а также меняет показатель балансовой надежности системы - вра щающийся резерв мощности); •агенты взаимодействуют друг с другом, что является разновидно стью действия в единой операционной среде; •агенты обладают определенным уровнем автономности, что означает принятие части решений вне централи зованного управления;

•агенты располагают частичными данными об операционной среде (агент генератора - измеренное напряжение на шинах выдачи мощности, косвенно оцененные напряжения на смежных ши нах) или вовсе не имеют их; •действия агентов в достиже нии определенных целей отвечают заложенным ресурсам, «навыкам» и предоставляемым услугам: примером «навыков» является способность к ге нерированию электроэнергии (мощно сти) или накоплению электроэнергии, в то время как услугой в данном случае может быть продажа электроэнергии (мощности) во внешнюю сеть, что отве чает цели максимизации прибыли. Различают реактивных и ин теллектуальных агентов. Реактивные агенты формируют управляющие воз действия в ответ на поступающие рас согласования, интеллектуальные анализируют поступающие рассогласо вания в зависимости от характеристик гистерезиса: состояния операционной среды в данный и предыдущие момен ты времени - и принимают решения. Агрегируя как первые, так и вторые путем организации коммуникативно сти, можно получить интеллектуаль ное «сообщество» - интеллектуальную систему. К основным составляющим ком муникативности агентов, являющимся наиболее сложно реализуемой частью построения МАС, относятся:

Рис. 3. Конкурентный от бор ценовых заявок на внутреннем рынке микроэнергосистемы для опции отложенного электроснабжения управляемой нагрузки [3]

научно-практическое издание

НАУКА

Автоматизация управления

общений, в то время как присваивание идентификаторов диалогам позволяет осуществлять формирование множе ственных и параллельных диалогов [1]. Рыночные операции при децен трализованном планировании осу ществляются итерационным методом посредством аукциона с повышени ем («английский аукцион»), снижением («голландский аукцион») цены или сим метричного распределения как способа решения взаимно-двойственных задач.

Вывод

Рис. 4. Структурная схема платформы JADEи процесс осуществления т ранзакции по продаже электроэнергии (мощности) [1]

•онтология - структурная специ фикация предметной области, ее фор мализованное представление, которое включает словарь (или имена) указа телей на термины предметной обла сти и логические выражения, которые описывают, как последние соотносятся друг с другом; •синтаксис правила запи си предложений языка программи рования; •адресация и привязка ко време ни в множественных и параллельных диалогах. Одним из коммерчески доступ ных средств соединения «взаимодей ствующих равных» является платфор ма Java Agent Development Framework (JADE), представляющая собой про граммное обеспечение (ПО) среднего уровня, полностью соответствующее стандартам Foundation of Intelligent Physical Agent's (FIPA's) (IEEE), также включающая ПО для разработки аген тов, - все написано на языке програм мирования Java [1]. Стандартная модель платфор мы, представленная на рис. 4, включа ет систему управления агентами, обе спечивающую управление доступом и операционным циклом, а также реги страцию и хранение идентификаторов

03 / Сентябрь 2016

агентов (каждый вновь подключае мый агент должен быть зарегистриро ван для присвоения действующего ID (AID)); директорий, отвечающий за хра нение и редактирование информации о «навыках» и услугах агентов; систему передачи сообщений (коммуникацион ный канал) между элементами данной платформы и внешними платформами, запущенными на других программно аппаратных комплексах. Рассмотрим операционный цикл МАС на примере экономической (и фи зической) операции по продаже энер гии СНЭЭ на внутреннем рынке микро энергосистемы. При создании агентов и их регистрации осуществляется авто матический сбор информации о предо ставляемых последними услугах с при вязкой к конкретному идентификатору в директории, реализующем необходи мое свойство plug-and-play ИКС. Откры тие транзакций начинается с отправки запроса агентом СНЭЭ в директорий с целью получения списка AID возмож ных покупателей, по которому в даль нейшем происходит опрос агентов на грузки, как показано на рис. 4. Структура языка, использующа яся в диалогах, должна обеспечивать распознавание синтаксическим анали затором отправителя и содержание со

