Проверка релейной защиты, автоматики и телемеханики

Современные силовые и слаботочные линии, смонтированные на жилом, общественном или производственном объекте, оснащаются системами релейной защиты, автоматизации и диспетчеризации для возможности удалённого контроля их работоспособности. Оборудование относится к высокотехнологичным установкам и может дать сбой, что нередко вызывает непредсказуемые последствия. Чтобы избежать чрезвычайных ситуаций, регламенты предписывают проведение периодической проверки релейной защиты и автоматики.

Назначение и область применения

Устройства релейной защиты, автоматики и телемеханики относятся к системам автоматизации электроустановочных изделий. Оборудование устанавливается для достижения следующих целей:

• Защита электрических приборов от короткого замыкания, возникающего при перекосе фаз, обрыве заземления или по другим причинам.
• Стабилизация, повышение качества поставляемой электроэнергии – исключение скачков напряжения и других проблем.
• Установка АВР, обеспечивающего автоматический переход на резервную кабельную линию при возникновении аварийной ситуации.
• Работа АЧР – автоматической частотной разгрузки с целью предотвращения резонанса колебаний.
• Телемеханика – основное оборудование, обеспечивающее связь между оборудованием для релейной защиты и автоматики. Данные приборы также передают сигналы на диспетчерский пункт по кодированным каналам радиосвязи.
• Релейная защита обеспечивает своевременное размыкание цепи при возникновении неполадок, сбоев, что предотвращает выход энергопотребителей из строя.

Таким образом, комплекс систем автоматики обеспечивает бесперебойную работу энергосистем, силовой кабельной сети без участия человека, передаёт сведения об ошибках и предотвращает выход силового оборудования из строя.

Характеристика измеряемой величины, нормативные значения измеряемой величины

При проверке РЗА (устройств релейной защиты и автоматики) замерам и сопоставлению с нормативными показателями, пригодными для бесперебойной эксплуатации, подвергаются следующие нормируемые показатели:

• Соответствие монтажных схем ранее выданным проектным решениям для данного объекта.
• Визуальный контроль крепежа кабелей, оборудования автоматики, шкафов, в которых оно смонтировано.
• Инспекция качества спайки, клеммных соединений, болтовых затяжек и других элементов крепления. Проверка общего качества монтажа при приёмке объекта в эксплуатацию. Определение степени физического износа в ходе периодического обследования.
• Проверка целостности изоляции кабельной продукции, наличия дефектов, следов механических повреждений на корпусах приборов.
• Применение метода прозвонки кабельных элементов для проверки проводимости сигнала.
• Замер сопротивления ПВХ обмотки силовых, слаботочных проводов. Показатели проверяются с применением мегаомметра.
• Проверка соответствия эксплуатационных параметров каждого прибора, режима его работы.
• Контроль неизменности эксплуатационных параметров систем при подаче напряжения.
• Испытание элементов автоматики путём искусственного моделирования аварийной ситуации.
• Проверка работоспособности световых и звуковых индикаторов.
• Контроль работоспособности радиоузлов, обеспечивающих передачу сигнала на расстояние.

В ходе регламентной периодической инспекции все выявленные нарушения фиксируются в протоколах, которые ложатся в основу заключения с выводами, рекомендациями по результатам проведения обследования.

Условия измерений

Испытание устройств релейной защиты, в соответствии с требованиями нормативной документации, проводится при соблюдении определённых условий:

• Все лабораторные тесты с использованием метрологического оборудования проводятся в закрытом помещении, либо под крышей, что исключает доступ атмосферных осадков, которые могут повлиять на результаты измерений.
• Температура воздуха в месте проведения испытаний должна быть не ниже – 10 ^оС, а также не выше +40 ^оС, чтобы исключить изменение физико-механических свойств инспектируемого оборудования.
• Влажностный режим в лаборатории не должен превышать предельную концентрацию водяных паров 98%, чтобы исключить образование токопроводящей среды.
• Давление атмосферного воздуха должно быть строго в пределах от 600 до 800 мм рт. ст., что не влияет на эксплуатационные параметры оборудования.

Все указанные параметры окружающей среды также указываются в заключении при проведении испытаний.

