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T5聯(lián)變保護(hù)裝置隱患分析及更換設(shè)想
【摘要】T5聯(lián)變保護(hù)裝置在公司投運(yùn)已將近二十年，還屬于第三代的繼電保護(hù)裝置，設(shè)備陳舊、元器件老化嚴(yán)重，同時(shí)隨著一次系統(tǒng)的較大變更，其保護(hù)配置及定值是否合理，運(yùn)行中繼電保護(hù)四個(gè)特性能否保證等等問(wèn)題，都值得探討與商榷。未來(lái)T5聯(lián)變?cè)陔姎庀到y(tǒng)中還將長(zhǎng)期發(fā)揮重要作用，因此T5聯(lián)變能否可靠、穩(wěn)定、安全運(yùn)行，顯得尤為重要。本文就T5聯(lián)變保護(hù)裝置目前存在的隱患進(jìn)行了一些分析，同時(shí)提出了保護(hù)裝置更換方案，以期解決潛在的不安全因素。
【關(guān)鍵詞】T5聯(lián)變 老化 更換 方案 可靠 保護(hù)裝置
公司T5聯(lián)變?yōu)槿ψ儔浩鳎?10KV側(cè)705開關(guān)與60MW機(jī)組110KV母線連接，35KV側(cè)經(jīng)305開關(guān)及#0高備變作為135MW機(jī)組的啟動(dòng)電源，6KV側(cè)經(jīng)605開關(guān)作為60MW機(jī)組的啟動(dòng)電源。其保護(hù)裝置采用南京電力自動(dòng)化設(shè)備總廠生產(chǎn)的集成電路JCCB―014型保護(hù)裝置，設(shè)備運(yùn)行已將近二十年，集成電路內(nèi)部元器件老化嚴(yán)重，保護(hù)動(dòng)作正確性難以保證。同時(shí)T5聯(lián)變所涉及一次系統(tǒng)也有了大幅度的變更，相關(guān)定值也已不符合要求，但由于定值撥輪開關(guān)采用塑性材質(zhì)，脆化嚴(yán)重，一經(jīng)操作極有可能引起內(nèi)部機(jī)構(gòu)斷裂，目前只能維持現(xiàn)狀。裝置相關(guān)插件已經(jīng)沒(méi)有備品，廠家也早已不再生產(chǎn)，一旦發(fā)生故障已呈“無(wú)藥可醫(yī)”的狀態(tài)。T5聯(lián)變作為江蘇協(xié)聯(lián)熱電集團(tuán)有限公司135MW機(jī)組和60MW機(jī)組的啟動(dòng)電源，將來(lái)還要作為燃機(jī)的啟動(dòng)電源，其重要性不言而喻，萬(wàn)一出現(xiàn)故障必將嚴(yán)重影響安全運(yùn)行。同時(shí)由于其相當(dāng)重要，也就很少有機(jī)會(huì)停運(yùn)檢修，最近一次檢修還要追溯到2006年8月份，已連續(xù)運(yùn)行9年多。
按燃機(jī)擴(kuò)建設(shè)計(jì)，T5聯(lián)變還需加裝光纖差動(dòng)保護(hù)以保護(hù)35KV側(cè)從老廠至燃機(jī)啟備變約1000米的電纜，若T5聯(lián)變保護(hù)裝置更換，亦可一并考慮。
一、老保護(hù)柜介紹
T5聯(lián)變保護(hù)裝置插件板分7層，共71塊插件板。第一層至第三層為交流模件板，為T5聯(lián)變的后備保護(hù)，分別為：110KV零序電壓、110KV間隙零序電流、110KV零序電流、變壓器通風(fēng)、110KV復(fù)合電壓過(guò)流、35KV復(fù)合電壓方向過(guò)流、6KV過(guò)流等保護(hù);第四層為T5聯(lián)變的主保護(hù)差動(dòng)保護(hù)，具備差動(dòng)、差動(dòng)速斷及CT斷線閉鎖功能;第五層為逆變電源、出口信號(hào)及非電量保護(hù);第六、第七層為開關(guān)分合位置監(jiān)視及110KV正副母電壓切換。
二、擬更換保護(hù)柜設(shè)想
