6kV十二段低壓廠用變壓器保護(hù)改造及微機(jī)綜合保護(hù)測(cè)控裝置的應(yīng)用

胡波

摘 要：我廠現(xiàn)有低壓廠用變壓器二次系統(tǒng)大多數(shù)為常規(guī)電磁型繼電器、電磁系儀表，少數(shù)為老式微機(jī)保護(hù)。我們將在#12機(jī)組大修期間通過選擇合適的微機(jī)綜合保護(hù)測(cè)控裝置對(duì)現(xiàn)有二次系統(tǒng)進(jìn)行改造。本文敘述了現(xiàn)有6KV低壓廠用變壓器二次系統(tǒng)存在的問題，結(jié)合工作實(shí)際中遇到的情況，從新裝置的功能特點(diǎn)以及在設(shè)計(jì)時(shí)所做的針對(duì)性改進(jìn)等方面加以論證，闡述了新型微機(jī)綜合保護(hù)運(yùn)用之后在操作、保護(hù)、測(cè)量?jī)x表等方面的大幅提高。

關(guān)鍵詞：微機(jī)綜合保護(hù)測(cè)控裝置 電磁型繼電器 感應(yīng)型表計(jì)

1.概述

我廠#12機(jī)組于1995年建成，裝機(jī)容量為300MW， 6kv十二段廠用電系統(tǒng)至今已經(jīng)運(yùn)行了十八年，廠用電繼電保護(hù)裝置大多數(shù)為電磁型保護(hù)，少數(shù)為老舊的微機(jī)綜合保護(hù)，控制回路和防跳回路全部為電磁型繼電器，二次回路設(shè)計(jì)復(fù)雜凌亂，測(cè)量部分為電磁系儀表，廠用電計(jì)量為感應(yīng)型電度表。隨著保護(hù)裝置運(yùn)行時(shí)間的增加，電子和機(jī)械元件日益老化，動(dòng)作的準(zhǔn)確率也在逐年下降，隨之而來的是維護(hù)量的增大和檢修次數(shù)的增多。

為解決廠用電系統(tǒng)設(shè)備落后，故障頻發(fā)給安全生產(chǎn)帶來的被動(dòng)局面，我們準(zhǔn)備在#12機(jī)組大修期間將6kV低壓廠用保護(hù)裝置進(jìn)行整體改造、重新設(shè)計(jì)，選擇更為先進(jìn)的萬利達(dá)DM-100T型微機(jī)綜合保護(hù)測(cè)控裝置取代以前的南自WCB-1.1E型綜合保護(hù)作為主保護(hù)。在操作回路、保護(hù)、信號(hào)儀表回路等功能均有較大改進(jìn)。本文就改造前的低壓廠用變壓器二次設(shè)備存在的問題和新裝置應(yīng)用之后的改進(jìn)加以闡述。

2.現(xiàn)有低廠二次設(shè)備中存在的問題

2.1 二次回路控制部分

現(xiàn)有的6KV十二段低廠操作回路就地跳合閘采用老式的操作把手，使用時(shí)間過長(zhǎng)，接點(diǎn)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)接觸不良情況，可靠性不高。紅綠燈作為開關(guān)跳合閘指示，分合狀態(tài)采用跳閘位置繼電器、合閘位置繼電器，防跳回路由防跳繼電器閉鎖，由于繼電器較多，二次回路比較復(fù)雜，繼電器的更換和維護(hù)工作量也比較大，從可靠和經(jīng)濟(jì)的角度來說均比較差。設(shè)備開關(guān)的位置狀態(tài)無指示，無法直觀看出斷路器是在工作還是試驗(yàn)位置，只能從斷路器底部滑槽檔位識(shí)別，若操作斷路器時(shí)稍有不慎，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

2.2 保護(hù)配置

我廠原6KV低壓廠用變壓器保護(hù)配置比較簡(jiǎn)單，其中含有南自WCB-1.1E型綜合保護(hù)裝置、電磁型繼電器。原有的保護(hù)裝置中，只具備單純的負(fù)序保護(hù)和反時(shí)限過流保護(hù)，保護(hù)配置比較單一，會(huì)存在一定的盲區(qū)。另外，保護(hù)投運(yùn)時(shí)間過長(zhǎng)，裝置內(nèi)部元件已經(jīng)老化嚴(yán)重，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)電流測(cè)量不準(zhǔn)造成保護(hù)裝置誤動(dòng)或者拒動(dòng)甚至裝置死機(jī)的情況，給設(shè)備的安全運(yùn)行埋下了極大的隱患。

2.3 儀表測(cè)量

我廠2012年進(jìn)行過DCS系統(tǒng)的升級(jí)，對(duì)于6KV設(shè)備的電量顯示已經(jīng)在DCS系統(tǒng)中完善，但現(xiàn)有的電磁型電能表沒有遠(yuǎn)傳功能，不能將信號(hào)傳輸?shù)紻CS系統(tǒng)中去，運(yùn)行人員只能在就地現(xiàn)場(chǎng)查看電流和電能顯示。若發(fā)生電量不正常的情況，不能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，會(huì)影響設(shè)備的安全運(yùn)行。

