Задачи эксплуатации в области электроавтоматики и релейной защиты
Автор: Кандидат техн. наук И. А. Сыромятников

Советская энергетика достигла больших успехов в области электроавтоматики и релейной защиты. Эти успехи явились результатом массового внедрения опыта передовых энергосистем и работы советских специалистов по изысканию простых и эффективных схем автоматики и релейной защиты. В статье, являющейся изложением доклада автора на научной сессии ВНИТОЭ по автоматике (Ленинград, 1949), изложены те мероприятия, которые обеспечили повышение надежности работы энергосистем и электроустановок промышленных предприятий и освещены дальнейшие задачи эксплуатации в области электроавтоматики и релейной защиты.

В области электроавтоматики и релейной защиты мы в последние годы добились больших успехов. Особо следует отметить работы по повышению устойчивости параллельной работы системы и надежности электроснабжения потребителей. Эти успехи явились прямым результатом массового внедрения электроавтоматики и усовершенствования релейной защиты.
При разработке этих мероприятий Технический отдел МЭС использовал опыт передовых энергосистем и предложения отдельных специалистов. Одновременно пришлось выдержать напряженную борьбу с некоторыми специалистами, предлагавшими для повышения устойчивости параллельной работы и надежности электроснабжения потребителей ряд сложных и неправильных мероприятий:
- автоматическую разгрузку по напряжению, отключающую потребителей при понижении напряжения;
- замену всех существующих выключателей на быстродействующие;
- установку на всех генераторах защиты от выпадения из синхронизма;
- установку мгновенных делительных защит по соображениям сохранения динамической устойчивости и т. п.
Опыт эксплуатации подтвердил правильность и эффективность простых мероприятий, рекомендованных Техническим отделом МЭС в противоаварийных циркулярах №1 и 2. Основные ошибки этих специалистов и технических руководителей некоторых систем Министерства электростанций заключались в недооценке таких простых, но весьма эффективных средств, как автоматическое регулирование возбуждения и автоматическая разгрузка по частоте.
В вопросах разработки мероприятий, направленных к улучшению работы энергосистем, советские энергетики нашли и применили ряд решений, выгодно отличающихся от тех, которые используются за рубежом.
Реконструкция релейной защиты, автоматический ввод резерва источников питания, секционирование, применение самозапуск асинхронных двигателей, в том числе и с фазным ротором, и другие мероприятия обеспечили надежность работы установок собственного расхода электрических станций.
Такие мероприятия, как массовое внедрение автоматического регулирования возбуждения синхронных машин, автоматическая разгрузка по частоте, усовершенствование релейной защиты, автоматическое трехфазное и однофазное повторное включение воздушных линий электропередачи значительно повысили устойчивость параллельной работы систем и надежность электроснабжения потребителей.
В результате проведенной реконструкции релейной защиты асинхронных и синхронных двигателей и сети в нескольких электроустановках крупных потребителей значительно повысилась надежность работы и прекратились массовые отключения двигателей у этих потребителей при понижении напряжения в сети. Несмотря на большую важность этих усовершенствований как для потребителей, так и для энергосистем, этот опыт не нашел широкого распространения. До сих пор имеют место отключения двигателей от мгновенной защиты вследствие повышения напряжения и неправильно настроенной максимальной защиты. Нужно вместе с тем отметить, что реконструкция релейной защиты потребителей весьма проста и заключается практически в ликвидации мгновенной защиты минимального напряжения или установки на ней выдержки времени порядка 4 - 10 сек и внедрение максимальных мгновенных защит, отстроенных от пусковых токов на всех двигателях.
Первый опыт массового применения форсировки возбуждения на генераторах и внедрение самозапуска асинхронных двигателей потребителей был проведен в системе Азэнерго до войны.
Громадная работа по внедрению устройств автоматического регулирования возбуждения во многих энергосистемах была выполнена во время войны работниками эксплуатации и ОРГРЭС. Часть энергосистем внедрила это простое весьма эффективное мероприятие только в последние годы, что свидетельствует о том, что руководители этих энергосистем недооценивали, не придавали этому вопросу должного значения. В дальнейшем необходимо все синхронные машины, как уже установленные, так и вновь монтируемые, обеспечить устройствами автоматического регулирования возбуждения.
