Об опыте эксплуатации основных высокочастотных защит ВЛ кВ в г. г

ИНФОРМАЦИОННОЕ ПИСЬМО

службы РЗ и А ЦДУ ЕЭС РФ

№ 82 23 июня 1994 года

Об опыте эксплуатации основных высокочастотных защит

ВЛ кВ в г.г,

Настоящее письмо составлено на основе данных анализа функционирования основных высокочастотных защит линий кВ Единой энергосистемы в границах бывшего СССР, полученных за годы от всех ОДУ, энергосистем ОЭС Центра и Молдэнерго (в том числе и после образования стран СНГ). Исключение составляет ОДУ Закавказья, которое передало данные анализа функционирования защит в сети 500 кВ только за годы.

В годах в рассматриваемой сети на линиях -1150 кВ использовались основные высокочастотные защиты двух видов:

- дифференциально-фазные защиты (ДФЗ 500, ДФЗ 400);

- направленные фильтровые защиты с высокочастотной блокировкой, переключающиеся в цикле ОАПВ на дифференциально-фазный принцип действия (ПДЭ 2003, НДЗ 751).

При этом защитами ДФЗ 500, ДФЗ 400 разных типов были оснащены все линии 400 кВ и несколько больше 80 % всех линий 500 кВ. Остальные линии 500 кВ, а также все линии 750 кВ и 1150 кВ были оснащены защитами ПДЭ 2003 или НДЗ 751.

1.Общая часть

Службой релейной защиты и автоматики ЦДУ ЕЭС РФ проведен сводный анализ присланных данных по основным высокочастотным защитам линий кВ, результаты которого приведены на рисунках 1,2,3 и в таблицах 1-3.

Основные показатели действия ПДЭ 2003, НДЗ 751 и ДФЗ 500, ДФЗ 400 Таблица1
	ПДЭ 2003 и НДЗ 751	ДФЗ 500 и ДФЗ 400
	число случаев	%	число случаев	%
Всего случаев	689		3523
В том числе правильно	584	84,76	3319	94,20
В том числе допущенные неправильные действия	21	3,05	53	1,50
В том числе неправильно	84	12,19	151	4,30
из них ложно	37	44,05 *)	33	21,85 *)
из них излишне	31	36,90 *)	73	48,35 *)
из них отказы	16	19,05 *)	45	29,80 *)
*) - проценты от общего числа неправильных действий.

Средний процент правильной работы за 4 года составил (Таблица 1):

-для защит ДФЗ 500, ДФЗ ,2 %, что выше среднего трехлетнего ( гг) значения для всех устройств РЗ и АПВ сетей и оборудования кВ (93,4 %);

-для защит ПДЭ 2003 и НДЗ ,76 %, что значительно ниже того же среднего значения.

Из таблицы 1 следует, что если у защит ДФЗ 500, ДФЗ 400 на каждый случай неправильного действия приходится 22 случая правильных действий, то у защит ПДЭ 2003 и НДЗ 751 на каждый случай неправильного действия - только 7 случаев правильных действий. Таким образом можно сказать, что устройства защит ПДЭ 2003 и НДЗ 751 неправильно действуют в 3 раза чаще, чем защиты ДФЗ 500, ДФЗ 400.

Интересно отметить наиболее распространенные виды неправильных действий:

- ДФЗ 500, ДФЗ 400 - излишние (~ 50 %) и отказы (~ 30 %);

- ПДЭ 2003, НДЗ 751 - ложные (~ 45%) и излишние%).

2

2.3ащиты ДФЗ 500, ДФЗ 400 (ДФЗ)

В сетях 400-500 кВ наиболее широко распространены защиты типов ДФЗ 503 и ДФЗ 504. При этом в эксплуатации еще используется некоторое количество панелей более раннего выпуска защит типов ДФЗ 401, ДФЗ 402, ДФЗ 501.

