13
Резервирование
выключателя
110
кВ
разъединителем
—
простое
решение
,
повышающее
эффективность
О
сновной
целью
написания
данной
статьи
является
желание
привлечь
внимание
отечественных
про
-
изводителей
коммутационной
аппаратуры
110
кВ
и
инвесторов
к
разработке
нового
коммутацион
-
ного
аппарата
110
кВ
,
значительно
повышающего
уровень
надежности
электроэнергетических
объектов
при
сокраще
-
нии
затрат
на
техническое
перевооружение
и
реконструкцию
в
электросетевом
комплексе
РФ
.
В
настоящее
время
на
большинстве
подстанций
электро
-
сетевого
комплекса
РФ
с
высшим
уровнем
напряжения
110
кВ
отключение
силовых
трансформаторов
от
основной
сети
обеспечивается
с
помощью
отделителей
и
короткозамыкате
-
лей
[1].
Необходимость
их
замены
назрела
уже
давно
.
Подавляющее
большинство
схем
подстанций
распреде
-
лительных
и
главных
понизительных
подстанций
,
оснащен
-
ных
отделителями
и
короткозамыкателями
,
выполнено
по
типовым
схемам
«
два
блока
с
отделителями
и
неавтомати
-
ческой
перемычкой
со
стороны
линий
»
и
«
мостик
с
выключа
-
телем
в
перемычке
и
отделителями
в
цепях
трансформато
-
ров
».
Описание
таких
схем
подстанций
приведено
в
[2].
Несмотря
на
простоту
конструкции
отделителей
и
ко
-
роткозамыкателей
и
алгоритма
их
работы
,
все
-
таки
случаи
отказов
как
отделителей
,
так
и
короткозамыкателей
имеют
место
.
Количество
случаев
отказов
в
работе
вышеуказан
-
ных
аппаратов
,
приводящих
к
серьезным
повреждениям
оборудования
,
с
каждым
годом
только
возрастает
из
-
за
естественного
износа
оборудования
,
ухудшения
изоляции
вторичных
цепей
,
отсутствия
оригинальных
запасных
ча
-
стей
к
ним
,
уже
давно
снятых
с
производства
и
т
.
д
.
Согласно
статистике
,
приведенной
в
сборнике
информационных
ма
-
териалов
по
эксплуатации
[3],
количество
отказов
основных
защит
или
коммутационных
аппаратов
(
короткозамыкате
-
Виктор
КОТОЛИВЦЕВ
,
начальник
Департамента
развития
и
инноваций
ПАО
«
МРСК
Юга
»
Статья
посвящена
концепции
создания
нового
модульного
коммутационного
аппарата
,
предлагаемого
к
разработке
,
и
дальнейшего
налаживания
производства
с
целью
при
-
менения
на
подстанциях
110
кВ
для
установки
в
цепи
си
-
лового
трансформатора
при
реконструкции
и
новом
стро
-
ительстве
электроэнергетических
объектов
.
Применение
предлагаемого
к
разработке
аппарата
для
электроэнерге
-
тики
позволит
ощутимо
сократить
затраты
на
реконструк
-
цию
и
новое
строительство
в
энергетическом
комплексе
Российской
Федерации
и
значительно
увеличить
надеж
-
ность
работы
подстанций
.
14
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
1,
июнь
2016
лей
,
отделителей
),
особенно
на
тупиковых
подстанциях
на
-
пряжением
6–110
кВ
,
и
,
как
следствие
,
число
повреждений
силовых
трансформаторов
только
в
1995
году
в
РФ
произо
-
шло
115
технологических
нарушений
в
работе
электрических
сетей
,
приведших
к
повреждению
31
силового
трансформа
-
тора
напряжением
110–500
кВ
.
Именно
поэтому
на
действующих
подстанциях
с
корот
-
козамыкателями
и
отделителями
дополнительно
реализо
-
вывалось
действие
защит
на
отключение
отделителя
при
срабатывании
защит
трансформатора
и
отказе
во
включе
-
нии
короткозамыкателя
в
соответствии
с
Информационным
письмом
№
5-91 [4].
Устройствами
резервирования
отказа
короткозамыка
-
теля
в
настоящий
момент
оснащены
все
подстанции
в
до
-
черних
зависимых
обществах
компании
«
Россети
».
