安科瑞 繆凱倫
摘要：針對某水電站10kV廠用電原綜合保護(hù)測控裝置電子元器件老化嚴(yán)重,、自動化水平低,、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)功能全方面,、操作界面友好、運維方便,，提高了該水電廠廠用電可靠運行,，保障了電廠運行安全、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)的著重工程,。水電站于2001年7月1日開工建設(shè)，2009年底全部投產(chǎn)建成,。設(shè)計蓄水位400m,，壩高216.5m，壩頂長度是836m,，庫容273億m3,，裝機(jī)容量630萬kW，年發(fā)電量187億kWh,，分兩期建設(shè)完成,。因電廠輸出容量巨大，對社會有較大影響,。為保障供電質(zhì)量,、電力能源長期安全可靠供應(yīng)，該水電站逐步對10kV廠用電綜合保護(hù)測控裝置進(jìn)行全新改造,。
1 水電站10kV廠用電系統(tǒng)簡介
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)荷分散配置等特點以保證供電的可靠性,。整個10kV廠用電系統(tǒng)共有7段母線：I、II,、III、IV,、V,、VI段分別取自1、2,、3,、4、5,、7號機(jī)組對應(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,，通過3個聯(lián)絡(luò)開關(guān)分別作為10kV的I,、III、VI段母線的備用電源,。廠內(nèi)的所有10kV負(fù)荷按照分散,、獨立的原則均勻分布在I～VI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)測控裝置采用進(jìn)口上海阿?，mMiCOM-P122綜合保護(hù)裝置，從2007年5月份設(shè)備投產(chǎn)至今,，運行年限較長,。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)同型號裝置的備品備件，只能購買升級裝置更換,，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,；其自動化水平不高,，數(shù)字化程度弱，裝置信息管理不方便,，在自動化程度普遍提高的今天已不能滿足要求,；同時由于設(shè)備人機(jī)界面和全英文軟件不夠友好，給運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10kV廠用電綜合保護(hù)測控系統(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,，對原來所有饋線負(fù)荷開關(guān)、母聯(lián)開關(guān),、PT柜綜合保護(hù)測控裝置及內(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,，對操作回路等進(jìn)行優(yōu)化。
4 新綜合保護(hù)測控裝置設(shè)備的選擇
新綜合保護(hù)測控裝置應(yīng)集控制,、保護(hù),、故障錄波,、測量、信號報警,、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量數(shù)據(jù)及保護(hù)信息上傳電力監(jiān)控系統(tǒng)，方便實現(xiàn)配網(wǎng)自動化,。根據(jù)該水電站10kV廠用電保護(hù)裝置換型改造項目對全國供應(yīng)商進(jìn)行公開招標(biāo)結(jié)果,，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)測控裝置,、變壓器柜采用AM5SE-T配電變保護(hù)測控裝置、電動機(jī)柜采用AM5SE-M電動機(jī)保護(hù)測控裝置,、母聯(lián)柜采用AM5SE-B備自投保護(hù)測控裝置,、PT柜采用AM5SE-UB PT監(jiān)測并列裝置，各型號保護(hù)功能如下表所示：
5 10kV廠用電保護(hù)改造圖紙設(shè)計
新配置的AM5SE系列微機(jī)綜合保護(hù)測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,，開關(guān)柜全部二次回路原理圖設(shè)計工作須以原水電站10kV高壓柜二次圖紙為基礎(chǔ)進(jìn)行圖紙設(shè)置,，端子排布置以該圖紙設(shè)計為基準(zhǔn)，圖紙設(shè)計須符合相關(guān)規(guī)程要求,。負(fù)荷性質(zhì)相同的圖紙設(shè)計,，其端子號、線號等要求高度統(tǒng)一,，有一定的規(guī)律,。圖紙設(shè)計的準(zhǔn)確性決定著施工調(diào)試是否順利和投運后的安全生產(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個環(huán)節(jié)：開關(guān)柜內(nèi)端子排更換,、舊綜合保護(hù)測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,，要求拆開一個接線端子就換一個接線端子,；禁止同時拆開兩個及以上的接線端子進(jìn)行更換,，防止交叉接錯接線端子，造成誤接線,，盡量獨自完成一個開關(guān)柜內(nèi)的端子排更換任務(wù),，也合理防止誤接線；交流電源,、直流電源,、跳閘回路、信號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,。更換端子排,，要保證原回路端子及線號保持不變，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)測控裝置,、開關(guān)柜內(nèi)的中間繼電器、電壓繼電器,、時間繼電器等元器件,，以及相關(guān)的二次線纜。拆除時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，局域存放,，防止工作現(xiàn)場一團(tuán)亂,，施工現(xiàn)場應(yīng)滿足6S要求。
6.1.3 綜合保護(hù)測控裝置的安裝配線及線纜整理