Виды проверок, их периодичность и объем

Периодичность проверок релейной защиты высоковольтных ячеек назначается, исходя из требований нормативной документации, которые могут быть ужесточены внутренними регламентами производственного предприятия. Инспекция проводится со следующей периодичностью:

• По завершении монтажных работ, в ходе выполнения пуско-наладки оборудования.
• После проведния реконструкции или капитального ремонта.
• При любом вмешательстве в кабельную сеть.
• После ликвидации последствий обстоятельств непреодолимой силы.
• При наращивании номинальной мощности или включении в силовую сеть дополнительного энергопотребляющего оборудования.
• В профилактических целях – 1 раз в 12 месяцев для установок с напряжением до 1 кВ и 1 раз в 36 месяцев для устройств с номинальным напряжением свыше 1 кВ.

Инспекция включает в себя следующие виды проверок систем автоматики, телеметрии и релейной защиты:

• Поверхностный осмотр оборудования, кабельной сети.
• Анализ проектных данных, проверка соответствия монтажных смен решениям, заложенным в рабочем проекте.
• Инструментальный контроль сопротивления изоляции и других параметров с использованием профессионального метрологического оборудования.
• Контроль совместимости, а также нормальной комбинированной работы всех систем, установленных в инженерной сети.
• Общая инспекция работоспособности каждого прибора путём моделирования аварийной ситуации.
• Проверка качества радиосигнала, обеспечивающего диспетчеризацию электроустановочных изделий.
• Контроль работоспособности, соблюдения эксплуатационных требований установок под рабочим напряжением.

Инспекция проводится специализированными электролабораториями, представляющими собой автономные независимые юрлица, располагающими необходимым оборудованием и штатом аттестованных экспертов.

Вывод защиты из работы

Для диагностики релейной защиты и автоматики требуется соблюдение требований техники безопасности для предотвращения несчастного случая. В таких ситуациях инспекция проводится после вывода элементов защиты из работы. Процедура проводится квалифицированными экспертами, имеющими соответствующие удостоверения, с соблюдением следующего алгоритма:

• Подготовка, а также тестирование испытательного стенда.
• Отключение электропитания в цепи, где установлена релейная защита.
• Ограждение панелей, в которые вмонтированы защитные устройства, специальными шторами.
• Выделение рабочей зоны для лаборанта.
• Подсоединение токопроводящих зажимов для проведения испытания.
• Изоляция всех оголённых участков кабельных жил и мест соединений.

Дальнейшие испытания проводятся с применением предохранителей, автоматов УЗО и других элементов защиты, установленных в косвенную сеть.

Внутренний осмотр и проверка механической части релейной аппаратуры

При внутреннем осмотре устройств релейной защиты и автоматики, соблюдаются следующие требования и нюансы:

• Проводится контроль всех болтовых соединений и мест спайки контактов для обеспечения неразрывности цепи.
• Обеспечивается инспекция зазоров, а также допустимых люфтов при эксплуатации оборудования.
• Инспекция изоляции всех токопроводящих элементов каждой системы.
• Инспекция сопротивления изоляции кабельной продукции. Согласно требованиям нормативной документации, данный показатель не должен превышать 1 МОм.

При проведении инспекции, следует учесть требования по отсутствии избыточной влажности – все контакты и места сопряжений элементов цепи должны быть сухими и не иметь следов окисления.

Проверка правильности монтажа и маркировки цепей

При обследовании устройств релейной защиты и автоматики также проводится проверка корректного монтажа и маркировки цепей, согласно следующей технологической схеме:

• Прежде всего, проводится контроль выполненной монтажной схемы с проектными решениями, требованиями нормативной документации.
• В случае добавления в цепь нового силового оборудования, проверка проводится повторно, для каждого элемента сети. То же касается обследования и контроля работоспособности после проведения ремонтных работ.
• Инспекция напряжения осуществляется с помощью стандартного вольтметра, после создания вспомогательной цепи.
• Аанализ кабельных сетей диспетчеризации часто проходит с использованием двух телефонных трубок, что даёт точные показатели качества передачи сигналов.
• Каждая электрическая цепь в системе должна быть замаркирована в щитке, с указанием аббревиатуры, позволяющей определить принадлежность системы к конкретному оборудованию.

Во время инспекции также, как и в предыдущих случаях, определяется сопротивление изоляции на каждом элементе сети, что гарантирует безопасность эксплуатации систем.

