ГЭСН 01-04-019-03: Поперечная дифференциальная токовая защита

Введение

Государственная элементная сметная норма ГЭСНп 01-04-019-03 является важным инструментом для определения затрат на пусконаладочные работы в электроэнергетике. Она регламентирует процесс ввода в эксплуатацию поперечной дифференциальной токовой защиты параллельных линий, в частности, для панелей типа ЭПЗ-1637. Эта норма относится к сборнику ГЭСНп 81-05-01 "Электротехнические устройства", который предназначен для определения потребности в ресурсах, таких как затраты труда пусконаладочного персонала, при выполнении пусконаладочных работ по электротехническим устройствам.

Основное назначение данной нормы — обеспечить корректное планирование и расчет стоимости работ по наладке систем релейной защиты, которые критически важны для обеспечения надежности и безопасности функционирования электрических сетей. Поперечная дифференциальная токовая защита применяется для защиты параллельных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ от различных видов коротких замыканий, включая замыкания между фазами и на землю.

Панель ЭПЗ-1637-91, упомянутая в названии нормы, представляет собой специализированное устройство, разработанное для выполнения именно такой защиты. Она обеспечивает направленную защиту, что позволяет избирательно отключать поврежденную линию, сохраняя в работе неповрежденные параллельные линии.

Техническая информация

Принцип действия поперечной дифференциальной защиты

Поперечная дифференциальная защита (ПДЗ) основана на сравнении токов, протекающих по параллельным линиям. В нормальном режиме работы или при внешних коротких замыканиях (КЗ) токи в параллельных линиях равны по величине и фазе. Вторичные обмотки трансформаторов тока, установленных на каждой линии, соединяются таким образом, чтобы в измерительном органе (реле) протекала разность этих токов. В идеальных условиях эта разность должна быть близка к нулю.

Однако на практике из-за погрешностей трансформаторов тока и небольшого неравенства первичных токов всегда существует так называемый "ток небаланса". Пусконаладочные работы включают отстройку защиты от этого тока небаланса, чтобы избежать ложных срабатываний.

При возникновении короткого замыкания на одной из параллельных линий, равенство токов нарушается. Ток КЗ начинает подпитываться с обеих сторон, и токи в поврежденной и неповрежденной линиях становятся неравными. Разность этих токов, протекающая через реле, значительно возрастает, что приводит к срабатыванию защиты.

Панели типа ЭПЗ-1637-91 обеспечивают направленную защиту, что означает, что они способны определить, на какой именно из параллельных линий произошло повреждение, и дать команду на отключение только этой поврежденной линии. Это достигается за счет использования реле направления мощности, которое анализирует фазовые соотношения токов и напряжений.

Основные характеристики панели ЭПЗ-1637-91

Панель поперечной дифференциально-токовой защиты линий напряжением 110-220 кВ типа ЭПЗ-1637-91 предназначена для работы в составе систем релейной защиты и автоматики. Ее номинальное напряжение оперативного постоянного тока составляет 220 В. Условия эксплуатации панели строго регламентированы для обеспечения ее надежной работы. Она рассчитана на эксплуатацию на высоте не более 2000 м над уровнем моря.

Температурный диапазон для исполнения УХЛ4.2 составляет от минус 5°С до плюс 40°С, а для исполнения О4.2 — от 1°С до 45°С. Относительная влажность воздуха не должна превышать 80% при температуре 25°С для УХЛ4.2 и 98% при 35°С (без конденсации влаги) для О4.2.

Окружающая среда должна быть невзрывоопасной, не содержать токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих изоляцию и металлы. Место установки панели должно быть защищено от прямого попадания брызг воды, масел, эмульсий и других жидкостей, а также от прямого воздействия солнечной радиации. Степень защиты панели составляет IP00, а оболочек комплектов аппаратов — IP40 по ГОСТ 14254-96. По способу защиты человека от поражения электрическим током панель соответствует классу I по ГОСТ 12.2.007.0-75 и является пожаробезопасной. Перед включением и во время работы панель должна быть надежно заземлена.

