Серьезное внимание — релейной технике, автоматике и телемеханике в энергосистемах

В статье освещены вопросы состояние дела в области релейной техники, наконец 1939 года. Описаны проблемы отечественного релестроения, монтажа и эксплуатации РЗА, отсутствия типовых решений и инструкций по релейной защите. Изложены основные задачи, стоящие перед электропромышленностью в области релестроения. Особое внимание в статье уделено проблемам в Мосэнерго.

План развития народного хозяйства СССР в третьей сталинской пятилетке, запечатленный в исторических решениях ХVIII съезда ВКП(б), предусматривает дальнейший мощный рост электрификации нашей страны. Этот план реализуется в повседневной героической будничной работе миллионов трудящихся, рабочих, инженеров и ученых, преданных патриотов советской родины.
Большое значение в выполнении заданий третьего пятилетнего плана имеет организация бесперебойного снабжения народного хозяйства электроэнергией. Такая организация может быть осуществлена только на основе внедрения в работу энергосистем новейшей передовой техники, важными звеньями которой являются релейная защита, автоматика и телемеханика.
Резолюция XVIII съезда ВКП(б) по докладу тов. Молотова в числе мероприятий по внедрению новейшей энергетической техники указывает «автоматизацию основных производственных процессов электростанций и сетевого хозяйства». В этой же резолюции поставлена задача «расширить производство аппаратуры автоматического и телемеханического управления».
Общеизвестны роль и значение релейной защиты в обеспечении бесперебойного и высококачественного электроснабжения, в уменьшении аварийности. Отказ в действии защиты, неселективное выключение приводят к перерыву снабжения электроэнергией потребителей. Недостаточно быстрое выключение поврежденного элемента системы приводит к увеличению разрушения оборудования, и ухудшению качества передаваемой энергии за счет снижения напряжения и колебания частоты. Наконец, недостаточно быстрое выключение поврежденного участка, особенно в мощных энергосистемах, влечет за собой качания и выход из параллельной работы электростанций, что в свою очередь приводит к перерыву питания электроэнергией большинства потребителей и наносит огромный ущерб народному хозяйству.
Внедрение электричества во все отрасли народного хозяйства предъявляет все более повышенные требования к релейной защите. Если ранее работа защиты с временем в несколько секунд признавалась удовлетворительной, то нынешние требования к защите в отношении времени действия исчисляется десятыми и даже сотыми долями секунд.
Давно прошла та пора, когда все элементы системы защищались только токовыми максимальными реле и термин «защита от сверхтоков» был синонимом релейной защиты. В настоящее время более совершенные защиты максимально направленные, дистанционные и т. д. не могут считаться удовлетворительными и вытесняются дифференциальной защитой, быстрота действия, селективность и чувствительность которой не зависят от режима работы всей системы и защищаемого объекта.
Необходимо со всей определенностью признать отставание техники релейной защиты от запросов развития электрохозяйства в СССР. Имевшее место вредительство в энергетике было особенно острым именно в области релейной защиты.
Поэтому ликвидировать отставание и последствия вредительства в области релейной защиты есть ответственная задача работников энергосистем и электропромышленности.
Релейная защита, удовлетворяющая поставленным требованиям, в руках людей, в совершенстве освоивших ее эксплуатацию, предотвратит повреждения и выход из строя десятков генераторов, трансформаторов и выключателей, сократит простой предприятий и таким образом сбережет государству миллионы рублей, укрепит его обороноспособность.
Каково состояние дела релейной техники и каковы ближайшие задачи в этой области?
Значительную часть релейного оборудования энергосистем составляют старые изношенные реле, конструкция которых в настоящее время признана неудовлетворительной. Схемы и принципы, по которым осуществлена защита, также в целом ряде случаев не удовлетворяют современным требованиям. Существующая релейная защита во многих энергосистемах Советского Союза не обеспечивает бесперебойного снабжения электроэнергией потребителей.
Выпуск релейной аппаратуры союзного производства совершенно недостаточен для обеспечения потребности энергосистем и вновь строящихся объектов. Поэтому лишь в некоторой доле удается провести реконструкцию старой и внедрение новой защиты путем применения более совершенных схем защиты и замены устаревших недоброкачественных реле.
Таким образом расширение производства релейной аппаратуры в Союзе является насущно необходимым.     
По номенклатуре производства наше релестроение отстает от уровня мировой техники. Удовлетворительно на базе выпускаемой аппаратуры можно выполнить лишь защиты трансформаторов (дифференциальную, газовую, максимальную), в значительной части — защиту генераторов (дифференциальная продольная и поперечная от замыкания на землю) и защиту радиальных сетей.
