龙滩水电站10 kV厂用电保护装置改造

黄锦新

(龙滩水电开发有限公司龙滩水力发电厂,广西天峨547300)

龙滩水电站10 kV厂用电保护装置改造

黄锦新

(龙滩水电开发有限公司龙滩水力发电厂,广西天峨547300)

针对龙滩水电站10 kV厂用电原综合保护测控装置电子元器件老化严重、自动化水平低、人机界面和软件不够友好、维护工作困难等问题,为提高厂用电系统供电的可靠性,龙滩水电站对10 kV厂用电保护装置进行了全新改造。新综合保护装置的应用,保护功能全面、操作界面友好、运维方便,提高了龙滩水电厂厂用电可靠运行,保障了电厂运行安全、稳定。

厂用电；微机保护；可靠性；龙滩水电站

0 引 言

龙滩水电站位于广西天峨县城上游15 km处,是“西电东送”的标志性工程,是西部大开发的重点工程。电站于2001年7月1日开工建设,2009年底全部投产建成。设计蓄水位400 m,坝高216.5 m,坝顶长度是836 m,库容273亿m3,装机容量630万kW,年发电量187亿kW·h,分两期建设完成。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。2016年1月起,龙滩水电站逐步对10 kV厂用电综合保护测控装置进行全新改造。

1 龙滩水电站10 kV厂用电系统简介

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

2 10 kV厂用电保护换型改造原因

龙滩电厂10 kV厂用电原综合保护测控装置采用

图1 10 kV厂用电接线

进口上海阿海珐MiCOM-P122综合保护装置,从2007年5月份设备投产至今,运行已8年之久,运行年限比较长。保护装置电子元器件老化严重,保护光耦开入元件损坏比较频繁,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,只能购买升级装置更换,检修发现保护装置数据不符合要求,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,装置信息管理不方便,在自动化程度普遍提高的今天已不能满足要求；同时由于设备人机界面和软件(全英文)不够友好,给运维带来更多的繁琐工作,降低工作效率。综合考虑以上因素,有必要对10 kV厂用电综合保护测控系统进行技术改造。

3 10 kV厂用电保护换型改造要求

保护柜及其安装位置、外来电缆保持不变,对原来所有馈线负荷开关、母联开关、小电流接地选线及消谐、PT综合保护测控装置及内部二次线缆、端子排全部进行更换；屏柜二次面板根据新装置的尺寸重新设计改造；完成新装置接入保护信息子站接线、通信接口程序修改工作。在改造过程中,保持原有保护配置不变的情况下,并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控制、保护、故障录波、测量、信号报警、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,并可通过通讯口将测量数据及保护信息远传上位机,方便实现配网自动化。根据龙滩水电站10 kV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,最终选择采用南京南瑞继保工程技术有限公司生产的PCS-9600D系列综合保护测控装置。

根据10 kV厂用电母线所接设备负荷性质的不同,低压变压器保护采用PCS-9624D、高压电动机保护采用PCS-9626D、母线电压保护PCS-9628D、联络开关保护采用PCS-9616D,小电流系统接地选线装置则采用由保定浪拜迪股份有限公司生产的MLN98(V300)。

各类型综合保护测控装置都配置了原有的保护功能,同时配置了智能通讯卡功能,实现了与厂内保信子站通信；配置了独立的操作回路监视功能,实现了操作面板直观显示开关位置状态；配置了保护装置防跳功能(不投入)。新设备保护功能全面,且人机界面和调试软件均为中文显示,利于运维。

5 10 kV厂用电保护改造图纸设计

新型综合保护测控装置及图纸由南京南瑞继保工程技术有限公司负责设计,开关柜全部二次回路原理图设计工作必须以原龙滩水电站10 kV高压柜二次图纸为基础进行图纸设计,端子排布置以该图纸设计为基准,图纸设计必须符合相关规程要求。负荷性质相同的图纸设计,其端子号、线号等要求高度统一,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 10 kV厂用电保护换型改造过程

10 kV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工作；施工人员完成安全教育工作；工具、材料齐备。严格按照方案、图纸进行施工,保证每一个环节顺利完成。

6.1 10 kV厂用电保护硬件改造

10 kV厂用电保护硬件改造施工主要有3个环节：屏柜内端子排更换、旧综合保护测控装置拆除和新综合保护装置的安装配线及线缆整理。

6.1.1 端子排更换

接线端子的更换需要注意的问题,接线端子需逐一更换,要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更换,防止交叉接错接线端子,造成误接线,尽量独自完成一个盘柜的端子排更换任务,也有效防止误接线；交流电源、直流电源、跳闸回路、信号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。更换端子排,要保证原回路端子及线号保持不改变,下步配线、查线工作才能顺利进行。

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、屏柜内的中间继电器、消谐装置、小电流接地选线装置、电压继电器、时间继电器等元器件,以及相关的二次线缆。拆除时注意防止人为损坏元器件、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,防止工作现场一团乱,施工现场应满足6S要求。

6.1.3 综合保护测控装置的安装配线及线缆整理

由于新、旧综合保护测控装置尺寸不同,屏柜二次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,必须对屏柜二次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齐、统一,走线合理,便于检查和检修。

