Резервування захистів підвищує живучість усієї енергосистеми і є одним з найефективніших засобів для зменшення пошкоджень при коротких замиканнях і збереження надійності споживачів.
Перш ніж розбиратися з тим, що таке близьке і далеке резервування давайте спочатку обговоримо в яких випадках захист може відмовити? Таких ситуацій досить багато, але основні з них наведені нижче
Основні причини відмови релейного захисту
- Відмова апаратної або програмної (для цифрових терміналів) частини релейного захисту
- Відмова приводу вимикача приєднання або обрив його ланцюгів управління
- Пошкодження струмових ланцюгів від трансформатора струму до релейного захисту
- Пошкодження ланцюгів напруги від трансформатора напруги до релейного захисту
- Втрата напруги оперативного струму на підстанції
Яким чином ми можемо усунути коротке замикання на нашому приєднання якщо відбулася одна з цих подій? Відповідь - ми повинні виконати резервування захистів і вимикача нашого приєднання. Давайте розбиратися як це робиться.
Дальнє резервування
Ви знали, що будь-який захист в мережі має резервування, навіть якщо вона єдина на приєднання? Повірте, це так. І робиться це за допомогою дальнього резервування.
Будь-яку нижчу захист резервує вищестояща, зазвичай встановлена на суміжній підстанції
Захист фідера 1 на ПС-1 здійснює далеке резервування захистів введення і СВ і, частково, захистів ліній, що відходять РТП-1. Для цього захист фідера 1 повинна мати достатню чутливість до коротких замикань на суміжній ділянці, що регламентується ПУЕ (п.п. 3.2.15 і 3.2.25)
При замиканні на шинах 10 кВ РТП-1, і відмову захистів введення захист фідера 1, на ПС-1, з витримкою часу відключить фідер і усуне коротке замикання.
При цьому жодна з п'яти основних причин відмови захистів на РТП-1 не може вплинути на захист фідера 1 ПС-1 тому, що захисту встановлені на різних підстанціях. Таким чином ми маємо повноцінне резервування!
Головна перевага далекого резервування в тому, що не потрібно витрачати кошти на додаткові релейні захисту - резервування здійснюється вищестоящими захистами, які крім своєї ділянки захищають ще й суміжний.
Справедливості заради варто відзначити, що захисту на одному об'єкті так само здійснюють далеке резервування нижчестоящих приєднань, наприклад, захисту введення і СВ РТП-1 резервують захисту ліній, що відходять. Однак, при цьому вони можуть одночасно відмовити, наприклад, через втрату напруги оперативного струму.
Те ж саме можна сказати і про дистанційні та струмових спрямованих захистів, встановлених на одній підстанції або станції. Несправність трансформатора напруги або його ланцюгів може призвести до порушення принципу далекого резервування суміжних захистів (введення і лінії, СВ і лінії), встановлених на одній секції.
Таким чином, захисту, встановлені на одному об'єкті, не завжди можуть здійснювати повноцінне далеке резервування, як це виконується для суміжних захистів на різних об'єктах. Це, однак, не скасовує необхідність мати достатню чутливість захистів при КЗ на суміжній ділянці, що перевіряється відповідним розрахунком
При всіх перевагах далеке резервування має і недоліки. Ось основні з них:
- Відключення занадто великого числа споживачів при складних первинних схемах підстанції та наявності на одній лінії кількох підключених до цих відгалужень підстанцій (зазвичай характерно для класів напруги 110-220 кВ і вище)
- Порівняно великий час відключення короткого замикання в порівнянні з безпосередніми захистами приєднання. Наприклад, струмовий відсічення лінії 10 кВ відключає близьке КЗ практично без витримки часу, а захист введення, що здійснює далеке резервування - 1-2 с.
- Не завжди виходить забезпечити достатню чутливість вищих захистів для здійснення далекого резервування, особливо для протяжних і розгалужених мереж
У зв'язку з цим для відповідальних приєднань застосовується ближнє резервування релейних захистів.
Блажен резервування
Блажен резервування передбачає установку додаткових комплектів захистів, на відповідальних приєднання. Зазвичай ці комплекти виконані на інших принципах роботи ніж основні захисту.
Наприклад, ближнє резервування трансформатора 40 МВА здійснюється максимальним струмовим захистом з пуском по напрузі. Даний захист резервує основні захисту трансформатора, такі як диференційна (ДЗТ, ДТО) і газова.
Для лінії 220 кВ ближнє резервування здійснюється комплектом східчастих захистів - дистанційної та ТЗНП. В якості основної захисту можуть бути ДЗЛ, ДФЗ або захист з ВЧ-блокуванням.
По суті ви не просто додаєте ще один комплект захистів, а й робите так, щоб це комплект працював на іншому принципі.
Диференціальний захист лінії (ДЗЛ) не залежить від ланцюгів напруги, але залежить від каналу зв'язку (зазвичай ВОЛЗ). При це дистанційна захист і ТЗНП залежать від ланцюгів напруги, але їм для роботи не потрібен канал зв'язку. Ось це і є ближнє резервування.