Большая работа была выполнена в энергосистемах по усовершенствованию релейной защиты, главным образом, в направлении убыстрения ее действия при коротких замыканиях и по внедрению устройств электроавтоматики. В то же время следует отметить, что с объемом внедрения некоторых видов электроавтоматики положение явно неудовлетворительное. Например, во многих системах нет автоматической разгрузки по частоте (АЧР) или она установлена на совершенно недостаточном количестве фидеров по мощности, в результате чего имеют место случаи полного развала некоторых энергосистем. Необходимо в кратчайшее время во всех энергосистемах установить эти устройства в количестве, обеспечивающем сохранение устойчивой работы при аварийных отключениях генерирующей мощности. Недостаточно удовлетворительно обстоит также дело с внедрением автоматического повторного включения линий электропередачи (АПВ). Есть системы, где практически эта работа только начинается.
В первую очередь следует возможно быстрее внедрить давно известные мероприятия, проверенные опытом эксплуатации, во всех энергосистемах и электроустановках потребителей. Учитывая их особую важность, кратко перечислим их.
1. Синхронные машины (генераторы, компенсаторы и двигатели) должны иметь устройства автоматического регулирования возбуждения с обязательным использованием потолочного возбуждения возбудителей.
2. Энергосистемы должны быть оснащены устройствами автоматической разгрузки по частоте, установленными на таком количестве фидеров, кратковременное отключение которых позволяло бы сохранить устойчивость параллельной работы системы при аварийных отключениях генерирующей мощности.
3. Воздушные линии электропередачи, а также смешанные кабельные линии, питающие большее число подстанций, должны быть оборудованы АПВ с самовозвратом. Пофазное АПВ должно применяться на всех линиях, где применима длительная работа по двум фазам с использованием земли в качестве обратного провода, а на линиях с двухсторонним питанием, где не проходит трехфазное, АПВ с улавливанием момента синхронизма.
В связи с выпуском воздушных выключателей область применения трехфазных быстродействующих АПВ на линиях с двухсторонним и питанием, безусловно, расширится. Таким образец применение различных типов АПВ должно рассматриваться в следующей последовательная простое трехфазное АПВ, трехфазное с проверкой синхронизма, трехфазное с улавливания момента синхронизма, быстродействующее и пофазное АПВ. Кроме того, пофазное АПВ должно применяться на всех линиях, допускающих длительную работу по двум фазам.
4. Источники питания собственного расход должны иметь рационально выполненный автоматический ввод резерва (АВР).
5. Ответственные асинхронные двигатели собственных нужд электростанции и потребителе должны иметь защиты, обеспечивающие их самозапуск после отключения коротких замыканий или при переключении на резервный источник питания. Защиту следует осуществить при помощи одного реле.
Защита минимального напряжения с небольшой выдержкой времени, порядка 0,5 сек., должна применяться только для отключения неответственных двигателей для обеспечения самозапуска ответственных.
6. Синхронные двигатели должны имен устройства форсировки возбуждения и максимальную защиту, действующую мгновенно при коротких замыканиях, и максимальную зависимую с выдержкой времени, действующую при выпадении двигателя из синхронизма, а также защиту минимального напряжения, отстроенную по времени от резервных защит и во всяком случае с выдержкой не менее 5 сек.
7. На нереактированных фидерах, отходящих с шин станции и крупных районных подстанций, следует предусмотреть мгновенную отсечку, настроенную таким образом, чтобы все короткие замыкания отключались бы мгновенно при напряжениях на шинах меньше 50% от нормального рабочего напряжения. При этом следует применять сочетание отсечки с АПВ и АВР и в случае необходимости допускать неселективное действие защиты. Основная сеть высокого напряжения должна быть оборудована быстродействующими защитами.
8. Для максимальной защиты двигателей фидеров, как правило, необходимо использовать однорелейные схемы.

Вопросы автоматики.