Принцип
работы
УРОК
детально
изложен
в
описании
изобретения
к
авторскому
свидетельству
[5].
Только
в
ПАО
«
МРСК
Юга
»
на
сегодня
в
эксплуатации
находится
631
короткозамыкатель
и
653
отделителя
.
На
рисунке
1
представлена
информация
из
аналитиче
-
ского
отчета
о
состоянии
аварийности
в
ДЗО
ПАО
«
Россети
»
за
12
месяцев
2014
года
.
На
гистограмме
видно
,
что
удель
-
ная
повреждаемость
отделителей
(
ОД
)
и
короткозамыкате
-
лей
(
КЗ
)
ниже
лишь
повреждаемости
выключателей
.
При
этом
речь
идет
об
оборудовании
,
работающем
значительно
реже
опережающих
по
аварийности
выключателей
.
Износ
отделителей
и
короткозамыкателей
значителен
,
а
отказ
в
их
работе
при
отсутствии
обеспечения
«
дальнего
»
резервиро
-
вания
(
из
разных
источников
от
20
до
40%
силовых
транс
-
форматоров
полноценно
защищаются
защитами
питающих
центров
)
приводит
к
серьезным
последствиям
.
Наиболее
характерными
дефектами
ОД
и
КЗ
являются
неисправности
приводов
этих
аппаратов
[6].
К
основным
из
них
можно
отнести
следующие
дефекты
:
–
разрегулировка
привода
(
механический
износ
рычага
с
защелкой
,
нарушение
регулировки
,
затирание
на
осях
релейной
планки
или
заклинивание
ее
серповид
-
ного
рычага
,
заклинивание
механизмов
привода
);
–
повреждения
катушек
электромагнитов
управления
;
–
неисправности
блок
-
контактов
и
цепей
управления
привода
;
–
излом
подверженных
естественному
старению
и
кор
-
розии
вспомогательных
пружинок
привода
.
Сам
по
себе
принцип
применения
схемы
«
отделитель
—
короткозамыкатель
»
для
защиты
оборудования
подстанций
,
заключающийся
в
необходимости
создания
искусственного
замыкания
для
обеспечения
работы
защит
и
отключения
выключателей
питающих
подстанций
,
связан
с
дополни
-
тельными
рисками
развития
технологического
нарушения
:
отгорание
шлейфов
на
питающих
ВЛ
-110
кВ
при
включении
КЗ
,
отказы
защит
выключателей
110
кВ
на
питающих
под
-
станциях
и
связанная
с
этим
работа
УРОВ
или
защит
после
-
дующих
ступеней
релейных
защит
на
смежных
подстанциях
.
Именно
по
вышеуказанным
причинам
Положением
о
Единой
технической
политике
в
электросетевом
комплек
-
се
ПАО
«
Россети
»
запрещаются
к
применению
при
рекон
-
струкции
,
техническом
перевооружении
и
новом
строитель
-
стве
распределительных
электросетевых
объектов
схемы
первичных
соединений
ПС
35–110 (220)
кВ
с
отделителями
и
короткозамыкателями
[7].
В
настоящее
время
в
электро
-
сетевом
комплексе
РФ
слабо
,
но
ведется
работа
по
«
уходу
»
от
ОД
и
КЗ
двумя
способами
:
1.
Замена
ОД
и
КЗ
110
на
выключатель
(
традиционный
спо
-
соб
);
2.
Замена
ОД
и
КЗ
на
компактные
модульные
блоки
КРУЭ
наружной
установки
.
Рассмотрим
преимущества
и
недостатки
обоих
способов
реконструкции
.
1.
Традиционный
способ
решения
проблемы
заклю
-
чается
в
реконструкции
подстанции
с
заменой
ОД
и
КЗ
110
кВ
на
выключатель
и
установкой
разъединителей
110
кВ
.
Рис
. 1.
Аварийность
на
единицу
эксплуатируемого
оборудования
ПС
напряжением
35–110
кВ
за
2014
год
Техсовет
15
решение
имеет
как
ряд
преимуществ
,
так
и
ряд
недо
-
статков
.
