Молниезащита
Высоковольтная техника
Статьи / Высоковольтная техника / Особенности и преимущества дуговых защит ОВОД

Особенности и преимущества дуговых защит ОВОД

Особенности и преимущества дуговых защит ОВОД
Дуговая защита «ОВОД-МД»- это устройство нового поколения устройств изготовленных на основе волоконной оптики и микропроцессорной техники, предназначено для защиты шкафов комплектных распределительных электрических подстанций 0,4-35 кВ при возникновении в них коротких замыканий, сопровождаемых открытой дугой.

Принцип действия:
Волоконно-оптические датчики (линзы), установленные в отсеках высоковольтных шкафов и имеющие практически круговую диаграмму направленности, фиксируют световую вспышку от электрической дуги и передают ее по оптическому волокну в блок детектирования света устройства. При этом, устройство дуговой защиты формирует сигнал на отключение высоковольтного выключателя или отключает выключатель ввода (высокого напряжения от распредустройства), тем самым защищая оборудование от разрушения. В зоне действия электрической дуги находятся только пассивные компоненты (датчик и волоконно-оптический кабель), обладающие абсолютной невосприимчивостью к электромагнитным помехам.

Областью применения устройства являются электрические подстанции энергетических компаний, объектов газовой и нефтяной промышленности, промышленных предприятий, метрополитена, тяговых подстанций электрифицированных железных дорог. Устройство предназначено для непрерывной работы в неотапливаемых помещениях.

Основные преимущества по сравнению с другими защитами:

1 Тип датчика -оптоволоконный, защита радиального типа , это позволяет максимально быстро определить места повреждения, сформировать более гибкую логику работы устройства совместно с РЗА распредустройства.
1. Автоматическая непрерывная проверка работоспособности каждого оптоволоконного тракта , включая датчик, оптический кабель, логику канала защиты и выходные реле всего оптоволоконного тракта от линзы до выходных реле.
2. Фиксация дугового разряда в инфракрасном диапазоне, на самом начальном этапе формирования дугового разряда – искровом. Широкая частотная полоса пропускания (порядка 70 кГц) и высокая чувствительность (160А) дают возможность регистрировать не только дуговые, но и искровые разряды, длительность которых от нескольких до сотен микросекунд, а яркость свечения на три порядка превышает яркость дугового разряда. Эта особенность позволяет УДЗ максимально быстро отключать поврежденный участок от питающего напряжения (в течение 7 - 9 мс при работе без блокировки максимальной токовой защиты), в том числе и при однофазном замыкании на землю элементов ячейки.
3. Функция отключения линейного выключателя при дуге в отсеке ввода/вывода отходящей линии.
Устройство дуговой защиты «ОВОД-МД» имеет ряд функциональных особенностей:
• формирование 20 сигналов отключения от 40 групп датчиков и наличие 6 дис-
кретных входов от МТЗ или ЗМН;
• формирование совместно с РЗА распредустройства по заданию заказчика или
проектной организации гибкой логики работы устройства, возможно проведение
ее коррекции на объекте заказчика;
• наличие пяти дополнительных сигналов «Запрет АПВ» или «Запрет АВР»;
• формирование задержки до 500 мс при выдаче десяти команд на отключение;
• формирование 8 сигналов резервного отключения вышестоящего выключателя
при отказе выключателя более низкой ступени по длительности сигнала от МТЗ;
• сохранение в памяти устройства при пропадании питающего напряжения ин-
формации о текущем состоянии и последующее приведение устройства в исходное состояние после подачи питающего напряжения. Приведение устройства в исходное после подачи напряжения состояние без задержки во времени ;
• сохранение работоспособности в течение не менее 2 секунд с момента пропадания оперативного тока;
• ввод/вывод из действия любого количества ВОД;
• проверку функционирования и логики работы устройства при проведении пуско-
наладочных работ и техническом обслуживании с пульта управления устройством (нет необходимости в имитации светового излучения от электрической дуги с помощью лампы – вспышки);
• наличие связи по стандартным последовательным каналам RS232 с персональным компьютером или RS485 (ВОЛС) с АСУ, позволяющее дистанционно вести управление и контроль состояния устройства (скорость обмена – от 1200 до 57600 бит/с);
• автоматическую фиксацию временной диаграммы всех активированных дискретных сигналов при срабатывании: датчиков, входов МТЗ и выходов отключения (длина осциллограммы 700 мс, начиная с момента срабатывания датчика;дискретность – 1 мс);
• формирование дискретных сигналов неисправности устройства, пропадания оперативного тока и общего сигнала о срабатывании дуговой защиты.
• индикацию текущего состояния устройства (ВФИ или ЖКИ, светодиодная);
• интуитивный интерфейс во время работы с устройством;
• ведение журнала событий;
• часы реального времени, с возможностью коррекции;
• одновременную защиту двух секций;
• защиту от ложных срабатываний при освещении ВОД лампой мощностью 60Вт с
расстояния не ближе 15 см; при выходе из строя электрических компонентов в цепи формирования сигналов отключения;
• сохранение работоспособности при появлении сажи и пыли на линзе ВОД;
• минимум затрат при быстром и простом монтаже устройства без изменений в
конструкцию ячеек КРУ. Малые габариты датчика не нарушают межфазных и относительно корпса расстояний токоведущих частей корпуса ячейки. т.к. практически круговая диаграмма направленности ВОД не требует точной ориентации датчиков при установке;
• практически полное отсутствие материальных затрат и потерь при эксплуатации.