6.2 10 kV厂用电保护调试

保护调试主要分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。

根据施工图纸认真核对每个端子、每根线号。重点检查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正确；检查遥测、遥信、遥控等接线应正确；检查直流控制回路无短路或接地、交流电压回路LN之间无短路；测量直流控制回路对地绝缘电阻满足要求(1 000 V)；测量交直流回路是否有电互相窜入。值得注意的是,由于外包单位人员对我厂二次回路不熟悉,在改造过程中易漏接、误接、误甩线等问题,所以二次回路查线是很关键的一项工作,二次回路接线正确与否将影响到主设备的正常运行,若保护二次回路接线错误,一旦系统发生故障,则可能会使开关拒动或误动,照成设备损坏或影响电力系统运行。

交流电压、直流控制回路上电,对各回路功能进行验证。检查遥测、遥信、遥控信号正确,表计、指示灯、照明、加热器回路正常；开关本体防跳功能正确。控制回路上电,进一步验证各回路接线正确无误。

保护装置静态调试是进行装置采样检查、定值上传核对、装置功能检验。通过CT根部加电流、PT柜端子加电压模拟量的方法检查保护装置、母线保护装置、备自投装置、电压表、电流表、监控系统采样显示正确,同时验证交流电压、交流电流回路相序、相位正确。根据最新定值单整定传入保护装置并核对,确保定值正确。保护功能检验是通过加模拟量验证综合保护测控装置的动作逻辑和动作时间正确性,不该动作的应不动作,该动作的应可靠动作,且动作时间应符合要求。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、快速地发出报警信号和跳闸指令。

综合保护测控装置与保护信息子站数据连接正确,在保信后台能实时采集保护装置上的运行情况、配置、定值、故障信息等信息。保护装置接入保信,提高了继保系统的管理和故障信息处理的自动化水平。

传动试验是模拟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、跳闸回路和信号回路的正确性；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成的传动试验,保证每屏柜保护装置保护逻辑、保护出口跳闸、远方分合开关、信号指示正确。

7 改造中遇到的问题及优化

新综合保护测控装置改造完成后,在做传动试验时发现当开关在合位时,开关的合、跳位指示灯同时亮,且开关只能进行一次合闸,一次分闸,如需再次合闸,只能重启控制电源后才能合闸。通过分析发现跳位监视回路与开关机构防跳线圈K1串联形成励磁回路,由于回路参数配合不好, K1励磁电压较低,K1励磁并一直自保持,故跳位指示灯保持亮；串联在合闸回路上的K1常闭接点一直断开,切断合闸回路,导致开关不能再次合闸；同时可以发现跳位监视回路与开关机构防跳线圈K1串联形成一条寄生回路。经过继保专业人员讨论形成的优化方案：跳位监视回路负极与开关常闭辅助接点串联后直接接入负极电源,从而解决了上述产生的问题,也不存在寄生回路。

Q/CSG 110010—2011《南方电网继电保护通用技术规范》中对开关防跳功能有专门的描述：“保护装置和断路器上的防跳回路应且只应使用其中一套,优先使用断路器机构防跳。”因此,根据规范要求闭锁保护装置的防跳功能,采用开关本体的防跳功能。

8 结 语

龙滩水电站10 kV厂用电保护装置换型改造,彻底解决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、人机界面和软件不够友好、维护工作困难等问题。新综合保护测控装置更加功能化和人性化,装置液晶更直观显示电压、电流采样量、相位以及各种报文；调试软件功能强大、易操作、易掌握、软件界面友好；操作回路具有监视开关分合闸状态、小车位置及控制回路断线功能；装置操作面板指示灯直接显示了开关跳位、合位状态；电动机保护装置操作面板配置了热复归按钮,解决了当过热保护跳闸后,需紧急启动电动机,按下热复归按钮进行清零热积累值,过热保护不会更快速动作的问题；测控装置配置有智能通讯卡,用现场总线将装置通信接口连接起来送至我厂保护信息子站及工程师站,方便查看保护信息及故障信息管理。

自10 kV厂用电新综合保护装置换型改造完成投运以来,设备运行情况正常。新综合保护装置的应用,保护功能全面、操作界面友好、运维方便,提高了龙滩水电站厂用电可靠运行,保障了我厂安全、稳定生产具有明显意义。

[1]Q/CSG 110010—2011 南方电网继电保护通用技术规范[S]．

[2]NB/T 35010—2013 水力发电厂继电保护设计规范[S]．

[3]DL/T 5164—2002 电厂厂用电设计技术规范[S]．

[4]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[S]．

[5]冯杨州. 关于保护装置防跳回路与操作机构防跳回路的分析[J]. 电气传动自动化, 2005, 27(5): 57- 59．

[6]秦斌, 江华, 李冬. 清江隔河岩水电厂6 kV厂用电改造[J]. 水电与新能源, 2013(2)： 33- 34．

(责任编辑 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

黄锦新(1990—),男,广西武宣人,助理工程师,主要从事水电厂继电保护维护、调试、安装技术工作．

TM762.62(267)

A

0559- 9342(2017)04- 0038- 03