Преимущества
:
–
отсутствие
необходимости
создания
искусственного
короткого
замыкания
и
необходимости
отключения
выключателей
на
концах
питающих
данную
подстан
-
цию
линий
;
–
замена
морально
и
физически
устаревшего
обору
-
дования
на
новое
,
повышающая
надежность
работы
и
снижающая
временные
и
финансовые
затраты
на
его
эксплуатацию
;
–
высокая
заводская
готовность
,
позволяющая
сокра
-
тить
затраты
времени
на
монтаж
оборудования
,
исключить
возможные
ошибки
при
выполнении
стро
-
ительно
-
монтажных
работ
;
–
возможность
выполнения
дополнительной
механиче
-
ской
блокировки
операций
разъединителем
при
вклю
-
ченном
выключателе
110
кВ
,
которая
никоим
образом
не
зависит
от
наличия
либо
отсутствия
оперативного
тока
блокировки
,
состояния
(
исправных
/
неисправных
)
командно
-
сигнальных
аппаратов
(
КСА
)
или
термина
-
лов
РЗА
,
используемых
в
схемах
оперативной
блоки
-
ровки
;
–
сокращение
занимаемой
оборудованием
площади
при
реконструкции
и
новом
строительстве
.
Недостатки
:
–
высокая
стоимость
компактного
модульного
блока
КРУЭ
наружной
установки
;
–
отсутствие
подобных
устройств
отечественного
про
-
изводства
повышает
определенные
риски
,
связанные
с
ценой
как
самого
оборудования
,
так
запасных
частей
к
нему
и
зависящей
от
курса
рубля
к
иностранным
валютам
,
а
также
от
внешнеполитической
обстановки
;
–
не
решаются
вопросы
надежности
при
потере
опера
-
тивного
тока
или
отказе
выключателя
на
подстанциях
,
не
обеспеченных
дальним
резервированием
;
–
отсутствие
видимого
разрыва
при
отключении
разъ
-
единителя
и
необходимость
отключения
секции
шин
для
обеспечения
безопасности
обслуживающего
пер
-
сонала
при
проведении
регламентных
работ
блочного
коммутационного
аппарата
.
К
преимуществам
такого
варианта
реконструкции
можно
отнести
:
–
отсутствие
необходимости
создания
искусственного
короткого
замыкания
и
необходимости
отключения
выключателей
на
концах
питающих
данную
подстан
-
цию
линий
;
–
замена
морально
и
физически
устаревшего
обору
-
дования
на
новое
,
повышающая
надежность
работы
и
снижающая
временные
и
финансовые
затраты
на
его
эксплуатацию
;
–
наличие
видимого
разрыва
и
удобство
в
организации
безопасного
выполнения
регламентных
работ
.
Однако
при
таком
традиционном
способе
реконструкции
имеется
и
ряд
недостатков
:
–
низкая
заводская
готовность
оборудования
,
требу
-
ющая
больших
затрат
времени
и
средств
на
рекон
-
струкцию
(
проектирование
,
строительно
-
монтажные
работы
,
пусконаладочные
работы
);
–
повышенный
риск
ошибок
при
реконструкции
,
связан
-
ный
с
низкой
заводской
готовностью
применяемого
оборудования
;
–
не
решаются
вопросы
надежности
при
потере
опера
-
тивного
тока
как
на
самом
защищаемом
присоединении
(
силовой
трансформатор
),
так
и
на
подстанции
в
целом
или
отказе
выключателя
110
кВ
в
цепи
силового
транс
-
форматора
на
подстанциях
,
не
обеспеченных
«
даль
-
ним
резервированием
».
Необходимо
учитывать
,
что
из
соображений
снижения
затрат
на
передачу
электри
-
ческой
энергии
постоянным
оперативным
персоналом
обеспечены
только
подстанции
со
сложной
схемой
или
подстанции
,
питающие
ответственных
потребителей
.
Большая
часть
подстанций
обслуживается
оператив
-
но
-
выездными
бригадами
и
не
оснащена
системами
телеуправления
,
что
даже
при
наличии
сигнализации
о
неисправности
на
подстанции
(
неисправность
цепей
управления
,
короткое
замыкание
в
цепях
оперативного
тока
)
не
позволит
максимально
оперативно
среагиро
-
вать
на
возникший
дефект
,
способный
мгновенно
пере
-
расти
в
серьезное
технологическое
нарушение
;
–
отсутствие
возможности
сокращения
площади
под
-
станции
после
проведенной
реконструкции
или
при
новом
строительстве
.
