ОМИКРОН ОМИКРОН ОМИКРОН
Система Orphus

Как нам обустроить релейную защиту: мнения Российских специалистов и взгляд со стороны

Микропроцессорные устройства релейной защиты (МУРЗ) - за и против. В продолжение развития темы применения МУРЗ представляем статью канд. техн. наук Владимира Гуревича "Как нам обустроить релейную защиту: мнения Российских специалистов и взгляд со стороны". В данной статье автор всесторонне рассматривает проблемы существующих электромеханических защит и новых микропроцессорных устройств.

Как нам обустроить релейную защиту: мнения Российских специалистов и взгляд со стороны

Владимир Гуревич, канд. техн. наук
Центральная лаборатория Электрической компании Израиля

 
Процесс перехода на микропроцессорные устройства защиты (МУРЗ) на Западе идет уже четверть века. Причем, этот процесс никогда не принимал характер целенаправленной кампании и идет довольно медленными темпами. Западные энергосистемы оснащены МУРЗ крайне неравномерно. В относительно молодых странах с интенсивно развивающейся электроэнергетикой, например, в Израиле, процент МУРЗ в релейной защите очень высок, так как большое количество вновь вводимых энергетических объектов снабжаются, как правило, МУРЗ. Как правило, но не всегда. Например, компания General Electric даже в 2004-2005 годах поставляла панели релейной защиты для газотурбинных станций, выполненные частично на МУРЗ, частично на электромеханических реле (ЭМРЗ), изготовленных компанией в прошлые годы в больших количествах. В старых энергосистемах, например, в США, процент ЭМРЗ все еще очень высок и заменяются они на МУРЗ лишь по мере выхода из строя этих реле.  Следует подчеркнуть, что ничем другим, кроме как МУРЗ, заменить их нечем, поскольку новые ЭМРЗ уже не производятся ни одной из крупных Западных компаний. Медленные темпы замены ЭМРЗ на МУРЗ связаны с тем, что большинство ЭМРЗ Западного производства  - это очень высококачественные и надежные аппараты, хорошо зарекомендовавшие себя  в течение десятков лет безупречной работы. Почему же в таком случае их выпуск прекращен, если они так хороши? Ответ на этот вопрос лежит совсем в другой области – в сфере производства реле. Полностью автоматизированный процесс производства и тестирования печатных плат, собранных из дешевых электронных компонентов приносит компаниям-производителям гораздо большую прибыль, чем ручная сборка и настройка ЭМРЗ, изготовленных из относительно дорогих механических элементов.
В России сложилась несколько иная ситуация. ЭМРЗ собственного производства – это, как правило, конструкции, скопированные с очень старых Западных образцов и лишь слегка модернизированные. Качество сталей, изоляционных материалов и, особенно, антикоррозионных покрытий в этих реле низкое, а срок нахождения в эксплуатации превышает установленные заводом нормы. В связи с крайне неудовлетворительным состоянием парка ЭМРЗ положение в области релейной защиты (РЗ) становится критическим, поэтому вопрос о выборе верного направления развития РЗ волнует многих Российских специалистов-релейщиков, высказывающих свое мнение на страницах технических журналов. К сожалению, у Российских специалистов отсутствует объективная и достоверная база для сравнения между собой различных видов реле, так как их опыт в области ЭМРЗ замыкается на нескольких типах устаревших конструкций, изготовленных из не очень качественных материалов и, к тому же, давно выработавших  свой ресурс. Свое справедливое негативное отношение к этим реле многие специалисты автоматически распространяют на весь класс ЭМРЗ, что является, по нашему мнению, серьезной ошибкой. Другая крайность – чрезмерное восхваление МУРЗ, как единственной альтернативы выработавшим свой ресурс ЭМРЗ, при отсутствии достаточного по длительности и масштабности собственного опыта применения МУРЗ. В результате такого перекоса в восприятии, в среде Российских специалистов-релейщиков сложились крайне противоречивые, а иногда и просто ошибочные, по нашему мнению, взгляды на проблему, которые мы попытались проанализировать в данной статье.

Белотелов А. К., РАО «ЕЭС России» [1]:

Решение о модернизации РЗА с применением устройств и систем, основанных на использовании микропроцессорной базы, основывается на положительном зарубежном опыте применения и эксплуатации микропроцессорных устройств различного назначения, показывающем, что они имеют равные или лучшие показатели надежности и значительно меньшие трудозатраты на техническое обслуживание, по сравнению с традиционными системами. Основным фактором, сдерживающим повсеместное внедрение микропроцессорных защит является отсутствие финансовых средств на их закупку.

