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水電站10kV廠用電保護(hù)裝置改造安科瑞產(chǎn)品應(yīng)用案例

更新時(shí)間: 2022-07-06  點(diǎn)擊次數(shù): 584次

摘要:針對(duì)某水電站10kV廠用電原綜合保護(hù)測(cè)控裝置電子元器件老化嚴(yán)重、自動(dòng)化水平低、人機(jī)界面和軟件不夠友好、維護(hù)工作困難等問題,為提高廠用電系統(tǒng)供電的可靠性,該水電站對(duì)10kV廠用電保護(hù)裝置進(jìn)行了全新改造。新微機(jī)保護(hù)裝置的應(yīng)用,保護(hù)功能全面、操作界面友好、運(yùn)維方便,提高了該水電廠廠用電可靠運(yùn)行,保障了電廠運(yùn)行安全、穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞:微機(jī)保護(hù);可靠性;水電站

 

0 引言

     某水電站位于廣西某縣城上游15km處,是“西電東送"的標(biāo)志性工程,是西部大開發(fā)的重點(diǎn)工程。水電站于200171日開工建設(shè),2009年底全部投產(chǎn)建成。設(shè)計(jì)蓄水位400m,壩高216.5m,壩頂長(zhǎng)度是836m,庫(kù)容273m3,裝機(jī)容量630kW,年發(fā)電量187kWh,分兩期建設(shè)完成。因電廠輸出容量巨大,對(duì)社會(huì)有較大影響。為保障供電質(zhì)量、電力能源長(zhǎng)期安全可靠供應(yīng),該水電站逐步對(duì)10kV廠用電綜合保護(hù)測(cè)控裝置進(jìn)行全新改造。

 

1 水電站10kV廠用電系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該水電站10kV系統(tǒng)屬于小電流接地系統(tǒng),其接線形式采用多路電源獨(dú)立供電、IVI段母線互為“手拉手"環(huán)形備用、重要負(fù)荷分散配置等特點(diǎn)以保證供電的可靠性。整個(gè)10kV廠用電系統(tǒng)共有7段母線:I、IIIII、IV、V、VI段分別取自1、23、4、5、7號(hào)機(jī)組對(duì)應(yīng)的高壓變壓器低壓側(cè);VII段為外來電源、保安電源和柴油發(fā)電機(jī)的引入點(diǎn),通過3個(gè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)分別作為10kVI、III、VI段母線的備用電源。廠內(nèi)的所有10kV負(fù)荷按照分散、獨(dú)立的原則均勻分布在IVI母線上。10kV廠用母線所接設(shè)備按負(fù)荷性質(zhì)劃分類型為配電變壓器、高壓電動(dòng)機(jī)、電壓互感器、聯(lián)絡(luò)開關(guān)。該水電站10kV廠用電系統(tǒng)接線見圖1。

圖片1.png

1 10kV廠用電接線

 

2 10kV廠用電保護(hù)換型改造原因

該電廠10kV廠用電原綜合保護(hù)測(cè)控裝置采用進(jìn)口上海阿?,mMiCOM-P122綜合保護(hù)裝置,從20075月份設(shè)備投產(chǎn)至今,運(yùn)行年限較長(zhǎng)。保護(hù)裝置電子元器件老化嚴(yán)重,保護(hù)光耦開入元件損壞比較頻繁,對(duì)電廠的安全穩(wěn)定生產(chǎn)造成影響。且廠家已不再生產(chǎn)同型號(hào)裝置的備品備件,只能購(gòu)買升級(jí)裝置更換,檢修發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置數(shù)據(jù)不符合要求,因無備品備件,只能從備用開關(guān)保護(hù)上調(diào)換;其自動(dòng)化水平不高,數(shù)字化程度弱,裝置信息管理不方便,在自動(dòng)化程度普遍提高的今天已不能滿足要求;同時(shí)由于設(shè)備人機(jī)界面和全英文軟件不夠友好,給運(yùn)維帶來更多的繁瑣工作,降低工作效率。綜合考慮以上因素,有必要對(duì)10kV廠用電綜合保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。

 

