Надежность блоков для КТП 6(10)/0,4 кВ

29 апреля 2014 в 10:00

Начиная с 2000 г. НТЦ «Механотроника» поставляет специализированные комплекты цифровых устройств РЗА типа БМРЗ-0,4, предназначенные для установки на рабочих и аварийных вводах 0,4 кВ в КТП 6(10)/0,4 (рисунок 1).

В блоках БМРЗ-0,4-ВВ (рабочие вводы) и БМРЗ-0,4 АВ (аварийные вводы) реализованы уникальные, не имеющие аналогов защиты присоединений 0,4 кВ [1, 2], а также алгоритмы АВР. Внешне эти исполнения блоков не отличаются друг от друга.

Известно, что сети 0,4 кВ на электростанциях, на крупных промышленных предприятиях, на объектах нефтегазовой отрасли являются наименее защищенными, т.к. применяемые на них защиты 6(10) кВ не учитывают специфику аварийных процессов, происходящих в сетях 0,4 кВ.

Попытки создать эффективные защиты 0,4 кВ на элементах РЗА, предназначенных для сетей 6-10 кВ [3], успехом не увенчались.

В отличие от цифровых терминалов РЗА для присоединений КРУ 6-10 кВ, где существует возможность свободного переназначения входов, выходов и алгоритмов автоматики, блоки БМРЗ в комплекте КТП 6(10)/04 кВ имеют жесткие поперечные связи между собой и с блоком БМПА – блоком автоматики секционного выключателя СВ (нам рисунке 1 – в центре).

Изменение конфигурации РЗА для учета специфики различных объектов защиты возможно только с помощью заранее предусмотренных программных ключей.

Предложения предприятий, проектирующих и эксплуатирующих трансформаторные подстанции КТП 6(10) /0,4 кВ реализованы в новой модификации блоков БМРЗ-0,4 ВВ и БМРЗ-0,4 АВ, в которых предусмотрена возможность выбора программным ключом режимов:

• «параллельной» работы аварийных источников с включенным СВ;
• раздельной работы аварийных источников с отключенным СВ при питании секций КТП от несинхронизированных источников электроэнергии.

Одновременно введены программные ключи позволяющие вводить или выводить из действия:

• токовую защиту нулевой последовательности ТЗНП;
• первую ступень максимальной токовой защиты (МТЗ) при отключенном положении выключателя аварийного источника питания.

Кроме этого, в блоке БМРЗ-0,4 ВВ в алгоритм восстановления нормального режима после АВР введен программный ключ, позволяющий пользователю выбирать один из двух режимов:

• возврат с перерывом питания;
• возврат без перерыва питания.

Вместо предусмотренных ранее в блоке двух неизменяемых значений уставок (0,25 Uном и 0,80 Uном) контроля напряжения для АВР, в новых исполнениях предусмотрено программное задание уставок в диапазоне от 40 до 230 В с дискретностью 1 В.

C 2000 года поставки этого комплекта блоков были невелики и только в 2007 году выпуск блоков начал возрастать (рисунок 2).

За 6 лет, с 2007 по 2013 год выпуск блоков БМРЗ-0,4 вырос в 8,19 раз, а блоков БМПА-0,4 – в десять раз.

В 2011 году НТЦ «Механотроника» провела контрольные испытания на надежность всего массива блоков БМРЗ-0,4 и БМПА-0,4, выпущенных с 2000 года. При испытаниях была обобщена вся информация, как полученная от эксплуатирующих предприятий, так и содержащаяся в собственной базе данных НТЦ «Механотроника».

Контрольные испытания на надежность были проведены с использованием стандартных методов контроля показателей надежности, установленных в документе [4].

Для определения даты ввода блоков в эксплуатацию на предприятии, необходимой для определения их наработки, было использовано несколько источников информации.

Во-первых, эта дату ввода изделия в эксплуатацию производитель указывает в специальном талоне, предусмотренном в паспорте изделия (рисунок 3), после чего НТЦ «Механотроника» увеличивает гарантийный срок.

В 2011 году подобные сведения были получены для 9,1% изделий БМРЗ-0,4АВ и 6,2% изделий БМРЗ-0,4ВВ, находившихся в эксплуатации.

Таким образом, оказалось, что представленной производителем возможностью продлить гарантийный срок воспользовалась небольшая часть предприятий, эксплуатирующих блоки производства НТЦ «Механотроника».