Проверка трансформаторов тока

При проверке устройств релейной защиты и автоматики, одним из основных параметров также является инспекция трансформаторов тока, которая проводится с соблюдением определённых регламентных процедур для получения следующих результатов:

• Сведения о состоянии ПВХ изоляции и других защитных диэлектрических покрытий кабельных токопроводящих жил.
• Визуальный контроль видимых частей оборудования на предмет обнаружения дефектов, механических повреждений.
• Инспекция болтовых, клеммных соединений, контроль качества и степени износа спаек.
• Общее состояние поверхности корпуса оборудования, обмоток и других элементов.

При выявлении каких-либо нарушений в работе трансформатора, эксплуатация сети допускается только после устранения предписаний, отображённых в заключении.

Проверка уставок и электрических характеристик реле

При проведении инспекции устройств релейной защиты и автоматики, немаловажным является контроль уставок и электрических характеристик реле. Процедура подразумевает выполнение следующих регламентных шагов:

• Замер электрических характеристик реле, сопоставление полученных данных со сведениями, отображёнными в паспорте.
• При отклонениях реальных и теоретических показателей на величину менее 10%, изменение рабочих параметров реле не требуется.
• Проверка времени срабатывания защиты, которое должно отвечать нормативным характеристикам – от 0,1 до 0,15 секунд.
• Инспекция сопротивления и напряжения срабатывания устройств защиты не должно превышать 5% от заявленных производителем величин.
• Относительный показатель возврата для прямого реле оставляет 0,05, для установки косвенного действия – 0,03.

При отклонении фактических показателей от указанных выше величин, требуется перенастройка реле с повторным замером рабочих параметров.

Проверка взаимодействия реле в схеме и действия на коммутационные аппараты

Инспекция устройств релейной защиты и автоматики также подразумевает обязательную проверку взаимодействия реле в схеме и действия на коммутационные аппараты. Данный вид обследования проводится при соблюдении следующих важных нюансов и выполнении определённого алгоритма:

• Моделирование аварийной ситуации для предотвращения риска ложного срабатывания элементов автоматики.
• Корректность работы блокирующих систем.
• Учёт всех регламентных требований при сборке монтажных схем каждой системы.
• Правильность выставленных настроек, соответствие инструкции от производителя.
• Корректность подключения отводящих кабельных сетей с дифференцирующими диодами в рабочих сетях, а также сигнальных линиях.
• Проверка своевременности, корректного срабатывания сигнала при возникновении внештатной ситуации.
• Контроль отсутствия самопроизвольного срабатывания систем автоматики при обесточивании силовой сети.

Данные показатели определяют не только правильность производства монтажных, пусконаладочных работ, но также позволяют выявить брак в поставленном оборудовании при проведении пусконаладочных операций.

Проверка аппаратуры и цепей управления

Для обеспечения бесперебойной работы устройств релейной защиты и автоматики, требуется детальная проверка аппаратуры и цепей управления, которая проводится с соблюдением установленных нормативами правил:

• Контроль автоматического размыкателя цепи.
• Моделирование тока короткого замыкания для проверки работоспособности системы защитного отключения, замера времени её срабатывания.
• Инспекция корректной работы всех приводов автоматических выключателей.
• Визуальный контроль целостности корпуса оборудования на предмет отсутствия повреждений и изгибов.
• Замеры напряжения, силы тока и сопротивления в цепи. В соответствии с нормативными требованиями, предельное отклонения указанных показателей от заявленных производителем не должно превышать 30%.
• Имитация аварии для проверки срабатывания размыкателей силовой цепи.
• Замер временного промежутка, необходимого для переключения АВР с основной сети на резервную.
• Контроль импульсных скачков напряжения, приводящих к резонансу колебаний в сети переменного тока.

Данный вид обследований определяет показатели качества электрической энергии, поставляемой снабжающими компаниями, а также выявляет необходимость использования дополнительного стабилизирующего оборудования.

Испытание и проверка изоляции

Испытание ПВХ изоляции токопроводящих кабельных жил подразумевает выполнение следующих экспертных действий:

• Визуальное обследование поверхностей кабельной продукции при отключении напряжения.
• Выявление дефектов, мест пробоя и других неисправностей, которые можно увидеть невооружённым глазом.
• Испытание кабельной продукции методом повышенных напряжений, что сопровождается неминуемым нагревом сердечника кабеля и приводит к идентификации скрытых повреждений.

При выявлении дефектов и механических повреждений, мест с оголённым сердечником, кабель подлежит дополнительной изоляции или замене.