РЕЛ ЕЙ Н П Я ЗЯШ И ТП И ЯВТО М НТИ ЗП Ц И Я

Применимость концепции ми кроэнергосистем в условиях экономи ческих отношений в сфере электро энергетики Российской Федерации первично определяется рентабельно стью строительства ОРГ, присоединя емых в сетях НН или СН, которая, вви ду реализации электростанциями всей генерируемой мощности на розничном рынке электроэнергии, зависит от кон курентоспособности цен на электриче скую энергию последних по сравнению с ценами соответствующего гарантиру ющего поставщика при продаже элек троэнергии и мощности населению, а также потребителям, приравниваемым к этой категории (далее - население), и свободными нерегулируемыми ценами энергосбытовых компаний (в том числе гарантирующего поставщика, для кото рого последние ограничены предель ными уровнями нерегулируемых цен) при продаже электроэнергии и мощно сти в остальных случаях. Продажа электрической энергии населению осуществляется по ценам, не превышающим дифференцирован ную по часам расчетного периода не регулируемую цену на электрическую энергию на оптовом рынке (ОРЭМ) по результатам конкурентного отбора це новых заявок на сутки вперед и средне взвешенную нерегулируемую цену на мощность на ОРЭМ, которые опреде ляются коммерческим оператором для соответствующего гарантирующего по ставщика за соответствующий расчет ный период [4]. Исходя из вышесказанного, не учитывая надбавку гарантирующего

НАУКА

Автоматизация управления

поставщика, добавляемую при транс ляции цен оптового рынка, цена на электрическую энергию и мощность, достаточная для возмещения инвести ционных (в течение заданного срока возврата капитала) и эксплуатацион ных затрат, ОРГ должна быть ниже цены электростанций оптового рынка, что на данном этапе не является действитель ным при продаже электроэнергии насе лению. В остальных случаях рентабель ности достичь возможно, в особенности для регионов с высокими ценами ОРЭМ. Механизмами стимулирования здесь могут выступать: •инвестирование сетевыми ком паниями средств в строительство объ ектов ОРГ с целью снижения потерь электроэнергии; •инвестирование сетевыми ком паниями средств в строительство объ ектов ОРГ как альтернативы увеличе нию пропускной способности объектов электросетевого хозяйства с целью обе спечения требуемых показателей каче ства электроэнергии;

•субсидирование ОРГ, основное энергетическое оборудование которых работает на базе ВИЭ; •развитие экономического меха низма оценки и возмещения послед ствий недоотпуска электроэнергии конечным потребителям и невыполне ния требуемых показателей качества электроэнергии. Не менее важным аспектом эко номической конъюнктуры является стимулирование управления спросом на стороне потребителя, что требует организации передачи цен рознично го рынка конечному потребителю с вы соким разрешением по оси времени (15-30 мин.) и достаточным интервалом краткосрочного планирования, а также когнитивной осознанности потребите лями потенциальной выгоды в изменя ющихся условиях экономических отно шений в сфере электроэнергетики. Микроэнергосистемы могут стать техническим решением повышения на дежности электроснабжения и обеспе чения требуемого качества электро

энергии в удаленных от электрической инфраструктуры сетях автономного электроснабжения нагрузки путем их электрического объединения и орга низации общности управления РЭР в случаях, когда это является экономи чески эффективным по отношению к необходимым объемам электросетево го строительства от ближайших точек поставки, а также при реализации бес перебойного электроснабжения от не зависимого источника питания третич ного резервирования объектов особой группы первой категории надежности. Литература: 1. Nikos Hatziargyriou, «The Microgrids Concept» in Microgrids: Architectures and Control, 1, Wiley-IEEE Press, 2014, pp. 344. 2. FENlX (2015) Flexible electricity network to integrate expected «energy solution», http://www.fenix-project. org. 3. EU Microgrid Project, «Microgrids large scale integration of micro-generation to low voltage grids», ENK-5-CT-2002-00610. - 2004. 4. Строкова М.О. Особенности участия объектов рас пределенной генерации в отношениях по продаже электрической энергии на розничных рынках // Энергоэксперт. - 2015. - №4. - С. 58-61.

26-28 ОКТЯБРЯ ОРГАНИЗАТОРЫ:

ОАО "Зарубеж-Экспо", Россия

СЕДЬМАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ ПРОМЫШЛЕННАЯ ВЫСТАВКА

EXPO-RUSSIA ARMENIA

2016 щЕРЕВАНСКИЙ БИЗНЕС-ФОРУМ

Концерн "Мульти Груп" Армения

ПРИ ПОДДЕРЖКЕ:

ЕРЕВАН, АРМЕНИЯ Цели выставки: развитие экономического, научно-технического, куль

Международная Ассоциация Фондов Мира Комитет Мира Армении ПАТРОНАТ: Торгово-промышленная палата Российской Федерации Руководители торгово-промышленных палат стран-участниц СНГ

турного и политического сотрудничества между Российской Федерацией и Республикой Армения,

м www.zarubezhexpo.ru

установление и укрепление связей между странами, развитие совместного бизнеса, торгово-экономи ческих и инвестиционных

ОАО «Зарубеж-Экспо» Москва, ул. Пречистенка, 10 +7(495) 637-50-79,637-36-33,637-36-66 многоканальный номер +7 (495) 721-32-36 info@zarubezhexpo.ru

отношений.