Второй источник информации о дате ввода изделия в эксплуатацию – наличие замечаний по работе изделий в гарантийный или послегарантийный период.

Полученные сведения о дате ввода изделий в эксплуатацию позволили также оценить общую продолжительность контрольных испытаний на надежность – от даты отгрузки первого изделия до даты составления отчетов [5, 6].

В 2011 году продолжительность испытаний для блоков, используемых в КТП 6(10)/0,4 составила 120 месяцев, т.е. 10 лет.

При оценке показателей надежности была использована информация обо всех замечаниях по работе изделий, поступивших в НТЦ «Механотроника» с 2000 по 2011 год. В соответствии с рекомендациями стандарта [4], эти замечания разделены на две большие группы:

• замечания, признанные производителем;
• замечания, отклоненные производителем.

Замечания, признанные производителем, рассматривались как отказы при оценке показателей надежности [5, 6, 7, 8].

По результатам контрольных испытаний на надежность наработка на отказ для блоков БМРЗ-0,4 и БМПА-0,4 составляет не менее 125000 часов, а вероятность безотказной работы - 0,98 за 2000 часов.

Для предприятия важно не только повышать надежность изделий, и тем самым снижать количество обоснованных замечаний по работе изделий. Не менее важно снижать и количество необоснованных претензий.

Например, с момента ввода первого блока серии БМРЗ-0,4 в эксплуатацию, до 17 мая 2011 года по их работе было высказано 23 замечания, а по работе блоков БМПА-0,4 – 3 замечания, признанные производителем (Таблица 1).

Таблица 1 Информация по замечаниям к работе блоков для КТП 6(10) /0,4 кВ, поступившим до 2011 года, и признанным производителем

На эту же дату было высказано 26 замечаний по работе блоков БМРЗ-0,4 и 8 замечаний по работе блоков БМПА-0,4, отклоненных производителем (Таблица 2).

Таблица 2 Информация по замечаниям к работе блоков для КТП 6(10) /0,4 кВ,

поступившим до 2011 года и отклоненным производителем

Соотношение между замечаниями, признанными и отклоненными производителем, показано на рисунке 4.

Для изделий двух исполнений (БМРЗ-0,4 и БМПА-0,4) число отклоненных производителем замечаний по их работе превышает количество обоснованных, т.е. признанных замечаний.

Поддержание высокого уровня надежности предполагает постоянный контроль за работой изделий и после проведения контрольных испытаний на надежность.

Информация относительно замечаний, полученных НТЦ «Механотроника» по рассматриваемым в данной работе изделиям в 2012 и 2013 года приведена в таблице 3. Сразу же отметим, что за первый квартал 2014 замечаний по работе данных изделий не поступило.

Таблица 3. Замечания по работе блоков для КТП 6(10)/0,4 в 2012 и 2013 годах

Сравнение причин возврата изделий в 2012-2013 годах произведено на диаграммах рисунка 5.

Предпринятые по результатам исследования причин возврата корректирующие действия позволили несколько уменьшить число возвращенных блоков по вине производителя, прежде всего из-за снижения ошибок монтажа.

Обратим теперь внимание на то, какие замечания по работе блоков не признает производитель и, соответственно, не учитывает их при оценке показателей надежности во время контрольных испытаний на надежность?

Прежде всего, это замечания, связанные с недопустимыми механическими, термическими и электрическими воздействиями на цифровые устройства во время их транспортирования, хранения и эксплуатации [9, 10].

Например, в 2013 году потребителем был возвращен один блок БМПА-0,4 в котором были установлены модули с заводскими номерами, отличающимися от установленных изготовителем. Ещё один блок БМПА был возвращен после того, как эксплуатирующая организация произвела ремонт своими силами.

Достаточно большое количество изделий возвращается из-за невнимательного изучения эксплуатационной документации.

В частности, одно из изделий БМПА-0,4 было возвращено через 4 месяца после отгрузки потому, что «нет регистрации событий (не пишет осциллограмму)».

В связи с тем, что данные изделия обеспечивает только «...хранение и выдачу информации о количестве, времени и причинах аварийных отключений выключателя», замечание потребителя признано необоснованным.