3 10kV廠用電保護(hù)換型改造要求

開關(guān)柜及其安裝位置保持不變,對(duì)原來所有饋線負(fù)荷開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)、PT綜合保護(hù)測(cè)控裝置及內(nèi)部二次線纜、端子排全部進(jìn)行更換;開關(guān)柜面板根據(jù)新裝置的尺寸重新設(shè)計(jì)改造;完成新裝置接入電力監(jiān)控系統(tǒng)接線、通信接口地址設(shè)置工作。在改造過程中,保持原有保護(hù)配置不變的情況下,對(duì)操作回路等進(jìn)行優(yōu)化。

 

4 新綜合保護(hù)測(cè)控裝置設(shè)備的選擇

新綜合保護(hù)測(cè)控裝置應(yīng)集控制、保護(hù)、故障錄波、測(cè)量、信號(hào)報(bào)警、開關(guān)量采集、通訊功能于一體。以三段式無方向電流保護(hù)為核心,配備線路參數(shù)的監(jiān)視及采集功能,并可通過通訊口將測(cè)量數(shù)據(jù)及保護(hù)信息上傳電力監(jiān)控系統(tǒng),方便實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化。根據(jù)該水電站10kV廠用電保護(hù)裝置換型改造項(xiàng)目對(duì)全國(guó)供應(yīng)商進(jìn)行公開招標(biāo)結(jié)果,最終選擇采用安科瑞電氣股份有限公司生產(chǎn)的AM5SE系列微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置。

根據(jù)10kV廠用電母線所接設(shè)備負(fù)荷性質(zhì)的不同,進(jìn)線柜采用AM5SE-F線路保護(hù)測(cè)控裝置、變壓器柜采用AM5SE-T配電變保護(hù)測(cè)控裝置、電動(dòng)機(jī)柜采用AM5SE-M電動(dòng)機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置、母聯(lián)柜采用AM5SE-B備自投保護(hù)測(cè)控裝置、PT柜采用AM5SE-UB PT監(jiān)測(cè)并列裝置,各型號(hào)保護(hù)功能如下表所示:

產(chǎn)品圖片

產(chǎn)品型號(hào)

保護(hù)功能

 

 

圖片2.png

 

AM5SE-F

線路保護(hù)測(cè)控裝置

三段式過流保護(hù)(可經(jīng)低壓閉鎖,可帶方向)、反時(shí)限過流保護(hù)(可經(jīng)低壓閉鎖)、兩段式零序I01過流/反時(shí)限過流保護(hù)、兩段式零序I02過流/反時(shí)限過流保護(hù)、重合閘、后加速過流保護(hù)(可經(jīng)低壓閉鎖)、過負(fù)荷告警、過負(fù)荷跳閘、失壓跳閘、失壓告警、過電壓保護(hù)、零序過壓保護(hù)、逆功率保護(hù)、低頻減載/高頻保護(hù)(可經(jīng)滑差閉鎖)、PT斷線告警、控制回路斷線告警、FC回路配合的過流閉鎖功能、非電量保護(hù)、CT斷線告警、檢同期

AM5SE-T

配電變保護(hù)測(cè)控裝置

三段式過電流保護(hù)(可經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖)、反時(shí)限過流保護(hù)(可經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖)、兩段式零序I01過流保護(hù)、兩段式零序I02過流保護(hù)、零序反時(shí)限過流保護(hù)、過負(fù)荷告警、過負(fù)荷跳閘、PT斷線告警、控制回路斷線告警、非電量保護(hù)、CT斷線告警、FC回路配合的過流閉鎖功能

AM5SE-B

備自投保護(hù)測(cè)控裝置

三段式過流保護(hù)(可經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖、可帶方向閉鎖)、反時(shí)限過流保護(hù)(可經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖)、后加速過流保護(hù)(可經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖)、備自投功能(支持11種供電系統(tǒng)的備自投要求)、PT斷線告警、控制回路斷線告警、母線充電保護(hù)、重合閘、過負(fù)荷聯(lián)切/告警、兩段式零序過流保護(hù)、零序后加速過流保護(hù)、檢同期

AM5SE-M

電動(dòng)機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置

過流一段保護(hù)(啟動(dòng)中、已運(yùn)行)、過流二段保護(hù)、反時(shí)限過流保護(hù)、兩段式負(fù)序過流保護(hù)、負(fù)序反時(shí)限過流保護(hù)、兩段式零序過流保護(hù)、熱過載保護(hù)、過負(fù)荷告警、過負(fù)荷跳閘、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、啟動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)、非電量保護(hù)、PT斷線告警、控制回路斷線告警、低電壓保護(hù)、零序過壓告警、FC回路配合的過流閉鎖功能、電壓不平衡保護(hù)、相序保護(hù)、電壓斷相保護(hù)、過電壓保護(hù)

