ХЭМЗ и ЧЭАЗ - лидеры релестроения
ХЭМЗ и ЧЭАЗ - лидеры релестроения
ХЭМЗ и ЧЭАЗ - лидеры релестроения
Автор : Г.П. Варганов, кандидат технических наук, ОАО <ЧЭАЗ>, г. Чебоксары

В истории развития релейной защиты России в XX в. непосредственную роль сыграли две мировые войны. Дело в том, что у истоков Харьковского электромеханического завода (ХЭМЗ) стояла Всеобщая электрическая компания, которая была создана в 1888 г. в Риге. Во время первой мировой войны летом 1915 г., когда немецкие войска приблизились к Риге, завод был эвакуирован в Харьков. Осенью 1941 г. Харьков оказался под угрозой оккупации и несколько цехов ХЭМЗа, в том числе цех, где изготавливались реле защиты, были эвакуированы в Чебоксары.

Начало бурного развития релейной защиты в СССР следует отнести к 30-м гг. XX в., когда выявилась необходимость производства релейной зашиты и системной автоматики (РЗА) для различных объектов электроэнергетики. Единственной базой такого производства был в то время один из цехов ХЭМЗа. Но узкая номенклатура весьма примитивных реле и их ограниченный выпуск не обеспечивали народное хозяйство. Настоятельно требовалось резко развить производственную базу и номенклатуру.

Одним из вариантов решения этой проблемы было строительство завода точной электромеханики. Местом его расположения был выбран Свердловск, а позднее -Москва. Был даже назначен директор завода, и на базе Всесоюзного электротехнического института (ВЭИ) создано расчетно-конструкторское бюро для разработки номенклатуры изделий нового завода.

Второй вариант заключался в реорганизации релейного производства на ХЭМЗе. Этот вариант и был принят, и почти весь состав расчетно-конструкторского бюро был переведен на ХЭМЗ.

Примерно в это же время был заключен договор о технической помощи с английской фирмой <Метрополитен-Виккерсы (<Метро-Виккерс>). По этому договору наша страна получала право отбирать нужную техническую документацию и направлять на завод фирмы наших работников для изучения производства соответствующей техники. С этого времени основной задачей ХЭМЗа в области релестроения стала разработка конструкторской документации и технологии, а также освоение производства реле фирмы <Метро-Виккерс>. Разработка документации была не таким простым делом, как могло показаться на первый взгляд, хотя бы потому, что у нас и в Англии были приняты разные системы измерения (у нас метрическая, а в Англии базовой единицей был дюйм). Кроме того, хотя номенклатура реле фирмы <Метро-Виккерс> была на значительно более высоком техническом уровне по сравнению с номенклатурой ХЭМЗа, ряд других зарубежных фирм еще более совершенные реле. В силу этого зачастую к разработке принимались конструкции реле не только фирмы <Метро-Виккерс>, но и других фирм.

Например, конструкции реле тока серий ЭТ-520 и напряжения ЭН-520 были разработаны по образцам фирмы <Сименс> (Германия), а реле тока с зависимой от тока выдержкой времени срабатывания по образцу реле фирмы (Швеция).

В индукционных реле с диском, освоенных по документации фирмы <Метро-Виккерс>, магнитная система оказалась менее добротной, чем в образцах таких же реле фирмы <ДженералЭлектрик> (США), в которых использовалась индукционная магнитная система с барабанчиком. Поэтому разработка целого ряда реле (реле направления мощности, реле для продольной дифференциальной защиты линий электропередачи, реле, реагирующих на реактивное сопротивление линий и др.) проводились уже на базе индукционной магнитной системы с барабанчиком вместо диска. Разработка и освоение этой системы, открывшие в дальнейшем широкие возможности для создания быстродействующих реле различного назначения, можно считать серьезным успехом релейщиков ХЭМЗа.

На ХЭМЗе сложился работоспособный коллектив релейщиков (Ф.А. Ступень, A.M. Бреслер, Г.Ф. Эдельштейн, М.Б. Цфасман и др.).

Огромен вклад Г.Ф. Эдельшнтейна в развитие релейной защиты не только на ХЭМЗе, но и на ЧЭАЗе. Он возглавлял конструкторский отдел по этому направлению на ЧЭАЗе с 1941 по 1977 г. Наряду с ним также огромный вклад в РЗА на ЧЭАЗе внес B.C. Алексеев, который в послевоенный период около 30 лет был начальником релейной лаборатории, где проходили испытания и доработки всех новых устройств РЗА.