2.1.Среди технических причин неправильных действий защит ДФЗ (таблица 2) обращает на себя внимание очень высокий процент невыясненных причин случаев неправильных действий - почти 42 %. Почти половина этих случаев (29 из 63 неправильных действий) ложится на случаи неправильного действия защиты ДФЗ 503 ВЛ 500 кВ Ингури ГЭС-Центральная (между Грузинской и Краснодарской энергосистемами), большая часть которых - отказы при к. з. в зимнее время на ВЛ 500 кВ, проложенной в горах Главного Кавказа, возможно связанные с тем, что снежными лавинами создаются необычные условия и виды к. з..

Технические причины неправильных действий ПДЭ 2003, НДЗ 751 и ДФЗ 500, ДФЗ 400 (в процентах от общего числа неправильных действий) Таблица 2.
Технические причины	ПДЭ 2003 НДЗ 751	ДФЗ 500 ДФЗ 400
• Отключения при работах на панелях и в цепях	11.91	3.98
• Ошибки в заданных уставках и схемах защиты	3.57	0.66
• Ошибки при выполнении уставок и схем защиты	9.52	8.61
• Неисправности ТТ, ТН, их цепей и оперативных цепей	3.57	9.27
• Дефекты разработки устройств и дефекты аппаратуры в том чцсде:	442.38	19.30
-дефекты разработки защиты - дефекты и неиспр. микроэлектронной и полупровод, аппаратуры - дефекты и неисправности высокочастотной аппаратуры - дефекты и неисправности электромеханических аппаратов
• Нарушение требований директивных материалов и инструкций	7.14	6.62
• Ошибки персонала при операциях с коммутац. устройствами РЗА	-	1.99
•Прочие причины	4.76	7.28
• Технические причины не выяснены	15.48	41.72

Невыясненные случаи, относящиеся к другим линиям 400-500 кВ, также составляют значительную величину от всех неправильных действий -34 случая (22,5 %), что по-видимому объясняется либо недостаточно полной фиксацией поведения защиты автоматическими осциллографами при к. з., либо отсутствием такой фиксации, либо недостаточным вниманием служб РЗА к анализу этих случаев. Практически получается (если отбросить случаи, относящиеся к ВЛ 500 кВ Ингури ГЭС-Центральная), что примерно каждый четвертый случай неправильного действия ДФЗ - с невыясненными техническими причинами.

Большая часть невыясненных неправильных действий (24 из 34 случаев) составляет излишние действия, причем из них:

-13 случаев - при однофазных коротких замыканиях на защищаемой линии с излишним действием на отключение трех фаз в цикле ОАПВ;

-9 случаев - излишние действия при внешних коротких замыканиях.

Необходимо обратить внимание на то, что условия, в которых происходили указанные 13 и 9 случаев неправильных действий аналогичны условиям, приведенным в Информационных письмах службы РЗ и

3

А ЦДУ ЕЭС № 67 от 25.06.84, № 79 от 25.08.93 и в Указании Мосэнерго № 30-21/90 от 05.07.89 (последнее было направлено во все ОДУ и энергосистемы ОЭС Центра с письмом СРЗ и А ЦДУ ЕЭС № 000/32-1 от 15.08.89 ).

На втором месте по числу неправильных действий по техническим причинам - случаи, вызванные дефектами разработки, и дефектами аппаратуры (19,87 %). Среди них преобладают случаи вызванные дефектами и неисправностями высокочастотной аппаратуры (17 случаев или 11,26 %). Из этих 17 случаев:

-7 случаев - различные дефекты и неисправности приемопередатчиков (кроме неисправности радиоламп);

-3 случая - дефекты и неисправности фильтров присоединения;

-3 случая - неисправности ламп приемопередатчиков УПЗ-70. Дефекты разработки составляют лишь 5 случаев (3,31 %). 2.2.Распределение случаев неправильных действий ДФЗ по условной виновности приведено в таблице 3.

