SEL保护器在某降压站技术改造中的应用

2015-10-31李志刚

建材与装饰 2015年26期

关键词：保护器微机差动

李志刚

（昆钢控股公司矿山研究设计院云南昆钢　650302）

SEL保护器在某降压站技术改造中的应用

李志刚

（昆钢控股公司矿山研究设计院云南昆钢650302）

通过对我公司某总降压站继电保护改为微机保护的技改中SEL保护的应用，为老电站、老系统的技术改造提供借鉴和帮助。

继电保护；微机保护；技术改造

1　引言

我公司某35/6kV总降压站，建于1990年，至今已在供电系统中运行了20多年。承担着几个主要炼钢厂、轧钢厂等重负荷用户的供电任务。由于变电站投产比较早，站内二次设备陈旧，还是由传统电磁式的差动继电器和电流、电压、时间等继电器构成的主变压器差动继电保护、电流速断继电保护、复合电压闭锁过电流继电保护和过负荷继电保护装置。这些设备使用年限较长，继电器逐渐老化，二次回路接线的绝缘水平已经下降，继电保护装置发生动作不可靠现象，它对主变压器的安全、稳定运行以及供电的可靠性构成严重的威胁。

为了提高变电站及变压器的安全、稳定运行，考虑兼顾以后的变电站综合自动化发展的要求，提出了应用SEL-587、SEL-351等微机保护装置对主变压器继电保护进行技术改造。

2　技术改造方案和措施

基于电磁式继电器趋于老化而动作不可靠，以及从今后变电站综合自动化发展的情况考虑，决定将此总降主变压器的保护装置进行技术改造。我们经过技术比较采用SEL-587变压器微机差动继电保护器，SEL-351微机综合保护器，取代传统电磁式的差动继电器，电流、电压、时间等继电器构成的电流速断继电保护，复合电压闭锁过电流继电保护和过负荷继电保护装置。

3　SEL系列微机保护器与电磁型继电器的技术比较

SEL系列微机保护装置是美国SEL公司专门针对电力系统设计、开发的一种集保护、测量、控制于一体化的综合保护装置。SEL微机保护器可保存多个15周波的事件报告，每个实事件报告含有详细的电流、继电器元件、输入和输出数据。利用事件报告信息可查看故障和测试期间继电器动作情况，前面板LED指示灯，LCD显示屏，操作键。通过按键，可以读取实时数据，查看历史事件，显示或修改保护定值等功能。LED指示灯分别对应相应的继电保护动作和故障范围，液晶显示极大方便运行维护人员整定调试、运行状态显示和故障异常监视，事件报告便于故障的分析、查找。

普通电磁式继电保护，所用继电器元件多，接线复杂。继电器本体机械附属、中间环节及转动部分多，特性分散，导致可靠性不高；调试复杂，使用、检修周期短，并且正在逐渐被淘汰。

4　SEL-587、SEL-351微机保护器简介

4.1SEL-587

SEL-587微机保护器适用于双绕组变压器、电抗器、发电机、大型电动机等双端设备的电流差动保护。可适应各种联结组别的电力变压器，具有精确的表计能力，可测量各侧绕组电流瞬时值，差动元件差动量和制动量，2次及5次谐波，自动进行电流互感器（TA）二次电流的相位及幅值的校正，使差动动作量达到平衡，可明显区分故障和涌流的特征，提高保护动作的可靠性。

4.2SEL-351

SEL-351微机保护器是一种集保护、测量、监视、控制、故障测距为一体的通用型综合保护装置。采用相、负序、零序接地、中性点接地过电流元件、电压元件及其他继电器元件的组合来保护馈线及其设备。可测量包括相电压，相电流，负序电压和负序电流，零序电压和零序电流，功率、频率、电度量等。SEL-351微机保护器前面板设有16个LED指示灯分别对应相应继电器状态和故障性质。SEL-351微机保护器还具有电压断线逻辑，可检测一相、两相、三相电压断线。

5　差动回路改造方案

5.1改造方案

将原有的BCH-2型差动继电器改为SEL-587微机保护器，改造后具体应用如图1所示。

图1　Y-△变压器带有△-Y的CT联接

5.2实施过程

将原有的差动回路中各元件及二次接线拆除后，在原来的保护屏上，经过重新开孔后，根据新绘制的二次保护图，进行了SEL-587微机保护器的安装接线如图2以及保护器的参数设定。

由于SEL-587微机保护器的幅值是输入相应设备的参数（高压侧电流互感器变比，低压侧电流互感器变比，变压器额定容量），相量平衡是通过输入变压器接线组别，经微机保护内部相应的矩阵计算自动实现。躲过励磁涌流是通过测量2次及5次谐波分量，在2次谐波分量和5次谐波分量占基波百分数超过相应的整定值PCT2（2次谐波整定值）和PCT5（5次谐波整定值）时，闭锁差动保护，有效解决了变压器区外故障因电流互感器（TA）饱和造成的差动保护误动作。