Такой позиции придерживаются все производители МУРЗ. В зарубежной технической литературе можно найти огромное количество публикаций полурекламного характера, написанных инженерами компаний-производителей МУРЗ с восторгом повествующих о преимуществах МУРЗ. Но, вообще-то говоря, зарубежный опыт не так однозначен. Имеются и прямо противоположные мнения на этот счет [2].
Имеются две составляющие трудозатрат на техническое обслуживание: затраты на периодические проверки и затраты на ремонт. Рассмотрим отдельно две эти составляющие.
Производителями МУРЗ утверждается, что сроки периодических проверок их реле могут быть существенно увеличены в связи с постоянным внутренним мониторингом исправности узлов и даже отдельных важных элементов МУРЗ. Однако, этот внутренний мониторинг на поверку оказывается не более, чем рекламным трюком. Например, в  МУРЗ типа MiCOM P437 предусмотрен постоянный мониторинг исправности каждого из встроенных выходных электромагнитных реле (так, во всяком случае, утверждает производитель). Но кто может объяснить, каким образом (хотя-бы, чисто теоретически) можно контролировать исправность (то есть способность замкнуться при подаче тока в катушку управления) нормально открытого контакта или отсутствие залипания (сваривания) нормально закрытого контакта реле без его полного включения. При более детальном рассмотрении этого вопроса оказывается, что постоянно контролируется только целостность катушки этих реле путем пропускания через них слабых импульсов тока, не вызывающих срабатывания реле. Не много же стоит такой мониторинг!  МУРЗ серии RE_316*4 хорошо известные в России, в частности в Мосэнерго, вообще "не замечают" замены целой печатной платы (то есть функционального модуля) на плату другого типа и индицирует "полный порядок", хотя работать реле после такой замены не будет до тех пор, пока вручную (через компьютер) не будут внесены параметры новой платы. Что же это за самодиагностика такая и как можно на нее полагаться?
Вторая составляющая - затраты на ремонт. Если по утверждению автора  микропроцессорные устройства РЗА имеют такую же надежность, как и традиционные (читай электромеханические или статические), то это значит, что они выходят из строя с той же частотой. Тогда за счет чего же может быть достигнуто значительное  уменьшение трудозатрат на ремонт? Очевидно за счет того, что вышедшие из строя микропроцессорные устройства РЗА, в отличие от электромеханических или статических, не будут ремонтироваться. И это действительно так, поскольку конструкция и технология производства печатных плат, из которых состоят узлы современных микропроцессорных реле, не предусматривают возможность их ремонта (микроминиатюрные элементы поверхностного монтажа, установленные на многослойных печатных платах). Вышедшие из строя блоки современных микропроцессорных устройств РЗА можно только целиком заменить на новые. Такое, с позволения сказать, техническое обслуживание действительно требует значительно меньших трудозатрат на обслуживание, чем ремонт электромеханических или электронных статических реле и в этом автор абсолютно прав. Но ведь «трудозатраты» это всего лишь часть общих затрат на реконструкцию релейной защиты. Почему же эта часть рассматривается в отрыве от всех остальных составляющих? Что дает уменьшение трудозатрат если оно сопровождается значительным увеличением затрат на приобретение микропроцессорных реле [3, 9], стоимость которых составляет 15 – 20 тыс. долларов [4], на приобретение дорогостоящих электронных блоков для ремонта реле и на необходимость иметь значительно более высококвалифицированный (то есть более высокооплачиваемый) персонал?

В. Сушко, ведущий научный сотрудник ОАО “ВНИИР”,  доцент Чувашского государственного университета, к.т.н.[5]:

1. Использование в 21 веке электромеханических реле, изготовленных по технологии 60-70-х годов прошлого столетия с ручной сборкой и калибровкой путем гибки контактных пластин, не позволяет ни гарантировать стабильность параметров реле с течением времени, ни снизить эксплуатационные расходы на проверку и подкалибровку реле в течение срока их эксплуатации. … новые устройства РЗА на электромеханической основе применяются в России на присоединениях 6 – 35 кВ в 7 раз чаще, чем на микропроцессорной. Однако такой вариант развития событий является тупиковым.

А, собственно, почему? Ведь речь идет не о недостатках электромеханических реле, как вида, а всего лишь о нескольких конкретных типах реле, известных автору, изготовленных по устаревшей технологии. Почему же очевидные и всем хорошо известные недостатки таких реле распространяются на весь класс электромеханических реле? Разве не было в мире удачных конструкций электромеханических реле, выпущенных миллионными тиражами в тех же 60-70 годах и успешно работающих до сегодняшнего дня, рис. 1. А разве за прошедшие годы не было достигнуто никакого прогресса в области новых электромагнитных, контактных и изоляционных материалов, которые можно было бы с успехом применить при разработке новых реле защиты? Кроме того, почему-то, не принимается во внимание тот факт, что электронная аппаратура также подвержена старению, как и любая другая. Более того, сложная электронная аппаратура, содержащая микропроцессоры, имеет, как правило, срок службы не более 10 – 15 лет. В отличие от электромеханических реле, контакты которых можно зачистить и подогнуть отверткой, ремонтировать блоки микропроцессорных устройств невозможно, так как они выполнены, обычно, из микроэлементов по технологии поверхностного монтажа на многослойных печатных платах. Через 7 – 9 лет эксплуатации, начинают «подтекать» даже высококачественные электролитические конденсаторы, рис. 2, в результате чего приходится выбрасывать дорогостоящие блоки и закупать новые. И еще хорошо, если компания-производитель продолжает производить такие блоки в течение 7 – 9 лет.