Возможность же выполнения защиты линий электропередач высокого напряжения и электродвигателей сильно ограничивается номенклатурой освоенных производством реле. Особенно это можно отнести к защите сетей сложной конфигурации с несколькими точками питания. Изготовляемые в Союзе дистанционные реле (импеданцные и реактанцные), применение которых в сетях сложной конфигурации с несколькими точками питания наиболее распространено, имеют целый ряд недостатков. Наиболее существенные из них: малая чувствительность, недостаточная быстрота действия, возможность правильной работы только при токах выше номинального, большой импеданц трогания. Кроме того, у реактанцных реле наблюдаются большие ошибки омметра от угла и частоты. Применение дистанционной защиты на линиях передач с токами короткого замыкания, близкими к номинальным, и на коротких участках линии вследствие этого невозможно. Выполнение более совершенных защит линий, основанных на дифференциальном принципе, на сегодня практически исключено.
В настоящее время известны два принципа выполнения дифференциальной защиты, удовлетворяющих требованиям современной техники: дифференциальная защита с контрольными проводами, которая имеет совершенно ограниченное применение ввиду дефицита контрольного кабеля, и защита с блокировкой токами высокой частоты или высокочастотная защита, которая промышленностью не выпускается. Другие типы защит: поперечная дифференциальная (токовая балансная и дифференциально направленная), токовые отсечки, земляная направленная защита с блокировкой по проводам связи и т. д., лишь в некоторых частных случаях удовлетворительно разрешают вопрос и ни в коей мере не ослабляют остроты положения с релейной защитой.
Следует отметить плохое качество реле ХЭМЗ им. Сталина: небрежная обработка деталей, ненадежная работа контактов и т. д. Погрешности значительного количества типов реле превосходят гарантируемые заводом. Эти причины в значительной степени снижают условия чувствительности, надежности и быстроты действия, предъявляемые к релейной защите.
Основные задачи, стоящие перед электропромышленностью в области релестроения, заключаются в следующем:
— Увеличить выпуск реле, обеспечивающий потребность энергосистем и вновь строящихся объектов;
— Значительно улучшить качество выпускаемой продукции, совершенно прекратить выпуск дефектных реле и не допускать расхождения параметров реле с параметрами, указанными в заводской информации;
— Повысить надежность работы контактов реле;
— Освоить производство быстродействующих реле с повышенной чувствительностью;
— Освоить и наладить производство высокочастотной защиты;
— Расширить номенклатуру производства много контактных реле и комбинированных реле (реле-за щита);
— Освоить промышленное производство трансформаторов тока типа Ферранти, что значительно облегчит внедрение земляной защиты в кабельных сетях;
— Увеличить производство контрольного кабеля дефицит которого наравне с релейной аппаратур является основным тормозом в развитии релейной защиты.
В области эксплуатации также еще не все сделано, чтобы обеспечить надежную и правильную работу релейной защиты. Значительная часть аварий в энергосистемах происходит по халатности, небрежности и подчас безграмотности работника эксплуатирующих защиту. План проверок и прочих профилактических мероприятий по защите, как правило, не выполняется. Качество проверок часто довольно плохое и не гарантирует правильной и надежной работы защиты. При проведении испытаний в некоторых случаях ограничиваются только проверкой приборов, оставляя без надзора остальную аппаратуру и вторичную коммутацию, являющийся неотъемлемой частью релейной защиты. Эксплуатация ведется без надлежащих инструкций как для работников релейных служб, так и для оперативного персонала. Нет типовых схем по вторичной коммутации. Отсутствует единая система выполнения монтажа защиты и вторичной коммутации. Наблюдаются случаи плохого выполнения монтажа с применением недоброкачественных клемм, предохранителей и прочей арматуры.
Анализ аварий не всегда производится правильно и своевременно. Недостаток регистрирующих приборов, блинкеров в цепях защиты и соответствующей сигнализации не дает возможности правильно анализировать аварии. Между тем при правильно и своевременном анализе аварий значительную часть аварий можно предотвратить.
В энергосистемах ощущается острый недостаток измерительных приборов для проведения испытаний защиты. Работники релейных служб недостаточно борются за выполнение плана, за стахановские методы работы. Наблюдается консерватизм во внедрении и освоении новых более рациональных и менее сложных типов защиты. Нет должной заботы в воспитании и росте новых кадров специалистов по релейной техники.    
Руководство энергосистем и промышленных предприятий не уделяет требуемого внимания вопросу релейной защиты. Многие руководители еще не осознали, что только при правильной постановке эксплуатации и оснащении передовой техникой релейной защиты возможны бесперебойное снабжение потребителей и безаварийная работа энергосистем
Большую помощь в развитии релейной тема должны оказать лаборатории энергосистем и научно-исследовательские организации. Ввод в эксплуатацию каждого нового типа защиты должен сопровождаться подробными и тщательными испытаниями. Только такой метод даст возможность выявить все недостатки применяемой защиты и устранить их до ввода в нормальную работу. Кроме этого научно-исследовательские организации должны оказывать большую помощь заводам, производящим реле, в части выявления дефектов и разработки новых конструкций реле, новых принципов защиты.