За восемь лет (с 1933 по 1940 г.) на ХЭМЗе была проделана огромная работа по освоению обширной номенклатуры реле, что дало возможность снабжать релейной защитой разные объекты электроэнергетики и исключить импорт такого оборудования.

Великая Отечественная война прервала харьковский период релейной защиты. Первый эшелон с людьми и оборудованием из Харькова прибыл в Чебоксары в октябре 1941-го , последний - в ноябре. Но первоочередной задачей вновь созданного на базе цехов завода в Чебоксарах было налаживание производства аппаратуры для нужд фронта. По этой причине восстановление производства аппаратуры РЗА в Чебоксарах началось только в 1943 г. после Курской битвы, которая переломила весь ход войны. Необходимо было удовлетворить запросы в этой аппаратуре эвакуированных на восток хозяйственных объектов, а затем и восстанавливаемых объектов в освобождаемых районах.

При восстановлении производства аппаратуры РЗА нужно было не просто освоить довоенные конструкции, но и переработать их, исключив ранее выявившиеся недостатки, ориентируясь на производственные и технологические возможности ЧЭАЗа: прессование пластмасс, сварка, литье под давлением, холодная штамповка и вытяжка и др.

Весьма серьезный переработке подверглись наиболее массовые реле тока и напряжения - ЭТ-520, ЭН-520, реле времени ЭВ-100 и ЭВ 200, модернизировались реле тока с зависимой выдержкой времени ИТ-80. Была разработана новая конструкция промежуточных реле серии ЭП-100 вместо реле РП-2, в том числе ЭПВ с выдержкой времени, и сигнальных реле ЭС-21 вместо ЭС-91, были модернизированы индукционные реле мощности ИМ-141, 148. В результате этих работ к 1947 г. производство практически всей аппаратуры РЗА, выпускаемой ранее ХЭМЗом, было восстановлено на ЧЭАЗе на более высоком техническом уровне.

Начиная с 1948 г. для удовлетворения потребностей народного хозяйства начались работы по расширению номенклатуры устройств РЗА. Было разработано и освоено производство быстродействующего реле направления мощности ИМБ-170 на базе индукционной системы барабанчикового типа и реле баланса токов для защиты параллельных линий ИТБ-201. В дальнейшем эта индукционная система стала базовой для разработки многих типов реле мощности, реле сопротивления, реле частоты, трехфазного реле напряжения и т. д. Лишь несколько лет назад ЧЭАЗ прекратил выпуск реле направления мощности серии РБМ-170, 270 и реле мощности обратной последовательности РМОП-2.

[page]
В эти же годы проводится разработка и освоение производства электромагнитных реле с насыщающимся трансформатором для дифференциальной защиты силовых трансформаторов серий ДЗТ и РНТ, которые благодаря простоте, надежности и экономичности выпускаются до сих пор. Было также разработано и освоено производство токового реле с малым потреблением типа ЭТД 520.

Новым направлением, зародившемся в конце 50-х гг., было производство панелей РЗА. Толчком к этому прослужил запрет правительством США отгрузки панелей защиты, закупленных у фирмы <Вестингауз>. Чтобы не допустить срыва пуска высоковольтных линий электропередачи, ЧЭАЗ освоил производство необходимых панелей РЗА по схемной разработке института <Теплоэлектропроект>. Это были панели релейной части направленной защиты с высокочастотной блокировкой типа ПЗ-162, а затем панели дистанционной защиты ЛЭП с малым током замыкания на землю ПЗ-151 и с большим током замыкания на землю ПЗ-155 и панелей АПВ линий.

Таким образом, к началу 50-х гг. ЧЭАЗ выпускал широкую номенклатуру аппаратуры РЗА, обеспечивая нужды энергетики страны. Признанием достижений нашего завода в этой области может служить проведение в октябре 1956 г. в Чебоксарах Всесоюзного совещания по релейной защите.

Серьезным экзаменом для релейщиков ЧЭАЗа стало строительство Куйбышевской ГЭС им. В.И. Ленина и сооружение ЛЭП Куйбышев - Москва напряжением 400 кВ (впоследствии увеличенном до 500 кВ) протяженностью 900 км. Большие токи нагрузки и сравнительно небольшие токи КЗ, резкие колебания режима работы ГЭС потребовали создания новых устройств РЗА с быстродействием не более 0,12 с, компенсацией емкостных токов ЛЭП и других специфических характеристик.