AM5SE-UB

PT監(jiān)測(cè)并列裝置

IPT投入、IIPT投入、PT自動(dòng)并列解列、PT遙控并列解列、IPT低電壓告警、IPT過電壓告警、IPT零序過壓告警、IPT斷線告警、IIPT低電壓告警、IIPT過電壓告警、IIPT零序過壓告警、IIPT斷線告警

各型號(hào)微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置除配置上述保護(hù)功能外,還配置了RS485 通信接口,實(shí)現(xiàn)了與電力監(jiān)控系統(tǒng)通信;配置了獨(dú)立的操作回路監(jiān)視功能,實(shí)現(xiàn)了操作面板直觀顯示開關(guān)位置狀態(tài),同時(shí),對(duì)于分合閘回路監(jiān)視更為完整;內(nèi)置了防跳功能,用戶可自由選擇是否投入。新配置的微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置AM5SE系列保護(hù)功能較為全面,且各菜單可自由設(shè)置為中文或英文,利于運(yùn)維。

 

5 10kV廠用電保護(hù)改造圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

新配置的AM5SE系列微機(jī)綜合保護(hù)測(cè)控裝置及圖紙由安科瑞電氣股份有限公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì),開關(guān)柜全部二次回路原理圖設(shè)計(jì)工作必須以原水電站10kV高壓柜二次圖紙為基礎(chǔ)進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)置,端子排布置以該圖紙?jiān)O(shè)計(jì)為基準(zhǔn),圖紙?jiān)O(shè)計(jì)必須符合相關(guān)規(guī)程要求。負(fù)荷性質(zhì)相同的圖紙?jiān)O(shè)計(jì),其端子號(hào)、線號(hào)等要求高度統(tǒng)一,有一定的規(guī)律。圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性決定著施工調(diào)試是否順利和投運(yùn)后的安全生產(chǎn)。

 

6 10kV廠用電保護(hù)換型改造過程

10kV廠用電保護(hù)換型改造施工必須具備施工條件:有詳細(xì)的施工方案、圖紙;設(shè)備管理師完成新設(shè)備的驗(yàn)收工作;施工人員完成安全教育工作;工具、材料齊備。嚴(yán)格按照方案、圖紙進(jìn)行施工,保證每一個(gè)環(huán)節(jié)順利完成。

6.1 10kV廠用電保護(hù)硬件改造

10kV廠用電保護(hù)硬件改造施工主要有3個(gè)環(huán)節(jié):開關(guān)柜內(nèi)端子排更換、舊綜合保護(hù)測(cè)控裝置拆除和新綜合保護(hù)裝置的安裝配線及線纜整理。

6.1.1 端子排更換

接線端子的更換需要注意的問題:接線端子需逐一更換,要求拆開一個(gè)接線端子就換一個(gè)接線端子;禁止同時(shí)拆開兩個(gè)及以上的接線端子進(jìn)行更換,防止交叉接錯(cuò)接線端子,造成誤接線,盡量獨(dú)自完成一個(gè)開關(guān)柜內(nèi)的端子排更換任務(wù),也有效防止誤接線;交流電源、直流電源、跳閘回路、信號(hào)回路等接線端子添加隔離片,要做好隔離,防止竄通回路;端子間的短接片要壓緊無松動(dòng)。更換端子排,要保證原回路端子及線號(hào)保持不變,下步配線、查線工作才能順利進(jìn)行。

6.1.2 舊綜合保護(hù)測(cè)控裝置拆除

根據(jù)施工方案和圖紙,拆除需廢除的元器件,包括舊綜合保護(hù)測(cè)控裝置、開關(guān)柜內(nèi)的中間繼電器、電壓繼電器、時(shí)間繼電器等元器件,以及相關(guān)的二次線纜。拆除時(shí)注意防止人為損壞元器件、誤拆除有用的二次線纜。整理廢除元器件并分類,zhiding局域存放,防止工作現(xiàn)場(chǎng)一團(tuán)亂,施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)滿足6S要求。