根據(jù)T5聯(lián)變保護(hù)配置、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際接線、遠(yuǎn)景規(guī)劃等方面，查閱國(guó)內(nèi)知名廠家南瑞繼保、國(guó)電南自、北京四方及許繼電氣的相關(guān)資料，同時(shí)考慮后期維護(hù)方便，結(jié)合地緣因素，重點(diǎn)考慮南瑞繼保和國(guó)電南自兩個(gè)廠家。
2.1南瑞繼保方案
RCS-9671C_090268變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置，RCS-9681CS變壓器后備保護(hù)測(cè)控裝置和RCS-9661CS非電量保護(hù)裝置組屏安裝，費(fèi)用約10萬(wàn)元。
2.2 國(guó)電南自方案
國(guó)電南自DGT-801C(B)型保護(hù)裝置，根據(jù)通道數(shù)量選擇C型或B型，需外加電壓切換裝置及LY-31+YQJ三相操作箱組屏安裝，費(fèi)用10多萬(wàn)元。(廠家建議需另配801E型非電量保護(hù)裝置合并組柜，可考慮不加，非電氣量保護(hù)直接進(jìn)801C(B)型開入量保護(hù))
2.3 兩種方案比較
南瑞繼保、國(guó)電南自均為知名上市公司，產(chǎn)品質(zhì)量基本可以保證，所推薦使用保護(hù)裝置也都是成熟產(chǎn)品，在我公司已有多年應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，并且都為升級(jí)換代產(chǎn)品。價(jià)格方面相差不大，裝置完善的自檢功能、軟件Y/△調(diào)整二次電流相位、信號(hào)出口指示直觀明確、友好的人機(jī)界面、詳盡的記錄功能、保護(hù)功能齊全等都是他們的共同優(yōu)點(diǎn)。保護(hù)配置基本一致，包括保護(hù)配置：①差動(dòng)保護(hù);②電壓閉鎖過(guò)流保護(hù);③零序電流保護(hù);④間隙零序電流保護(hù);⑤過(guò)負(fù)荷保護(hù);⑥變壓器通風(fēng)保護(hù);⑦其他開入量保護(hù)等。
不同點(diǎn)：①雙回路供電、雙CPU并行處理，與門出口是南自DGT801系列保護(hù)裝置的最大優(yōu)點(diǎn)，使電氣量保護(hù)更加可靠，極大地避免了保護(hù)誤動(dòng)的可能;②南瑞裝置自帶電壓切換回路，接線方式簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)更加合理;③外回路模擬量輸入更改，南瑞裝置可通過(guò)人機(jī)對(duì)話界面自行更改相關(guān)邏輯達(dá)到使用要求，而南自DGT801系列需廠家人員通過(guò)專用軟件進(jìn)行下載程序，修改后上傳才能實(shí)現(xiàn)與外回路配套;④南自DGT801系列在公司應(yīng)用比較多，所有發(fā)電機(jī)及135機(jī)組#0高備變均采用該系列產(chǎn)品，南瑞推薦產(chǎn)品目前在公司暫無(wú)應(yīng)用。
三、主要保護(hù)及定值說(shuō)明
因保護(hù)裝置升級(jí)換代及所帶負(fù)載變更較大，二次及保護(hù)定值也應(yīng)做相應(yīng)改動(dòng)。110KV接入系統(tǒng)改變，系統(tǒng)容量及阻抗也需重新核算。
3.1差動(dòng)保護(hù)
電流相角及相位的轉(zhuǎn)換、電流比等均可通過(guò)裝置程序來(lái)完成。差動(dòng)保護(hù)原裝置需設(shè)置平衡電流，更換新裝置后，此過(guò)程在裝置內(nèi)部通過(guò)設(shè)置平衡系數(shù)或設(shè)置基準(zhǔn)側(cè)來(lái)完成。因變壓器本身各項(xiàng)參數(shù)未有變更，比率差動(dòng)速斷(0.6Ib)及差動(dòng)速斷電流(8Ib)定值仍可沿用，以高壓側(cè)為基準(zhǔn)側(cè)，拐點(diǎn)電流及比率制動(dòng)系數(shù)重新計(jì)算，另需核對(duì)靈敏度及確定二次諧波制動(dòng)比，相關(guān)定值需型號(hào)確定后另行計(jì)算。