ЧЭАЗ в содружестве с научно-исследовательскими и проектными институтами Минэнерго СССР (ВГПИ <Теплоэлектропроект>, ЦНИЭЛ, ЦЛЭМ <Мосэнерго>, ОРГРЭС) успешно справился с этой задачей. Заводом была освоена серия панелей защит ЛЭП напряжением 400 кВ, дистанционной защиты ДЗ-400, дифференциально-фазной защиты ДФЗ-400М и ДФЗ-400К, однофазного автоматического повторного включения ОАПВ-400 со всей аппаратурой для комплектации этих панелей. В это же время с целью увеличения быстродействия модернизируются индукционные реле направления мощности РБМ-170-270 (с уменьшением воздушного зазора до 1 мм). С целью повышения надежности модернизируются реле времени (ЭВ-100, 200) на базе часовых механизмов Чистопольского часового завода. Практически в таком же виде только с улучшенными характеристиками часового механизма (после перевода его в 1979 г. на камниевые опоры) эти реле времени выпускаются до сих пор. Осваивается выпуск реле частоты на индукционном принципе ИВЧ-01 и ряд панелей защиты линий 110 - 220 кВ (ДФЗ-2, ПЗ-156, ПЗ-157 и др.). За разработку и освоение производства вышеуказанного оборудования для Куйбышевской ГЭС и ЛЭП-400 кВ Куйбышев - Москва главному инженеру нашего завода А.В. Буйволову в составе группы работников Минэнерго СССР (всего 18 человек) была присуждена Ленинская премия.

Существенным этапом в работе завода является выход его продукции на международную арену. Для ЧЭАЗа этим этапом стала поставка в 1956 г. наших изделий для строящегося Бхилайского металлургического завода в Индии. При этом требовалась доработка изделий с тем, чтобы они выдерживали условия тропического климата.

В июле 1959 г. в Чебоксарах вновь состоялось Всесоюзное научно-техническое совещание, которое подвело итоги советского релестроения за последние девять лет. За это время кроме комплекса электрооборудования для Куйбышевской ГЭС проведена модернизация ИТ-80 и разработана новая его модификация. Выпуск этих модернизированных реле РТ-80 и РТ-90 с миниатюрными шарикоподшипниками начат в 1959 г. Вместо устаревшей серии промежуточных реле ЭП-100 и ЭПВ освоен выпуск реле РП-23 и РП-250, а также были разработаны и освоены в производстве быстродействующие реле серии РП-210.

В связи с расширяющимся применением переменного тока для питания оперативных цепей защиты по разработкам ВНИИЭ завод освоил производство блоков питания серии БП-10 и БП-100 и зарядного устройства УЗ-400, промежуточных реле РП-321 и РП-341, а также реле времени переменного тока, создающего выдержку при исчезновении напряжения ЭВ 215 и ЭВ 245.

В связи с прогрессом в области создания полупроводниковых приборов, начиная с 60-х гг. начались работы по полупроводниковым РЗ: дифференциально-фазная высокочастотная защита, дистанционная защита, защиты генераторов и трансформаторов, а также модульные защиты для КРУ 6 - 10 кВ серии М-100, устройства селективной сигнализации однофазных замыканий на землю в кабельных сетях 6 -10 кВ типа УСЗ-2/2 и УСЗ-3, защита от замыканий на землю типа ЗЗП-1.

В третий раз созванное в Чебоксарах в 1965 г. Всесоюзное совещание по вопросам развития релестроения подвело итоги последних шести лет и определило пути дальнейшего развития. На этом совещании о своих первых разработках докладывал и Чувашский электротехнический научно-исследовательский институт - ЧЭТНИИ (ныне Всероссийский научно-исследовательский институт релестроения - ВНИИР), созданный на безе ЧЭАЗа 1 февраля 1961 г. С этого времени история развития релейной защиты России неразрывно связана с ЧЭТНИИ и ВНИИРом.