Условная виновность в неправильных действиях ПДЭ 2003, НДЗ 751 и ДФЗ 500, ДФЗ 400 (в процентах от общего числа неправильных действий) Таблица 3.
Условная виновность	ПДЭ 2003 НДЗ 751	ДФЗ 500 ДФЗ 400
• Вина служб РЗА	27,38	25,83
В том числе -непосредственные ошибки при работах -неудовлетворительное состояние устройств -дефект проекта -дефект, оставленный после работ	10,71 3,57 - 13,10	3,31 5,3 0,66 16,56
• Вина оперативного персонала	2,38	8,61
• Вина ремонтного персонала	4,76	2,65
• Вина монтажно-налад. и строит, организаций	2,38	3,97
• Вина проектных организаций	3,57	-
• Вина заводов-изготовителей	15,48	9,94
• Вина разработчиков	21,43	1,32
• Прочие причины	7,14	5,96
• Виновность не выяснена	15,48	41,72

Наибольшее число случаев, как и по техническим причинам падает на случаи невыясненной виновности, причем все количественные и процентные величины те же, что и рассмотренные ранее (см. п.2.1.).

На втором месте по условной виновности - случаи по вине персонала служб РЗА (25,83 %). Среди них наибольшее число случаев (25 из 39 или 16,56 %) падает на дефекты, оставленные после работ, выполненных персоналом СРЗА. Из этих 25 случаев большая часть относится к:

-неудовлетворительной регулировке или настройке элементов защиты при правильной схеме .......................……………………………………………………….. -10 случаев;

-неправильному выполнению схемы защиты...................…………………….. -8 случаев;

В составе последних 8 случаев - 5 случаев отказа защиты из-за оставленного разрыва выходной цепи защиты.

На третьем месте 15 случаев (9,94 %), происшедших по вине заводов-изготовителей. Из 15-ти случаев:

*-по вине завода "Нептун" - изготовителя

высокочастотного оборудования (в основном неисправности приемопередатчиков и элементов настройки заградителей).................................…………………………… -7 случаев;

*-по вине заводов-изготовителей трансформаторов напряжения (в основном повреждения ТН 500 кВ типа НКФ)............................................................……………………….. - 5 случаев.

Относительно много случаев и по вине оперативного персонала - 13 случаев (8,61 %). Следует отметить наиболее повторяющиеся причины таких случаев:

•-операции в токовых цепях без отключения

защиты..........................................................случая;

•-оперативный персонал оставил включенной

неисправную защиту ДФЗ и не сообщил о

неисправности в соответствующую службу РЗА...............................................................случая.

2.3.В целом находящиеся в эксплуатации защиты ДФЗ 503 и ДФЗ 504 являются достаточно отработанными основными высокочастотными защитами линий и в основном удовлетворяют требованиям надежности функционирования в сетях 500 кВ и более низкого напряжения, когда не требуется особого быстродействия, которое могут обеспечить защиты ПДЭ 2003 (НДЗ 751).

Необходимо, чтобы все выпускаемые АО "ЧЭАЗ" в дальнейшем панели ДФЗ имели:

•-автоматический ввод замедления действия на основе разработанных ВНИИЭ микроэлектронных блоков БФВКЦ;

•-изменения схемы защиты, обеспечивающие надежную работу передатчика АВЗК-80 при коммутациях реле постоянного тока ДФЗ в условиях внешнего к. з.;

•-сигнализацию неисправности реле сопротивления на панелях

ДФЗ 503.

3. Защиты ПДЭ 2003 и НДЗ 751

Из этих двух типов защиты наиболее распространены защиты типа ПДЭ 2003. Количество панелей НДЗ 751 за рассматриваемый период эксплуатации не превышало величины порядка 10% от всех панелей данного вида защит.

3.1.Среди технических причин неправильных действий (таблица 2) наибольшее число случаев падает на группу причин "дефекты разработки устройств и дефекты аппаратуры" (44,05 %). Среди них наибольшее число случаев относится:

•-к дефектам разработки (22 из 37 случаев или 26,19 %);

•-к дефектам и неисправностям микроэлектронной и полупроводниковой аппаратуры (13 из 37 случаев или 15,48 %).