Перед работниками научно-исследовательских организаций стоит ряд вопросов проблемного поиска. Величина токов небаланса при различных трансформаторах тока и схемах защиты, влияние на защиту частоты, формы кривой, высших гармоник, порядок их и величина еще в достаточной степени не изучены. Нет блокировки, обеспечивающей во всех случаях правильное действие защит при качаниях в системе. Генераторы еще не имеют надежной защиты от всех видов повреждений и нештатных режимов (защита от перегрузки, от замыкания витков одной фазы и т. д.). Устранение мертвой зоны у реле направления, увеличение быстроты действия и чувствительности защиты — все это вопросы, решение которых явится крупным шагом вперед в деле развития релейной техники.
За исключением газовой защиты трансформаторов, мы  еще не имеем защиты, которая фиксировала бы начало аварий (разряд, порча изоляции, дуга с большим переходным сопротивлением и т. д.). В этом отношении большой интерес представляют предложения контроля изоляции токами высокой частоты, предложение защиты, реагирующей на появление дыма и изменение состава воздуха в генераторе и т. д. Ряд вопросов, по всей вероятности, может быть решен внедрением в релейную технику, помимо электромеханических приборов, имеющих определенные органические недостатки, приборов, построенных на принципе электронной техники, на выпрямлении тока, на создании специальных контуров и фильтров для замера электрических величин. Большим минусом, в развитии релейной техники является отсутствие широкого обмена опытом между научно-исследовательскими организациями, эксплуатирующими организациями и заводами. Немало исследовательских работ и ценных предложений, предающих большое значение, не выходят за пределы лабораторий и институтов.               
Наряду с развитием техники релейной защиты уровень культурной эксплуатации энергосистем характеризуется степенью внедрения автоматики, телемеханического управления и телеизмерений в основные процессы производства и распределения электроэнергии. Состояние этого дела в наших энергосистемах также нельзя признать сколько-нибудь удовлетворительным.
Примером запущенности этой области техники явно пренебрежительного к ней отношения может служить одна из крупнейших энергосистем Союза — Мосэнерго (управляющий — М. Я. Уфаев, Главный инженер — С. Т. Дуринов)
В течение нескольких лет на электростанциях и подстанциях Мосэнерго бездействуют специально установленные автоматы регулирования напряжения ХЭМЗ и ВВС. До сих пор Мосэнерго не может создать условий для наладки и включения в работу этих автоматов, совершенно необходимых для повышения статической устойчивости системы. В течении 2-х лет руководители Мосэнерго не могут заставить небольшую Орехово-Зуевскую ТЭЦ присоединить десяток проводов к телесумматору мощности для передачи показаний на центральный диспетчерский пульт в Москву; телесумматор изготовленный центральными лабораториями Мосэнерго (ЦЛЭМ), является уникальным. Много месяцев шла дискуссия с Шатурской ГРЭС о включении телесуматора для передачи суммарной активной мощности всей станции в Москву. Вот уже более 15 месяцев не могут включить в эксплуатацию прошедшую испытания установки телемеханики и телеуправления на одной из крупных подстанций. Не лучше положение в части телеуправления и телесигнализации на ряде других станций и подстанций. Между тем современный диспетчерский пункт энергосистемы немыслим без хорошо налаженной телемеханики.
На электростанциях Мосэнерго до сих пор синхронизация турбогенераторов при включении на параллельную работу производится вручную, а Главцентроэнерго не заботится о снабжении этой важнейшей системы Союза автоматическими синхронизаторами.
Фактическое отношение (не на словах, а на деле!) к автоматике и телемеханике руководителей Мосэнерго и Главцентроэнерго видно также из технических условий, в которых приходится работать центральным лабораториям Мосэнерго. Будучи расположены в непосредственной близости к токопроводящим шинным устройствам, лабораторные помещения (кстати, чрезвычайно тесные) подвергаются сильнейшим воздействиям электромагнитных полей, вследствие чего нельзя производить точных измерений; до последнего времени лаборатории были лишены даже аккумуляторной батареи.
Какого внимания делу автоматизации и телемеханизации можно ожидать от руководителей Мосэнерго, когда они за все время своей работы не удосужились ни разу даже заглянуть в цех автоматики и телемеханики ЦЛЭМ и поинтересоваться вполне практическими и жизненно важными для энергосистемы вопросами, которыми занимаются творческие работники-инженеры.
Эти подробности из практики крупнейшей и во многих других отношениях передовой энергосистемы Союза говорят о большом неблагополучии на участке телемеханики и автоматики электрохозяйства.
Если подчас такова практика, то и теоретически-экспериментальные работы в области основных проблем, а также подготовка кадров специалистов автоматики и телемеханики пока не стоят на должной высоте. С этой точки зрения следует приветствовать создание при Академии наук СССР Института автоматики и телемеханики, который, надо надеяться, займется разработкой вопросов, имеющих важное значение для электрохозяйства Союза.
Культуру передовой релейной техники, автоматики и телемеханики в производстве и распределении электроэнергии можно завоевать лишь упорной работой заводов, энергосистем и научно-исследовательских организаций.

Источник: журнал Электричество 1939, №9. Стр. 1 - 3