Рис. 1. Одно из самых масовых реле, широко применяемых на Западе – индукционное токовое реле с зависимой выдержкой времени типа  IAC, производимое General Electric (без корпуса).
1 – переключатель отпаек токовой катушки; 2 – переключаемый вывод катушки; 3 – выходное промежуточное реле с индикаторным флажком включаемое контактом индукционного механизма; 4 – коромысло возврата индикаторного флажка; 5 – магнитопровод постоянного магнита, замедляющего вращение диска; 7 – направляющая рама с фиксатором положения релеи в корпусе; 8 – реле токовой отсечки мгновенного действия с индикаторным флажком; 9 – переключатель временных характеристик реле; 10 – элемент регулировки порога срабатывания токовой отсечки; 11 – переключатель отпаек выходного реле.

В противном случае из-за повреждения одного единственного дешевого элемента, придется выбросить все реле целиком и купить новое, заплатив немалые деньги (15 – 20 тыс. долларов за одно современное микропроцессорное устройство), которых может попросту и не быть в нужный момент. В этом случае ситуация может стать еще более тяжелой, чем сегодня, когда отремонтировать ЭМРЗ можно с помощью отвертки. Такой вариант развития событий также нужно принимать в расчет и держать соответствующие складские запасы дорогостоящей аппаратуры.  

Рис. 2. Модуль питания МУРЗ типа RE_316*4 и увеличенный фрагмент печатной платы с удаленными электролитическими конденсаторами на местах установки которых видны следы протекшего электролита и поврежденные печатные проводники.

2. Можно обратиться к чужому опыту. Так, в Финляндии в 80-е годы прошлого столетия всего за несколько лет устройства РЗА на электромеханических и статических реле были полностью заменены простыми токовыми микропроцессорными защитами. Сегодня в Финляндии численность эксплуатационного персонала в распределительных сетях на 100 км ЛЭП в 10 раз меньше, чем в России.

Довольно странная связь между численностью эксплуатационного персонала в распределительных сетях и заменой электромеханических и статических реле простыми токовыми микропроцессорными защитами. Получается, что стоит лишь заменить электромеханические устройства РЗА микропроцессорными и можно будет сократить в 10 раз численность персонала. Можно подумать, что численность персонала определяется, в основном, количеством электромеханических реле, а не общим уровнем всего подстанционного электрооборудования. Что касается перехода от электромеханических и статических реле тока к микропроцессорным, то действительно, некоторые крупные производители устройств РЗА в 70-80 годы параллельно с выпуском электромеханических и статических реле начали выпускать их микропроцессорные аналоги. Типичным примером может служить статическое реле тока с зависимой характеристикой типа RXIDF-2H и его полный функциональный аналог, выполненный на микропроцессоре,   RXIDK-2H, производимые в свое время фирмой ABB, рис. 3.

Рис. 3.  Два токовых реле с зависимой выдержкой времени с одинаковыми электрическими параметрами, функциональными возможностями и габаритами, произведенные одной и той же компанией (АВВ): слева статическое полупроводниковое типа RXIDF-2H, справа – микропроцессорное типа RXIDK-2H
1 – входной трансформатор тока; 2 – выходные электромагнитные реле; 3 – специализированный микропроцессор.

7 Декабрь, 2007              27924              ]]>Печать]]>
1 / 5 ( Отлично )

Последние комментарии : 2

Максим             Добавлен: 8 Октябрь, 2008 11:34       Ответить
Не совсем понятно, о каком тупике говорит в конце своей статьи автор. Производство и использование нового оборудования развивается в соответствии с общим научно-техническим прогрессом, и пытаться остановить этот процесс - все равно, что лечь под поезд. Простое пожелание - смотрите шире, не пытайтесь изобразить узкую специализацию фронтом военных действий Подмигиваю
VLAD             Добавлен: 14 Октябрь, 2008 20:34       Ответить
THIS THINGS IS OF GREATE INTEREST. BUT INTERFIRENCE PROBLEMS IS VEREY IMPORTENT , IF YOU HAVE NO ANY DIFENSE SYSTEMS YOU MAY FACED SOME VERY SPECIAL THINGS.

Добавить комментарий

Ваше имя

Текст

Контрольный вопрос

Dвa pлюs тpi ? (цифрой)


Вверх страницы