Состав работ по норме ГЭСНп 01-04-019-03

Пусконаладочные работы, учтенные в ГЭСНп 01-04-019-03, включают комплекс мероприятий, направленных на проверку, настройку и ввод в эксплуатацию поперечной дифференциальной токовой защиты. Хотя ГЭСНп не детализируют каждый шаг, общий состав работ для устройств релейной защиты включает:

1. Подготовительные работы: Ознакомление с проектной документацией, техническими условиями и инструкциями по эксплуатации панели ЭПЗ-1637-91. Проверка комплектности и отсутствия видимых повреждений оборудования.
2. Проверка монтажа и изоляции: Контроль правильности монтажа панели и ее элементов, соответствия электрических соединений проектной схеме. Проверка сопротивления изоляции вторичных цепей и обмоток трансформаторов тока.
3. Проверка трансформаторов тока (ТТ): Измерение коэффициентов трансформации, полярности и характеристик намагничивания ТТ, используемых в схеме защиты. Это критически важно для корректной работы дифференциальной защиты.
4. Измерение токов небаланса: Определение фактических токов небаланса в дифференциальных цепях при различных режимах работы (холостой ход, нагрузка, внешние КЗ). Эти данные используются для точной отстройки защиты.
5. Настройка уставок и характеристик: Установка и проверка уставок реле тока, реле направления мощности и других элементов защиты в соответствии с расчетами и требованиями проекта. Проверка временных характеристик срабатывания.
6. Проверка взаимодействия элементов защиты: Опробование логики работы защиты, проверка взаимодействия всех ее элементов, включая пусковые и исполнительные органы.
7. Имитация коротких замыканий: Проведение контрольных испытаний путем имитации различных видов коротких замыканий (междуфазных, однофазных на землю) для проверки срабатывания защиты и ее селективности.
8. Проверка взаимодействия с коммутационными аппаратами: Опробование совместной работы защиты с выключателями, проверка выдачи команд на отключение и правильности их исполнения.
9. Оформление исполнительной документации: Составление протоколов испытаний, актов выполненных работ, внесение изменений в схемы при необходимости.

Материалы и ресурсы

В соответствии с входными данными, норма ГЭСНп 01-04-019-03 учитывает затраты труда квалифицированного пусконаладочного персонала. Конкретные ресурсы, предусмотренные нормой, включают:

• Техник II категории: 14.47 чел.-ч
• Инженер II категории: 33.77 чел.-ч

Общие трудозатраты на выполнение пусконаладочных работ по данной норме составляют 48.24 чел.-ч. Квалификационный состав персонала, как правило, распределяется следующим образом: 70% трудозатрат приходится на инженера по наладке и испытаниям II категории, и 30% — на техника по наладке и испытаниям II категории.

Трудозатраты и время выполнения

Общие трудозатраты, предусмотренные нормой ГЭСНп 01-04-019-03, составляют 48.24 человеко-часов на один комплект поперечной дифференциальной токовой защиты. Эти затраты включают все необходимые операции по пусконаладке, от подготовительных работ до оформления документации. Время выполнения работ напрямую зависит от сложности объекта, состояния оборудования и квалификации персонала. Норма рассчитана на один технологический цикл пусконаладочных работ.

Требования к квалификации

Для выполнения работ по норме ГЭСНп 01-04-019-03 требуется персонал с соответствующей квалификацией в области релейной защиты и автоматики. В частности, норма предусматривает участие:

• Инженера по наладке и испытаниям II категории
• Техника по наладке и испытаниям II категории

Такой состав персонала обеспечивает необходимый уровень знаний и опыта для работы со сложными системами релейной защиты, такими как поперечная дифференциальная защита, и гарантирует качество выполнения пусконаладочных работ.

Практическое применение

Пошаговый алгоритм расчета

Расчет сметной стоимости пусконаладочных работ по ГЭСНп 01-04-019-03 осуществляется на основе ресурсного или ресурсно-индексного метода. Единицей измерения для данной нормы является "компл" (комплект).

1. Определение объема работ: Прежде всего, необходимо определить количество комплектов поперечной дифференциальной токовой защиты типа ЭПЗ-1637, которые подлежат пусконаладке. Это количество будет являться измерителем объема работ.
2. Применение нормы: Для каждого комплекта применяется норма ГЭСНп 01-04-019-03. Это означает, что на каждый комплект будут учтены трудозатраты в размере 48.24 чел.-ч.
3. Расчет прямых затрат:

