6kV十二段低壓廠用變壓器保護改造及微機綜合保護測控裝置的應用

胡波

摘 要：我廠現有低壓廠用變壓器二次系統大多數為常規電磁型繼電器、電磁系儀表，少數為老式微機保護。我們將在#12機組大修期間通過選擇合適的微機綜合保護測控裝置對現有二次系統進行改造。本文敘述了現有6KV低壓廠用變壓器二次系統存在的問題，結合工作實際中遇到的情況，從新裝置的功能特點以及在設計時所做的針對性改進等方面加以論證，闡述了新型微機綜合保護運用之后在操作、保護、測量儀表等方面的大幅提高。

關鍵詞：微機綜合保護測控裝置 電磁型繼電器 感應型表計

1.概述

我廠#12機組于1995年建成，裝機容量為300MW， 6kv十二段廠用電系統至今已經運行了十八年，廠用電繼電保護裝置大多數為電磁型保護，少數為老舊的微機綜合保護，控制回路和防跳回路全部為電磁型繼電器，二次回路設計復雜凌亂，測量部分為電磁系儀表，廠用電計量為感應型電度表。隨著保護裝置運行時間的增加，電子和機械元件日益老化，動作的準確率也在逐年下降，隨之而來的是維護量的增大和檢修次數的增多。

為解決廠用電系統設備落后，故障頻發給安全生產帶來的被動局面，我們準備在#12機組大修期間將6kV低壓廠用保護裝置進行整體改造、重新設計，選擇更為先進的萬利達DM-100T型微機綜合保護測控裝置取代以前的南自WCB-1.1E型綜合保護作為主保護。在操作回路、保護、信號儀表回路等功能均有較大改進。本文就改造前的低壓廠用變壓器二次設備存在的問題和新裝置應用之后的改進加以闡述。

2.現有低廠二次設備中存在的問題

2.1 二次回路控制部分

現有的6KV十二段低廠操作回路就地跳合閘采用老式的操作把手，使用時間過長，接點經常會出現松動接觸不良情況，可靠性不高。紅綠燈作為開關跳合閘指示，分合狀態采用跳閘位置繼電器、合閘位置繼電器，防跳回路由防跳繼電器閉鎖，由于繼電器較多，二次回路比較復雜，繼電器的更換和維護工作量也比較大，從可靠和經濟的角度來說均比較差。設備開關的位置狀態無指示，無法直觀看出斷路器是在工作還是試驗位置，只能從斷路器底部滑槽檔位識別，若操作斷路器時稍有不慎，將會產生嚴重的后果。

2.2 保護配置

我廠原6KV低壓廠用變壓器保護配置比較簡單，其中含有南自WCB-1.1E型綜合保護裝置、電磁型繼電器。原有的保護裝置中，只具備單純的負序保護和反時限過流保護，保護配置比較單一，會存在一定的盲區。另外，保護投運時間過長，裝置內部元件已經老化嚴重，經常會出現電流測量不準造成保護裝置誤動或者拒動甚至裝置死機的情況，給設備的安全運行埋下了極大的隱患。

2.3 儀表測量

我廠2012年進行過DCS系統的升級，對于6KV設備的電量顯示已經在DCS系統中完善，但現有的電磁型電能表沒有遠傳功能，不能將信號傳輸到DCS系統中去，運行人員只能在就地現場查看電流和電能顯示。若發生電量不正常的情況，不能第一時間發現，會影響設備的安全運行。

設備運行時，原南自綜合保護裝置只顯示三相電流電壓量的大小，無相位角度的顯示，更沒有有功無功以及電能的顯示， 給維護檢查工作造成了極大的不便。

3.新型DM-100T保護裝置的應用

萬利達DM-100T變壓器保護測顯裝置，是同時將保護功能同開關柜智能測量與控制結合為一體的新型保護測顯裝置。針對6KV十二段低壓廠用變壓器長期運行中控制、保護、儀表測量幾方面存在的問題，現就新裝置應用之后的提高予以闡述。