Место проведения: Выставочный комплекс "Ереван EXPO", ул. АЛкопяна, д. 3

ПОДПИСКА НА 2-е полугодие 2016 г. (2 номера)

1 500рУ& в т.ч.НДС 10% + пересылка

Екабс Баркане, Диана Жалостиба

ЗАЩИТА ОТ РАЗВАЛОВ И \

, .

(U ljr t M 1П ЗЧЕЫл ю н И Г4МП1МХ Г 1 Л Н ( l it 11'I N11 ЧЦ РГГП ГН С П -Ч

САМОВОССТАНОВЛЕНИЕ ЭНЕРГОСИСТЕМ

S * /

W D N /0 ,

в т.ч. НДС 18% + доставка 70 руб.

Требования к оформлению статей

Рубрика ж урнала:

УДК НАЗВАНИЕ Ст а т ь и (стиль ЗАГОЛОВОК 1, на рус. и англ. языках) Аннотация статьи (на рус. и англ. языках) Клю чевы е слова (на рус. и англ. языках)

Ф амилия И. О. (на рус. и англ. языках) Организация, город, страна ( на рус. и англ. языках) т е к с т статьи

Редактор: Microsoft Word (с расширением .doc) Переносы слов: без переноса. Расположение страниц: книжное.

Гарнитура шрифта: Times New Roman, Arial Размер шрифта: 11 пт. Формат бумаги: А4.

Список литературы: • не более 15литературных источников, содержащих материал, использованный автором при написании статьи. Ссылки в тексте даются в квадратных скобках, н-р [1]. Ссылки на неопубликованные работы не допускаются. • оформление согласно ГОСТ 7.1-2003 «Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила оформления». • сокращения отдельных слов и словосочетаний приводятся в соответствии с ГОСТ 7-12-93 «Библиографическая запись. Сокращение слов на русском языке. Общие требования и правила».

Сведения об авторе (с фотографией): Фамилия, Имя, Отчество; ученая степень; почетные звания; должность и место работы; дата рождения; год окончания вуза с указанием на званий вуза и кафедры; год и место защиты и тема диссертации; контактный тел. и e-mail. Требования к элементам текстового материала тр ебо вани я к таблицам (обязательны ссылки в тексте):

тр ебо вани я к формулам:

• редактор: MS Word.

• редактор: MS Equation 3.0 (Вставка - Объект - Создание - MS Equation 3.0).

• шрифт: 9 пт, заголовок - полужирным.

• размеры элементов формул: основной размер - 11 пт, крупный символ - 14 пт,

Таблицы могут быть с заголовками и без.

мелкий символ - 11 пт, крупный индекс - 7 пт, мелкий индекс - 5 пт.

тр ебо вани я к иллю страциям и рисункам (обязательны ссылки в тексте):

• гарнитура греческих букв: Symbol. Для остальных букв: Times New Roman.

• чертежи: в строгом соответствии с ЕСКД.

• шрифты: латинские буквы набираются курсивом; обозначения матриц, век

• режим «Вставка в текст статьи»: Вставка - Объект - Рисунок редактора Microsoft Word.

торов, операторов - прямым полужирным шрифтом; буквы греческого ал фавита и кириллицы, математические обозначения типа sh, sin, Im, Re, ind,

• шрифт подрисуночных подписей: 9 пт. • иллюстрации присы лать отд ельны м и ф айлами в форматах:

ker, dim, lim, inf, log, max, ехр, const, а также критерии подобия, обозначе ние химических элементов (например, 1од1 = 0; Ре; Bio) - прямым шрифтом. • формулы располагать по центру страницы. Нумерованные формулы разме

• чертежи - .pdf, .ai, .eps; • фото - .tiff, .jpg (300dpi);

щать в красной строке, номер формулы ставится у правого края. Нумеруют

• Print Screen - .bmp, .jpg (с max качеством).

