Большинство оборудования морально и физически устарело, отработало свои нормативные сроки и нуждается в усиленной защите для недопущения увеличения эксплуатационных затрат вследствие выхода его из строя.

Многие насосные станции для управлений и защиты электродвигателей напряжением 380В оборудованы щитами ЩО 70 и шкафами Рассказовского электротехнического завода. Для защиты от перегрузки и от токов короткого замыкания в шкафах «стандартно» установлены автоматические выключатели серии А 3100 и А 3700. Данная и аналогичная коммутационная аппаратура морально и физически давно устарела и ее характеристики не отвечают требованиям сегодняшнего дня. Кроме этого, была предусмотрена еще одна защита – защита от замыканий на землю с помощью трансформатора ТЗЛ и реле тока РТ-40, которая была зашунтирована еще при пусконаладочных работах.

Вот таким «стандартным» набором защиты, практически на каждой насосной станции, приходилось эксплуатировать электродвигатели. Если советские и чешские электродвигатели еще имели какой-то коэффициент запаса мощности, то болгарские – нет. Можно представить себе, какие требования необходимо было ставить перед защитой этих электродвигателей, если их обмотки не были рассчитаны на прямое включение электродвигателей в сеть, а применялась схема пуска с переключением со «звезды» на «треугольник».

Для решения этой проблемы облводхозами были приобретены и установлены реле типа ТК, РЭЗЕ.

Идея создания такого низковольтного комплектного устройства была правильной. Ведь устройства включали в себя средства релейной защиты и контроля. Эти реле обеспечивало следующие функции: защита электродвигателя от нарушений электросети, защита от включения электродвигателя при нарушении изоляции электродвигателя и кабеля, защита от токов перегрузки, световая индикация превышения тока электродвигателя, настройки уставок защиты ТК, управление уровнем, защита от «сухого хода».

Но как показала практика, эти устройства были недоработаны. Они оказались очень чувствительны к влажной среде и перепадам напряжения. Так все  устройства вышли из строя в течение двух лет.

Комплектные устройства типа ТК, предусмотренные для управления и защиты погружных насосов, также как и токовые защиты РЭЗЕ, вообще не получили применения. Общая точка обмоток электродвигателя, соединенных в звезду, как правило, после ремонта не изолировалась, и реле блокировало включение электродвигателя из-за отсутствия изоляции, вследствие чего датчики тока, которыми комплектовались устройства, просто выгорали, не выдерживая напряжения.

Из-за такого низкого уровня защит в целом по Госводхозу приходилось ежегодно производить капитальный ремонт электродвигателей с заменой обмоток порядка 40 штук, мощностью от 55 кВт и выше, что влекло за собой значительные материальные затраты.

Ни для кого не секрет, что стоимость капитального ремонта с заменой обмоток электродвигателя 250 кВт 1500 об/мин  составляет  25,0 тыс.грн. Для выполнения капитального ремонта электродвигателя необходимо затратить 222 человеко-часов, т.е бригада из 3 человек будет выполнять эту работу более 9 дней.

А в год эти затраты на ремонт составляли около 1,0 млн. грн.

В июне 2007 года на семинаре главных энергетиков водохозяйственных организаций Госводхоза были представлены реле защиты двигателей РДЦ-01 ОАО «Электротехнического завода», торговая марка РЕЛСіС.

После окончания семинара представители Запорожского облводхоза приехали на предприятие для более подробного изучения устройства защиты РДЦ-01-051 (на тот период в перечне продукции завода не было еще исполнения РДЦ-01-052). Началась работа по модернизации реле под условия работы водных хозяйств.

Эксплуатационные характеристики РДЦ-01-052, удовлетворившие специалистов насосных станций.

Реле защиты двигателя РДЦ-01-052 (далее реле) с цифровой настройкой и индикацией контролируемых параметров предназначено для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей 3х127/220 В, 3х220/380 В (в том числе глубинных насосов) от последствий:

• перегрузок;
• асимметрии нагрузки;
• работы с недогрузкой;
• превышения питающего напряжения;
• понижения питающего напряжения;
• обратного чередования фаз при включении реле;
• снижения сопротивления изоляции перед пуском двигателя и коммутации электрических цепей при достижении контролируемыми параметрами определенных, предварительно запрограммированных уровней.

Одновременно, кроме защитных функций, реле имеет возможность мониторинга следующих параметров:

• потребляемого тока по каждой фазе (IА, IВ, IС);
• напряжения в сети по каждой фазе (UА, UВ, UС);
• частоты сети;
• моторесурса;

Реле могут эксплуатироваться в следующих условиях:

•  закрытые неотапливаемые помещения, где температура и влажность несущественно отличаются от температуры и влажности окружающего воздуха;
• диапазон рабочих температур от минус 40 до плюс 55 ºС;
• относительная влажность окружающего воздуха – до 98 %;

Реле выдерживает многократные ударные нагрузки длительностью от 2 до 20 мс.

• многократные удары длительностью (2-20) мс с ускорением 30 м/с2 (3 g);
• воздействие по сети питания импульсных помех амплитудой, не превышающей двойную величину номинального напряжения питания, и длительностью не более 10 мкс.

Коммутационная способность в цепях переменного тока – 250 В·А.