• Оплата труда: Рассчитывается путем умножения трудозатрат (48.24 чел.-ч) на часовую тарифную ставку пусконаладочного персонала соответствующего разряда (например, разряд 6.2, как упоминается в некоторых источниках для ГЭСНп). Необходимо учитывать квалификационный состав (70% инженер, 30% техник) и их соответствующие тарифные ставки.
• Эксплуатация машин и механизмов: В ГЭСНп на пусконаладочные работы, как правило, не предусматривается значительное количество машин и механизмов, кроме специализированного измерительного и наладочного оборудования, стоимость которого может быть учтена в составе накладных расходов или отдельными позициями, если это предусмотрено проектом.
• Материальные ресурсы: В данной норме не предусмотрены прямые материальные затраты, поскольку она описывает пусконаладочные работы, а не монтаж оборудования. Материалы, необходимые для наладки (например, расходные материалы для испытаний), обычно учитываются в составе накладных расходов или в других нормах, связанных с монтажом оборудования.

4. Начисление накладных расходов и сметной прибыли: К прямым затратам (в основном, к оплате труда) начисляются накладные расходы и сметная прибыль в соответствии с действующими методическими указаниями по определению сметной стоимости строительства.
5. Применение индексов пересчета: Полученная стоимость в базисных ценах (например, 2000 года или 2001 года, в зависимости от редакции ГЭСНп) пересчитывается в текущие цены с использованием соответствующих индексов пересчета, утверждаемых Минстроем России.

Примеры использования

Пример 1: Пусконаладка на новой подстанции

На новой подстанции необходимо ввести в эксплуатацию две параллельные линии 110 кВ, каждая из которых оснащена поперечной дифференциальной токовой защитой типа ЭПЗ-1637. Таким образом, объем работ составит 2 комплекта.

• Общие трудозатраты: 2 компл * 48.24 чел.-ч/компл = 96.48 чел.-ч.
• Дальнейший расчет стоимости будет производиться путем умножения этих трудозатрат на тарифные ставки персонала, начисления накладных расходов, сметной прибыли и применения индексов пересчета в текущие цены.

Пример 2: Замена устаревшей защиты

На действующей подстанции производится модернизация системы релейной защиты, в ходе которой устаревшая поперечная дифференциальная защита заменяется на новую панель ЭПЗ-1637. В данном случае, помимо пусконаладочных работ по ГЭСНп 01-04-019-03, в смету также будут включены работы по демонтажу старого оборудования (по нормам ГЭСНр) и монтажу нового (по нормам ГЭСНм). После монтажа новой панели, применяется ГЭСНп 01-04-019-03 для ее пусконаладки.

Особенности и ограничения

• Напряжение линий: Норма применима для параллельных линий напряжением 110-220 кВ.
• Тип защиты: Речь идет именно о поперечной дифференциальной токовой защите. Важно не путать ее с продольной дифференциальной защитой или другими видами защит.
• Направленность: Панели ЭПЗ-1637-91 обеспечивают направленную защиту, что является преимуществом, так как позволяет избирательно отключать поврежденную линию. Однако существуют и ненаправленные поперечные дифференциальные защиты, которые могут иметь "мертвые зоны" в конце защищаемой зоны, где чувствительность защиты снижается.
• Условия эксплуатации: Необходимо строго соблюдать условия эксплуатации, указанные для панели ЭПЗ-1637-91 (температура, влажность, отсутствие агрессивных сред), так как они напрямую влияют на надежность работы защиты.
• Повторные работы: При повторном выполнении пусконаладочных работ, вызванных изменением технологического процесса, режима работы оборудования или вынужденной заменой оборудования, затраты труда могут определяться с понижающим коэффициентом (например, 0.5, как указано в общих положениях ГЭСНп).
• Работа на высоте: При выполнении пусконаладочных работ на высоте свыше 2 м от уровня пола или земли могут применяться повышающие коэффициенты к нормам затрат труда (например, 1.1 при высоте от 2 до 8 м, 1.2 при высоте свыше 8 м).

