Защита и автоматика силовых трансформаторов и линий для подстанций 110-220 кВ на базе Диамант

Подстанции со схемой "мостик" с ремонтной перемычкой со стороны линий наиболее распространены в распределительных сетях 110-220 кВ. Защита основного оборудования от коротких замыканий на таких подстанциях является довольно сложной задачей: • замыкание линейной ремонтной перемычки требует оперативного изменения уставок всех защит электропередачи; • изменения режимов заземления нейтралей трансформаторов влияет на чувствительность и селективность токовых защит нулевой последовательности в питающей сети; • в режиме транзита трудно обеспечить дальнее резервирование защит трансформаторов рассматриваемой подстанции со стороны источников питания.
Как правило, на таких подстанциях применяются: • для защиты линий — основные и резервные (многоступенчатые дистанционные и токовые) защиты; • для защиты силовых трансформаторов — защиты от внутренних повреждений (дифференциальная, газовая) и резервные максимальные токовые (или дистанционные) защиты.
Указанные защиты реализуются на типовых панелях Чебоксарского электроаппаратного завода ЭПЗ-1636, ШДЭ280 и др. В последние годы ввиду неоспоримых преимуществ микропроцессорных защит (МП) началось их широкое использование. Если на первом этапе внедрялись только импортные микропроцессорные защиты, то на сегодня в связи с освоением промышленностью серийного производства МП защит возрос спрос на отечественные устройства, в частности, на микропроцессорные приборные модули релейной защиты и автоматики (ПМ РЗА) "Диамант".
ПМ РЗА "Диамант" выгодно отличаются от зарубежных аналогов: • аппаратная часть ПМ РЗА выполнена на унифицированной платформе, что позволяет реализовать защиты различного оборудования (например, трансформатора и линии) на однотипных приборах; • большая функциональная наполненность ПМ РЗА открывает новые возможности в обеспечении ближнего и дальнего резервирования с построением защит и автоматики на разных принципах действия; • наличие 16 аналоговых входов, большое количество дискретных входов и выходов (до 96), а также шесть силовых выходов для непосредственного воздействия на соленоиды выключателей, позволяют без дополнительной аппаратуры, выполнить на одном модуле "Диамант" защиту и автоматику линейного присоединения с двумя выключателями или трехобмоточного трансформатора.
С учетом этих особенностей ПМ РЗА "Диамант" в соответствии с ПУЭ и "Общими техническими требованиями к микропроцессорным устройством защиты и автоматики энергосистем", разработана некоторая концепция построения защиты и автоматики подстанции 110-220 кВ со схемой "мостик".
Для защиты и автоматики линий 110-220 кВ электропередачи, заходящих на рассматриваемую подстанцию, применяются ПМ РЗА "Диамант" модификации L012, обеспечивающий выполнение следующих основных функций: • 5-ти ступенчатой дистанционной защиты от междуфазных КЗ, 5-ти ступенчатой дистанционной защиты от однофазных КЗ, включенных на сумму токов в цепях секционного выключателя и силового трансформатора; • 5-ти ступенчатой токовой защиты нулевой последовательности; • специальной дистанционной защиты, включенной на трансформаторы тока в цепи силового трансформатора для резервирования его защит; • автоматического управления секционным выключателем и выключателем в цепи трансформатора; • УРОВ двух выключателей; • АПВ двух выключателей; • определения места повреждения; регистратора событий и цифрового осциллографа и др.
На силовых трансформаторах устанавливаются ПМ РЗА "Диамант" модификации ТОЮ, выполняющих функции его защиты и автоматики. Схема размещения устройств РЗА на ПС 110-220 кВ "мостик" представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема размещения устройств РЗА на ПС 110-220 кВ "мостик"
Надежность РЗА обеспечивается выполнением ближнего резервирования, включающего в себя: • исполнение в модулях линейных защит ступеней токовых и дистанционных защит с характеристиками, смещенными в третий квадрант комплексной плоскости для взаимного резервирования защит линий; • использование специальной дистанционной защиты в линейном модуле для резервирования защит силового трансформатора; • разделение ПМ РЗА "Диамант" по цепям переменного и оперативного постоянного тока.
Для развязки модулей по цепям переменного тока питание каждого прибора должно осуществляться от разных вторичных обмоток трансформаторов тока. Цепи каждого комплекта защит должны быть выполнены отдельными экранированными кабелями, проложенными по разным трассам.
Оперативные цепи постоянного тока каждого ПМ РЗА подключаются через разные автоматические выключатели.
Цепи отключения для каждого комплекта защит необходимо прокладывать отдельными кабелями и, по возможности, в разных кабельных каналах. Воздействие защит резервирующего модуля должно быть предусмотрено на разные электромагниты отключения (для выключателей с двумя соленоидами отключения).
Быстродействие, селективность и чувствительность линейных защит обеспечивается возможностью телеускорения (блокировки) защит и формирования блокирующих и разрешающих команд с передачей их по в.ч. или волоконно-оптическим каналам. В случаях, когда на ВЛ требуется отдельная быстродействующая защита, например ДФЗ, устанавливается дополнительный ПМ РЗА "Диамант" L031.
Для обеспечения чувствительности и селективности дифференциальных защит трансформаторов в ПМ РЗА "Диамант" ТОЮ используется "процентное" торможение от арифметической суммы токов в плечах дифференциальной защиты. Отстройка от бросков тока включения трансформаторов осуществляется торможением по 2-й гармонике дифференциального тока.
Газовая защита трансформатора и РПН включается через реле-повторитель, при этом одна группа контактов воздействует непосредственно на отключение трансформаторов, а вторая заводится на "Диамант" для регистрации, пусков УРОВ, АВР.
Резервные защиты трансформатора не имеют особенностей.
Автоматика трансформатора предусматривает управление тремя выключателями (высокой, средней и низкой сторон трансформатора), АПВ-АВР низкой и средней сторон трансформатора с соответствующими блокировками при внешних и внутренних КЗ, а также тепловой контроль трансформатора и управление РПН.
Каждый ПМ РЗА "Диамант" ТОЮ как и линейный модуль имеет регистратор аварийных событий, цифровой осциллограф, функции самодиагностики, сторожевой таймер, а также осуществляет контроль цепей управления и привода, учитывает ресурс управляемых выключателей.
Посредством канала RS-485 ПМ РЗА "Диамант" интегрируются в АСУ ТП подстанции и системы диспетчерского управления.
ПМ РЗА "Диамант" размещаются на панелях управления (или шкафах): по одному прибору на панель или шкаф.
На лицевой стороне панели выполнена активная мнемосхема присоединения, управляемая соответствующим приборным модулем. Кроме того, на панели размещаются измерительные приборы, ключи управления, сигнальные лампы и другие элементы управления присоединением.
Компоновка панелей (шкафов) обеспечивает доступность к аппаратуре при наладке, профилактических проверках и испытаниях и позволяет выполнить ремонт любого из ПМ РЗА без вывода из действия другого комплекта.
Разработанная концепция учитывает опыт проектирования микропроцессорных РЗА элементов подстанций и станций.
Применение многофункциональных ПМ РЗА "Диамант" сокращает до минимума (до 4-х) количество размещаемых в ОПУ панелей, что значительно уменьшает площадь и экономит кабельно-проводниковую продукцию за счет межпанельных связей.