Метод самосинхронизации для включения генераторов на параллельную работу имеют большие преимущества перед применяемым в настоящее время способом тонко синхронизации. Метод заключается в том, что генератор разворачивается примерно до нормальной скорости и включается в сеть без возбуждения. Затем, непосредственно после включения, подается возбуждение и генератор через 12 сек. втягивается в синхронизм. При этом методе исключается возможность ошибочного включения генераторов с большим углом расхождения фаз, ускоряется процесс включения, что особенно важно при аварийном положении в системе, и можно осуществить простую и надежную автоматизацию.
Метод самосинхронизации может применяться для гидро- и турбогенераторов, присоединенных через трансформаторы, независимо от их мощности, а также в целом ряде случаев и для генераторов, работающих на общие шины. Для синхронных компенсаторов, установленных в эксплуатации и имеющих разгонные двигатели, следует также применять включение по описанному году.
Самосинхронизация дает возможность применить АПВ для электростанции, связанной с системой линией электропередачи. При отключении линии производится отключение гашения поля генераторов и при установившемся числе оборотов производится включение линии вместе с генератором с последующим включением автомата гашения поля. Это значительно повысит надежность работы таких электростанций.
Для компенсаторов и двигателей следует широко применять прямой или реакторный пуск с приключенным возбудителем. При этой схеме весьма просто осуществляется полная автоматизация пуска и останова, а в случае необходимости и телеуправление. При такой схеме синхронный компенсатор или двигатель ничем не отличается от асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Нужно решительно отказываться от сложных схем, которые были предложены иностранными фирмами для того, чтобы увеличить количество аппаратуры.
В схемах автоматики гидростанций нужно отказаться от ряда усложнений, предложенных заводами необоснованно. Например, нужно применять глухое торможение и отказаться в ряде случаев от устройств разгрузки пяты.
Автоматическое регулирование возбуждения синхронных машин имеет громадное значение да устойчивости параллельной работы систем. Оно должно применяться на всех синхронных машинах. Наиболее пригодным для целей автоматического регулирования возбуждения является компаундирование, разработанное Институтом электротехники АН УССР (Л. В. Цукерник). Компаундирование по своим показателям не уступает электронному регулятору напряжения, а по надежности превосходит его, так как не имеет электронных ламп, не связано с посторонним источником питания и т. п. Устройство компаундирования должно поставляться комплектно заводом «Электросила». При разработке вопроса возбуждения синхронных машин следует учитывать следующие основные требования: потолок возбудителя должен быть не меньше двойного поминального напряжения возбуждения генератора, минимально возможная постоянная времени возбудителя, регулятор возбуждения должен быть прост и надежен при наладке и в эксплуатации.
Большие работы, выполненные за последнее время в ЦНИЭЛ МЭС, показали, что турбогенераторы с массивными роторами при потере возбуждения могут в очень многих случаях безопасно нести активную нагрузку, и поэтому вопрос о необходимости блокировки между выключателем и автоматом гашения поля должен быть пересмотрен. Вопрос этот правильно может быть решен на основе массовых испытаний генераторов при работе без возбуждения, которые следует провести в системах.

Защита.

Изучение опыта эксплуатации показывает, что назрела необходимость в проведении ряда радикальных мероприятий в области релейной защиты. Эти меры диктуются, с одной стороны, неудовлетворительными показателями работы ряда защит, с другой стороны, следует учесть общее повышение технической культуры и широкое внедрение новых методов эксплуатации, так, например, массовое испытание повышенным напряжением электрооборудования, внедрение дугогасящих устройств и др.

Дифференциальная защита трансформаторов и генераторов.