Полезная информация

Типичные ошибки и как их избежать

1. Неправильная идентификация нормы: Одна из распространенных ошибок — применение нормы ГЭСНс 01-04-019-03, которая относится к ремонту автопавильонов, вместо ГЭСНп 01-04-019-03 для пусконаладочных работ релейной защиты. Всегда проверяйте тип сборника (ГЭСНп, ГЭСНм, ГЭСНс и т.д.) и полное наименование нормы.
2. Неучет тока небаланса: Игнорирование или неправильное измерение тока небаланса может привести к ложным срабатываниям защиты в нормальных режимах работы или к ее неселективному действию при коротких замыканиях. Необходимо тщательно проводить измерения и отстройку защиты.
3. Некорректные уставки: Ошибки в расчете или установке уставок реле могут привести к несрабатыванию защиты при авариях или к ее излишнему срабатыванию. Всегда используйте актуальные методики расчета уставок и проверяйте их соответствие проектным данным.
4. Неполный объем работ: Невыполнение всех необходимых операций по пусконаладке, предусмотренных технической документацией и общими положениями ГЭСНп, может привести к некорректной работе защиты и снижению надежности энергосистемы.
5. Игнорирование условий эксплуатации: Несоблюдение температурного режима, влажности или других условий окружающей среды, указанных для панели ЭПЗ-1637-91, может сократить срок службы оборудования и привести к его отказам.

Практические советы

• Актуализируйте нормативную базу: Всегда используйте самые актуальные редакции ГЭСНп и других нормативных документов. Нормы регулярно обновляются, и применение устаревших данных может привести к ошибкам в смете и некорректному выполнению работ.
• Изучайте техническую документацию: Перед началом работ тщательно изучите технические паспорта, руководства по эксплуатации и схемы панели ЭПЗ-1637-91. Это поможет понять особенности ее функционирования и требования к наладке.
• Применяйте комплексный подход: Пусконаладочные работы тесно связаны с монтажными работами. Учитывайте взаимодействие между различными этапами проекта и планируйте работы комплексно.
• Используйте квалифицированный персонал: Сложность систем релейной защиты требует высокой квалификации персонала. Привлекайте к работам только аттестованных специалистов с опытом работы с аналогичным оборудованием.
• Документируйте каждый шаг: Ведите подробные протоколы всех измерений, настроек и испытаний. Это не только требование нормативных документов, но и важный инструмент для анализа работы защиты в будущем и выявления возможных проблем.

Связанные нормы

При работе с поперечной дифференциальной токовой защитой, помимо ГЭСНп 01-04-019-03, сметчику могут потребоваться следующие нормы:

• ГЭСНп 81-05-01-2022 "Электротехнические устройства": Общие положения и техническая часть этого сборника содержат важную информацию по применению всех норм на пусконаладочные работы электротехнических устройств, включая коэффициенты и правила учета затрат.
• ГЭСНп 01-04-060 "Защиты с фильтр-реле": Хотя это другая защита, она также относится к релейной защите и может быть полезна для понимания общих принципов нормирования пусконаладочных работ в этом разделе.
• ГЭСНп 01-04-030 "Дифференциальная фазная защита": Еще одна норма из того же раздела, которая может быть использована для сравнения или в случае, если на объекте применяются различные виды дифференциальных защит.
• ГЭСНм 81-03-08-2022 "Электротехнические установки": Этот сборник содержит нормы на монтажные работы электротехнического оборудования. Перед пусконаладкой необходимо выполнить монтаж панели ЭПЗ-1637, и соответствующие нормы из ГЭСНм будут применены для расчета этих затрат.
• ГЭСНр 81-02-67-2022 "Электромонтажные работы": Если работы включают демонтаж старого оборудования или ремонт существующих электрических цепей, то нормы из этого сборника будут необходимы.

Контрольные моменты

Для обеспечения высокого качества и надежности работы поперечной дифференциальной токовой защиты необходимо уделять особое внимание контрольным моментам:

• Приемо-сдаточные испытания: После завершения пусконаладочных работ проводятся приемо-сдаточные испытания, в ходе которых проверяется соответствие всех параметров защиты проектным значениям и ее работоспособность в различных режимах.
• Проверка селективности и чувствительности: Убедитесь, что защита срабатывает только при повреждениях в защищаемой зоне (селективность) и обладает достаточной чувствительностью для обнаружения всех видов коротких замыканий.
• Отсутствие ложных срабатываний: Важнейший показатель качества наладки — отсутствие ложных срабатываний защиты, которые могут привести к необоснованным отключениям и нарушению электроснабжения.
• Регулярное техническое обслуживание: После ввода в эксплуатацию необходимо проводить регулярное техническое обслуживание устройств релейной защиты в соответствии с утвержденными графиками и инструкциями. Это включает профилактические проверки, контроль состояния оборудования и при необходимости — восстановление или замену изношенных элементов.
• Анализ работы РЗА: Ведение учета и анализ работы устройств релейной защиты и автоматики позволяет выявлять характерные причины неправильных срабатываний и отказов, а также оценивать их надежность.