Испытания устройства БАВР от ЧЭАЗ в ЧувГУ: как КПМ РИТМ обеспечит надежность НПС

Устройство быстрого автоматического включения резерва (БАВР) от Чебоксарского электроаппаратного завода (ЧЭАЗ) успешно прошло приемочные испытания на базе Чувашского государственного университета. Разработка предназначена для бесперебойного энергоснабжения нефтеперекачивающих станций (НПС) с синхронными двигателями. Тестирование проводилось на программно-аппаратном комплексе реального времени КПМ РИТМ, созданном в НПП «ЭКРА» (входит в ГК «ЧЭАЗ»). Целью было подтвердить соответствие требованиям ПАО «Транснефть» — крупнейшего оператора магистральных нефтепроводов России. Испытания моделировали реальные аварийные ситуации, и устройство показало высокую надежность и быстродействие.

Как проходили испытания БАВР на КПМ РИТМ

Испытания организовали в лаборатории кафедры электроснабжения промышленных предприятий ЧувГУ. Комплекс КПМ РИТМ позволяет моделировать работу энергосистем в реальном времени, воссоздавая различные технологические нарушения. Специалисты проверили устройство при коротких замыканиях, потере питания одной из линий и несинхронных включениях. Сценарии разрабатывались по методике «Транснефти», включающей типовые аварии на НПС. По данным ЧЭАЗ, БАВР отработал все режимы без сбоев, переключая синхронные двигатели на резервные шины за время, не превышающее допустимого для сохранения устойчивости агрегатов. Например, при потере питания на рабочей секции устройство зафиксировало снижение напряжения и инициировало переключение на резервный ввод менее чем за 0,15 секунды — это соответствует строгим требованиям компании.

Почему для НПС нужен специализированный БАВР?

Необходимость в таком устройстве возникла из-за особенностей синхронных двигателей магистральных насосов. В отличие от асинхронных, синхронные машины при потере питания могут перейти в генераторный режим или потерять возбуждение, что затрудняет их быстрое переключение на резервные шины. Обычные устройства автоматического включения резерва (АВР) не справляются с этой задачей из-за недостаточного быстродействия и отсутствия функций синхронизации. «Транснефть» разработала собственные технические требования к БАВР для НПС, регламентирующие время переключения, контроль синхронизма и защиту от несинхронных включений. ЧЭАЗ, имея опыт в релейной защите, создал устройство, отвечающее этим критериям. Испытания на КПМ РИТМ стали ключевым этапом валидации, так как комплекс позволяет имитировать переходные процессы без риска для реального оборудования.

Как работает устройство БАВР от ЧЭАЗ

Устройство представляет собой микропроцессорный контроллер, который непрерывно отслеживает напряжение на рабочей и резервной секциях шин, а также параметры подключенных синхронных двигателей. Когда напряжение на рабочей секции падает ниже уставки (обычно 0,7–0,8 от номинала), контроллер запускает алгоритм переключения: сначала отключает выключатель рабочего ввода, затем проверяет наличие напряжения на резервном вводе и его синхронность с остаточной ЭДС двигателей. Если разность фаз и частот допустима, БАВР включает резервный выключатель. Весь цикл занимает доли секунды. Ключевая особенность — работа с остаточной ЭДС синхронных двигателей. Устройство оценивает угол сдвига между этой ЭДС и напряжением резервного источника, разрешая включение только при безопасной разности фаз. Это предотвращает броски тока и механические удары, которые могут повредить насосы и трубопроводы.

Технические детали: КПМ РИТМ и методика испытаний

КПМ РИТМ — это программно-аппаратный комплекс, разработанный НПП «ЭКРА», который моделирует электроэнергетические системы с произвольной топологией. Для испытаний создали модель участка НПС с двумя секциями шин, двумя вводами от внешней сети, синхронным двигателем мощностью 5 МВт и магистральным насосом. Модель учитывала как электрические процессы, так и механическую инерцию насосного агрегата. Методика включала три группы тестов: потерю питания на рабочем вводе при разной загрузке двигателя, короткое замыкание на отходящей линии с последующим восстановлением и несинхронное включение резервного ввода при недопустимой разности фаз. Во всех тестах БАВР отработал штатно: при авариях переключение происходило за 0,12–0,18 секунды, а при попытке несинхронного включения устройство блокировало переключение и выдавало сигнал запрета.

Кого затронет и как

Успешные испытания в первую очередь важны для ПАО «Транснефть» и других операторов нефтепроводов. Внедрение БАВР повысит надежность энергоснабжения НПС, снизит риск остановки перекачки нефти из-за кратковременных сбоев в сети. Для ЧЭАЗ это открывает путь к серийному производству и поставкам на объекты «Транснефти», а также на другие промышленные объекты с синхронными двигателями — газоперекачивающие станции, предприятия металлургии. Чувашский государственный университет подтвердил свои компетенции в моделировании энергосистем и сможет привлекать студентов к реальным задачам. В перспективе лаборатория может проводить сертификационные испытания других устройств релейной защиты.

Что будет дальше

По итогам испытаний ЧЭАЗ доработает документацию и передаст устройство на опытно-промышленную эксплуатацию на одной из НПС «Транснефти». Пилотное внедрение ожидается в 2025 году. Компания также планирует расширить линейку БАВР для разных классов напряжения и мощности двигателей, а в перспективе — создать унифицированный модуль для интеграции в существующие системы автоматики. Этот проект демонстрирует тренд на импортозамещение в высоковольтной автоматике: ранее аналогичные устройства поставляли зарубежные производители (Siemens, ABB), но после санкций российские компании активно разрабатывают собственные решения. Успех ЧЭАЗ может стимулировать других производителей к созданию специализированных БАВР для синхронных двигателей.

Итог

Испытания устройства БАВР от ЧЭАЗ на комплексе КПМ РИТМ в ЧувГУ подтвердили его готовность к работе на объектах «Транснефти». Устройство обеспечивает быстрое и безопасное переключение синхронных двигателей магистральных насосов на резервное питание, что критически важно для бесперебойной перекачки нефти. Проект стал примером успешной кооперации промышленности и вуза, а также шагом к технологической независимости России в области энергетической автоматики.