Среди 22 случаев неправильных действий из-за дефектов разработки выявлены следующие наиболее повторяющиеся причины действий:

- перенапряжения и связанные с ними помехи на постоянном оперативном токе при операциях в первичных цепях (например включение масляного выключателя) или вторичных цепях (переключение оперативных цепей на другую аккумуляторную батарею) или

5

при к.з. в сети оперативного тока (ложные действия во всех случаях) 10,7% (9 случаев);

- помехи в защищаемой линии при к. з. и при отключении к. з. (отказы разной величины затяжки в действии на отключение) 8,3 %,. (7 случаев);

- запаздывание прихода блокирующего сигнала при удаленном внешнем к. з. (излишние действия) 3,57 % (3 случая).

Следует отметить также относительно новые выявленные причины случаев излишних действий ПДЭ 2003, НДЗ 751 при включении фазы без к. з. устройством ОАПВ из-за неидентичности переходных процессов на концах линии, имеющих место в первичной сети, трансформаторах тока, а также в цепях защиты из-за некоторой неодинаковости параметров элементов защиты (см. Информационное письмо службы РЗ и А ЦДУ ЕЭС № 78 от 20.04.93.).

Среди дефектов и неисправностей микроэлектронной и полупроводниковой аппаратуры из 13 случаев повторяющиеся случаи относятся:

*-к неисправностям и повреждениям в модуле МЛ-501 защиты

- 5 случаев (пробои, обрывы и др. неисправности); *-к неисправностям и повреждениям в модуле МУ-011-01 защиты - 2 случая;

*-к плохим контактам на разъеме пиемопередатчиков АВЗК-80 -

-2 случая.

На втором месте по техническим причинам находятся случаи с причинами, относящимися к службам РЗА (25,0 %). Среди них наибольшее число случаев относится:

*-к отключениям при работах на панелях и в цепях (из 21 случая 10 случаев или 11,91 %);

*-к ошибкам в выполненных уставках или схемах (из 21 случая 8 случаев или 9,52 %).

На третьем месте по техническим причинам находятся случаи с невыясненными техническими причинами действия (15,48 % или 13 случаев). Из них:

* отключения при внешних к. з.

-8 случаев;

* отключения без к. з., как правило, односторонние

-3 случая.

3.2.Распределение случаев неправильных действий ПДЭ 2003 и НДЗ 751 по условной виновности приведено в таблице 3.

Наибольшее число случаев падает на персонал служб релейной защиты и автоматики (27,38 %). Среди них:

*- наибольшее число случаев 13,1 % (II из 23 случаев) относится к дефектам оставленным после работ, выполняемых персоналом СРЗА. Значительная часть из указанных II случаев составляет 6 случаев из-за неправильного выполнения схемы защиты, в том числе 2 случая (отказы) из-за оставления разомкнутой выходной цепи защиты;

*-10,71 % (9 из 23 случаев) относится к непосредственным

ошибкам персонала СРЗА при работах.

На втором месте по условной виновности - случаи по вине разработчиков защиты ПДЭ 2003 и НДЗ ,43 %).

6

На третьем месте по условной виновности - случаи по вине заводов-изготовителей (15,48 %) и столько же случаев с невыясненной виновностью (15,48 %).

Из случаев по вине заводов-изготовителей большая часть (~ 14,3 %) относятся к АО "ЧЭАЗ".

низкий процент правильных действий и значительное число неправильных действий как из-за дефектов разработки, так и из-за дефектов микроэлектронной и полупроводниковой аппаратуры показывают, что защита все еще не является достаточно отработанной— все еще переживает период "детских болезней", хотя и находится в эксплуатации более 10 лет.

Следует отметить, что за период эксплуатации ряд мероприятий по устранению выявленных дефектов не всегда доводился до сведения энергосистем и ОДУ и часто выполнялся только в АО "ЧЭАЗ" на очередных партиях выпускаемых панелей защит и то иногда с большим опозданием.