2.
Применение
ком
-
пактных
модульных
блоков
КРУЭ
наруж
-
ной
установки
(
на
-
пример
: DT
С
фирмы
Siemens, PASS M0
от
АВВ
, HYpact jn Alstom
Grid),
актуально
,
осо
-
бенно
в
стесненных
условиях
городской
застройки
,
но
и
такое
Выключатель
-
разъединитель
110
кВ
с
пружинно
-
моторным
приводом
Рис
. 2.
16
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
1,
июнь
2016
Предлагается
разработка
нового
блочного
коммутаци
-
онного
аппарата
,
совмещающего
выключатель
и
разъеди
-
нитель
110
кВ
с
пружинно
-
моторным
приводом
,
оснащен
-
ного
независимым
блоком
РЗА
ближнего
резервирования
(
рисунок
2).
Разработка
блочного
коммутационного
аппарата
позво
-
лит
реализовать
следующие
функции
:
–
возможность
выполнения
дополнительной
,
механиче
-
ской
блокировки
от
ошибочных
действий
оперативного
персонала
при
производстве
оперативных
переключений
(
отключений
/
включений
разъединителя
при
включенном
выключателе
);
–
возможность
отключения
разъединителя
110
кВ
с
дви
-
гательно
-
пружинным
приводом
(
действие
пружин
на
отключение
)
от
независимого
блока
релейной
защиты
ближнего
резервирования
при
потере
оперативного
тока
на
подстанции
или
отказе
выключателя
110
кВ
данного
блока
.
Двигательно
-
пружинный
привод
,
отключившись
от
действия
независимой
релейной
защиты
ближнего
резервирования
с
выдержкой
времени
большей
выдерж
-
ки
времени
защит
силового
трансформатора
,
выполняет
своего
рода
резервирование
при
отказе
выключателя
110
кВ
или
в
случае
потери
оперативного
тока
на
под
-
станции
.
При
этом
возможны
минимальные
поврежде
-
ния
,
связанные
с
обгоранием
контактов
разъединителя
при
разрыве
токов
КЗ
и
возможном
междуфазном
замы
-
кании
,
ликвидирующимся
действием
выключателей
от
защит
питающих
подстанций
.
В
таком
случае
действие
пружинно
-
моторного
разъединителя
схоже
с
действием
отделителя
,
работающего
по
уже
проверенной
схеме
УРОК
.
Эскиз
предлагаемого
к
разработке
блочного
коммутаци
-
онного
аппарата
,
совмещающего
выключатель
и
разъедини
-
тель
110
кВ
с
пружинно
-
моторным
приводом
,
оснащенного
независимым
блоком
РЗА
ближнего
резервирования
,
изо
-
бражен
на
рисунке
3.
Алгоритм
работы
данного
комбинированного
коммутаци
-
онного
аппарата
,
устанавливаемого
в
цепи
силового
транс
-
форматора
вместо
ОД
и
КЗ
,
прост
:
1.
При
срабатывании
релейной
защиты
силового
транс
-
форматора
происходит
отключение
выключателя
2 (
ри
-
сунок
3).
Отключение
разъединителя
—
дистанционно
,
с
диспетчерского
пульта
(
при
наличии
телеуправления
)
или
с
панели
управления
на
подстанции
производится
оперативным
персоналом
.
2.
При
срабатывании
релейной
защиты
силового
транс
-
форматора
и
отказе
выключателя
2
действием
РЗА
с
вы
-
держкой
времени
,
большей
выдержки
времени
защиты
,
воздействующей
на
выключатель
(
по
схеме
УРОВ
),
про
-
изводится
автоматическая
разблокировка
тяги
разъеди
-
нителя
6
с
последующим
воздействием
на
привод
разъ
-
единителя
5,
отключаемого
действием
предварительно
взведенной
электродвигательным
приводом
пружины
.