Недостаточно внимательное изучение документации на изделие после введения в него новых функций приводит к возврату абсолютно исправных и работающих изделий. Например, в новых исполнениях блоков предусмотрена коррекция времени по сигналу РРS, что позволило осуществлять синхронизацию системных часов устройства с погрешностью порядка 1 мкс.

В 2013 году по результатам исследования было признано необоснованным возвращение одного блока БМПА-0,4 и одного блока БМРЗ-0,4.

Неисправная работа первого из указанных блоков была описана так:

«...периодически (примерно 1 раз в 2 мин) БМПА дает сбой, а именно, появляется сигнал неисправность (индикатор «РАБОТА» мигает), внутреннее реле положения выключателя К1 (Откл) и К2 (Вкл) не срабатывает, поэтому нарушается работа алгоритмов АВР СВ, управление реле «РФК»».

Неисправность блока БМРЗ-0,4 охарактеризована следующим образом:

«…мигает светодиод «ГОТОВ»… в кадре 402 было указана причина неисправности – «неисправен МЦП»».

При проверке блока БМПА-0,4 по программе приемо-сдаточных испытаний мигание светодиода «ГОТОВ» подтвердилось.

При дальнейшей проверке блока с помощью программы «МТ Реле Монитор» обратились к вкладке «Система» (рисунок 6).

Однако в руководстве по эксплуатации написано: «...при введенном ключе «PPS» и отсутствии внешних синхроимпульсов блок выдает сигнал «Неисправность БМПА», светодиод «ГОТОВ» при этом мигает».

На основании проведенной проверки и телефонных переговоров со специалистами эксплуатирующей организации было установлено, что на месте установки блока сигнал внешней синхронизации на контакты «1» и «2»

Кстати, о возможности появления такой неисправности написано в руководстве по эксплуатации в специальном разделе «Коррекция времени по сигналу «PPS»».

Следует отметить, что появления такого рода необоснованных претензий более характерно для предприятий, эксплуатирующих небольшое количество изделий.

Как показал анализ результатов многолетней эксплуатации более 500 цифровых устройств на объектах, обслуживаемых одной эксплуатирующей организации, необоснованные замечания по их работе практически отсутствуют [11].

Уменьшению количества необоснованных замечаний способствует также подготовка пользователей, проводимая на учебной базе НТЦ «Механотроника».

Литература

1. Беляев А.В., Эдлин М.А. Дальнее резервирование отказов защит и выключателей в сетях 0,4 кВ //. Электрические станции №12, 2002 ,с.51-52
2. Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ. Л.:Энергоатомиздат, 1992,
3. Зильберман В.А. Дальнее резервирование в сетях собственных нужд блочных электростанций. // Электрические станции, - 1988, №9. с. 77-82.
4. ГОСТ 27.410-87. Надежность в технике. Методы контроля показателей надежности и планы контрольных испытаний на надежность. М.: Издательство стандартов, 2000
5. ДИВГ.648228.006 РР. Блок микропроцессорный релейной защиты БМРЗ-0,4. Контрольные испытания на надежность. Расчеты.
6. ДИВГ.421235.001 РР. Блок микропроцессорный противоаварийной автоматики БМПА-0,4. Контрольные испытания на надежность. Расчеты.
7. Гондуров С.А., Захаров О.Г. Определение наработки на отказ по результатам эксплуатации//Вести в электроэнергоетике, №1, 2010, С.28
8. Захаров О.Г. Надежность цифровых устройств релейной защиты. Показатели. Требования. Оценки. М.: Инфра-Инженерия, 2014, 128 с.
9. Гондуров С.А., Захаров О.Г. Испытания на пожаробезопасность: аварийные перегрузки и открытое пламя//[Электронный ресурс], режим доступа: http://www.rza.org.ua/artikle/a-83.html
10. Захаров О.Г. Воздействие дуги на блок БМРЗ-100.//[Электронный ресурс], режим доступа: http://www.rza.org.ua/artikle/read/Vozdeystvie-dugi-na-blok-BMRZ-100-Zaharov-O-G-103.html
11. Захаров О.Г. Результаты 15-летней эксплуатации цифровых устройств релейной защиты.//[Электронный ресурс], режим доступа: http://rza.org.ua/article/read/Rezultaty-15-letnej-ekspluatacii-cifrovyh-ustrojstv-relejnoj-zacshity.html

[1]N – количество изделий, находящихся в эксплуатации