До самого последнего времени не было простой и надежной дифференциальной защиты трансформаторов. Основное затруднение заключалось в отстройке от бросков намагничивающего тока при включениях на холостой ход. Применяемые реле для дифференциальной защиты не удовлетворяли предъявляемым к ним требованиям. Особенно нужно отметить реле HDD фирмы GE, которое является примером весьма дорогого, сложного и плохого решения этого вопроса.
В результате большой работы, проведенной в Советском Союзе, удалось найти простое решение вопроса отстройки дифференциальной защиты трансформаторов от бросков тока намагничивания, применив вспомогательные быстронасыщающиеся трансформаторы тока.
Быстронасыщающиеся трансформаторы тока были впервые предложены еще в 1938 г. В 1945— 1946 гг. проводилась работа по применению этих трансформаторов И. Д. Кутявиным в Томском индустриальном институте, но она не была доведена до конца. В ЦНИЭЛ МЭС в результате большой работы удалось показать и обосновать действительно высокую эффективность применения быстронасыщающихся трансформаторов в дифференциальной защите и не только трансформаторов, но и генераторов. Институт выпустил серию реле с быстронасыщающимся трансформатором и дал метод их расчета.
Возможно применение для защиты трансформаторов реле с тормозными катушками в сочетании с быстронасыщающимися трансформаторами в виде раздельных органов или совмещенными (в случае простого решения). Следует указать, что нет никакой необходимости в выполнении чувствительной, но сложной дифференциальной защиты.
Необходимо также пересмотреть мощность трансформаторов, на которых устанавливается газовая защита. Во всяком случае для трансформатора до 1000 КВА она не должна устанавливаться. Для трансформаторов средней мощности в целом ряде случаев она должна действовать на сигнал, например, на подстанциях, имеющих дежурный персонал.
Дифференциальная продольная и поперечная защита генераторов должка выполняться только при помощи мгновенных токовых реле с быстронасыщающимся трансформатором (без торможения). Реле с тормозными катушками применять не следует, так как установившийся ток небаланса мал. Реле с торможением целесообразно применять только там, где при установившемся коротком замыкании токи небаланса могут быть сравнительно большими, например, на трансформаторах. На генераторах токи небаланса при установившемся режиме короткого замыкания составляют всего лишь несколько миллиампер.
Надо отметить, что не следует усложнять защиту для получения высокой чувствительности. Ток Трогания дифференциальных защит может быть больше номинального и должен лимитироваться лишь надежной работой защиты при коротких замыканиях.
Поперечная дифференциальная защита должна применяться только на генераторах, имеющих выведенные заводом параллельные ветви.

Защита двигателей.