Требования к средствам измерений, вспомогательным устройствам

Всё метрологическое оборудование, применяемое при инспекции устройств релейной защиты и автоматики должно отвечать следующим требованиям:

• Аккредитация для применения на территории нашей страны. При использовании приборов необходимо изучить требования нормативов к устройствам рассматриваемой категории.
• Погрешность измерения должна отвечать требованиям регламентных документов.
• Оборудование должно быть исправно и обслужено.
• Все приборы, применяемые для оформления официальных заключений по результатам испытаний должно быть поверено и иметь соответствующий сертификат соответствия.

При оставлении заключения, лаборант указывает модель и модификацию метрологического оборудования, а также дату проведения последней поверки.

Подготовка к проведению испытаний и измерений

Перед началом испытаний, лаборант должен подготовить стенд, а также настроить оборудование. Данные действия регламентированы в ПУЭ и представляют собой соблюдение следующего алгоритма:

• Сборка косвенной схемы с включением в неё метрологического оборудования.
• Проведение серии тестов с приборами для обеспечения их корректной настройки.
• Вывод основного оборудования из работы, с отключением напряжения и размыканием цепи.
• Изоляция всех токопроводящих частей на период испытания защитными шторками.
• Ограждение площадки испытаний.
• Установка сигнальных и информационных табличек.
• Выделение зоны безопасности для оператора.

При несоблюдении требований техники безопасности, в случае возникновения аварийной ситуации, ответственность за неудачное испытание и его последствия ложится на организатора.

Последовательность и порядок выполнения испытаний

Проведение испытаний строго регламентируется требованиями ПУЭ и обязывает соблюдать последовательность выполнения каждого шага. Все этапы обследований для устройств релейной защиты и автоматики подробно описываются ниже:

Внешний осмотр

• Анализ общего состояния систем.
• Проверка у целостности изоляции кабельной продукции.
• Инспекция болтовых, клеммных и других соединений на предмет выявления разрыва или оплавления.
• Проверка крепления щитового оборудования.
• Осмотр мест монтажа сети.

Проверка соответствия проекту смонтированных устройств включает:

• Анализ проектной документации.
• Проверка экспертного заключения, выданного по результатам проверки проекта.
• Поверхностный осмотр систем на объекте.
• Анализ исполнительной документации, актов скрытых работ и приёмо-сдаточной документации.
• Сопоставление проектных данных реально смонтированной системе.
• Написание заключения по результатам инспекции.

При внутреннем осмотре и проверке механической части аппаратуры производятся:

• Проверка затяжки болтовых и других соединений кабельной продукции в неразрывную токопроводящую цепь.
• Анализ технологических зазоров, допускаемых требованиями нормативов. Исключение нахождения оголённых участков токопроводящих частей в зоне влияния электромагнитного поля.
• Анализ изоляции кабельных элементов, расположенных внутри корпуса устройств релейной защиты и автоматики.
• Применение мегаомметра для замера сопротивления изоляции всех проводов с протоколированием результатов и сопоставлением полученных значений с требованиями регламентных документов

Предварительная проверка сопротивления изоляции состоит из измерения сопротивления изоляции отдельных узлов устройств РЗА

• Замеры сопротивления мегаомметром, рассчитанным на напряжение до 1 кВ.
• Проверка сопротивления относительно заземлителя.
• Контроль показателя относительно изолированных токопроводящих частей.
• При наличии в цепи реле – контроль сопротивления между разными кабелями.
• Проверка сопротивления между сердечниками кабеля на понижающих трансформаторах и автоматах УЗО.
• При наличии в схеме устройств, технические характеристики которых не рассчитаны на действие напряжения в 1 кВ, такие приборы исключаются из программы обследований.

Проверка взаимодействия элементов устройства

• Инспекция отсутствия обходных токопроводящих элементов.
• Корректность включения всех автоматических размыкателей цепи.
• Проверка косвенного влияния на коммутационные устройства, обеспечивающие передачу данных.

Измерение и испытание изоляции устройств

Для данного обследования применяется метод повышенных напряжений, которые имитируют грозовое воздействие и дестабилизацию цепи. Напряжение подаётся импульсными скачками, после чего проводится визуальное обследование поверхности изоляции на предмет пробоя.

Комплексная проверка устройств

• Подача эксплуатационного напряжения с контролем работоспособности каждого прибора.
• Анализ световой индикации при работе в нормальном режиме.
• Моделирование аварийной или внештатной ситуации с проверкой времени и других параметров при срабатывании приборов.

