Дуговая защита семейства «ОВОД»: итоги эксплуатации и

В настоящее время быстродействующие устройства дуговой защиты
(УДЗ) являются обязательными компонентами системы РЗА ячеек КРУ
(КРУН) высоковольтных электрических подстанций . К быстродействующим УДЗ относятся оптоэлектронные и волоконно-оптические устройства.
Волоконно-оптические УДЗ помимо высокого быстродействия обеспечивают
высокую степень гальванической развязки между точкой съема информации и
непосредственно фотоприемником. Последнее обстоятельство гарантирует
высокую степень помехозащищенности, значительно снижает вероятность отказов и «несанкционированных» отключений, повышает надежность системы.
В конце 1999 года были выпущены первые образцы волоконно-оптических УДЗ «ОВОД», предназначенных для защиты шкафов комплектных
распредустройств электрических подстанций 6 – 35 кВ .



Устройство «ОВОД» было разработано по техническому заданию Высоковольтной Сети ОАО «Ленэнерго». Волоконно-оптические датчики (ВОД), входящие в состав УДЗ, представляют собой линзу, размещенную на торце двухжильного волоконно-оптического кабеля (ВОК). С другой стороны ВОК имеет оптические коннекторы для подключения к блоку оптоэлектронной обработки. Максимальное количество ВОД варьировалось от 22 до 34 («ОВОД-
СН»). Кроме приема и обработки оптического сигнала от дугового разряда в
УДЗ «ОВОД» организована постоянная диагностика оптоэлектронного тракта
устройства и сигнализация об обнаружении неисправности этого тракта.
Таким образом, «ОВОД» представлял собой единственное, по крайней
мере отечественное, волоконно-оптическое УДЗ радиального типа, обеспечивающее мониторинг состояния оптоэлектронного тракта вплоть до обмоток выходных реле. Применение такого метода построения защиты позволяет быстро определить место повреждения и сделать более селективной и гибкой логику работы УДЗ совместно с РЗА распредустройства.
В начале 2002 г. появилась новая модель волоконно-оптического УДЗ,
функциональные особенности и технические характеристики которого в
большей степени стали отвечать требованиям потребителей и современному
техническому уровню исполнения подобного рода устройств. «ОВОД-М» –
волоконно-оптическое УДЗ с использованием промышленного микроконтроллера фирмы Митсубиши Электрик. Как и предыдущая модель, устройство «ОВОД-М» представляет собой стальной шкаф с дверцей (рис. 1). Внутри
шкафа в верхней его части располагаются блоки, входящие в состав устройства:
- блоки детектирования света и тестирования (БДСТ);
- блок микроконтроллера;
- блоков УДЗ «ОВОД-М»;
- блок дискретных входов;
- блок дискретных выходов;
- блок питания.
Блок индикаций и переключений установлен на внутренней стороне
дверцы шкафа и соединен с блоком микроконтроллера. Органы индикации и
управления находятся на внешней стороне дверцы.
ВОД , подводятся с нижней стороны шкафа через кабельные вводы и подключаются к соответствующим розеткам, расположенным на перед-
них панелях БДСТ.
С ноября 2003 г. ВОДы изготавливаются из дуплексного кабеля на основе
двухсотмикронного кварцполимерного волокна и пластиковых коннекторов