Одной из самых значительных разработок были реле тока серии РТ-40 (взамен ЭТ-520) и реле напряжения РН-50 (взамен ЭН-520). Освоение этих реле вызвало цепную реакцию модернизации или разработки новых реле, использующих в качестве исполнительного органа механизм реле РТ-40 или РН-50. Это реле тока различных разновидностей типов РТ-40/Р, Д, Ф, РНТ-560 и ДЗТ-11, РТФ-1М, РМОП-2 и др.; это реле напряжения типов РН-58, РНН-57, РН-73, 74, РНФ-1М, РНФ-2 и др.

Большим толчком в деле совершенствования аппаратуры явилась комплексная поставка электротехнического оборудования для Асуанского гидроэнергетического комплекса. При этом большой вклад в дело обновления выпускаемой аппаратуры внес ЧЭТНИИ. Одним из принципиальных решений, принятых в то время, явился курс на использование в качестве нуль-органов в сложных устройствах РЗА магнитоэлектрических реле (МЭР), а не транзисторных нуль-индикаторов. Это предпочтение в пользу МЭР было отдано благодаря их малым габаритам, высокой чувствительности и помехоустойчивости, отсутствию оперативного питания. С применением МЭР по разработкам ЧЭТНИИ были освоены: комплект защиты цепей возбуждения генераторов КЗР-3, блок-реле защиты ротора генератора РЗМ-1М, блок-реле защиты генераторов от повреждения при перегрузках током обратной последовательности РТФ-5 (РТФ-6М), комплекты реле сопротивления КРС-1, 2, 3, 4, ДЗ-10, а на их основе панели защит ЭПЗ-1636-37, ДЗ-503, ОАПВ-503, ПЗ-2, 3, 4 и др. Многие их этих устройств, впервые поставленные для Асуанской ГЭС, в течение почти трех десятков лет верой и правдой служили в энергосистемах России, во многом определяя технический уровень РЗА.

[page]
С развитием техники полупроводниковых приборов устройства РЗА на их основе стали вытеснять устройства РЗА на основе МЭР как путем замены МЭР на полупроводниковые нуль-индикаторы, так и путем замены на вновь разработанные изделия. К концу 70-х гг. из выпускаемых заводом изделий следует отметить реле времени РВ-01, дифференциальные защиты трансформаторов ДЗТ-21,23, реле тока РТЗ-50, реле частоты РЧ-1, панели противоаварийной автоматики по мощности и скорости ее противоаварийной автоматики, реагирующей на разность фаз напряжений и величину ее скольжения ЩДЭ-2601.

Значительным этапом явилась разработка и поставка в 1977 - 1979 гг. опытно-промышленной партии комплекса защит для первой ЛЭП напряжением 750 кВ Донбасс - Западно-Украинская Альбертирша (Венгрия). В эту серию <750> (<751>) вошли дистанционная защита ДЗ-750, токовая защита ТЗ-750, направленная диффазная защита НДЗ-750, панель АПВ-750, УРОВ-750 и дифзащита шин ДЗШГ-750, выполненные с применением интегральных микросхем в кассетно-модульном конструктиве. Они явились основой для усовершенствованной серии этих защит ПДЭ 2001 и 2006, которые и в настоящее время серийно изготавливаются для ЛЭП напряжением 500 и 750 кВ.

В конце 1970-х и первой половины 1980-х гг. почти все изделия РЗА были разработаны заново на микроэлектронной элементной базе (остались в неизменном виде только реле РТ-80 и РТ-90). Современная элементная база новых изделий (интегральные микросхемы, полупроводниковые приборы, тиристоры, герконы, малогабаритные конденсаторы, прецизионные резисторы и др.) потребовала создания и новых конструктивов. Все новые реле разработаны в унифицированных корпусах <СУРА> 1-го и 2-го габаритов. Это реле времени РВ-01, РВ-03 (взамен РВ-100, 200), промежуточные реле РП-16, 17, 18 (взамен РП-23, 25, 250, 220, 230), фильтровые реле РТФ-8, 9 (взамен РТФ-1М, РТФ-7), реле тока повышенной чувствительности РТЗ-51 (взамен РТЗ-50), реле направления мощности РМ-11, 12 (взамен РБМ-170 и 270), реле разности частот РГР-11 (взамен ИРЧ-01А), реле повторного включения РПВ-01,02 (взамен РПВ-58, 69,258).