Проверка взаимодействия проверяемого устройства с другими включёнными в работу устройствами защиты и электроавтоматики, управления и сигнализации и действия устройств на коммутационные аппараты

• Анализ работоспособности всех приборов одновременно при эксплуатационной нагрузки в цепи.
• Попеременное отключение выборочного количества устройств с выявлением сбоев в работе.
• Моделирование аварийной ситуации с целью, проверки связи между устройствами посредством коммутационных установок.

Проверка устройств рабочим током и напряжением

• Визуальный контроль всех включённых в сеть приборов.
• Анализ качества заземления.
• Сборка косвенной схемы для анализа времени и рабочих параметров цепи, при срабатывании автоматических отключающих установок.
• Проверка реакции при моделировании тока КЗ, возникновения дифференциального тока.
• Общий анализ корректности сборки уцепи с включёнными в неё устройствами.
• Замер напряжения при переменном чередовании фаз.

При подготовке устройств релейной защиты, электроавтоматики, дистанционного управления и сигнализации к включению выполняются:

• Вторичный визуальный анализ реле, по завершении контроля рабочим напряжением.
• Анализ корректного положения всех диодов и световых указателей, сигнализирующих о работоспособности и аварийной ситуации.
• Анализ качества радиосигнала, корректной работы передатчиков и приёмных устройств.
• Проведение обучения персонала перед началом работы, информирование о необходимости соблюдения техники безопасности.
• Оформление протоколов и заключения по результатам проведённых испытаний.

Контроль точности результатов измерений и испытаний

При проведении измерений и испытаний необходимо обеспечить контроль точности полученных показателей. Для этого каждый метрологический прибор должен пройти поверку в органах Госстандарта и иметь соответствующий документ.

Следует учесть, что любой поверочный сертификат – это документ с ограниченные сроком годности. При проведении испытаний с использованием прибора, поверка которого утратила актуальность, получение официальных результатов для предоставления в надзорные органы, невозможно.

Оформление результатов измерений

Результатом проверки устройств релейной защиты, автоматики и телеметрии служит заключение с приложенными к нему сопроводительными документами:

• Протоколы по результатам испытаний.
• Выводы по итогам составления каждого протокола с решением о соответствии показателей нормативным требованиям.
• Дефектная ведомость с рекомендациями по устранению каждой неисправности.
• Описание метрологического оборудования с указанием предельно допустимых заводских погрешностей.

Документация оформляется в электронном и бумажном виде. После проведения проверки, заключения должны храниться в архивах не менее 36 месяцев.

Требования к квалификации персонала

К работам данной категории допускаются следующие специалисты:

• Лица, прошедшие курсы повышения квалификации со сдачей аттестации, в соответствии с требованиями ПОТЭУ 2014.
• Профессионалы, имеющие группу по электрической безопасности IV или V (в зависимости от предельного напряжения в сети, в которую включено испытуемое оборудование – до 1 кВ, либо свыше 1 кВ).
• Для проведения испытаний требуется комиссия, состоящая минимум из 2 человек.

Квалификация персонала, принимавшего участие в испытаниях, отображается в тексте официального отчёта.

Требования к обеспечению безопасности при выполнении измерений и экологической безопасности

При проведении испытаний должно обеспечиваться выполнение требований безопасности для работ данной категории:

• Все испытания проводятся по заранее подготовленному плану, утверждённому руководством и ответственными лицами.
• Всё оборудование должно быть заземлено.
• При необходимости моделирования аварийной ситуации, обеспечивается дополнительная изоляция и средства защиты кабельных жил под напряжением.
• При работе с понижающими трансформаторами, косвенная схема собирается таким образом, чтобы избежать риск обратного преобразования напряжения.
• Испытания исключают нанесение вреда экологии и окружающей среде.

Любые ответственные действия, требующиеся по регламенту, должны осуществляться исключительно с разрешения руководителя, принимающего на себя ответственность за результат.

Заключение

Проверка устройств релейной защиты, автоматики и телеметрии – это ответственное мероприятие, которое строго регламентируется требованиями нормативной документации. При проведении испытаний должна соблюдаться техника безопасности. Перед инспекцией собирается косвенная схема и подготавливается рабочее место. Все токопроводящие элементы должны быть заземлены и иметь дополнительную изоляцию. Результаты испытаний фиксируются в отчёте, к которому подвешиваются копии протоколов.