V-Pin 200 (разработка Хьюлетт-Паккард) . Применение последних значительно упростило подключение ВОД к блокам БДСТ.
Микроконтроллер управляет работой всего УДЗ в том числе осуществляет постоянный мониторинг работоспособности каналов отключения вплоть до
выходных реле. Работоспособность выходных реле можно проверить при проведении регламентных работ с помощью переключателя «Тестирование». При захвате каким-либо ВОД излучения электрической дуги сигнал БДСТ поступает на микроконтроллер, который прерывает программу тестирования УДЗ и запускает программу определения номера ВОД, зафиксировавшего электрическую дугу. Одновременно посредством импульсного сигнала длительностью порядка 350 мс осуществляется замыкание контактов соответствующего выходного реле. Для предотвращения «несанкционированных» отключений в УДЗ «ОВОД-М» также как и в предыдущей модели, предусмотрено блокирование отключения сигналами МТЗ или ЗМН, которое может быть снято с помощью соответствующего переключателя.
Вспомогательные сигналы (запрет АПВ и АВР, неисправность, отсутствие оперативного тока и индикация отключения) формируются замыканием
«сухих» контактов реле и сохраняются до тех пор, пока не устранена неисправность или не произведен «сброс» УДЗ в исходное состояние.
Блок индикации и управления предназначен для индикации текущего состояния УДЗ и управления с помощью клавиатуры режимами работы устройства. Индикация номера ВОД и номера выхода отключения осуществляется
двухразрядным семисигментным индикатором. Остальная индикация производится индикаторными светодиодами зеленого или красного свечения.
Отличительными функциональными особенностями модели «ОВОД-М»
являются:
- наличие 5 каналов отключения;
- наличие дополнительных сигналов: запрет АПВ или АВР;
- возможность оперативного вывода (ввода) из действия любого датчика;
- энергонезависимая память о текущем состоянии УДЗ;
- возможность передачи информации о текущем состоянии УДЗ в АСУ
ТП в соответствии с протоколом MODBUS-RTU;
- наличие схемы, выполняющей функцию «УРОВ» и формирующей
сигнал на отключение вышестоящего выключателя при отказе выключателя ячейки, предназначенной для ввода напряжения питания.
Критерием действия схемы «УРОВ» является длительность сигнала МТЗ
или ЗМН. «Установка» задержки сигнала «УРОВ» осуществляется с помощью
переключателей в блоке микроконтроллера и составляет ряд дискретных значений 150, 200 и 300 мс.
Основные характеристики УДЗ «ОВОД-М»:
Порог срабатывания в единицах эквивалентного тока короткого замыкания: не
более 500А;
Время срабатывания без блокировки: не более 5 мс;
Время срабатывания при блокировке МТЗ или ЗМН (без выдержки времени):
5 мс +ТМТЗ;
Максимальное количество датчиков: 40 шт.;
Рабочий диапазон температур: - 40 ÷ + 55°С;
Габаритные размеры: 475×400×250 мм;
Масса: не более 20 кг.
Начиная с октября 2002 г. по март 2005 г. было выпущено более 350 устройств семейства «ОВОД», которые были установлены на высоковольтных
подстанциях, ТЭЦ и ГРЭС различных регионов РФ, а также Республик Беларусь и Казахстана. Суммарное количество ячеек КРУ, оснащенных датчиками



УДЗ «ОВОД» и «ОВОД-М» приблизилось к 5000 шт. Около 30% УДЗ находятся в эксплуатации от 1 года до 3-х лет. На ряде высоковольтных подстанциях имели место отключения, вызванные электродуговым разрядом. Отключения произошли столь быстро, что последствия дугового разряда были обнаружены лишь при повторном тщательном осмотре отсеков, идентифицированных при помощи УДЗ.
Постоянное взаимодействие с заказчиками стимулирует модернизацию и
совершенствование УДЗ. Уже сейчас «ОВОД-М» может быть укомплектован
40 ВОД (максимальное число) и имеет 20 выходов отключения, что обеспечивает возможность отключения линейных выключателей, а не всей секции, при
возникновении дугового КЗ в отсеке кабельной сборки.
Применение оптического волокна в конструкции ВОД позволяет пространственно разносить u1086 оптоэлектронный интерфейс устройства (шкаф с электронными блоками) и линзы ВОД. Причем расстояние между ними может составлять многие десятки и сотни метров).
Стыковка волокон ВОД и волоконно-оптического кабеля осуществляется с
помощью соединительной коробки, в которой расположены розеточные части
оптических соединителей.
Волоконно-оптические датчики УДЗ «ОВОД-М» могут устанавливаться в
ячейках КРУ на предприятии-изготовителе . Подключение встроенных в ячейку датчиков к УДЗ «ОВОД-М» осуществляется с помощью поставляемых в комплекте УДЗ оптических соединительных шнуров, на концах которых размещены вилки оптического соединителя.
В настоящее время ведется разработка новых модификаций УДЗ по двум
основным направлениям.
Первое из этих направлений основано на использовании принципа «Ведущий – ведомый». УДЗ в этом случае разбивается на блок управления с платами дискретных входов и выходов и на подключаемые к нему с помощью каналов передачи данных четыре блока по 40 ВОД в каждом. Такая модификация позволит легко наращивать количество датчиков; устанавливать блок
управления в помещении оперативного управления, а блоки датчиков непосредственно в КРУ; обеспечивать одним устройством защиту четырех секций КРУ.
Второе направление разработок связано с созданием возможности оперативного изменения логики работы устройства непосредственно обслуживающим персоналом подстанций. Такая функциональная особенность УДЗ позволит отказаться от вызова представителей изготовителя при реконструкции или
расширении КРУ.