6.1.3 綜合保護(hù)測(cè)控裝置的安裝配線及線纜整理

由于新、舊綜合保護(hù)測(cè)控裝置尺寸不同,開關(guān)柜面板上的安裝窗口尺寸不符合新綜合保護(hù)測(cè)控裝置的尺寸,必須對(duì)開關(guān)柜面板上的安裝窗口進(jìn)行切割開孔擴(kuò)大,才能安裝新綜合保護(hù)測(cè)控裝置,切割時(shí)防止刮花面板。與新裝置連接線纜應(yīng)為新線纜,把不用的線纜全部拆除,防止有寄生回路存在。配線時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行,防止漏接、誤接、誤甩線。新裝置線纜配線應(yīng)整齊、統(tǒng)一,走線合理,便于檢查和檢修。

6.2 10kV廠用電保護(hù)調(diào)試

保護(hù)調(diào)試主要分4個(gè)環(huán)節(jié):二次回路查線、回路功能驗(yàn)證、保護(hù)裝置靜態(tài)調(diào)試及傳動(dòng)試驗(yàn)。

根據(jù)施工圖紙認(rèn)真核對(duì)每個(gè)端子、每根線號(hào)。重點(diǎn)檢查CT二次回路不能開路、PT二次回路不能短路及極性和接線應(yīng)正確;檢查遙測(cè)、遙信、遙控等接線應(yīng)正確;檢查直流控制回路無短路或接地、交流電壓回路LN之間無短路;測(cè)量直流控制回路對(duì)地絕緣電阻滿足要求(1000V);測(cè)量交直流回路是否有電互相竄人。值得注意的是,由于外包單位對(duì)該廠二次回路不熟悉,在改造過程中易漏接、誤接、誤甩線等問題,所以二次回路查線是很關(guān)鍵的一項(xiàng)工作,二次回路接線正確與否將影響到主設(shè)備的正常運(yùn)行,若保護(hù)二次回路接線錯(cuò)誤,一旦系統(tǒng)發(fā)生故障,則可能會(huì)使開關(guān)拒動(dòng)或誤動(dòng),造成設(shè)備損壞或影響電力系統(tǒng)運(yùn)行。

交流電壓、直流控制回路上電,對(duì)各回路功能進(jìn)行驗(yàn)證。檢查遙測(cè)、遙信、遙控信號(hào)正確,表計(jì)、指示燈、照明、加熱器回路正常;開關(guān)本體防跳功能正確。控制回路上電,進(jìn)一步驗(yàn)證各回路接線正確無誤。

保護(hù)裝置靜態(tài)調(diào)試是進(jìn)行裝置采樣檢查、定值上傳核對(duì)、裝置功能檢驗(yàn)。通過CT二次側(cè)加電流、PT柜端子加電壓模擬量的方法檢查線路保護(hù)裝置AM5SE-F、變壓器保護(hù)裝置AM5SE-T、電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置AM5SE-M、備自投裝置AM5SE-B、PT監(jiān)測(cè)并列裝置AM5SE-UB、電壓表、電流表、監(jiān)控系統(tǒng)顯示正確,同時(shí)驗(yàn)證交流電壓、交流電流回路相序、相位正確。根據(jù)定值單對(duì)保護(hù)裝置設(shè)置定值并核對(duì),確保定值正確。保護(hù)功能檢驗(yàn)是通過加模擬量驗(yàn)證AM5SE系列微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置的動(dòng)作邏輯和動(dòng)作時(shí)間正確性,不會(huì)出現(xiàn)拒動(dòng)和誤動(dòng),且動(dòng)作時(shí)間應(yīng)符合要求。保護(hù)裝置的靜態(tài)調(diào)試,確保保護(hù)裝置能靈敏地反應(yīng)故障,可靠地、快速地發(fā)出報(bào)警信號(hào)和跳閘指令。

綜合保護(hù)測(cè)控裝置與電力監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)連接正確,在后臺(tái)能實(shí)時(shí)采集保護(hù)裝置上的運(yùn)行情況、定值、事件記錄等信息。保護(hù)裝置接入后臺(tái),提高了繼保系統(tǒng)的管理和故障信息處理的自動(dòng)化水平。

