Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Интеграция систем пожарной безопасности в АСУ ТП трансформаторной подстанции

Интеграция систем пожарной безопасности в АСУ ТП трансформаторной подстанции

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Интеграция систем пожарной безопасности в АСУ ТП трансформаторной подстанции

Одним из сравнительно новых направлений развития автоматизации в электроэнергетике является создание автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) электрической подстанции. Переход к массовой цифровизации в различных отраслях экономики в этом отношении не обошел стороной и объекты сетевой инфраструктуры
Ярослав Мироненко
Заместитель генерального директора АО "РЭС Групп"

АСУ ТП подстанции представляет собой одновременно программно-технический комплекс (ПТК), решающий различные задачи сбора, обработки, анализа, визуализации, хранения и передачи технологической информации и автоматизированного управления оборудованием трансформаторной подстанции, и соответствующие действия персонала по контролю и оперативному управлению технологическими процессами подстанции, выполняемые во взаимодействии с данным ПТК. Одним из модулей, входящих в состав АСУ ТП подстанции, помимо чисто технологических (определение ресурса РПН трансформаторов, контроль состояния изоляции высокого напряжения, анализ аварийных ситуаций, контроля и управления электропотреблением), является модуль обеспечения безопасности энергообъекта.

Ключевые компоненты безопасности

Безопасность обеспечивается целым комплексом различного оборудования, интегрированного в АСУ ТП, в том числе системами:

  • релейной защиты и автоматики;
  • автоматического пожаротушения;
  • охранной сигнализации;
  • контроля и управления доступом на объект;
  • автоматической пожарной сигнализации и управления эвакуацией.

К модулю технологической безопасности также можно отнести системы охлаждения трансформаторного оборудования и аварийного оперативного питания. Все вышеперечисленные системы тесно интегрированы между собой, что позволяет повысить безопасность энергообъекта.

Функционирование модуля пожарной безопасности

Обычно интеграция систем пожарной безопасности представляет собой связь между системами пожарной сигнализации, пожаротушения и оповещения о пожаре. В редких случаях питание данных систем может осуществляться от единой шины аварийного питания, но зачастую для каждого контрольно-исполнительного прибора предусматривается собственная аккумуляторная батарея. При включении модуля пожарной безопасности в АСУ ТП подстанции количество перекрестных связей между отдельными системами пожарной безопасности и технологическими системами автоматики резко возрастает.

Пожарная сигнализация в системе сбора и передачи данных

Наиболее простым примером является включение подсистемы автоматической пожарной сигнализации в интегрированную систему сбора и передачи телеинформации. Такие решения используются для организации непрерывного автоматизированного сбора данных о параметрах электрической сети и учета электроэнергии на необслуживаемых трансформаторных подстанциях, начиная с уровня напряжения 6–10 кВ. Система собирает сведения о положении коммутационных аппаратов и состоянии РЗА, данные об электрических величинах тока, напряжения, мощности и энергии с приборов учета электроэнергии и датчиков телемеханики, а также информацию с датчиков охранной (открытия дверей и окон, движения, проникновения в шкафы с оборудованием) и пожарной сигнализации и передает их в единый диспетчерский центр электросетевой организации. В случае возникновения внештатной ситуации ответственный диспетчер сможет оперативно на нее отреагировать.


Данный подход нашел свое отражение в технической политике крупнейшей сетевой организации Российской Федерации ПАО "Россети", в соответствии с которой для оперативного контроля и управления сетевыми объектами 6–10 кВ предусматривается передача данных от датчиков и приборов пожарной сигнализации в соответствующую автоматизированную систему технологического управления.

Автоматика пожаротушения

Помимо данных от датчиков автоматической пожарной сигнализации, в диспетчерский центр сетевой организации также могут поступать данные от системы автоматического пожаротушения. Это может быть как общая диспетчерская информация для отслеживания готовности системы (например, данные самодиагностики), так и сведения о включении режима "Тушение" и связанных с этим процессов.