3.2 110KV側(cè)后備保護(hù)
復(fù)合電壓過(guò)流動(dòng)作電流按躲過(guò)變壓器的額定電流計(jì)算整定，低電壓及負(fù)序電壓動(dòng)作值按變壓器高壓側(cè)額定電壓計(jì)算整定;零序電壓按110KV發(fā)生單相接地時(shí)開口三角電壓值整定;零序電流及間隙零序電流按一次電流100A整定。因此以上四個(gè)保護(hù)定值及時(shí)限均可沿用。
3.3 35KV側(cè)復(fù)合電壓方向過(guò)流
動(dòng)作電流計(jì)算按變壓器中壓側(cè)額定電流計(jì)算，同時(shí)兼顧負(fù)載需要。
T5聯(lián)變35KV側(cè)負(fù)載情況：①根據(jù)公司135MW機(jī)組#5、6機(jī)繼電保護(hù)整定計(jì)算書，6KVⅤ、Ⅵ段各段電流和為4962.2A，其中Ⅴ段2221.8A，Ⅵ段2740.4A;②根據(jù)檸廠5萬(wàn)噸擴(kuò)建繼電保護(hù)計(jì)算，發(fā)酵S6KVⅢ段總的負(fù)載電流為956A;③最大電機(jī)功率3500KW，額定電流388A。
按#6機(jī)啟動(dòng)，保證最大電機(jī)啟動(dòng)復(fù)合電壓電流保護(hù)電流邏輯不開放計(jì)算：Idz=1.1×(7×388+2740.4+956-388)=5574.8A，根據(jù)變壓器及電流互感器變比折算成35KV二次電流為6.37a。
綜上所述，35KV復(fù)合電壓方向過(guò)流定值為：低電壓60V，負(fù)序電壓6V，電流960A/6.4a。
3.4 6KV定時(shí)過(guò)流
T5聯(lián)變6KV側(cè)設(shè)計(jì)作為6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段備用電源。后又通過(guò)6002開關(guān)與#4、5電抗器及#2發(fā)電機(jī)6001開關(guān)并供背壓機(jī)6KV段。
(1)統(tǒng)計(jì)負(fù)載：
�、�6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段電機(jī)總功率19720KW(引風(fēng)機(jī)改造后)，變壓器容量9900KVA(正常運(yùn)行6300KVA)。
�、诟鶕�(jù)原6002開關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)，6KVⅣ段總負(fù)載19273KW(考慮6409開關(guān)接帶老精制S6KVⅠ段)。
(2)計(jì)算T5聯(lián)變接帶全部負(fù)載后6KV側(cè)電流：
(3)從以上計(jì)算數(shù)據(jù)可以看出，T5聯(lián)變不具備同時(shí)接帶所有6KV負(fù)載的能力;根據(jù)T5聯(lián)變低壓側(cè)額定數(shù)據(jù)，低壓側(cè)額定電流1466.3A，結(jié)合運(yùn)行方式綜合考慮，T5聯(lián)變6KV側(cè)定時(shí)過(guò)流保護(hù)仍按額定電流整定(可靠系數(shù)1.5)，即2200A/5.5a，t=1.2s。
四、結(jié)語(yǔ)
繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置在電氣系統(tǒng)中占據(jù)相當(dāng)重要的位置，保護(hù)裝置作為繼電保護(hù)的核心部件，其重要性亦不言而喻。鑒于T5聯(lián)變?cè)诠疽淮蜗到y(tǒng)中的特殊地位，以及T5聯(lián)變保護(hù)裝置的運(yùn)行現(xiàn)狀，為保證T5聯(lián)變的安全、可靠運(yùn)行，其保護(hù)裝置宜盡快更換。
參考文獻(xiàn)：
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