Параллельно
с
действием
защиты
силового
трансфор
-
матора
на
случай
исчезновения
оперативного
тока
,
отказа
выключателя
или
вышеуказанной
релейной
защиты
с
вы
-
держкой
времени
,
большей
выдержки
времени
РЗА
силово
-
го
трансформатора
,
независимая
релейная
защита
ближне
-
го
резервирования
4,
питающаяся
от
трансформаторов
тока
1,
сначала
воздействует
на
выключатель
2,
затем
,
в
случае
его
отказа
,
также
производится
автоматическая
разблоки
-
ровка
тяги
разъединителя
6
с
последующим
воздействием
на
привод
разъединителя
5.
При
принудительном
отключении
тока
короткого
замы
-
кания
разъединителем
в
случае
отказа
выключателя
или
потере
оперативного
тока
возникнет
дуга
,
которая
впослед
-
ствии
перейдя
в
междуфазное
КЗ
110
кВ
уменьшит
пагубное
воздействие
на
предварительно
поврежденном
участке
,
вы
-
звавшем
срабатывание
РЗА
(
силовой
трансформатор
,
шин
-
ный
мост
6–10
кВ
,
секция
шин
6–10
кВ
),
и
будет
отключена
действием
защит
,
питающих
подстанцию
линий
110
кВ
.
При
этом
потери
от
возникшего
технологического
нарушения
бу
-
дут
минимальными
.
В
предлагаемой
концепции
разработки
нового
блочного
коммутационного
аппарата
,
совмещающего
выключатель
и
разъединитель
110
кВ
с
пружинно
-
моторным
приводом
,
оснащенного
независимым
блоком
РЗА
ближнего
резерви
-
рования
,
применены
технические
решения
,
в
отдельности
применяемые
в
энергетике
на
протяжении
многих
лет
:
выклю
-
чатель
,
отделитель
,
устройство
ближнего
резервирования
.
Рис
. 3.
Выключатель
-
разъединитель
110
кВ
1
−
трансформаторы
тока
110
кВ
; 2
−
автоматический
выклю
-
чатель
110
кВ
; 3
−
шкаф
управления
выключателя
и
разъедини
-
теля
; 4
−
шкаф
независимой
релейной
защиты
ближнего
резер
-
вирования
; 5
−
пружинно
-
двигательный
привод
разъединителя
;
6 –
тяга
блокировки
работы
разъединителя
при
включенном
выключателе
110
кВ
Техсовет
17
В
качестве
устройства
резервной
защиты
трансформатора
,
осуществляющего
воздей
-
ствие
на
разъединитель
с
пружинно
-
моторным
приводом
,
можно
рассмотреть
уже
широко
применяемые
в
энергетике
,
выпускаемые
оте
-
чественными
производителями
автономные
блоки
ближнего
резервирования
,
конструкция
которого
предполагает
ее
установку
непосред
-
ственно
вблизи
коммутационного
аппарата
.
Питание
цепей
РЗТ
и
отключающих
конден
-
саторов
осуществляется
только
от
вторичных
цепей
ТТ
.
Предлагаемая
к
разработке
концепция
создания
нового
модульного
коммутационно
-
го
аппарата
сохраняет
преимущества
способа
реконструкции
при
применении
компактного
модульного
блока
КРУЭ
наружной
установки
и
при
этом
ис
-
ключает
все
вышеописанные
недостатки
как
традиционного
способа
реконструкции
,
так
и
реконструкции
с
применени
-
ем
модульных
блоков
КРУЭ
наружной
установки
.
К
един
-
ственному
недостатку
предложения
можно
отнести
только
необходимость
отключения
секции
шин
для
обеспечения
безопасности
обслуживающего
персонала
при
проведении
регламентных
работ
блочного
коммутационного
аппарата
.
Разработка
подобного
модульного
коммутационного
аппарата
с
дальнейшим
налаживанием
его
производства
позволит
значительно
сократить
затраты
на
реализацию
программ
замены
ОД
и
КЗ
110
кВ
и
повысит
надежность
энергетических
объектов
.
