10kV厂用电保护装配改造解决筹划

关键词：微机保护；可靠性；水电站

0 弁言

某水电站位于广西某县城上游15km处，是“西电东送”的标志性工程，是西部大开拓的主要工程。

水电站于2001年7月1日开工培植，2009年底全部投产建成。
设计蓄水位400m，坝高216.5m，坝顶长度是836m，库容273亿m，装机容量630万kW，年发电量187亿kWh，分两期培植完成。
因电厂输出容量巨大，对社会有较大影响。
为保障供电质量、电力能源长期安全可靠供应，该水电站逐步对10kV厂用电综合保护测控装置进行全新改造。

1 水电站10kV厂用电系统简介

该水电站10kV系统属于小电流接地系统，其接线形式采取多路电源独立供电、I～VI段母线互为“手拉手”环形备用、主要负荷分散配置等特点以担保供电的可靠性。
全体10kV厂用电系统共有7段母线：I、II、III、IV、V、VI段分别取自1、2、3、4、5、7号机组对应的高压变压器低压侧；VII段为外来电源、保安电源和柴油发电机的引入点，通过3个联结开关分别作为10kV的I、III、VI段母线的备用电源。
厂内的所有10kV负荷按照分散、独立的原则均匀分布在I～VI母线上。
10kV厂用母线所接设备按负荷性子划分类型为配电变压器、高压电动机、电压互感器、联结开关。
该水电站10kV厂用电系统接线见图1。

图1 10kV厂用电接线

2 10kV厂用电保护换型改造缘故原由

该电厂10kV厂用电源综合保护测控装置采取入口上海阿海珐MiCOM-P122综合保护装置，从2007年5月份设备投产至今，运行年限较长。
保护装置电子元器件老化严重，保护光耦开入元件破坏比较频繁，对电厂的安全稳定生产造成影响。
且厂家已不再生产同型号装置的备品备件，只能购买升级装置改换，检修创造保护装置数据不符合哀求，因无备品备件，只能从备用开关保护上调换；其自动化水平不高，数字化程度弱，装置信息管理未便利，在自动化程度普遍提高的本日已不能知足哀求；同时由于设备人机界面和全英文软件不足友好，给运维带来更多的繁琐事情，降落事情效率。
综合考虑以上成分，有必要对10kV厂用电综合保护测控系统进行技能改造。

3 10kV厂用电保护换型改造哀求

开关柜及其安装位置保持不变，对原来所有馈线负荷开关、母联开关、PT柜综合保护测控装置及内部二次线缆、端子排全部进行改换；开关柜面板根据新装置的尺寸重新设计改造；完成新装置接入电力监控系统接线、通信接口地址设置事情。
在改造过程中，保持原有保护配置不变的情形下，对操作回路等进行优化。

4 新综合保护测控装置设备的选择

新综合保护测控装置应集掌握、保护、故障录波、丈量、旗子暗记报警、开关量采集、通讯功能于一体。
以三段式无方向电流保护为核心，配备线路参数的监视及采集功能，并可通过通讯口将丈量数据及保护信息上传电力监控系统，方便实现配网自动化。
根据该水电站10kV厂用电保护装置换型改造项目对全国供应商进行公开招标结果，终极选择采取安科瑞电气株式会社生产的AM5SE系列微机保护测控装置。

根据10kV厂用电母线所接设备负荷性子的不同，进线柜采取AM5SE-F线路保护测控装置、变压器柜采取AM5SE-T配电变保护测控装置、电动机柜采取AM5SE-M电动机保护测控装置、母联柜采取AM5SE-B备自投保护测控装置、PT柜采取AM5SE-UB PT监测并列装置，各型号保护功能如下表所示：

各型号微机保护测控装置除配置上述保护功能外，还配置了RS485 通信接口，实现了与电力监控系统通信；配置了独立的操作回路监视功能，实现了操作面板直不雅观显示开关位置状态，同时，对付分合闸回路监视更为完全；内置了防跳功能，用户可自由选择是否投入。
新配置的微机保护测控装置AM5SE系列保护功能丰富，且各菜单可自由设置为中文或英文，利于运维。