Наблюдаются сравнительно многочисленные отключения асинхронных и синхронных двигателей при понижениях напряжения, вызванных короткими замыканиями е сети, а также отключение асинхронных двигателей при кратковременных перерывах в питании электроэнергии, обусловленных действием АПВ и АВР.
В большинстве случаев эти отключения совершенно излишни и вызваны защитой минимального напряжения с мгновенной или с небольшой выдержкой времени и неправильно настроенной максимальной защитой, установленной на двигателях. Основная ошибка заключается в том, что в одной максимальной защите совмещается защита от коротких замыканий и защита от перегрузки. В результате чего защита с током трогания, близким к номинальному току двигателя, имеет малую выдержку времени. Все это приводит к тому, что короткие замыкания отключаются не мгновенно, а с выдержкой времени. Вследствие того, что скорость двигателей за время короткого замыкания значительно снижается, то и после восстановления напряжения двигатели отключаются защитой от токов самозапуска. Кроме того, двигатели, имеющие мгновенную защиту минимального напряжения или с малой выдержкой времени, отключаются во время короткого замыкания.
Внимательное изучение явлений, происходящих в двигателях при нормальных режимах и неизбежно имеющих место в эксплуатации ненормальных режимов, весьма убедительно показало, что защита минимального напряжения совершенно не нужна для защиты самого двигателя. Ее назначением является отключение неответственных двигателей при коротких замыканиях для обеспечения самозапуска ответственных двигателей. Рассмотрим этот вопрос более подробно.
Во время работы двигатель неизбежно работает в различных ненормальных режимах, от которых его не предохраняет ни одна из существующих защит, в том числе и защита минимального напряжения, а в то же время опыт эксплуатации показывает, что двигатели вполне надежно работают при этих режимах. Перечислим эти режимы.
1. При любом коротком замыкании в сети каждый двигатель посылает к месту короткой замыкания переходной ток, по величине практически равный переходному току при включена двигателя на полное напряжение и выведенной пусковом устройстве.
2. Двигатель при технологической перегрузи может перейти за максимальный момент, и если перегрузка не будет устранена, а такие случаи, безусловно, могут иметь место,—двигатель остановится и будет потреблять полный пусковой ток.
3. Каждый двигатель обязан выдерживай кратковременные перегрузки при работе с моментом, близким к максимальному. Для асинхронных двигателей ток будет при этом равен примерно 70% от тока при неподвижном роторе.
4. Все двигатели в эксплуатации неизбежно подвергаются перегрузке не только по технологическим причинам, что было рассмотрено выше, а также вследствие потребления повышенных токов при восстановлении напряжения после отключения неполного или удаленного короткого замыкания, когда напряжение было несколько больше уставки защиты минимального напряжения.              
5. Синхронный двигатель при выпадении из синхронизма обязан выдерживать токи, протекающие при наличии возбуждения. Эти токи значительно превосходят токи при пуске двигателя на полное напряжение с выведенным пусковые устройством.
Ни в одном из рассмотренных выше примеров защита минимального напряжения не может предотвратить протекания по обмоткам двигателя повышенных токов. Таким образом, следует, что все двигатели, в том числе и асинхронные с фазным ротором и синхронные, обязаны выдерживать пусковые токи при включении на полное напряжение сети с выведенными пусковыми устройствами. Допустимая длительность протекания этих токов определяется не соображениями динамической устойчивости обмоток, а предельно допустимым нагревом.
Каковы же могут быть токи, которых так опасаются сторонники защиты минимального напряжения при самозапусках двигателя и при восстановлении напряжения после отключения короткого замыкания в реальных условиях?
При рассмотрении явлений, происходящих при самозапуске, оказывается, что восстанавливающееся напряжение практически никогда не может быть выше номинального напряжения двигателей. В самом деле, асинхронные двигатели, снизившие скорость за время короткого замыкания, при восстановлении напряжения имеют весьма небольшое значение сопротивления и полому будет иметь место потеря напряжения в сопротивлениях, включенных между источником витания и двигателями, и ток при самозапуске всегда будет меньше, чем пусковой ток при номинальном напряжении.
Не нужно забывать характерную особенность асинхронных двигателей, заключающуюся в том, что уже при небольшом снижении скорости сопротивление их резко падает. Например, при скольжениях порядка 0,1—0,2 сопротивление двигателя почти равно сопротивлению при неподвижном роторе. Вследствие весьма малой величины восстанавливающего напряжения приходится отключать ряд менее ответственных двигателей с тем, чтобы можно было обеспечить самозапуск ответственных двигателей.
Вопросы определения мощности неотключаемых двигателей по условию самозапуска достаточно хорошо разработаны в Советском Союзе как в случае питания их от сети, так и при питании от генераторов. Допустимость самозапуска проверена долголетней эксплуатацией на электростанциях Министерства электростанций. И нужно удивляться тому, что до сих пор многие специалисты считают самозапуск опасным явлением. Теперь есть основания к широкому внедрению самозапуска для ответственных двигателей промышленных предприятий.
Трудно учесть все случаи, которые встречаются в практике. Целесообразно поступить следующим образом. Все двигатели разбить на три группы: группа наиболее ответственных двигателей имеет защиту от перегрузки, действующую на сигнал или с выдержкой времени 10—15—20 сек вторая группа двигателей, менее ответственных, имеет выдержку времени 2—5 сек. или 5—10 сек, в зависимости от характера привода. На неответственных двигателях устанавливается защита минимального напряжения с выдержкой времени около 0,5 сек. Тогда при коротких замыканиях, которые будут отключены быстродействующей защитой, например, отсечкой, все двигатели — ответственные и неответственные — остаются в работе, так как действие отсечки вместе с выключателем составляет около 1,25 сек. Если же будет иметь место отключение короткого замыкания с выдержкой времени, то все неответственные двигатели отключаются защитой минимального напряжения с выдержкой 0,5 сек., а все оставшиеся могут быть обеспечены самозапуском. Таким образом, в зависимости от длительности короткого замыкания будут оставаться в работе или все двигатели или только наиболее ответственные.
Для двигателей первой группы — наиболее ответственных и имеющих обслуживающий квалифицированный персонал, можно ограничиться только защитой от коротких замыканий, отстроенной от пусковых токов. Такая схема принята на многих электростанциях министерства для двигателей собственных нужд электростанции.
Для примера можно привести опыт работы двигателей после реконструкции защиты.
На одной ТЭЦ на циркуляционных насосах были установлены синхронные двигатели на напряжение 3 кВ. После пуска ТЭЦ она два раза останавливалась полностью даже при коротких замыканиях за реактированными фидерами 10 кВ вследствие отключения этих двигателей защитой минимального напряжения. После того как защита минимального напряжения была переведена на сигнал, прекратились отключения двигателей. На той же ТЭЦ была впоследствии выполнена форсировка возбуждения. Испытания, которые были проведены с этими двигателями, показали, что форсировка возбуждения значительно повышает устойчивость их работы.
На одном химическом заводе также имели место массовые отключения двигателей (6—7 в год) при понижениях напряжения, вызванных короткими замыканиями в сети. После того как установили выдержку времени 4 сек. на защите минимального напряжения и ввели устройство форсировки возбуждения, случаи отключения стали единичными — одно, два за несколько лет.
После реконструкции защиты на Кузнецком металлургическом комбинате устойчивость работы двигателей значительно повысилась. К сожалению, реконструкция защиты не была доведена до конца вследствие необоснованных опасений некоторых работников комбината.
Число предприятий, на которых проведена реконструкция защиты двигателей, совершенно недостаточно. Надо добиться того, чтобы все ответственные двигатели как асинхронные, так и синхронные имели бы такую защиту, которая обеспечила бы их надежную работу при коротких замыканиях.