Повышение требований к аппаратуре, применяемой на АЭС, в части надежности, в том числе и при землетрясениях, потребовало разработки реле с повышенной стойкостью к механическим воздействиям. Это реле тока РСТ-11 и 14 (взамен РТ-40), реле напряжения РСН-11, РСН-12, РСН-14, РСН-15, РСН-16, РСН-18 (взамен РН-50,70), реле тока дифференциальные РСТ-15, 16 (РНТ-560), реле напряжения фильтровое РСН-13 (РНФ-1М), реле активной мощности РСМ-13 (РБМ-275). Для новых комплектных устройств основным конструктивом являются конструктивы БУК-б, унифицированные в масштабах Минэлектротехпрома. В устройствах защиты и автоматики присоединений напряжением 6 - 10 кВ ЯРЭ-2201 (взамен модулей серии <М>), блоках дистанционной защиты ЛЭП 35 кВ БРЭ-2701, блоках защиты генераторов БРЭ-1301 (взамен ЗЗГ-1), блоках реле сопротивления БРЭ-2801 (взамен КРС-2, 3) конструктивы БУК-б установлены в собственную оболочку. В устройствах пуска осциллографа ПДЭ-0301 (взамен ЭПО-1077-68) и направленной высокочастотной защиты ЛЭП 110 - 330 кВ ПДЭ-2802, (взамен ДФЗ-201, 504) кассеты с конструктивами БУК-б устанавливаются на панель. В остальных изделиях, с целью уменьшения межкассетного монтажа и равномерного распределения нагрева воздуха внутри оболочки, конструктивы БУК-б встраиваются в шкаф. Это шкафы автоматики ШДЭ-2601, ШП-2701 и 2704 (взамен ПДЭ 2101 и 2104), дистанционной и токовой защиты ЛЭП 110 - 33 кВ ШДЭ-2801, 2802 (ЭПЗ 1636-67, ПЗ-201) и др.

Начавшаяся в 1985 г. перестройка экономики в корне изменила ситуацию с разработкой новых устройств релейной защиты. Аппаратура РЗА всегда была наукоемкой продукцией, и вопрос ее разработки и освоения производства решался путем финансирования из единого фонда развития новой техники Минэлектротехпрома СССР и путем концентрации специалистов-разработчиков в отраслевом институте (во ВНИИРе). Оба этих фактора, и финансовый и технический, с началом перестройки были ликвидированы. У ЧЭАЗа не оказалось средств на новые разработки микропроцессорных устройств РЗА, а разработчики РЗА из ВНИИРа образовали собственное научно-производственное предприятие <ЭКРА>. В результате ЧЭАЗ остается пока изготовителем только электромеханической и микроэлектронной аппаратуры РЗА, которая, однако, пользуется спросом.

Вклад ЧЭАЗа в развитие РЗА России состоит не только в том, что более 90% аппаратуры РЗА, находящейся в эксплуатации, изготовлено на ЧЭАЗе или на других щитостроительных и КРУ строительных заводах с установкой аппаратуры ЧЭАЗа. Вклад заключается еще и в создании чебоксарской школы РЗА. На базе специалистов ЧЭАЗа был создан ВНИИР. С участием специалистов ЧЭАЗа организовано обучение студентов по специальности <Электрические и электронные аппараты> и <Автоматическое управление электроэнергетическими системами>. Кроме того, чебоксарские специалисты-релейщики создали ряд научно-производственных предприятий: ООО <АББ Реле-Чебоксары>, НПП <ЭКРА>. НПП <Динамика>, НПП <Бреслер>, НПФ <Реон-Техно>, в которых продолжается разработка и изготовление современной аппаратуры РЗА, в том числе микропроцессорных устройств. Все восемь предприятий во главе с ЧЭАЗом организованы в Некоммерческое партнерство <Чебоксарский центр РЗА>. Так что РЗА энергосистем России продолжает развиваться и в Чебоксарах, как и в других вновь возникших научно-технических центрах (Санкт-Петербург, Москва и др.).

Источник: Сто лет релейной защиты: сборник материалов. 2-е издание-СПБ.: ПЭИПК, 2007. - 60 с.(первое издание вышло в 2001 году)
Составитель: Михаил Абрамович Шабад, заслуженный энергетик России, профессор
Научный редактор: А.М.Александров, доцент кафедры РЗА

Все права сохранены © Музей РЗА

Перепубликация материалов возможна только с устного или письменного разрешения администрации сайта!