5 10kV厂用电保护改造图纸设计

新配置的AM5SE系列微机综合保护测控装置及图纸由安科瑞电气株式会社卖力设计，开关柜全部二次回路事理图设计事情必须以原水电站10kV高压柜二次图纸为根本进行图纸设置，端子排支配以该图纸设计为基准，图纸设计必须符合干系规程哀求。
负荷性子相同的图纸设计，其端子号、线号等哀求高度统一，有一定的规律。
图纸设计的准确性决定着施工调试是否顺利和投运后的安全生产。

6 10kV厂用电保护换型改造过程

10kV厂用电保护换型改造施工必须具备施工条件：有详细的施工方案、图纸；设备管理师完成新设备的验收事情；施工职员完成安全教诲事情；工具、材料齐备。
严格按照方案、图纸进行施工，担保每一个环节顺利完成。

6.1 10kV厂用电保护硬件改造

10kV厂用电保护硬件改造施工紧张有3个环节：开关柜内端子排改换、旧综合保护测控装置拆除和新综合保护装置的安装置线及线缆整理。

6.1.1 端子排改换

接线端子的改换须要把稳的问题：接线端子需逐一改换，哀求拆开一个接线端子就换一个接线端子；禁止同时拆开两个及以上的接线端子进行改换，防止交叉接错接线端子，造成误接线，只管即便独自完成一个开关柜内的端子排改换任务，也有效防止误接线；互换电源、直流电源、跳闸回路、旗子暗记回路等接线端子添加隔离片，要做好隔离，防止窜通回路；端子间的短接片要压紧无松动。
改换端子排，要担保原回路端子及线号保持不变，下步配线、查线事情才能顺利进行。

6.1.2 旧综合保护测控装置拆除

根据施工方案和图纸，拆除需废除的元器件，包括旧综合保护测控装置、开关柜内的中间继电器、电压继电器、韶光继电器等元器件，以及干系的二次线缆。
拆除时把稳防止人为破坏元器件、误拆除有用的二次线缆。
整理废除元器件并分类，指定局域存放，防止事情现场一团乱，施工现场应知足6S哀求。

6.1.3 综合保护测控装置的安装置线及线缆整理

由于新、旧综合保护测控装置尺寸不同，开关柜面板上的安装窗口尺寸不符合新综合保护测控装置的尺寸，必须对开关柜面板上的安装窗口进行切割开孔扩大，才能安装新综合保护测控装置，切割时防止刮花面板。
与新装置连接线缆应为新线缆，把不用的线缆全部拆除，防止有寄生回路存在。
配线时严格按照设计图纸进行，防止漏接、误接、误甩线。
新装置线缆配线应整洁、统一，走线合理，便于检讨和检修。

6.2 10kV厂用电保护调试

保护调试紧张分4个环节：二次回路查线、回路功能验证、保护装置静态调试及传动试验。

根据施工图纸负责核对每个端子、每根线号。
重点检讨CT二次回路不能开路、PT二次回路不能短路及极性和接线应精确；检讨遥测、遥信、遥控等接线应精确；检讨直流掌握回路无短路或接地、互换电压回路LN之间无短路；丈量直流掌握回路对地绝缘电阻知足哀求（1000V）；丈量交直流回路是否有电相互窜人。
值得把稳的是，由于外包单位对该厂二次回路不熟习，在改造过程中易漏接、误接、误甩线等问题，以是二次回路查线是很关键的一项事情，二次回路接线精确与否将影响到主设备的正常运行，若保护二次回路接线缺点，一旦系统发生故障，则可能会使开关拒动或误动，造成设备破坏或影响电力系统运行。

互换电压、直流掌握回路上电，对各回路功能进行验证。
检讨遥测、遥信、遥控旗子暗记精确，表计、指示灯、照明、加热器回路正常；开关本体防跳功能精确。
掌握回路上电，进一步验证各回路接线精确无误。