Важное преимущество УДЗ на основе ВОД состоит в том, что световое излучение от дуги фиксируется в ближнем инфракрасном диапазоне. Пыль и сажа не служат препятствием для светового излучения в этом диапазоне при высокой чувствительности фотоприемного тракта. В этом случае нет необходимости регулярно протирать датчики.

УДЗ семейства «ОВОД» обеспечивают автоматическую проверку работоспособности с периодичностью 1 раз в 15 с световой импульс от светодиода, находящегося в БДСТ, поступает в оптическое волокно кабеля ВОД, отражается от объектива и по второму волокну кабеля ВОД приходит на вход фотодетектора упомянутого блока.

Тестирование работоспособности оптоэлектронного тракта с помощью импульсных оптических сигналов можно проводить и в ручном режиме проверки. Порог срабатывания устройства одинаков для тестового сигнала и для сигнала от дугового разряда, следовательно нет необходимости имитировать световой поток с помощью вспышки. Все можно сделать с пульта управления устройством.

В «Правилах технического обслуживания устройств релейной защиты и электроавтоматики электрических сетей 0,4 – 35 кВ» (РД 153-34.3-35.613-00) рекомендуется не реже 1 раза в год на необслуживаемых подстанциях проводить опробования работы устройств РЗА. В случае применения устройств семейства «ОВОД» при опробовании нет необходимости имитировать дуговой разряд с помощью вспышки, отключая таким образом потребителей от электропитания. Такая эксплуатационная возможность устройства не только ускоряет процесс проведения пуско-наладочных работ, но и обеспечивает снижение затрат на эксплуатацию УДЗ.


Монтаж устройств дуговой защиты можно проводить на объектах, куда поставляется новое оборудование, а также устанавливать по месту на ячейки КРУ и КСО, которые уже эксплуатируются. На сегодняшний день более 70 % устройств семейства ОВОД поставляется на заводы-изготовители ячеек КРУ и КСО, от которых заказчики оборудования требуют монтажа УДЗ непосредственно на заводе.
Исходя из вышесказанного, было разработано микропроцессорное распределенное УДЗ «ОВОД-Л» радиального типа с волоконно-оптическими датчиками. В «ОВОД-МД» электронные блоки каждого датчика (ячейки) были вынесены в отдельно стоящий, вне ячейки, электронный блок. В «ОВОД-Л» все элементы защиты ячейки размещены в релейном отсеке данной ячейки.
Устройство представляет собой набор функциональных блоков, соединенных последовательной шиной цифровой связи со скоростью передачи информации 0,5 Мбит/с.

В состав устройства входят:

1. Блок детектирования света и тестирования (БДСТ), имеющий четыре варианта исполнения:
- БДСТ-1 – два датчика, один выход отключения;
- БДСТ-2 – один датчик, один выход отключения;
- БДСТ-3 – два датчика, нет выхода отключения;
- БДСТ-4 – один датчик, нет выхода отключения;
2. Блок дискретных выходов (БДВых):
- БДВых -1 – два выхода отключения, контакты реле нормально разомкнуты:
- БДВых-2 – один выход отключения, контакты реле нормально разомкнуты;
- БДВых-3 – два выхода отключения, контакты реле нормально замкнуты;
- БДВых-4 – один выход отключения, контакты реле нормально замкнуты;
- БДВых-5 – два выхода отключения, контакты одного реле нормально разомкнуты, второго реле нормально замкнуты;
3. Блок дискретных входов (БДВх):
- БДВх-1 – два дискретных входа;
- БДВх-2 – один дискретный вход;
4. Блок управления (БУП);
5. Блок выпрямления и контроля напряжения (БВКН);
6. Блок питания (БП);
7. Волоконно-оптические датчики (ВОД);
8. Резистор терминирующий;
9. Комплект монтажных частей.
Выбирая функциональные блоки из выше перечисленных, можно оптимизировать материальные затраты, необходимые для обеспечения дуговой защитой ячеек КРУ.
Алгоритм работы устройства такой же , как и у УДЗ «ОВОД-МД».