由于新,、舊綜合保護(hù)測控裝置尺寸不同,，開關(guān)柜面板上的安裝窗口尺寸不符合新綜合保護(hù)測控裝置的尺寸，須對開關(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)測控裝置,，切割時防止刮花面板。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。配線時嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙進(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個環(huán)節(jié)：二次回路查線,、回路功能驗證、保護(hù)裝置靜態(tài)調(diào)試及傳動試驗,。
根據(jù)施工圖紙認(rèn)真核對每個端子,、每根線號。著重檢查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、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,；測量直流控制回路對地絕緣電阻滿足要求（1000V）,；測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)鍵的一項工作，二次回路接線正確與否將影響到主設(shè)備的正常運行,，若保護(hù)二次回路接線錯誤,，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，則可能會使開關(guān)拒動或誤動,，造成設(shè)備損壞或影響電力系統(tǒng)運行,。
交流電壓、直流控制回路上電,，對各回路功能進(jìn)行驗證,。檢查遙測、遙信,、遙控信號正確,，表計,、指示燈,、照明,、加熱器回路正常；開關(guān)本體防跳功能正確,?？刂苹芈飞想姡M(jìn)一步驗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、裝置功能檢驗,。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,、電動機(jī)保護(hù)裝置AM5SE-M,、備自投裝置AM5SE-B、PT監(jiān)測并列裝置AM5SE-UB,、電壓表,、電流表、監(jiān)控系統(tǒng)顯示正確,，同時驗證交流電壓,、交流電流回路相序、相位正確,。根據(jù)定值單對保護(hù)裝置設(shè)置定值并核對,，確保定值正確。保護(hù)功能檢驗是通過加模擬量驗證AM5SE系列微機(jī)保護(hù)測控裝置的動作邏輯和動作時間正確性,，不會出現(xiàn)拒動和誤動,，且動作時間應(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)出報警信號和跳閘指令,。
綜合保護(hù)測控裝置與電力監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)連接正確,，在后臺能實時采集保護(hù)裝置上的運行情況、定值,、事件記錄等信息,。保護(hù)裝置接入后臺，提高了繼保系統(tǒng)的管理和故障信息處理的自動化水平,。
傳動試驗是模擬保護(hù)裝置采集到故障量,，保護(hù)裝置應(yīng)出口跳閘開關(guān)以驗證裝置保護(hù)邏輯、跳閘回路和信號回路的正確性；以及驗證通過上位機(jī)操作能遠(yuǎn)方正確分合開關(guān),。每套保護(hù)裝置都要做一個完整的傳動試驗,，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)測控裝置改造完成后,，在做傳動試驗時發(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,，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，此時斷路器合閘線圈內(nèi)由于沒有常閉點,，在合閘之后沒有斷點形成,，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,，從而解決了上述產(chǎn)生的問題。以AM5SE-T變壓器保護(hù)測控裝置為例,，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
為實時監(jiān)視整個配電室的運行以及數(shù)據(jù)采集，針對該水電站配置一套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),，實現(xiàn)對10kV變電站的用電監(jiān)控與管理，提高自動化管理水平,。其可實現(xiàn)的主要功能如下：實時監(jiān)測,、電參量查詢、運行報表,、實時報警,、歷史事件查詢、電能統(tǒng)計報表,、用戶權(quán)限管理,、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D、電能質(zhì)量監(jiān)測,、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
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)測控裝置電子元器件老化嚴(yán)重,、自動化水平低,、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),，對于運行維護(hù)人員來說更為直觀；配置的AM5SE-M電動機(jī)保護(hù)測控裝置加入了電動機(jī)啟動中/已運行的狀態(tài)識別,，并配備有啟動中過流一段,、運行過流一段、運行過流二段等保護(hù)功能,，解決了電動機(jī)啟動電流較大,，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,。
自10kV廠用電新綜合保護(hù)測控裝置換型改造完成投運以來,，設(shè)備運行情況正常。新綜合保護(hù)裝置的應(yīng)用,，保護(hù)功能全方面,、操作界面友好、運維方便,，提高了該水電站廠用電可靠運行,，保障了該廠安全、穩(wěn)定生產(chǎn)，具有明顯意義,。
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