Перспективы развития защит на основе опыта дуговых замыканий в мертвой зоне

При проектировании защиты от ДГЗ необходимо учитывать конструктивные особенности ячеек и помнить, что засветка датчика может произойти не от «фонаря» электромонтера, а, например, по причине отражения светового потока от стен помещения при горении дуги. И авария, описанная выше – это хороший повод развивать саму дуговую защиту как систему, предусматривая решения исключающие её неправильное действие в таких ситуациях. Для подстанций с ячейками КСО это особенно актуально ввиду отсутствия полной оптической изоляции отсеков. При ДГЗ, для предотвращения отключения «здоровой» соседней секции шин, обязательно применение пуска по минимальному напряжению для отсеков с «мёртвой» зоной ДГЗ.
Цепи напряжения не всегда исправны, поэтому целесообразно создать комбинированный датчик ДГЗ работающий при одновременном выполнении условий:
- рост интенсивности светового потока (вспышка);
- фиксация небольшого скачка давления, создаваемого взрывным давлением дуги (arc blast pressure);
Следуя методам расчёта, изложенным в стандарте IEEE 1584, давление в отсеке возрастает на 0.05-0.1 бар за время менее 1-2мс. Возможно развитие такого принципа в будущем даже приведет к отказу от пуска по току или напряжению в защитах от ДГЗ. Позволю себе дать название такому принципу – фотобарический датчик дуговой защиты. Фотобарический датчик дуговой защиты – запомните это название, через 7-10 лет — это будет широко распространенное решение.
Учитывая частоту аварий, связанных с проблемами на кабельных муфтах, нужно подумать, как уделить больше внимания защите этого участка. Например, установка трансформатора тока нулевой последовательности после кабельной муфты и наличие трёх фазных ТТ до неё позволит организовать дифференциальную защиту этого участка с торможением. Кабельная муфта получит отдельную быстродействующую защиту. Такое решение сегодня активно применяется в Норвегии, США и ряде других стран (cable end differential ANSI 87N).
В связи с тем, что процесс развития пробоя кабельной муфты может продолжаться от нескольких месяцев, до нескольких лет нам необходимо развивать средства предиктивной диагностики заблаговременно выявляющие повреждения. Перспективными являются решения использующие неэлектрические принципы. Звуковая оценка частичных разрядов, методы тепловизионного наблюдения за кабельной муфтой для выявления точечных нагревов – несут высокий потенциал с учётом мощного инструментария алгоритмов нейронных сетей. Создание бюджетных систем фиксации частичных разрядов, определения профиля напряженности электрического поля кабельной муфты откроет широкий потенциал будущих систем предиктивной диагностики.
Описанные выше идеи относятся к методам совершенствования дуговой защиты. Однако, что делать с мёртвой зоной отсеков питающих присоединений? Как сократить время отключения в условиях, когда выключатель питающей подстанции находится очень далеко, и организация прямого действия на него от ДГЗ затруднительна?
Считаю возможным создание и внедрение в фидерные защиты специального пускового органа, выявляющего сам факт горения дуги с действием на ускорение МТЗ присоединения. Представим, что в вышеописанной истории с аварией, такой орган был бы в защите на вышестоящей подстанции питавшей ДГЗ в мёртвой зоне. В этом случае, ликвидация аварии произошла не за 1611 мс, а за 120-150мс. В десять раз быстрее.
Принцип действия такого пускового органа может быть основан на том, что физической основой природы дугового замыкания является импульсное, перемежающее протекание тока по плазменному «шнуру». В результате при регистрации тока, мы можем увидеть одномоментные импульсные изменения – «тычки», фаза начала и окончания, и форма образов которых совпадают.
В заключение хочу отметить, что не смотря на активнейшее внедрение дуговых защит сегодня нам, инженерам, предстоит сегодня еще очень много сделать для их правильного применения как на стадии проектирования, наладке, так и в развитии самих систем защит от дуговых замыканий.