Устройство обеспечивает:

• подключение 112 функциональных блоков при длине линии связи 100 м;
• полный автоматический контроль работоспособности оптоэлектронного тракта (ВОД, блоков и электрического кабеля линии связи);
• выдачу команд на отключение выключателей трех ступеней силовых электрических цепей:
1 ступень – собственный выключатель ;
2 ступень – выключатель ввода или секционный выключатель;
3 ступень – выключатель трансформатора со стороны ВН;
• определение места возникновения электрической дуги (номер ячейки и отсек);
• формирование по заданию Заказчика или проектной организации гибкой логики работы устройства, возможно проведение ее коррекции на объекте Заказчика;
• формирование сигналов запрета АПВ и АВР;
• включение программируемой функции резервного отключения вышестоящего выключателя при отказе нижестоящего выключателя по длительности сигнала от МТЗ или ЗМН;
• формирование регулируемой задержки при выдаче любой команды на отключение;
• проверку функционирования и логики работы устройства при проведении пуско-наладочных работ и техническом обслуживании с блока управления устройством (нет необходимости в имитации светового излучения от электрической дуги с помощью лампы-вспышки);
• ввод/вывод из действия любого количества ВОД;
• формирование выходных сигналов неисправности устройства, пропадания оперативного тока и общего сигнала о срабатывании дуговой защиты;
• сохранение работоспособности не менее одной секунды с момента пропадания оперативного тока;
• сохранение в памяти устройства при пропадании оперативного тока информации о текущем состоянии и последующее приведение устройства в исходное состояние после подачи питающего напряжения;
• ведение журнала событий с привязкой к энергонезависимым часам реального времени;
• передачу журнала событий на ПК пользователя через встроенный интерфейсный порт USB;
• подключение к координированным системам контроля и АСУ ТП по шине ANSI/TIA/EIA-485-A-98;
• простоту установки блоков устройства в релейных отсеках ячеек на DIN-рейку;
• малую длину оптических кабелей ВОД и контрольных кабелей от устройства к схемам РЗА ячеек КРУ;
• высокую помехозащищенность линии связи за счет применения промышленной шины данных CAN;
• защиту от ложных срабатываний при освещении ВОД лампой мощностью 60 Вт с расстояния не ближе 15 см и при выходе из строя электрических компонентов в цепях формирования сигналов отключения;
• сохранение работоспособности при появлении сажи и пыли на линзе ВОД;
• минимум затрат при быстром и простом монтаже устройства без внесения изменений в конструкцию КРУ.

Для обмена информацией с внешними источниками информации устройство оснащено:

- одним интерфейсным портом шины ANSI/TIA/EIA-485-A-98;
- одним интерфейсным портом шины USB.
Порт шины ANSI/TIA/EIA-485-A-98 служит для интеграции в координированные системы контроля или АСУ ТП. Устройство содержит стеки протокола MODBUS.
Порт шины USB предназначен для подключения ПК пользователя. Через это соединение возможно:
- считывание журнала событий;
- задание алгоритма работы устройства;
- считывание текущего алгоритма работы устройства;
- установка параметров устройства (часы, уставки и др.).
Исполнение дуговой защиты «ОВОД-Л» на основе многопроцессорной распределенной системы дает следующие преимущества:
- монтаж устройства можно проводить на заводе-изготовителе ячеек, т.к. прокладка и крепление ВОД осуществляется в пределах одной ячейки, а подключения к схемам РЗА осуществляется в пределах релейного отсека этой ячейки;
- одним устройством можно обеспечить защиту большого количества ячеек (более 35 ячеек);
- простота наращивания блоков УДЗ, при установке дополнительных ячеек. Алгоритм работы УДЗ корректируется с помощью пульта блока управления;
- удельная стоимость дуговой защиты на одну ячейку снижается при организации дуговой защиты секции КРУ с количеством ячеек менее 7, более 20 или двухсекционного ( многосекционного) КРУ;
- при организации дуговой защиты КРУ исключаются затраты на покупку контрольного кабеля и монтажные работы по прокладке этого кабеля;
- в комплект поставки будут входить волоконно-оптические датчики с 3 стандартными длинами оптического волокна от 1м до 4м;
- на работу устройства «ОВОД-Л» не влияет выход из строя блоков УДЗ, кроме блоков питания и БВКН. Их можно зарезервировать, установив дополнительные БП и БВКН, т.к. БП обеспечивают возможность их параллельной работы.
Устройства «ОВОД»  серийно выпускаемая продукция , изготавливается предприятием ООО «НПП «Проэл» . Они имеют сертификаты соответствия в системе обязательной сертификации ГОСТ Р. Данные устройства эксплуатируются в России , поставляются в Республику Беларусь, на Украину и в Казахстан. На сегодняшний день в эксплуатации находятся свыше 10 тысяч комплектов дуговой защиты и зарекомендовала себя как устройство надежно защищающая КРУ и КСО от дуговых повреждений.



Другие статьи:

Высоковольтные плавкие предохранители. Расшифровка, характеристики предохранителей.
Сухие силовые трансформаторы. Выбор, устройство, характеристики трансформаторов.
Минские сухие трансформаторы ТСЗГЛ премиум класса