龍灘水電站10 kV廠用電保護(hù)裝置改造

黃錦新

(龍灘水電開發(fā)有限公司龍灘水力發(fā)電廠,廣西天峨547300)

龍灘水電站10 kV廠用電保護(hù)裝置改造

黃錦新

(龍灘水電開發(fā)有限公司龍灘水力發(fā)電廠,廣西天峨547300)

針對(duì)龍灘水電站10 kV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,龍灘水電站對(duì)10 kV廠用電保護(hù)裝置進(jìn)行了全新改造。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,提高了龍灘水電廠廠用電可靠運(yùn)行,保障了電廠運(yùn)行安全、穩(wěn)定。

廠用電；微機(jī)保護(hù)；可靠性；龍灘水電站

0 引 言

龍灘水電站位于廣西天峨縣城上游15 km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。電站于2001年7月1日開工建設(shè),2009年底全部投產(chǎn)建成。設(shè)計(jì)蓄水位400 m,壩高216.5 m,壩頂長度是836 m,庫容273億m3,裝機(jī)容量630萬kW,年發(fā)電量187億kW·h,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、電力能源長期安全可靠供應(yīng)。2016年1月起,龍灘水電站逐步對(duì)10 kV廠用電綜合保護(hù)測(cè)控裝置進(jìn)行全新改造。

1 龍灘水電站10 kV廠用電系統(tǒng)簡介

龍灘水電站10 kV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、Ⅰ～Ⅵ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)10 kV廠用電系統(tǒng)共有7段母線：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ段分別取至1、2、3、4、5、7號(hào)機(jī)組對(duì)應(yīng)的高壓廠變壓器低壓側(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10 kV Ⅰ、Ⅲ、Ⅵ段母線的備用電源。廠內(nèi)的所有10 kV負(fù)荷按照分散、獨(dú)立的原則均勻分布在Ⅰ～Ⅵ母線上。10 kV廠用母線所接設(shè)備按負(fù)荷性質(zhì)劃分類型為低壓變壓器、高壓電動(dòng)機(jī)、電壓互感器、聯(lián)絡(luò)開關(guān)。龍灘水電站10 kV廠用電系統(tǒng)接線見圖1。

2 10 kV廠用電保護(hù)換型改造原因

龍灘電廠10 kV廠用電原綜合保護(hù)測(cè)控裝置采用

圖1 10 kV廠用電接線

進(jìn)口上海阿海琺MiCOM-P122綜合保護(hù)裝置,從2007年5月份設(shè)備投產(chǎn)至今,運(yùn)行已8年之久,運(yùn)行年限比較長。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)界面和軟件(全英文)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)10 kV廠用電綜合保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。

3 10 kV廠用電保護(hù)換型改造要求

保護(hù)柜及其安裝位置、外來電纜保持不變,對(duì)原來所有饋線負(fù)荷開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)、小電流接地選線及消諧、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；屏柜二次面板根據(jù)新裝置的尺寸重新設(shè)計(jì)改造；完成新裝置接入保護(hù)信息子站接線、通信接口程序修改工作。在改造過程中,保持原有保護(hù)配置不變的情況下,并對(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)信息遠(yuǎn)傳上位機(jī),方便實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化。根據(jù)龍灘水電站10 kV廠用電保護(hù)裝置換型改造項(xiàng)目對(duì)全國供應(yīng)商進(jìn)行公開招標(biāo)結(jié)果,最終選擇采用南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)的PCS-9600D系列綜合保護(hù)測(cè)控裝置。

根據(jù)10 kV廠用電母線所接設(shè)備負(fù)荷性質(zhì)的不同,低壓變壓器保護(hù)采用PCS-9624D、高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)采用PCS-9626D、母線電壓保護(hù)PCS-9628D、聯(lián)絡(luò)開關(guān)保護(hù)采用PCS-9616D,小電流系統(tǒng)接地選線裝置則采用由保定浪拜迪股份有限公司生產(chǎn)的MLN98(V300)。

各類型綜合保護(hù)測(cè)控裝置都配置了原有的保護(hù)功能,同時(shí)配置了智能通訊卡功能,實(shí)現(xiàn)了與廠內(nèi)保信子站通信；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)；配置了保護(hù)裝置防跳功能(不投入)。新設(shè)備保護(hù)功能全面,且人機(jī)界面和調(diào)試軟件均為中文顯示,利于運(yùn)維。

5 10 kV廠用電保護(hù)改造圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

新型綜合保護(hù)測(cè)控裝置及圖紙由南京南瑞繼保工程技術(shù)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)工作必須以原龍灘水電站10 kV高壓柜二次圖紙為基礎(chǔ)進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì),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 10 kV廠用電保護(hù)換型改造過程

10 kV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 10 kV廠用電保護(hù)硬件改造

10 kV廠用電保護(hù)硬件改造施工主要有3個(gè)環(huán)節(jié)：屏柜內(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)盤柜的端子排更換任務(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)保持不改變,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、屏柜內(nèi)的中間繼電器、消諧裝置、小電流接地選線裝置、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,指定局域存放,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,屏柜二次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)屏柜二次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 10 kV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(1 000 V)；測(cè)量交直流回路是否有電互相竄入。值得注意的是,由于外包單位人員對(duì)我廠二次回路不熟悉,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),照成設(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?？刂苹芈飞想?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根部加電流、PT柜端子加電壓模擬量的方法檢查保護(hù)裝置、母線保護(hù)裝置、備自投裝置、電壓表、電流表、監(jiān)控系統(tǒng)采樣顯示正確,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)最新定值單整定傳入保護(hù)裝置并核對(duì),確保定值正確。保護(hù)功能檢驗(yàn)是通過加模擬量驗(yàn)證綜合保護(hù)測(cè)控裝置的動(dòng)作邏輯和動(dòng)作時(shí)間正確性,不該動(dòng)作的應(yīng)不動(dòng)作,該動(dòng)作的應(yīng)可靠動(dòng)作,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)控裝置與保護(hù)信息子站數(shù)據(jù)連接正確,在保信后臺(tái)能實(shí)時(shí)采集保護(hù)裝置上的運(yùn)行情況、配置、定值、故障信息等信息。保護(hù)裝置接入保信,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)完成的傳動(dòng)試驗(yàn),保證每屏柜保護(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。