Учитывая
огромный
потенциал
,
обусловленный
объ
-
емом
эксплуатируемых
на
подстанциях
РФ
и
стран
СНГ
ОД
и
КЗ
110
кВ
уже
в
настоящее
время
требующих
замены
,
счи
-
таю
,
что
разработка
блочного
коммутационного
аппарата
,
совмещающего
выключатель
и
разъединитель
110
кВ
с
пру
-
жинно
-
моторным
приводом
,
оснащенного
независимым
блоком
РЗА
ближнего
резервирования
,
предприятию
,
его
разработавшему
и
наладившему
серийный
выпуск
,
позво
-
лит
получить
реальную
прибыль
для
дальнейшего
развития
производственных
мощностей
и
занять
определенную
,
не
имеющую
конкуренции
,
нишу
в
сфере
производства
комму
-
тационных
аппаратов
для
электросетевого
комплекса
.
Совместным
заседанием
секций
«
Технологии
и
обору
-
дование
подстанций
»
и
«
Управление
режимами
,
автомати
-
зация
и
применение
автоматического
управления
в
сетях
»
Научно
-
технического
совета
ПАО
«
Россети
»,
прошедшим
27
апреля
2016
года
отмечена
:
1)
эффективность
данного
предложения
и
соответствие
основным
тенденциям
развития
подстанционного
обо
-
рудования
;
2)
дополнительные
возможности
,
которые
открывает
пред
-
ложенный
подход
для
модернизации
подстанционных
технологических
комплексов
;
3)
необходимость
более
детальной
проработки
вопросов
защиты
и
автоматики
.
Решением
Научно
-
технического
совета
определена
необходимость
рекомендовать
дальнейшую
разработку
комбинированного
блочного
коммутационного
аппарата
в
рамках
программ
НИОКР
заводов
-
изготовителей
,
а
также
рекомендовать
ПАО
«
Россети
»
направить
запрос
по
по
-
требности
в
аппаратах
с
данными
функциональными
воз
-
можностями
в
адреса
ДЗО
ПАО
«
Россети
»
с
целью
уточне
-
ния
возможного
рынка
этих
устройств
.
ЛИТЕРАТУРА
:
1.
Рожкова
Л
.
Д
.
Козулин
В
.
С
.
Электрооборудование
стан
-
ций
и
подстанций
.
М
.:
Энергоатомиздат
, 1987,
с
измене
-
ниями
.
2.
Справочник
по
проектированию
электроэнергетиче
-
ских
систем
под
редакцией
С
.
С
.
Рокотяна
и
И
.
М
.
Ша
-
пиро
.
Третье
издание
,
переработанное
и
дополненное
.
М
.:
Энергоатомиздат
, 1985.
3.
Сборник
распорядительных
материалов
по
эксплуатации
энергосистем
.
Электротехническая
часть
.
Издание
пя
-
тое
,
переработанное
и
дополненное
.
М
.:
СПО
ОРГРЭС
,
2002.
4.
Информационное
письмо
№
5-91 «
О
схемах
защиты
и
автоматики
подстанций
с
отделителями
и
короткоза
-
мыкателями
».
М
.:
СПО
ОРГРЭС
, 1992.
5.
Авторское
свидетельство
СССР
№
684667,
кл
.
Н
02
Н
7/04, 1973.
6.
Руководство
по
ремонту
отделителей
ОД
-110
М
и
ОДЗ
-
110
М
,
короткозамыкателя
и
приводов
ШПОМ
и
ШПКМ
.
М
.:
Служба
передового
опыта
эксплуатации
энергоси
-
стем
ОРГРЭС
, 1976.
7.
Положение
о
Единой
технической
политике
в
электро
-
сетевом
комплексе
ОАО
«
Россети
».
Утверждено
Со
-
ветом
директоров
ОАО
«
Россети
» (
протокол
№
138
от
23.10.2013).
Оригинал статьи: Резервирование выключателя 110 кВ разъединителем — простое решение, повышающее эффективность
Статья посвящена концепции создания нового модульного коммутационного аппарата, предлагаемого к разработке, и дальнейшего налаживания производства с целью применения на подстанциях 110 кВ для установки в цепи силового трансформатора при реконструкции и новом строительстве электроэнергетических объектов. Применение предлагаемого к разработке аппарата для электроэнергетики позволит ощутимо сократить затраты на реконструкцию и новое строительство в энергетическом комплексе Российской Федерации и значительно увеличить надеж-
ность работы подстанций.