傳動(dòng)試驗(yàn)是模擬保護(hù)裝置采集到故障量,保護(hù)裝置應(yīng)出口跳閘開關(guān)以驗(yàn)證裝置保護(hù)邏輯、跳閘回路和信號(hào)回路的正確性;以及驗(yàn)證通過上位機(jī)操作能遠(yuǎn)方正確分合開關(guān)。每套保護(hù)裝置都要做一個(gè)完整的傳動(dòng)試驗(yàn),保證每面開關(guān)柜保護(hù)裝置保護(hù)邏輯、保護(hù)出口跳閘、遠(yuǎn)方分合開關(guān)、信號(hào)指示正確。

6.3 改造中遇到的問題及優(yōu)化

新綜合保護(hù)測(cè)控裝置改造完成后,在做傳動(dòng)試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)開關(guān)只能進(jìn)行一次合閘,如果再次合閘,只能重啟控制電源后才能合閘。通過分析發(fā)現(xiàn)斷路器合閘線圈內(nèi)沒有常閉點(diǎn),由于保護(hù)裝置里設(shè)置了合保持繼電器以確保斷路器能夠可靠合閘,此時(shí)斷路器合閘線圈內(nèi)由于沒有常閉點(diǎn),在合閘之后沒有斷點(diǎn)形成,導(dǎo)致合保持繼電器能量無法釋放,以致需重啟,釋放合保持繼電器,才能進(jìn)行下一次合閘。經(jīng)過與斷路器廠家以及該水電站相關(guān)人員多次溝通,在合閘線圈前串入一組常閉點(diǎn),從而解決了上述產(chǎn)生的問題。以AM5SE-T變壓器保護(hù)測(cè)控裝置為例,該水電站改造的分合閘回路二次圖如圖2所示。

圖片3.png

2 AM5SE-T分合閘回路二次圖

 

7 10kV電力監(jiān)控系統(tǒng)改造

為實(shí)時(shí)監(jiān)視整個(gè)配電室的運(yùn)行以及數(shù)據(jù)采集,針對(duì)水電站配置一套Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng),將微機(jī)保護(hù)的數(shù)據(jù)上傳至電力監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)10kV變電站的用電監(jiān)控與管理,提高自動(dòng)化管理水平。其可實(shí)現(xiàn)的主要功能如下:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、電參量查詢運(yùn)行報(bào)表、實(shí)時(shí)報(bào)警歷史事件查詢、電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表用戶權(quán)限管理、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)遙控功能、通信管理、故障錄波事故追憶、曲線查詢Web訪問、APP訪問。

 

8 結(jié)語(yǔ)

該水電站10kV廠用電保護(hù)裝置換型改造,解決了原綜合保護(hù)測(cè)控裝置電子元器件老化嚴(yán)重、自動(dòng)化水平低、人機(jī)界面和軟件不夠友好、維護(hù)工作困難等問題。更換后的AM5SE系列微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置更加功能化和人性化,裝置液晶更直觀顯示電壓、電流采樣量以及各種事件記錄;調(diào)試軟件功能強(qiáng)大、易操作、易掌握、軟件界面友好;操作回路具有監(jiān)視開關(guān)分合閘狀態(tài)及控制回路斷線功能;裝置面板指示燈直接顯示了開關(guān)跳位、合位狀態(tài),對(duì)于運(yùn)行維護(hù)人員來說更為直觀;配置的AM5SE-M電動(dòng)機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置加入了電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)中/已運(yùn)行的狀態(tài)識(shí)別,并配備有啟動(dòng)中過流一段、運(yùn)行過流一段、運(yùn)行過流二段等保護(hù)功能,解決了電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流較大,容易造成誤跳的問題;保護(hù)裝置配置有RS485通信接口,各保護(hù)裝置之間通過“手拉手"將通信接口連接,數(shù)據(jù)送至Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng),方便查看保護(hù)信息及故障信息管理。

10kV廠用電新綜合保護(hù)測(cè)控裝置換型改造完成投運(yùn)以來,設(shè)備運(yùn)行情況正常。新綜合保護(hù)裝置的應(yīng)用,保護(hù)功能全面、操作界面友好、運(yùn)維方便,提高了該水電站廠用電可靠運(yùn)行,保障了該廠安全、穩(wěn)定生產(chǎn),具有明顯意義。

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