Защиты от замыкания на землю.

В защиту от замыканий на землю следует внести целый ряд изменений. Существующая практика создания искусственного тока замыкания на землю в целом ряде случаев является неправильной.
Массовое внедрение профилактических испытаний изоляции генераторов и другого электрооборудования позволяет ставить вопрос об отказе от защиты от замыкания на землю для генераторов, действующей на отключение, в тех случаях, когда ток замыкания на землю не превышает 5 А. При токах замыкания на землю, превосходящих 5 А, защита от замыкания на землю для генераторов должна работать на отключение. Рекомендуется использовать для защиты емкостные токи при их значениях до 20 - 30 А. При больших токах необходимо устанавливать компенсирующие катушки.
Ток замыкания на землю не должен превосходить 50 А потому, что тогда возможно будет избежать междуфазных замыканий при заземлениях в кабелях. В качестве защиты от замыкания на землю должна применяться только токовая защита при помощи чувствительных реле завода МЭП или ЦНИЭЛ. От установки сложных ваттметровых защит следует отказаться.
Для мощных генераторов, работающих блоком с трансформатором, у которых в ряде случаев емкостной ток превосходит 5 А, следует рассмотреть возможность установки компенсирующих катушек. Это позволит отказаться от защиты от замыкания на землю и в этих случаях.
Имеется перспектива более широкого использования реле ЦНИЭЛ. Оно обладает весьма высокой чувствительностью, которая позволяет осуществить простую защиту от замыкания на землю генераторов, работающих на шины, и фидеров с использованием сравнительно небольших емкостных токов порядка 10 А для генераторов и 2 - 3 А для фидеров. Защита выполняется с помощью специальных трансформаторов, устанавливаемых на каждом кабеле, к вторичным обмоткам которых, соединенным параллельно, подключается реле ЦНИЭЛ.
Чувствительность защиты при применении трансформаторов из обычной стали и с обычным реле получается порядка 10 А, а при применении пермаллоя и реле ЦНИЭЛ от 2 до 3 А.
Разработанное реле без подвижных элементов представляет собой магнитный усилитель с обратной связью, поставленный в релейный режим. Теоретическая возможность использования указанного принципа известна из литературы. Попытка применения указанного принципа к максимальной токовой защите фидеров с приводом КАМ была сделана ранее в ЭНИН АН СССР. Разработка реле в ЭНИН АН СССР начиналась в 1944 г. но, к сожалению, не была доведена до конца. ЦНИЭЛ впервые решила применить указанный принцип к защите генератора от замыканий на землю. Работа увенчалась успехом, и к началу 1948 г. была закончена.
Вопросы защиты от замыкания на землю в сетях 35 кВ и ниже следует рассмотреть несколько подробнее.
В Советском Союзе практически все эти сети работают с изолированной нейтралью. Это дает возможность работать с землей в сети с тем, чтобы можно было найти поврежденный фидер, обеспечить потребителя по возможности резервным питанием или, по крайней мере, подготовить и затем отключить фидер для ремонта.
Опыт эксплуатации показывает, что в сетях, где регулярно и качественно проводятся профилактические испытания и ремонты, работа с землей не сопровождается пробоями на землю в других фазах. Несмотря на явную целесообразность допускать на некоторое время работу с землей многие энергосистемы идут по линии наименьшего сопротивления, устанавливая защиту от замыканий на землю, действующую на отключение. Такая практика является вредной. Поэтому сети с незаземленной нейтралью не должны иметь защиту от замыкания на землю, действующую на отключение. Защита от замыкания на землю может действовать и на отключение только в тех случаях, когда это не вызывает обесточения потребителей.