Блажен резервування позбавлене недоліків далекого резервування, а саме:
- відключає свою ділянку при відмові основного захисту, без зайвого дії;
- відключає приєднання з витримками часу меншими, ніж захисту далекого резервування;
- завжди мають достатню чутливість тому, що має ту ж основну зону спрацювання, що і основний захист, на відміну від захистів далекого резервування, які резервують захисту при КЗ в суміжній зоні (працюють зі зниженою чутливістю)
При цьому, щоб усунути вплив всіх п'яти основних причин відмови захистів комплекти ближнього резервування повинні відповідати таким вимогам:
- Повинні бути реалізовані на різних апаратах (на різних терміналах для цифрових захистів і на різних панелях для електромеханічних)
- Мати незалежні від основних захистів ланцюга відключення на свій вимикач
- Мати незалежні від основних захистів струмові кола (від різних трансформаторів струму або від різних вторинних обмоток одного ТТ)
- Мати різні принципи роботи з основними захистами приєднання
- Отримувати живлення від різних секцій шафи оперативного струму на підстанції
При виконанні всіх цих вимог ми отримаємо повноцінне ближнє резервування захистів приєднання.
Єдиний недолік ближнього резервування захистів - це ціна, яка збільшує не тільки вартість системи РЗА, а й таких елементів як трансформатори струму і силові вимикачі.
Коли застосовується далеке і близьке резервування?
Дальнє резервування повинне застосовується абсолютно в усіх випадках, для будь-якого класу напруги і будь-якого приєднання.
У ПУЕ 3.2.17 наведені випадки, коли далеке резервування може не застосовуватися, але всі вони зводяться до того, що його можна не застосовувати якщо не вистачає чутливості захистів, тобто коли його застосування просто неможливо в даній конкретній мережі. В цьому випадку необхідно застосовувати ближнє резервування.
Блажен резервування застосовується не завжди, через високу вартість комплексного рішення.
Крім випадку недостатньої чутливості захистів, які здійснюють далеке резервування, його застосовують для найбільш відповідальних приєднань:
- Генератори середньої напруги потужністю 1 МВт і вище
- Двигуни середньої напруги потужністю 5 МВт і вище
- Трансформатори потужністю 6,3 МВА і вище
- Шини напругою 35-110 кВ і вище
- Повітряних ліній електропередачі 110-220 кВ і вище
- Інші елементи мережі високої напруги (БСК, ушр і т.д.)
Варто відзначити, що якщо на приєднання встановлений комплект ближнього резервування основних захистів, то цей же самий комплект може здійснює і далеке резервування нижчестоящих захистів. Це пов'язано з тим, що в якості комплектів ближнього резервування зазвичай використовуються ступінчасті захисту.
Які види релейних захистів можуть здійснювати далеке і близьке резервування?
З вищесказаного зрозуміло, що далеке резервування здійснюють тільки ступінчасті захисту, з відносною селективністю - максимальні струмові (МТЗ) і дистанційні.
Струмовий відсічення не може здійснювати далеке резервування тому, що за принципом настройки не захоплює суміжний елемент.
Захисту з абсолютною селективністю (диференціальні, диференційно-фазні, з логічної селективність і т.д.) не можуть здійснювати далеке резервування за принципом дії. Неможливість здійснення далекого резервування суміжних захистів - одне з найбільших недоліків захистів з абсолютною селективністю.
Блажен резервування можуть здійснювати будь-які релейні захисту. але зазвичай його також виконують ступінчасті захисту.
Захисту з абсолютною селективністю (ДЗТ, ДЗЛ, ДФЗ, ДЗШ і т.д.) здійснюють близьке резервування тільки якщо на приєднання, за вимогами, встановлені дві основні захисту, наприклад, коли мова йде про захист шин КРПЕ або захисту АТ потужністю 80 МВт і вище.
Резервування при відмові вимикача
Навіть якщо ви встановите три комплекти захистів на приєднання, з виконанням всіх необхідних вимог, несправний вимикач не дозволить вам усунути коротке замикання подібними системами ближнього резервування.
Тому до додаткових комплектів захистів додається ще одна система ближнього резервування - ПРВВ.
Пристрій резервування при відмові вимикача (ПРВВ) призначене для відключення суміжних вимикачів, що живлять приєднання, при відмові власного вимикача. Зазвичай ПРВВ відключає приєднання швидше, ніж захисту далекого резервування, що покращує умови роботи енергосистеми.
Навіщо це потрібно знати релейник?
Якщо ви хочете стати фахівцем, то повинні розуміти основні терміни та визначення в релейного захисту. Інакше не зможете нормально спілкуватися з релейник, не зможете прочитати ТЗ або розібрати готовий проект.
Поняття далекого і ближнього резервування є одними з основних в релейного захисту та тісно пов'язані з поняттями основний і резервного захисту приєднання. Про це поговоримо наступного разу