В данном случае информация от системы пожаротушения может использоваться АСУ ТП подстанции для передачи в другие системы, например:

  • в систему контроля и управления доступом для блокирования доступа к помещению с пожаром;
  • в систему оповещения о пожаре для информирования персонала;
  • в систему управления вентиляцией для отключения приточной вентиляции.

Такое взаимодействие противопожарных и инженерных систем в настоящий момент активно используется на самых различных объектах без интеграции с АСУ ТП. Специфика электроэнергетической отрасли в этом случае заключается в необходимости работы единого диспетчерского центра, который, как правило, уже существует для технологического контроля и управления энергообъектом.

Обеспечение технологической защиты

Система автоматического пожаротушения может не только передавать данные в АСУ ТП, но и принимать их. Автоматика пожаротушения в составе модуля "Технологическая автоматика объектов электроэнергетики" включена в контур работы релейной защиты и автоматики (РЗиА) согласно стандарту "Системный оператор единой энергетической системы" СТО 59012820.29.020.002-2012. РД 34.15.109-91 "Рекомендации по проектированию автоматических установок водяного пожаротушения масляных силовых трансформаторов" установлено, что пуск пожаротушения трансформатора должен предусматриваться от следующих защит, действующих на отключение трансформатора:

  • 2-й ступени газовой защиты;
  • дифференциальной защиты;
  • устройства контроля изоляции вводов для блочных трансформаторов, соединенных с генераторами без выключателей, для трансформаторов, устанавливаемых в помещениях, и для трансформаторов, устанавливаемых на объектах без постоянного обслуживающего персонала.

Для понимания необходимости интеграции РЗиА с автоматикой пожаротушения для указанных защит могут быть представлены следующие характеристики.

Газовая защита

Газовая защита предназначена для отключения трансформатора 110 кВ и выше от сети в случае возникновения внутренних повреждений в баке силового масляного трансформатора. Принцип действия данного защитного устройства основан на движении поплавка в масле расширительного бака трансформатора, который замыкает/размыкает пару контактов автоматики. В случае межвитковых коротких замыканий либо при нарушении изоляции листов стали магнитопровода трансформатора образуется газ, который вытеснят масло из бака реле, поплавок опускается, контакты замыкаются. Реле также может сработать при критическом уровне масла в баке трансформатора. Все вышеперечисленные ситуации являются аварийными, потенциально пожароопасными.

Дифференциальная защита

Дифференциальная защита трансформатора является основной защитой трансформатора и служит для защиты от коротких замыканий обмоток трансформатора и токопроводов, находящихся в зоне действия данной защиты. Принцип действия данной защиты основан на сравнении токов нагрузки каждой из обмоток трансформатора. В нормальном режиме на выходе реле дифференциальной защиты отсутствует ток небаланса. В случае возникновения короткого замыкания возникает ток небаланса – дифференциальный ток, и реле действует на полное отключение трансформатора от сети. Короткое замыкание в обмотке трансформатора является наиболее пожароопасной технологической аварией на подстанции.

Устройства контроля изоляции вводов

Для выявления повреждений внутренней изоляции вводов в начальной стадии применяются устройства контроля изоляции вводов. Принцип их действия основан на измерении суммы трехфазной системы токов, протекающих под воздействием рабочего напряжения через изоляцию трех вводов, включенных в разные фазы трансформатора. Повреждение изоляции высоковольтного ввода может спровоцировать возгорание в трансформаторе.


Таким образом, работа указанных защит непосредственно связана с обеспечением пожарной безопасности на трансформаторной подстанции. Необходимо отметить, что согласно РД 34.15.109-91 последовательное включение пусковых органов указанных защит, запускающих установку пожаротушения, не допускается.