7 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)當(dāng)開關(guān)在合位時(shí),開關(guān)的合、跳位指示燈同時(shí)亮,且開關(guān)只能進(jìn)行一次合閘,一次分閘,如需再次合閘,只能重啟控制電源后才能合閘。通過分析發(fā)現(xiàn)跳位監(jiān)視回路與開關(guān)機(jī)構(gòu)防跳線圈K1串聯(lián)形成勵(lì)磁回路,由于回路參數(shù)配合不好, K1勵(lì)磁電壓較低,K1勵(lì)磁并一直自保持,故跳位指示燈保持亮；串聯(lián)在合閘回路上的K1常閉接點(diǎn)一直斷開,切斷合閘回路,導(dǎo)致開關(guān)不能再次合閘；同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)跳位監(jiān)視回路與開關(guān)機(jī)構(gòu)防跳線圈K1串聯(lián)形成一條寄生回路。經(jīng)過繼保專業(yè)人員討論形成的優(yōu)化方案：跳位監(jiān)視回路負(fù)極與開關(guān)常閉輔助接點(diǎn)串聯(lián)后直接接入負(fù)極電源,從而解決了上述產(chǎn)生的問題,也不存在寄生回路。

Q/CSG 110010—2011《南方電網(wǎng)繼電保護(hù)通用技術(shù)規(guī)范》中對(duì)開關(guān)防跳功能有專門的描述：“保護(hù)裝置和斷路器上的防跳回路應(yīng)且只應(yīng)使用其中一套,優(yōu)先使用斷路器機(jī)構(gòu)防跳。”因此,根據(jù)規(guī)范要求閉鎖保護(hù)裝置的防跳功能,采用開關(guān)本體的防跳功能。

8 結(jié) 語

龍灘水電站10 kV廠用電保護(hù)裝置換型改造,徹底解決了原綜合保護(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。新綜合保護(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、相位以及各種報(bào)文；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)、小車位置及控制回路斷線功能；裝置操作面板指示燈直接顯示了開關(guān)跳位、合位狀態(tài)；電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置操作面板配置了熱復(fù)歸按鈕,解決了當(dāng)過熱保護(hù)跳閘后,需緊急啟動(dòng)電動(dòng)機(jī),按下熱復(fù)歸按鈕進(jìn)行清零熱積累值,過熱保護(hù)不會(huì)更快速動(dòng)作的問題；測(cè)控裝置配置有智能通訊卡,用現(xiàn)場(chǎng)總線將裝置通信接口連接起來送至我廠保護(hù)信息子站及工程師站,方便查看保護(hù)信息及故障信息管理。

自10 kV廠用電新綜合保護(hù)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,提高了龍灘水電站廠用電可靠運(yùn)行,保障了我廠安全、穩(wěn)定生產(chǎn)具有明顯意義。

[1]Q/CSG 110010—2011 南方電網(wǎng)繼電保護(hù)通用技術(shù)規(guī)范[S]．

[2]NB/T 35010—2013 水力發(fā)電廠繼電保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．

[3]DL/T 5164—2002 電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范[S]．

[4]GB/T 50171—2012 電氣裝置安裝工程盤、 柜及二次回路接線施工及驗(yàn)收規(guī)范[S]．

[5]馮楊州. 關(guān)于保護(hù)裝置防跳回路與操作機(jī)構(gòu)防跳回路的分析[J]. 電氣傳動(dòng)自動(dòng)化, 2005, 27(5): 57- 59．

[6]秦斌, 江華, 李冬. 清江隔河巖水電廠6 kV廠用電改造[J]. 水電與新能源, 2013(2)： 33- 34．

(責(zé)任編輯 高 瑜)

Transformation of 10 kV Auxiliary Power Protection System of Longtan Hydropower Station

HUANG Jinxin

(Longtan Hydropower Plant, Longtan Hydropower Development Co., Ltd., Tian’e 547300, Guangxi, China)

In order to improve the reliability of power supply system in the auxiliary power of Longtan Hydropower Station, the protection devices of 10 kV auxiliary power in Longtan Hydropower Station are transformed for solving the operation problems of original integrated protection and control devices, including serious electronic component aging, low automation level, non-friendly man-machine interface and software, and difficult maintenance. The application of new comprehensive protection devices which have comprehensive protection function, friendly interface and convenient operation and maintenance has improved the operation reliability of auxiliary power and guaranteed the safety and stability of station operation．

auxiliary power; microcomputer protection; reliability; Longtan Hydropower Station

2017- 02- 18

黃錦新(1990—),男,廣西武宣人,助理工程師,主要從事水電廠繼電保護(hù)維護(hù)、調(diào)試、安裝技術(shù)工作．

TM762.62(267)

A

0559- 9342(2017)04- 0038- 03