保护装置静态调试是进行装置采样检讨、定值上传核对、装置功能考验。
通过CT二次侧加电流、PT柜端子加电压仿照量的方法检讨线路保护装置AM5SE-F、变压器保护装置AM5SE-T、电动机保护装置AM5SE-M、备自投装置AM5SE-B、PT监测并列装置AM5SE-UB、电压表、电流表、监控系统显示精确，同时验证互换电压、互换电流回路相序、相位精确。
根据定值单对保护装置设置定值并核对，确保定值精确。
保护功能考验是通过加仿照量验证AM5SE系列微机保护测控装置的动作逻辑和动作韶光精确性，不会涌现拒动和误动，且动作韶光应符合哀求。
保护装置的静态调试，确保保护装置能灵敏地反应故障，可靠地、快速地发出报警旗子暗记和跳闸指令。

综合保护测控装置与电力监控系统数据连接精确，在后台能实时采集保护装置上的运行情形、定值、事宜记录等信息。
保护装置接入后台，提高了继保系统的管理和故障信息处理的自动化水平。

传动试验是仿照保护装置采集到故障量，保护装置应出口跳闸开关以验证装置保护逻辑、跳闸回路和旗子暗记回路的精确性；以及验证通过上位机操作能远方正确分合开关。
每套保护装置都要做一个完全的传动试验，担保每面开关柜保护装置保护逻辑、保护出口跳闸、远方分合开关、旗子暗记指示精确。

6.3 改造中碰着的问题及优化

新综合保护测控装置改造完成后，在做传动试验时创造开关只能进行一次合闸，如果再次合闸，只能重启掌握电源后才能合闸。
通过剖析创造断路器合闸线圈内没有常闭点，由于保护装置里设置了合保持继电器以确保断路器能够可靠合闸，此时断路器合闸线圈内由于没有常闭点，在合闸之后没有断点形成，导致合保持继电器能量无法开释，甚至需重启，开释合保持继电器，才能进行下一次合闸。
经由与断路器厂家以及该水电站干系职员多次沟通，在合闸线圈前串入一组常闭点，从而办理了上述产生的问题。
以AM5SE-T变压器保护测控装置为例，该水电站改造的分合闸回路二次图如图2所示。

图2 AM5SE-T分合闸回路二次图

7 10kV电力监控系统改造

为实时监视全体配电室的运行以及数据采集，针对该水电站配置一套Acrel-2000Z电力监控系统，将微机保护的数据上传至电力监控系统，实现对10kV变电站的用电监控与管理，提高自动化管理水平。
其可实现的紧张功能如下：实时监测、电参量查询、运行报表、实时报警、历史事宜查询、电能统计报表、用户权限管理、网络拓扑图、电能质量监测、遥控功能、通信管理、故障录波、事件追忆、曲线查询、Web访问、APP访问。

8 结语

该水电站10kV厂用电保护装置换型改造，办理了原综合保护测控装置电子元器件老化严重、自动化水平低、人机界面和软件不足友好、掩护事情困难等问题。
改换后的AM5SE系列微机保护测控装置更加功能化和人性化，装置液晶更直不雅观显示电压、电流采样量以及各种事宜记录；

调试软件功能强大、易操作、易节制、软件界面友好；操作回路具有监视开关分合闸状态及掌握回路断线功能；装置面板指示灯直接显示了开关跳位、合位状态，对付运行掩护职员来说更为直不雅观；配置的AM5SE-M电动机保护测控装置加入了电动机启动中/已运行的状态识别，并配备有启动中过流一段、运行过流一段、运行过流二段等保护功能，办理了电动机启动电流较大，随意马虎造成误跳的问题；保护装置配置有RS485通信接口，各保护装置之间通过“手拉手”将通信接口连接，数据送至Acrel-2000Z电力监控系统，方便查看保护信息及故障信息管理。

自10kV厂用电新综合保护测控装置换型改造完成投运以来，设备运行情形正常。
新综合保护装置的运用，保护功能丰富、操作界面友好、运维方便，提高了该水电站厂用电可靠运行，保障了该厂安全、稳定生产，具有明显意义。

参考文献

[1] NB/T 35010-2013 水力发电厂继电保护设计规范

[2] DL/T 5164-2002 电厂厂用电设计技能规范

[3] GB/T 50171-2012 电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范

[4] 黄锦新.龙滩水电站10kV厂用电保护装置改造

[5] 安科瑞用户变电站综合自动化与运维办理方案.2021.11月版