Повышение надежности работы цепей вторичной коммутации.

Для уменьшения случаев появления земли в цепях вторичной коммутации следует широко применять испытание этих цепей повышенным напряжением переменного или постоянного тока во время капитальных ремонтов. Испытания, проведенные лабораторией Центроэлектросетьстроя на одной из подстанций после монтажа дали возможность выявить большое количество слабых мест в кабелях и аппаратуре, причем испытание мегомметром показывало на вполне удовлетворительное состояние изоляции.
Следует отметить, что применение различных «усовершенствованных» схем измерения сопротивления изоляции, предложенных различными организациями и отдельными специалистами, практически дает очень мало. Это объясняется тем, что пробой изоляции в очень многих случаях происходит без предварительного снижения сопротивления изоляции.

Эксплуатация электроавтоматики и релейной защиты и вопросы производства.

Анализ работы устройств электроавтоматики и релейной защиты показывает, что значительная часть случаев неправильной работы этих устройств обусловлена низким уровнем эксплуатации:
- недостаточная техническая грамотность и плохая техническая дисциплинированность персонала;
- отсутствие единых программ и инструкции по проверке устройств защиты и электроавтоматики;
- отсутствие стандартных бланков протоколов испытаний, отпечатанных типографским способом;
- отсутствие испытательной аппаратуры и измерительных приборов;
- недостаточный обмен опытом и использование опыта передовых систем.
Низкое качество релейной аппаратуры и повреждение ее во время транспортировки вследствие плохой упаковки приводит к тому, что эксплуатационный персонал вынужден самым тщательным образом проверять аппаратуру, полученную с завода, а подчас и производить капитальный ремонт её.
Персонал релейных служб непроизводительно загружается составлением бланков протоколов и изготовлением кустарным путем монтажной арматуры.
Улучшение эксплуатации не должно идти в направлении увеличения числа проверок и испытаний, так как практика эксплуатации показывает, что объем испытаний и проверок может быть сокращен, а сроки между испытаниями и проверками удлинены.
Широко следует внедрять испытание защита генераторов при неподвижном роторе при питании обмоток статора от постороннего источника пониженного напряжения.
Необходимо вести работу по упрощению схем к сокращению числа реле, применяемых в устройствах релейной защиты и электроавтоматики.
Следует обратить внимание на имеющие место случаи необоснованной замены хорошо и надежно работающих устройств на новые, немеющие каких-либо особых преимуществ. Замену следует производить только в тех случаях, когда в результате достигаются значительные преимущества в эксплуатации. Например, демонтаж защиты от замыкания на землю, действующей на отключение, с одной стороны, повышает надежность электроснабжения потребителей и, с другой стороны, избавляет персонал от излишней аппаратуры, которую необходимо проверять и испытывать. Отказ от сложной схемы автоматики синхронного компенсатора при автотрансформаторном пуске и переход к автоматизированному реакторному пуску с обмоткой возбуждения компенсатора, замкнутой на якорь возбудителя, уменьшает количество аппаратуры, как в первичной коммутации, так и особенно в схеме автоматики при полной автоматизации пуска.
Замена ваттметровой защиты генератора от замыкания на землю, действующей от активного тока на токовую защиту, выполненную на емкостном токе, повышает надежность, уменьшает количество аппаратуры и весьма значительно упрощает испытание и проверку защиты во время капитальных ремонтов. Отказ от автоматических синхронизаторов и применение самосинхронизации избавляет от сложной аппаратуры и в то же время ускоряет включение генераторов в сеть, что особенно важно при аварийном положении в системе.