图2　差动保护一次、二次接线图

SEL-587差动元件是按在变压器额定功率、额定母线电压及电流互感器变比下，并对电流互感器的接线方式作了补偿后，流经变压器的二次电流（即绕组输出电流）的倍数来整定，可由SEL-587自动计算ITAP（差动元件启动值）值。也可由人工计算，计算公式为：

式中：S——变压器额定容量（MVA）；

U——绕组线电压（kV）；

KTA——电流互感器变比。

保护器可将两个绕组来的三相电流自动除以电流调整倍数（TAPn、n=1、2），并且根据整定值（TRCON，CTCON）对因变压器和CT绕组连接造成的相角偏移进行自动调整。另外它还具有很强的故障录波功能，在事故发生后，可通过事件记录，查看故障波形、幅值，便于事故分析。

5.3差动保护逻辑设置

差动保护逻辑如下所示：

MUTI（跳闸条件）=87R+87U

OUT1（输出动作条件）=TRP1

通过上面简单的逻辑方程可实现差动保护，当谐波比率差动元件（87R）或差动速断元件（87U）动作时，继电器字位87R和87U置位逻辑1，使继电器字位TRP1、OUT1置位逻辑1，继电器通过输出口OUT1闭合去操作外接二次回路，并通过继电器TRP1触发故障录波。

图3　SEL-587差动元件逻辑图

6　SEL-351的应用

（1）反映变压器由外部短路引起的过电流和变压器过负荷，是由主变压器的后备保护来实现。主变压器的后备保护如电流速断继电保护、复合电压闭锁过电流继电保护和过负荷继电保护装置。这些传统的保护，是由十只电磁式的电流，电压、时间、中间继电器构成。

在这里采用SEL-351微机保护器作为主变压器的后备保护，SEL-351微机保护器是一种集保护、测量、监视、控制、故障测距为一体的通用型综合保护装置。采用相、负序、零序接地、中性点接地过电流元件、电压元件及其他继电器元件的组合来保护馈线及其设备。可测量包括相电压，相电流，负序电压和负序电流，零序电压和零序电流，功率、频率、电度量等。

SEL-351微机保护器前面板设有16个LED指示灯分别对应相应继电器状态和故障性质。SEL-351微机保护器还具有电压断线逻辑，可检测一相、两相、三相电压断线，电压断线逻辑内含定值不需要人为整定，具体接线如图4所示。

图4　

（2）在对保护回路接线中遇到了这样一个问题，2#主变压器装6kV侧设有两套复合电压闭锁过电流保护，根据一次主接线方式见图1，不论采取何种运行方式都要有一套保护投运。SEL-351微机保护器只提供了一组电压输入端，只允许设置一套复合电压闭锁过电流保护。假设保护器电压引自6kVⅡ段母线电压互感器（TV），当2#主变运行方式为供6kVⅢ段母线，此时保护器就采集不到6kVⅡ段母线电压，低电压闭锁动作，这时只需要一个条件（过电流）就可以启动输出继电器OUT1、OUT2启动回路，跳开两侧断路器，这显然保护器是不可靠的。

解决问题的方法是实现6kVⅡ段、Ⅲ段母线电压回路的电压自动切换，我们采取了增加两只中间继电器ZJ1、ZJ2，利用602#（603#）合闸位置继电器的常开触点闭合自动完成电压回路切换。如图5所示。

图5　电压切换原理接线图

（3）保护逻辑设置

其简单的逻辑控制方程为：

OUT101（输出口动作条件）=SV1T（逻辑变量动作时间）

SV1（逻辑变量动作条件）=67P1T（Ⅰ段过电流时间定值）

TR（跳闸条件）=67P1T

FAULT（故障条件）=51P（Ⅰ段过电流定值）

通过上面逻辑方程，可实现过电流保护方案：当三相相电流超过Ⅰ段电流元件电流定值（50P1P），且时间和方向控制均满足条件时，67P1T继电器字位置位为逻辑1，与此同时，使继电器字位SV1、SV1T、OUT1、TRLP置位为逻辑1，继电器输出口OUT101闭合操作外接二次回路，并通过继电器字位TRIP触发故障录波。过负荷报警通过OUT104启动光字牌信号“过负荷”，光字牌信号利用602#、603#开关合闸位置继电器的一对常开触点的闭合通过输入端IN101、IN102监视其电压回路的完整性。用其SEL-351自带的电压回路断线逻辑触发OUT105的闭合发出光字信号“电压回路断线”。