`Пуск пожаротушения и отключение трансформатора

Помимо запуска противопожарной автоматики от технологических защит, возможна и обратная ситуация. Помещение, в котором размещается трансформатор, оснащается автоматической пожарной сигнализацией для защиты трансформаторов при возникновении пожара в помещении. В случае сработки АПС на объектах без постоянного обслуживающего персонала происходит не только пуск пожаротушения, но и аварийное отключение трансформатора. Для энергетических объектов с постоянным пребыванием персонала автоматический пуск установки пожаротушения должен дублироваться дистанционным включением (отключением) дежурным персоналом со щитов управления, а также по месту установки запорной арматуры и насосов. Отключение трансформатора от сети является обязательным условием пуска пожаротушения. В соответствии с РД 153-34.0-49.101-2003 "Инструкция по проектированию противопожарной защиты энергетических предприятий" пуск установки пожаротушения трансформатора (реактора) должен производиться через устройство контроля отключения его выключателей со всех сторон электропитания. Таким образом, обеспечивается интеграция системы телесигнализации о состоянии трансформатора и пожаротушения.

Подобная практика интеграции системы пожаротушения на подстанции и систем технологической защиты отражена не только в российских нормативных документах, но и в зарубежных стандартах и рекомендациях. Так, согласно Руководству по обеспечению пожарной безопасности трансформаторов, выпущенному рабочей группой А2.33 Международного совета по большим системам высокого напряжения CIGRE, предупреждением об обнаружении неисправности трансформатора и командой запуска активной системы обеспечения пожарной безопасности (например, системы газового или водяного пожаротушения) может служить сигнал, полученный от устройства сброса давления или от газового реле Бухгольца.

Нормативные противоречия

П. 3.2.56 ПУЭ сообщает, что на дифференциальную и газовую защиты трансформаторов, автотрансформаторов и шунтирующих реакторов не должны возлагаться функции датчиков пуска установки пожаротушения и пуск схемы пожаротушения указанных элементов должен осуществляться от специального устройства обнаружения пожара. Налицо противоречие в нормативных документах. Однако Главтехуправление Министерства энергетики и электрификации СССР решением от 27 сентября 1985 г. № 3–5/85 приостановило действие данного пункта ПУЭ и ввело описанную выше схему пуска автоматики пожаротушения трансформаторов. Полный текст решения приведен в РД 34.49.104 (РД 34.15.109-91) "Рекомендации по проектированию автоматических установок водяного пожаротушения масляных силовых трансформаторов".

Контроль и управление обстановкой на различных уровнях

Помимо интеграции пожарной автоматики в АСУ ТП, многие крупные электроэнергетические компании внедряют отдельные системы управления безопасностью. Примером может послужить внедрение комплексной автоматизированной системы управления безопасностью (КАСУБ) в ПАО "ФСК ЕЭС". Данная система используется с 2010 г. и предназначена для повышения уровня безопасности энергообъектов, в том числе в части обеспечения антитеррористической и общественной безопасности, в условиях чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера, снижения рисков нештатных ситуаций, в том числе вероятности их возникновения, а также для системной интеграции систем безопасности и средств автоматизации органов управления. КАСУБ объединяет множество модулей и непосредственно связана с диспетчерскими центрами АСУ ТП подстанций. Основная цель внедрения таких решений – это возможность контроля и управления обстановкой на объекте при аварийной ситуации со стороны различных уровней организации энергетической компании.

Усложнение пожарной автоматики на энергообъектах, ее интеграция с технологическими защитами, внедрение комплексных систем управления безопасностью – все это в конечном итоге предпринимается для обеспечения безопасности подстанций, снижения угрозы здоровью и жизни людей. И хотелось бы, чтобы дальнейшее развитие автоматизации в данной области ориентировалось именно на эту цель как на первостепенную.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #4, 2018
Посещений: 979


  Автор
Ярослав Мироненко

Ярослав Мироненко

Заместитель генерального директора АО "РЭС Групп"

Всего статей:  2

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций