REF542plus ABB - Применение
ПРИМЕНЕНИЕ
В этом разделе приведено несколько типовых исполнений терминала REF542plus, гибкость которых является наибольшим преимуществом как с точки зрения безопасности эксплуатации, так и с точки зрения эффективности расходов. Во всех последующих примерах применения представлен сам терминал REF542plus без вспомогательных реле и другого дополнительного оборудования.
Заслуживает внимание факт, что во всех исполнениях аппаратное обеспечение терминала REF542plus одинаково, хотя речь идет о разных исполнениях. Приспособление терминала к специфическим нуждам прикладного применения проведено лишь изменением конфигурации программного обеспечения. Гибкость программного обеспечения гарантирует и приносит пользователю ряд важных и полезных выгод:
Максимальную гибкость оборудования и после введения РУ в эксплуатацию. Изменение и расширение функций реализуется посредством программного обеспечения. Нет необходимости в новых кабельных связях.
Несмотря на различные типы защит для ячеек выводов, ячеек двигателей и т.д., достаточно иметь в наличии один тип запчастей. Поэтому расходы на запчасти будут снижены на минимум.
Необходимость изучения лишь одной пользовательской программы HMI.
Автоматическое включение резерва
В РУ высокого напряжения терминал можно использовать для управления автоматическим включением резерва (АВР) между двумя входными приводами распредустройства.
АВР применяется в установках, к которым применяются требования по обеспечению непрерывного производственного процесса, и поэтому должно быть всегда обеспечено питание электроэнергией
Время действия АВР, проведенного терминалом REF542plus, составляет приблизительно 500 мс (включая время отключения/включения выключателя). Точное значение времени АВР зависит от сложности программного обеспечения коммутационной логики.
РУ, оснащенное должным образом запрограммированными терминалами, образует цельную и эффективную систему, способную управлять автоматическим переключением питающих приводов, а также позволяет посредством автоматического переключения переконфигурировать питающую сеть из двойной радиальной системы в одиночную систему. Обслуживающий персонал может произвести аналогичные переключения вручную в системе автоматики РУ или же непосредственно по месту в распредустройстве.
Ручное переключение питания включает в себя также проведение временного параллельного соединения линий (приводов). Если векторы напряжения обеих систем синхронны, проводится их параллельное включение. Включение на параллельную работу обеспечивается функцией контроля синхронизма (Synchrocheck), по окончании переключения линии снова приведены в разомкнутое состояние.
Это типоисполнение, кроме терминалов, не требует никакого дополнительного оборудования.
Схема АВР, реализованная терминалами REF542plus.
Система быстродействующего АВР
Классическая система АВР, описанная в предыдущем разделе, не всегда является удовлетворительной. В очень сложных технологических процессах, чувствительных к изменению нагрузки и потере питания, какими являются, например, бумажные фабрики и электростанции, какое-либо чрезмерное снижение напряжения может привести к аварии. В этих случаях переключение питания должно производиться более быстро.
Автоматический перевод нагрузки на резервный привод за время меньшее, чем два периода частоты сети, позволяет избежать дорогостоящих простоев оборудования, повышает качество питания защищаемой системы шин, и в то же время полностью сохраняется функция защиты от коротких замыканий (КЗ).
При использовании быстродействующих выключателей, например, VM1 T (тип вакуумного, управляемого с помощью магнитов выключателя), время переключения между двумя синхронными приводами системой быстродействующего АВР, входящей в состав терминала REF542plus, при выполнении остальных условий АВР составляет 30 мс. Система содержит:
устройство управления SUE 3000
Панель HMI в устройстве управления системы быстродействующего АВР SUE 3000.
терминалы REF542plus
выключатели VM1 T.
На расположенном ниже рисунке приведена однолинейная схема для конфигурации с двумя выключателями.
Система быстродействующего АВР для конфигурации с двумя выключателями.
При нормальной работе сборная шина запитана от включенного привода №1 (Feeder 1). Привод №2 (Feeder 2) является источником резервного питания. Два терминала REF542plus, установленные в ячейках приводов №1 и №2, обеспечивают стандартные функции управления и защиты. Кроме этих функций, в терминалах также активированы функциональные блоки контроля напряжения VS/FDI (Voltage Sensing Fast Detection Indicator - индикатор быстрого определения изменений напряжения), которые мгновенно обнаруживают и сигнализируют любые потери /снижения напряжения питания. Функция VS/FDI обеспечивает время активирования и действия устройства управления SUE 3000 менее 3 мс. Если терминал REF542plus обнаружит на приводе №1 потерю напряжения, то передаст эту информацию устройству SUE 3000, которое одновременно выдает команды на отключение привода №1 и на включение привода №2. Устройство SUE 3000 постоянно контролирует как напряжение на обоих приводах, так и выполнение условий для проведения быстродействующего АВР. Устройство SUE 3000 проводит непрерывно сравнение угла сдвига фаз и разность частот между напряжением на сборной шине и напряжением на резервном приводе. Устройством также контролируется амплитуда напряжения на резервном приводе, которое должно быть выше определенного установленного значения.
Схема управления работой двигателей с помощью терминала REF542plus
Этот постоянно проводящийся мониторинг позволяет добиться минимального времени АВР, а также при переключении обеспечить такой переходный процесс, который не представляет для подключенной нагрузки никакой опасности.
Управление работой электродвигателей
Терминал REF542plus служит также для управления и защиты высоковольтных двигателей различной мощности. Двигатели можно запускать как с помощью выключателей, так и с помощью контакторов с механическим или электрическим выключающим механизмом. При правильной конфигурации терминал REF542plus может управлять остановом, ускорением и повторным запуском электродвигателя. Терминал REF542plus может автономно контролировать отключение двигателя, которое произошло при неисправности или переходном снижении напряжения, и, если необходимо, выдать команду на его повторное включение. На расположенном ниже рисунке показан типичный пример схемы управления работой двигателя. Логика управления двигателем начнет действовать при снижении напряжения питания ниже уставки отключения, после этого запускается функция контроля времени длительности нарушения питания.
После восстановления питания логика терминала выполнит одну из следующих операций:
Если время потери питания меньше уставки времени ускорения двигателя, то терминал немедленно выдаст команду на включение двигателя.
Если время потери питания больше времени ускорения двигателя, но меньше времени самозапуска двигателя, то терминал с определенной выдержкой времени и в предварительно заданной последовательности снова запускает двигатели.
При превышении обеих уставок времени произойдет возврат логики в исходное состояние.
В терминале REF542plus выполнена конфигурация логики коммутации выключателей, уставок напряжения и выдержек времени, а также функции самозапуска двигателей
Управление работой силовых трансформаторов
Защита силовых трансформаторов является результатом компромисса между техническими и экономическими критериями. При выборе логики защитных функций играет также важную роль применяемый метод проектирования электрической системы.
Терминал REF542plus предлагает большое количество защитных функций, которые отвечают всем техническим требованиям и служит для защиты малых, средних и крупных силовых трансформаторов. Защита малых и средних трансформаторов с помощью максимальной токовой защиты и защиты от тепловой перегрузки обычно считается достаточной. Посредством дискретных входов терминала REF542plus обрабатываются такие дискретные сигналы, как, например, сигнал газовой защиты.
Дифференциальная защита и продольная дифференциальная защита трансформаторов от замыкания на землю
Ответственные трансформаторы мощностью в несколько МВт или специальные ответственные трансформаторы в распределительной энергосети защищаются от междуфазных коротких замыканий при помощи дифференциальной защиты.
Продольную дифференциальную защиту от замыкания на землю можно применять для мощных трансформаторов, запитанных от сети с заземленной нейтралью.
Управление работой распределительных сетей
При повреждениях в распределительных сетях применение терминала REF542plus позволяет проводить отключение поврежденного оборудования с наивысшей степенью селективности. Неповрежденное оборудование остается при этом в работе. При помощи терминалов REF542plus можно с одинаковой эффективностью управлять и защищать как кольцевую, так и радиальную сеть. Терминал REF542plus предлагает большой выбор направленных защит: двухступенчатая направленная пофазная максимальная токовая защита, двухступенчатая направленная защита от замыканий на землю, чувствительная одноступенчатая направленная защита от замыканий на землю и десятиступенчатая направленная защита сектора от замыкания на землю.
Применение этих направленных защитных функций и соответствующих логик позволяет терминалу REF542plus обнаруживать и локализовать повреждения линий, сборных шин или нагрузки. Отключением минимального количества выключателей эти повреждения изолируются, причем отключение нагрузки сведено на минимум.
B Выключатель 67 Защитная функция C Вперед D Назад
Логическую селективность между двумя терминалами REF 542plus можно обеспечить с помощью соединительных кабелей. Максимальное расстояние между двумя соседними терминалами составляет приблизительно 1200 м.
Воздушные и кабельные линии
Воздушные линии высокого напряжения распределительных сетей гораздо короче воздушных линий электропередач сверхвысокого напряжения. Тем не менее, линии распределительных сетей подвержены тем же типам повреждений, что и линии электропередач. Речь идет как о кратковременных повреждениях, например, при падении ветвей деревьев, так и о длительных повреждениях, вызванных оборванным проводом. Обнаружение и устранение неисправности в некоторых случаях проблематично, особенно при повреждениях в сложных разветвленных сетях.