設(shè)備運(yùn)行時(shí)，原南自綜合保護(hù)裝置只顯示三相電流電壓量的大小，無相位角度的顯示，更沒有有功無功以及電能的顯示， 給維護(hù)檢查工作造成了極大的不便。

3.新型DM-100T保護(hù)裝置的應(yīng)用

萬利達(dá)DM-100T變壓器保護(hù)測(cè)顯裝置，是同時(shí)將保護(hù)功能同開關(guān)柜智能測(cè)量與控制結(jié)合為一體的新型保護(hù)測(cè)顯裝置。針對(duì)6KV十二段低壓廠用變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行中控制、保護(hù)、儀表測(cè)量幾方面存在的問題，現(xiàn)就新裝置應(yīng)用之后的提高予以闡述。

3.1 操作回路的改進(jìn)

3.1.1 改為新式萬利達(dá)保護(hù)裝置后，由于裝置中本身集成位置繼電器和防跳回路，可以省去電磁型跳閘回路位置繼電器以及合閘回路位置繼電器，而防跳回路也可采用保護(hù)裝置內(nèi)部防跳繼電器。新保護(hù)裝置上的電顯面板自帶操作把手，替換了以前的老式把手，實(shí)現(xiàn)了控制元件的集成化，使得操作回路簡(jiǎn)化清晰，也減少了單個(gè)繼電器出故障的概率（見圖1）。

圖1 （DM-100T保護(hù)裝置內(nèi)部集成SA操作把手、位置

繼電器TWJ、HWJ，防跳繼電器TBJ）3.1.2 DM-100T電顯面板上的模擬條表示開關(guān)狀態(tài)位置，在操作時(shí)對(duì)于開關(guān)的狀態(tài)顯示從模擬條就可以一目了然。同時(shí)，針對(duì)運(yùn)行人員操作當(dāng)中的注意事項(xiàng)，還配備有相應(yīng)的語音防誤操作功能。

3.1.3 現(xiàn)有回路中，設(shè)備運(yùn)行時(shí)故障會(huì)由保護(hù)裝置直接出口跳閘，但若此時(shí)開關(guān)拒動(dòng)，出口接點(diǎn)將長(zhǎng)期接通帶電流，有可能因?yàn)槿萘坎粔蚨鵁龎?。根?jù)以往經(jīng)驗(yàn)，在本次操作回路設(shè)計(jì)時(shí)，我們?cè)诒Ｗo(hù)裝置的出口加裝了接點(diǎn)容量更大的出口中間繼電器，保護(hù)動(dòng)作首先啟動(dòng)中間繼電器，再由中間繼電器完成出口跳閘，有效的保護(hù)了裝置的安全。

3.1.4 萬利達(dá)綜合保護(hù)裝置中自帶遠(yuǎn)方網(wǎng)絡(luò)控制功能，可以通過DCS中發(fā)出指令，經(jīng)過規(guī)約轉(zhuǎn)換成保護(hù)裝置可讀的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，接入保護(hù)裝置上的網(wǎng)口，從而控制裝置對(duì)斷路器發(fā)出合閘或分閘指令。今后對(duì)控制回路更加智能化的要求下，可以增加規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置，從而實(shí)現(xiàn)操作回路的全網(wǎng)絡(luò)控制升級(jí)。

3.2 保護(hù)功能的進(jìn)步以及在設(shè)計(jì)中的改進(jìn)

3.2.1 萬力達(dá)DM-100T保護(hù)中集成三段復(fù)合電壓閉鎖電流保護(hù)、速斷保護(hù)、反時(shí)限過電流保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)、負(fù)序定時(shí)限、反時(shí)限過流保護(hù)、高壓側(cè)零序電壓閉鎖零序電流保護(hù)、低壓側(cè)零序定時(shí)限電流保護(hù)、低壓側(cè)零序反時(shí)限電流保護(hù)、低電壓保護(hù)、本體保護(hù)、PT斷線監(jiān)視等保護(hù)功能，為我們提供了更為豐富的保護(hù)種類選擇。

3.2.2 此次6KV十二段低廠保護(hù)改造前，我們考慮了現(xiàn)場(chǎng)各種情況可能發(fā)生的故障并綜合以前老保護(hù)的不足之處，選用了負(fù)序反時(shí)限過流保護(hù)、定時(shí)限過流保護(hù)、低壓側(cè)零序定時(shí)限電流保護(hù)、低電壓保護(hù)、過負(fù)荷告警做為低壓廠用變壓器的電量保護(hù)。母線電壓正常而單獨(dú)某臺(tái)設(shè)備二次電壓故障時(shí)，保護(hù)裝置中的低電壓保護(hù)能準(zhǔn)確判斷出PT斷線或是低電壓而立即出口動(dòng)作，彌補(bǔ)了現(xiàn)在缺少電壓監(jiān)視的缺陷，有效的避免了死區(qū)（如圖2）。