Реле не даёт ложных срабатываний (размыкание замыкающего контакта) при кратковременных провалах и всплесках питающего напряжения длительностью не более 50 мс.
Механическая  и коммутационная износостойкость реле должна быть  не менее 500 000 циклов.
Однако, учитывая предыдущий «негативный» опыт использования разных защит, было принято решение о приобретении небольшого количества реле и установить их на более загруженных электродвигателях.

Применяя реле РДЦ-01, специалисты для себя решили ряд вопросов, которые до сегодняшнего дня не могли решить, а именно:

• Для электродвигателей болгарского производства и тех, которые были неоднократно подвержены капитальному ремонту, выбран «щадящий режим», а именно порог срабатывания перегрузки по току на уровне 1,1 Iном.
• Возможность контролировать токи и напряжение в каждой фазе.
• Защита от асимметрии токов. Для водохозяйственных объектов эта проблема более чем актуальна, т.к. трансформаторы, установленные на трансформаторных подстанциях имеют защиту в виде стреляющих предохранителей. Срабатывание одного предохранителя влечет за собой асимметрию напряжения, а, следовательно, и токов.
• Возможность контролировать сопротивление изоляции электродвигателя и кабеля позволяет избежать включения электродвигателя при низком сопротивлении изоляции, которое резко снижается в сырых помещениях.
• Возможность установки порога срабатывания звена «сухого хода», что позволяет исключить работу электродвигателя с недогрузкой и, как следствие, снизить расход электроэнергии.
• Возможность контролировать ток нагрузки с точностью до 1 А, а не как на щитовых амперметрах, где одно деление соответствует 10-20 А.
• На насосных станциях используется методика определения объемов перекаченной воды по расходу электроэнергии. Одним из показателей, используемых в этой методике, является время работы насосного агрегата, дискретность, которая была заложена изначально в реле (10 часов) не позволяла использовать данную методику. Поэтому в адрес «Электротехнического завода» было направлено письмо с просьбой уменьшить дискретность времени моторесурса до 1 минуты.

Завод пошел навстречу и разработал исполнение реле РДЦ-01-052 со счетчиком моточасов необходимой дискретности, которое используется в настоящее время на насосных станциях. Опытно-производственные испытания показали высокую надежность и дали возможность адаптировать эти приборы к условиям водно-мелиоративных хозяйств.

По состоянию на 1.08.08 г. устройства РДЦ-01-052 уже защищают электродвигатели водохозяйственных организаций:

По Запорожью: Акимовское МУВХ, Веселовское МУВХ, Волынское МУВХ, Запорожское МУВХ, Каменское МУВХ, Мелитопольское МУВХ, Приднепровское МУВХ, Управление каналов СРОС.

По Херсону: Гениченское МУВХ, Горностаевское МУВХ, Каховское МУВХ, Новотроицкое УВХ, Чаплинское УВХ.

По Днепропетровску: Апостоловское МУВХ, Днепропетровское УВХ, Магдалиновское МУВХ.

А также: Бортницкое МУВХ, Каневское УВХ, Черкасское УВХ.

Затраты на капитальный ремонт электродвигателей составляют около 1,0 млн. грн. в год. Если использовать эти средства на приобретение РДЦ-01-052, то можно защитить до 2,5 тыс. электродвигателей на насосных станциях!

Электродвигатели 250 кВт и 315 кВт комплектуются трансформаторами тока 600/5 и соответственно амперметрами на этот ток. Для уменьшения затрат на приобретение трансформаторов тока и амперметров стала задача о расширении диапазона установки коэффициента трансформации как минимум до КТ = (1…120).

Конструкторским бюро ОАО «Электротехнический завод» была начата разработка на базе РДЦ-01-052 нового исполнения РДЦ-01-054, в котором реализована возможность отключения следующих функций:

• контроль чередования фаз напряжения питания реле;
• защита по току сухого (холостого) хода.

Дополнительные технические характеристики РДЦ-01-054:

• уставка порога срабатывания звена холостого (сухого)  (20…85)%·IНОМ /откл
• уставка задержки срабатывания звена холостого (сухого) хода
  
  tЗАД.ХХ – (0,1…30)мин ,   дискретность 0,1мин, точность ±1 мин.
• уставка задержки автоматических повторных пусков после аварийного отключения по току – (1…999)с, дискретность 1с

Дискретность уставок по току зависит от КТ:

• при КТ = (21…120) – дискретность 10 А.

Устройства защиты электродвигателей серии РДЦ эксплуатируются на промышленных объектах Украины, России, республики Беларусь, Молдовы, Казахстана. За лучшее применение высоких технологий в области энергетики и электротехники устройства РДЦ были неоднократно отмечено наградой «Инновация года».

Помимо низковольтных двигателей (380В) в водных хозяйствах эксплуатируется более 35% электродвигателей номинальным напряжением 6-10 кВ с устаревшими схемами и устройствами защиты. Как следствие – необходимость регулярного ремонта таких двигателей.

Облводхозами в адрес ОАО «Электротехнический завод» были направлены запросы на изготовление современных устройств защиты электродвигателей напряжением более 1000 В. Такие устройства сейчас разрабатываются КБ РЕЛСіС и будут предоставлены в опытную эксплуатацию водным хозяйствам к началу нового поливочного сезона 2009 года (ориентировочно до 15.04.09).

Заместитель начальника Запорожского Облводхоза
ЛЕБЕДЬ Александр Николаевич