Весьма большое значение имеет правильное направление работ в области релейной защиты и электроавтоматики. При разработке новых устройств основное внимание должно быть обращено на надежность работы и простоту. Особенно важны простые решения в схемах электроавтоматики и релейной защиты. Только простое решение, есть инженерное решение. Стремление многих специалистов к сложным схемам является неправильным.
При прочих равных условиях предпочтение следует отдавать устройствам, не содержащим электронные лампы приборам с низким сроком службы. С этой точки зрения устройства компаундирования с корректором без подвижных частей и электронных ламп эксплуатационно значительно удобнее, чем, например, электронный регулятор напряжения или компаундирование с электронным корректором. По тем же мотивам фильтры токов различных последовательностей с использованием только активных и индуктивных сопротивлений предпочтительнее фильтров, имеющих конденсаторы: пробой конденсатора практически более вероятен, чем повреждение активного или индуктивного сопротивления.
Заводы, изготовляющие реле и монтажную арматуру, должны принять самые решительные меры к обеспечению наших энергосистем высококачественными реле и вспомогательной арматурой в достаточном количестве. Особенное внимание следует обратить на реле типа ЭВ, имеющие ряд дефектов.
Следует организовать серийный выпуск быстродействующих реле мощности, новых реле времени, поляризованных реле, чувствительных токовых реле для земляных защит генераторов, реле для дифференциальной защиты генераторов и трансформаторов с быстронасыщающимися трансформаторами, устройств АВР разных типов, зажимов, переключателей и другой монтажной арматуры, устройств для проверки защит и т. п.
Должны быть разработаны упрощенные высокочастотные защиты для сети 35 кв.
Особое внимание должно быть уделено вопросам защиты длинных и сильно загруженных линий электропередачи.
Производственная база Министерства электропромышленности должна быть расширена. Необходима организация нового завода для изготовления устройств релейной защиты и автоматики.

Заключение.

Необходимо в дальнейшем вести работу в направлении упрощения существующих схем электроавтоматики и релейной защиты. Надо смело отказываться от ряда «перестраховочных» требований, которые усложняют схемы автоматики и затрудняют ее внедрение. Нерешительность в вопросах внедрения новой техники рождает безответственность и приводит к развитию аварий по вине персонала.
По соображениям сохранения динамической устойчивости, нужно отказаться от всякого рода излишних усложнений схем первичной коммутации, релейной защиты и автоматики. Следует в самое ближайшее время внедрить во всех энергосистемах простые проверенные устройства электроавтоматики, обратив особое внимание на весьма эффективные мероприятия, как автоматическое регулирование возбуждения синхронных машин, автоматы разгрузки по частоте, включение генераторов по методу самосинхронизации, реконструкция релейной защиты электроустановок потребителей и в первую очередь двигателей и т. д. Нужно переходить к простым схемам пуска асинхронных и синхронных двигателей, отказываясь от сложных и никому ненужных схем, усложняющих эксплуатацию.
Надежная работа наших систем в большой степени зависит от работников релейной защиты и автоматики. У нас есть все возможности, чтобы наша советская энергетика была самой лучшей в мире.

Источник: журнал Электричество 1949, №7. Стр. 3 - 9