Конфигурация зон и график в I-Z плоскости
Дистанционная защита в терминале REF542plus служит для защиты линий высокого напряжения в разветвленных распределительных сетях. Дистанционную защиту можно также применять для кабельных линий, для воздушных линий и для различного типа смешанных линий (кабельная - воздушная линия или воздушная - кабельная линия). Нейтраль системы может быть изолированной, глухозаземленной или заземленной посредством резистора. У дистанционной защиты основным критерием для определения повреждения является полное сопротивление (импеданс), защита применяется для селективного отключения коротких замыканий. На отходящих линиях производится измерение полного сопротивления между местом установки защитного оборудования и местом обнаружения повреждения. При снижении импеданса ниже уставки защита срабатывает и отключает линию.
Место повреждения определяется косвенным путем с помощью относительной величины импеданса всей длины линии. В этом случае полное сопротивление линии Z (у однородной линии) прямо пропорционально удаленности от места повреждения.
Дистанционная защита оборудована пусковой логикой, логикой измерения импеданса и логикой определения направления.
Пусковая логика определяет условия повреждения.
Логика измерения импеданса определяет зону, где была обнаружена неисправность (определяет удаленность повреждения).
Логика определения направления контролирует, если повреждение находится в том же направлении, в котором линия защищена.
Дистанционная защита в терминале REF542plus располагает пятью различными зонами, две из которых задаются предварительно (зона с перекрытием и зона обратного направления). Защита имеет также ненаправленную, независимую от импеданса отключающую зону, служащей в качестве резервной. Вспомогательной функцией к дистанционной защите является экстремально гибкая функция автоматического повторного включения (АПВ). У сетей с различными типами линий (кабельная - воздушная линия) можно, например, с помощью блокировочной зоны заблокировать функцию АПВ при повреждении в кабеле. На следующем рисунке приведен пример конфигурации зон и график в I-Z плоскости.
Управление качеством энергии
Терминал REF542plus оснащен функциями для мониторинга и улучшения качества энергии. Промышленные отборы энергии становятся все более чувствительными к параметрам, определяющим качество энергии, например, содержание гармонических составляющих, в то время, как энергопредприятия предъявляют счет и накладывают пеню за неудовлетворительный еоэф потребляемой энергии.
Интегрированный регулятор коэффициента мощности с резонансной защитой
Терминал REF542plus предлагает также регулятор еоэф, который может коммутировать до 4-х конденсаторных батарей. Данная функция позволяет производить компенсацию реактивной мощности в РУ высокого напряжения без необходимости оснащения РУ каким-либо дополнительным оборудованием. Для настройки и поддержания заданного еоэф при любых режимах нагрузки можно с помощью терминала включать и отключать нагрузку номинальной мощностью до десятков Мвар.
Проблемой, которая может возникнуть при включении компенсирующих конденсаторов, является гармонический резонанс системы. Энергосистема при этой операции настроена на специфическую частоту, определяемую комбинацией индуктивности нагрузки и подключенных конденсаторов. На этой частоте происходит резонанс энергосистемы.
Гармонический резонанс вызывает значительное искажение характеристик напряжений токов, повышенные потери и чрезмерный нагрев оборудования.
Эти опасные резонансные режимы предотвращаются реализованной в терминале REF542plus резонансной защитой (патентованная функция ABB). Резонансная защита при повышении содержания гармоник отключает подключенную конденсаторную батарею и перенастраивает энергосистему. Регулятор может также провести новую попытку коррекции и достижения заданного cos, если это отвечает требованию логики защиты. На следующем рисунке показано повышение общего гармонического искажения (THD) при включении конденсаторной батареи. Если значение THD остается выше уставки отключения и по истечении 100 мс, что является характерным для переходного процесса, то резонансная защита отключает конденсаторную батарею и этим устраняет опасный рабочий режим.
Защита THD (защита общего гармонического искажения)
Гармонические составляющие оказывают нежелательное влияние на распределительные энергосистемы и на нагрузки, которые от этих систем запитаны. Характерными негативными последствиями являются чрезмерный нагрев оборудования, повышение потребления тока и перенапряжение. Обратные составляющие гармоник частоты снижают вращающие моменты двигателей и повышают потребление токов. Защита THD в терминале REF542plus препятствует возникновению этих негативных явлений (Total Harmonic Distortion - Общие гармонические искажения). Защита действует при превышении содержания гармоник уставки отключения. Содержание гармоник анализируется до частоты 1500 Гц, что соответствует 25-й гармонике частоты в системе 60 Гц и 30-й гармонике частоты в системе 50 Гц.
Явление резонанса, вызванное включением конденсаторной батареи.