Особенности токораспределения при повреждении в общей обмотке автотрансформатора

В данной статье вы найдете ответы на следующие вопросы:
 - Каковы особенности токораспределения при повреждениях в последовательной обмотке силовых автотрансформаторов?
 - Какими последствиями чреват неучет особенностей токораспределения при таких повреждениях для комплектов основных и резервных защит?

Пирогов М. Г.,
НТЦ «Механотроника»

Последовательная обмотка силовых автотрансформаторов выполняется наружной, вероятность витковых или межфазных повреждений в ней наибольшая. На значение тока в месте короткого замыкания (КЗ) оказывает значительное влияние распределение аварийного тока по сторонам автотрансформатора – токораспределение. Автотрансформатор обладает принципиальной особенностью, закономерная и в то же время парадоксальная суть которой заключается в том, что при КЗ в последовательной обмотке автотрансформатора фазы аварийных токов на сторонах высокого напряжения (ВН) и среднего напряжения (СН) могут различаться на 180° и быть близки к фазам, наблюдаемым при внешнем КЗ на стороне СН. Эта тонкость не должна быть забыта при выборе технического решения по построению релейной защиты и автоматики (РЗА) защищаемого объекта и при расчете соответствующих уставок.

Санкт-Петербургский Научно-Технический Центр «Механотроника» – динамично развивающееся предприятие, давно зарекомендовавшее себя с наилучшей стороны на рынке средств релейной защиты и автоматики (РЗА) и сопутствующего оборудования.

В настоящее время НТЦ «Механотроника» производит широкий ассортимент устройств РЗА, обеспечивая решение различных задач в сетях классов напряжений от 0,4 до 220 кВ. Решения, разработанные и доведенные практически до совершенства несколькими поколениями разработчиков, учитывают опыт длительного развития релейной защиты в эпоху электромеханических и электронных устройств, и реализованы с применением широких возможностей цифровой микропроцессорной обработки сигналов.

В 90-х годах прошлого века НТЦ «Механотроника» первым из отечественных производителей устройств РЗА стал поставлять на рынок микропроцессорные терминалы релейной защиты собственной разработки, что и определило дальнейшее направление развития компании.

        С начала производства цифровых устройств релейной защиты (ЦРЗА) в 1996 году на нашем предприятии был внедрен этап технологического прогона (далее – ТП) - работа изделия перед проведением приёмо-сдаточных испытаний с целью обнаружения скрытых дефектов. Для усиления негативного влияния внешних воздействующих факторов работа изделия на этапе ТП происходит при повышенной температуре окружающей среды.

        Для изделий бытового назначения этап ТП регламентирован в стандарте [1]. Обращение к опыту других предприятий показало, что на многие из них в производственный процесс изготовления изделия включен этап технологического прогона [2, 3, 4 и др.].

Введение

В соответствии с ГОСТ 27.002-89 [1] надежность трактуется как свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Как видно из определения, надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его пребывания может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенное сочетание этих свойств.

Важнейшими  показателей надежности являются:

средняя наработка на отказ - отношение суммарной наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки (параметр, называемый в англоязычной литературе MTBF - Mean Time Between Failures). В западной технической литературе используется несколько дополнительных видов MTBF, одним из которых является  «mean time between unit replacement» (MTBUR) – средняя наработка на отказ сменного элемента. Именно этот параметр и рекомендуется использовать в отраслевом РД 34.35.310-97 [2], хотя он и не предусмотрен в  ГОСТ 27.002-89.

cредняя наработка до отказа - математическое ожидание наработки объекта до первого отказа (MTTF - Mean Time to Failure)

Неправильное использование этих понятий и рекламируемые некоторыми авторами попытки ревизии и упрощения Руководящих Документов в области оценки надежности может привести к серьезным негативным последствиям

В настоящее время в схемах релейной защиты и автоматики используются три поколения устройств: электромеханические, микроэлектронные и микропроцессорные.

Основную массу составляют электромеханические устройства, большинство из которых проработало уже более 25-30 лет, морально и физически устарели, и требуют проведения ежегодных регламентных работ.

Микропроцессорные защиты по сравнению с реле на электромеханической и микроэлектронной элементной базе, имеют ряд преимуществ:

- компактность и многофункциональность;
- низкий уровень потребления по цепям оперативного тока и  измерительным цепям;
- возможность дистанционного контроля состояния и управления устройствами;
- высокая точность и стабильность в работе;
- значительно меньшие трудозатраты на техническое обслуживание.

В технических условиях [1] требования к пожаробезопасности цифровых устройств релейной защиты, автоматики и сигнализации сформулированы так:

«Пожаробезопасность блока должна обеспечиваться применением негорючих и трудногорючих веществ и материалов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 – 91» [2].

        При испытаниях устройств на соответствие данным требованиям к пожарной безопасности используют метод 409-2, рекомендованный в стандарте [3] для тепловыделяющих изделий. При использовании этого метода на испытываемые изделия, помещенные в камеру тепла, воздействуют аварийные электрические перегрузки и повышенная темпера-тура окружающей среды.

        Фраза римского историка Публия Корнелия Тацита, вынесенная в заголовок, переводится на русский язык как «Без гнева и пристрастия». Приведя в заголовке эту фраза я беру на себя обязательство анализировать работу [1]¹ , размещенную на сайте pen.gisprofi.ru объективно, непредвзято. Представляю Вам, уважаемые читатели, судить о том, насколько мне удалось выполнить взятое обязательство.

Оставлю без рассмотрения размещенные автором рецензируемой работы фотографии «шедевров» релестроения, и перейду непосредственно к анализу понятийных и терминологических вопросов, затронутых в работе [1].

В поисках аргументов, подтверждающих позицию автора в рецензируемой работе приведена такая фраза, которой он «непосредственно связывает вопросы надежности и морального старения», а именно: «…срок морального устаревания устройств релейной защиты резко снизился с 30 лет, характерных для традиционных электромеханических защит, до, примерно, 5 лет для современных МУРЗ² …».

        Фраза римского историка Публия Корнелия Тацита, вынесенная в заголовок, переводится на русский язык как «Без гнева и пристрастия».

Приведя в заголовке эту фраза я беру на себя обязательство анализировать работу [1]¹ , размещенную на сайте pen.gisprofi.ru объективно, непредвзято. Представляю Вам, уважаемые читатели, судить о том, насколько мне удалось выполнить взятое обязательство.

Оставлю без рассмотрения размещенные автором рецензируемой работы фотографии «шедевров» релестроения, и перейду непосредственно к анализу понятийных и терминологических вопросов, затронутых в работе [1].

В поисках аргументов, подтверждающих позицию автора в рецензируемой работе приведена такая фраза, которой он «непосредственно связывает вопросы надежности и морального старения», а именно: «…срок морального устаревания устройств релейной защиты резко снизился с 30 лет, характерных для традиционных электромеханических защит, до, примерно, 5 лет для современных МУРЗ² …».

Цифровой блок частотной разгрузки БМАЧР [1] стал первым серийным изделием, полностью разработанным и производимым в России¹.
На объектах электроэнергетики до сих пор работают блоки, выпущенные НТЦ "Механотроника" ещё в 1995 году, т.е. проработавшие 15 лет, что составляет 180 месяцев, или 5400 дней или 129600 часов.
Всего за эти годы было выпущено 690 блоков серии БМАЧР (Nсум), а среднегодовой выпуск Nср (горизонтальная линия на рис. 1)² за весь период производства составил 46 блоков.