Так, например, некоторые из случаев ложных действий защит из-за помех на постоянном оперативном токе (см.п.3.1.) и мероприятия их устраняющие были разработаны в 1987 году, но из-за отсутствия информации так и не были выполнены до сих пор на панелях защиты, находящихся в то время в эксплуатации.

Имеются случаи, когда мероприятия по устранению выявленных дефектов формально адресовались только для панелей ПДЭ 2003 и поэтому могли не выполняться на панелях НДЗ 751; пример-эксплуатационный циркуляр от 20.09.86. № Ц-06-86(э).

4.Рекоиендации

Для устранения причин неправильных действий и повышения надежности защит линий служба РЗ и А ЦДУ ЕЭС России рекомендует службам РЗА ОДУ, энергосистем и энергообъектов:

4.1. По вопросам, связанным со всеми типами основных защит линий:

• использовать цифровые автоматические осциллографы с двух сторон тех линий, где происходят сложные или необычные виды повреждений; при необходимости увеличить объем фиксируемых осциллографом аналоговых и дискретных параметров основной защиты линии;

• принимать все меры для анализа и выявления причин неправильных действий защит ПДЭ 2003, НДЗ 751 и ДФЗ с привлечением, при необходимости^ специалистов научно-исследовательских, наладочных и других организаций;

• для линий 330-500 кВ, на которых по быстродействию (по условиям устойчивости), по чувствительности и по всем другим параметрам в качестве основной проходит защита ДФЗ 503 (ДФЗ 504), давать преимущество в использовании именно этой защиты, а не защиты ПДЭ 2003 (желательно на стадии проектирования). По заявлениям представителей АО "ЧЭАЗ" завод по специальным заказам изготавливает и поставляет затитьт 71ФЗ.

7

4.2.По защитам ДФЗ 500, ДФЗ 400:

• выполнить рекомендации Информационных писем службы РЗ и А ЦДУ ЕЭС №№ 74, 76, 79-81, выпущенных в годах и Указания Мосэнерго № 30-21/48 от 15.06.93 года;

• на линиях 330-500 кВ проверить и при необходимости выполнить регистрацию автоматическими осциллографами электрических величин и параметров в соответствии с параграфом 1.6.20 ПУЭ (издание шестое, Энергоатомиздат, 1987 год);

• на линиях, оборудованных защитой ДФЗ 500 и устройствами ОАПВ (панелями АПВ 503) проверить выполнение и при необходимости выполнить рекомендации по устранению приводящих к срыву ОАПВ недостатков схем панелей АПВ 503 и панелей ускорения, отмеченных в информационном письме службы РЗ и А ЦДУ ЕЭС № 67 от 25.06.84. и в Указании Мосэнерго № 30-21/90 от 05.07.89 года.

4.3.По защитам ПДЭ 2003 и НДЗ 751:

• заменить менее современные и устаревшие панели НДЗ 751 на панели ПДЭ 2003 (в настоящее время в эксплуатации 9 панелей НДЗ 751);

• считать одной из основных задач - выполнение на находящихся в эксплуатации панелях ПДЭ 2003 и остающихся в работе панелях НДЗ 751 мероприятий по устранению выявленных в процессе эксплуатации дефектов разработки, а также дефектов и неисправностей микроэлектронной и полупроводниковой аппаратуры;

• выполнить рекомендации Информационного письма службы РЗ и А ЦДУ ЕЭС № 78 от 20.04.93. и Циркуляра Департамента науки и техники РАО "ЕЭС России" № Ц-01-94(э) от 12.05.94 года;

• на всех находящихся в эксплуатации панелях ПДЭ 2003 и НДЗ 751 проверить и при необходимости выполнить регистрацию автоматическими осциллографами следующих электрических величин и дискретных сигналов из схемы ПДЭ 2003 и НДЗ 751:

- пуск в. ч. предатчика защиты (напряжение в цепи пуска предатчика);

- ток усилителя мощности (передатчика защиты);

- напряжение приемника защиты;

- срабатывание защиты.

Начальник службы РЗ и А ЦДУ ЕЭС России

Коковин или 2358 (АТС ЦДУ)

 

8