ся лишь те формулы, на которые имеются ссылки. В математических и хи мических формулах и символах следует избегать громоздких обозначений. • единицы физических величин: по международной системе единиц СИ.

Возвращение рукописи автору на доработку не означает, что статья принята к печати. После получения исправленного автором текста ру копись вновь рассматривается редколлегией. Исправленный текст автор должен вернуть вместе с первоначальным экземпляром статьи, а также ответами на все замечания. Датой поступления статьи в журнал считается день получения редакцией окончательного варианта статьи. Записи, помеченные ОРАНЖЕВЫМ цветом, относятся только к оформлению статей в рубрику «Наука», ЧЕРН Ы М цветом в рубрики «Наука» и «Практика».

СПИ СО К РЕ К Л А М О Д А Т Е Л Е Й Н О М ЕРА : 1. Iteca, ТОО................................................................ стр. 6 2. БВК, О О О ................................................................ стр. 7 3. Белэкспо, О О О ...................................................... стр. 8 4. БизнесМедиаРаша, ООО .....................................стр. 7 5. Выставочный павильон «Электрификация», ОАО стр. 8 6. Грата АДВ, ООО...................................................... стр. 5

03/ Сентябрь 2016

РЕЛЕЙНАЯ ЗАШИТА И АВТОМАТИЗАЦИЯ

7. Динамика, НПП, ООО ........................... 3 стр. обложки 8. Зарубеж-Экспо, О А О ..........................................стр. 45 9. ЭКРА, ООО, НПП ........ 1 стр. обложки, стр. 10-11, 46-57 10. ЭКСПОТРОНИКА, З А О ........................................ стр. 9 11. ЭКСПОЦЕНТР, З А О ................................................ стр. 9 12. Электрические сети, ЗАО.....................2 стр. обложки 13. ЭФ-Интернэшнл, ООО..........................................стр. 6

научно-производственное

Новый программный модуль для РЕТОМ-61/51

ГЕНЕРАТОР ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ • быстрое создание программ любой сложности для проверки логической части защит с помощью последовательностей банков состояний, в которых задаются значения выход ных аналоговых сигналов • удобное задание различных видов КЗ, использование в качестве банков COMTRADEфайлов, а также сигналов, сгенерированных в программных модулях «Сумма гармоник» или «RL-модель энергосистемы» • максимально гибкая настройка: создание неограниченно го количества банков, расположение их в любой после довательности, настройка переключения между любыми банками и задание различных условий перехода • одновременное управление несколькими приборами в одном окне: до 24 источников тока и 16 источников напряжения устройств РЕТОМ-61/51

Широкие возможности для автоматизации проверок устройств РЗА без дополнительных затрат - новый модуль включен в стандартное ПО РЕТОМ-61/51

Научно-производственное предприятие «Динамика» 428015, г. Чебоксары, ул. Анисимова, б; тел./факс: (8352) 325200; www.dynamics.com.ru,dynamics@chtts.ru

18-21 апорпя 2017 Россия, Чувашская Республика, г. Чебоксары Театр оперы и балета

РЕЛАВЭКСПО-2017 Программа Конференция: Пленарное заседание, работа по секциям. Посещение Чебоксарского электромеха нического колледжа. Посещение Центра Сертификации, Стандартизации и Испытаний (ЦССИ) ЧувашскойРеспублики. Техническое совещание специалистов электросетевого комплекса по вопросам эксплуатации и развития РЗА (в открытом формате). Экскурсии на предприятия Чувашского электротехнического кластера.

Организаторы

IV МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КО Н Ф ЕРЕН Ц И Я

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ РОССИИ-2017 Тематика Разработка, производство, и эксплуатация оборудования РЗА. Отечественное оборудование для современных систем РЗА России. Взаимодействие разработчиков и эксплуатации РЗА. Подготовка и повышение квалификации кадров для электроэнергетики. Создание безопасной отечественной МП-системы РЗА. Проектирование цифровых систем РЗА.

Правительство Чувашской Республики

ООО «РИЦ «СРЗАУ»

3 .

июк

НП «СРЗАУ»

Ассоциация «ИнТЭК»

Автоматизированные программно-аппаратные комплексы для мониторинга, проверки и обслуживания РЗА. Технологии реализации «Цифровой подстанции».

При поддержке У>Ш ЕТИ П АО «Россети»

О П АО «Ф С К ЕЭС»

^ П АО «РусГидро»

www.relavexpo.ru

8 (8352 ) 226-394 ina@srzau-ric.ru