圖2 （全面的電壓保護(hù)判據(jù)）3.2.3 采用新裝置之后，電磁型繼電器基本可以取消，原先由南自綜合保護(hù)WCB-1.1E，時(shí)間繼電器SJ、反時(shí)限電流繼電器DHJ等實(shí)現(xiàn)的保護(hù)功能均集成在了新的微機(jī)保護(hù)裝置之中，并且新裝置中穩(wěn)定的元件無疑會(huì)使動(dòng)作準(zhǔn)確率大大提升。當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)，裝置會(huì)及時(shí)動(dòng)作并第一時(shí)間在顯示屏上反映出故障名稱和跳閘時(shí)間，比原來的綜合保護(hù)更加清晰直觀。

3.2.4 新綜合保護(hù)中配置有SOE事件記錄功能和故障錄波功能，在故障發(fā)生后，可以根據(jù)故障發(fā)生時(shí)記錄的故障數(shù)據(jù)對(duì)于故障原因進(jìn)行詳細(xì)分析。保護(hù)跳閘時(shí)間和當(dāng)時(shí)的電量波形均會(huì)被保護(hù)裝置準(zhǔn)確記憶，便于檢修人員準(zhǔn)確找出故障原因，快速排除故障并在今后的工作中采取有效的防范措施。

3.2.5 在這次電壓保護(hù)回路的設(shè)計(jì)時(shí)，我們還總結(jié)了#13、#14機(jī)組低廠變二次回路中的不足之處，在低廠回路中加入單獨(dú)低電壓投退壓板。當(dāng)PT發(fā)生單相保險(xiǎn)熔斷等臨時(shí)故障急需檢修時(shí)，會(huì)拉開PT柜而引起6KV整段二次低電壓丟失，此時(shí)為了避免設(shè)備跳閘，斷開面板上的低電壓投入壓板即可，裝置的低電壓保護(hù)將不會(huì)啟動(dòng)，不再需要逐臺(tái)更改保護(hù)裝置內(nèi)的低電壓控制字，回路設(shè)計(jì)更為合理，降低了操作出錯(cuò)的概率。

3.3 測(cè)量?jī)x表回路的改進(jìn)與發(fā)展

3.3.1 DM100-T的測(cè)量部分采用兩相電流測(cè)量接線方式，功率采用兩表法計(jì)算，裝置內(nèi)部自動(dòng)進(jìn)行電度累計(jì)。可分別計(jì)算出正向有功積分電度、負(fù)向有功積分電度、正向無功積分電度、負(fù)向無功積分電度。裝置頻率測(cè)量采用線電壓UAB進(jìn)行頻率計(jì)算。當(dāng)UAB > 15V時(shí)，進(jìn)行頻率測(cè)量。通過接入專用的A相、C相測(cè)量CT和6KV母線PT電壓，這些電量都能在保護(hù)裝置的屏幕上準(zhǔn)確顯示出來，人機(jī)界面清晰友好，并且在保護(hù)裝置背板直流4～20mA輸出至DCS系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了主盤控制屏上的實(shí)時(shí)電量監(jiān)控。

3.3.2 今后的測(cè)控發(fā)展中，在精度滿足要求的情況下，我們還可以進(jìn)一步利用綜合保護(hù)測(cè)控裝置中有功電度等測(cè)量功能，通過組網(wǎng)后進(jìn)行廠用電電量統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)廠用電負(fù)荷電量自動(dòng)統(tǒng)計(jì)與分析。

4.結(jié)束語

通過#12機(jī)組6kV廠用變壓器二次系統(tǒng)改造尤其是微機(jī)綜合保護(hù)測(cè)控裝置的應(yīng)用，將原電磁型繼電器的功能集成一體，會(huì)使二次操作回路更加簡(jiǎn)化清晰，自動(dòng)化控制程度得以提高，強(qiáng)大的電顯功能，也進(jìn)一步保障了操作的可靠性，消除了控制斷路器時(shí)存在的誤操作隱患。

改造后的低壓廠用變壓器保護(hù)裝置配置全面，記憶功能強(qiáng)大，內(nèi)部元件穩(wěn)定可靠，為事故發(fā)生時(shí)裝置的正確動(dòng)作，事故后及時(shí)分析和準(zhǔn)確處理故障提供了有力保障和分析依據(jù)，減少了檢修和維護(hù)的工作量。綜合保護(hù)裝置中測(cè)控系統(tǒng)的運(yùn)用，解決了長(zhǎng)期以來運(yùn)行人員就地抄表，現(xiàn)場(chǎng)算電量的情況，新型保護(hù)裝置中部分仍未開發(fā)的功能，也為進(jìn)一步發(fā)展提供了空間。

參考文獻(xiàn)：

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