3.1 操作回路的改進

3.1.1 改為新式萬利達保護裝置后，由于裝置中本身集成位置繼電器和防跳回路，可以省去電磁型跳閘回路位置繼電器以及合閘回路位置繼電器，而防跳回路也可采用保護裝置內部防跳繼電器。新保護裝置上的電顯面板自帶操作把手，替換了以前的老式把手，實現了控制元件的集成化，使得操作回路簡化清晰，也減少了單個繼電器出故障的概率（見圖1）。

圖1 （DM-100T保護裝置內部集成SA操作把手、位置

繼電器TWJ、HWJ，防跳繼電器TBJ）3.1.2 DM-100T電顯面板上的模擬條表示開關狀態位置，在操作時對于開關的狀態顯示從模擬條就可以一目了然。同時，針對運行人員操作當中的注意事項，還配備有相應的語音防誤操作功能。

3.1.3 現有回路中，設備運行時故障會由保護裝置直接出口跳閘，但若此時開關拒動，出口接點將長期接通帶電流，有可能因為容量不夠而燒壞。根據以往經驗，在本次操作回路設計時，我們在保護裝置的出口加裝了接點容量更大的出口中間繼電器，保護動作首先啟動中間繼電器，再由中間繼電器完成出口跳閘，有效的保護了裝置的安全。

3.1.4 萬利達綜合保護裝置中自帶遠方網絡控制功能，可以通過DCS中發出指令，經過規約轉換成保護裝置可讀的網絡信號，接入保護裝置上的網口，從而控制裝置對斷路器發出合閘或分閘指令。今后對控制回路更加智能化的要求下，可以增加規約轉換裝置，從而實現操作回路的全網絡控制升級。

3.2 保護功能的進步以及在設計中的改進

3.2.1 萬力達DM-100T保護中集成三段復合電壓閉鎖電流保護、速斷保護、反時限過電流保護過負荷保護、負序定時限、反時限過流保護、高壓側零序電壓閉鎖零序電流保護、低壓側零序定時限電流保護、低壓側零序反時限電流保護、低電壓保護、本體保護、PT斷線監視等保護功能，為我們提供了更為豐富的保護種類選擇。

3.2.2 此次6KV十二段低廠保護改造前，我們考慮了現場各種情況可能發生的故障并綜合以前老保護的不足之處，選用了負序反時限過流保護、定時限過流保護、低壓側零序定時限電流保護、低電壓保護、過負荷告警做為低壓廠用變壓器的電量保護。母線電壓正常而單獨某臺設備二次電壓故障時，保護裝置中的低電壓保護能準確判斷出PT斷線或是低電壓而立即出口動作，彌補了現在缺少電壓監視的缺陷，有效的避免了死區（如圖2）。

圖2 （全面的電壓保護判據）3.2.3 采用新裝置之后，電磁型繼電器基本可以取消，原先由南自綜合保護WCB-1.1E，時間繼電器SJ、反時限電流繼電器DHJ等實現的保護功能均集成在了新的微機保護裝置之中，并且新裝置中穩定的元件無疑會使動作準確率大大提升。當保護動作時，裝置會及時動作并第一時間在顯示屏上反映出故障名稱和跳閘時間，比原來的綜合保護更加清晰直觀。

3.2.4 新綜合保護中配置有SOE事件記錄功能和故障錄波功能，在故障發生后，可以根據故障發生時記錄的故障數據對于故障原因進行詳細分析。保護跳閘時間和當時的電量波形均會被保護裝置準確記憶，便于檢修人員準確找出故障原因，快速排除故障并在今后的工作中采取有效的防范措施。

3.2.5 在這次電壓保護回路的設計時，我們還總結了#13、#14機組低廠變二次回路中的不足之處，在低廠回路中加入單獨低電壓投退壓板。當PT發生單相保險熔斷等臨時故障急需檢修時，會拉開PT柜而引起6KV整段二次低電壓丟失，此時為了避免設備跳閘，斷開面板上的低電壓投入壓板即可，裝置的低電壓保護將不會啟動，不再需要逐臺更改保護裝置內的低電壓控制字，回路設計更為合理，降低了操作出錯的概率。

3.3 測量儀表回路的改進與發展

3.3.1 DM100-T的測量部分采用兩相電流測量接線方式，功率采用兩表法計算，裝置內部自動進行電度累計。可分別計算出正向有功積分電度、負向有功積分電度、正向無功積分電度、負向無功積分電度。裝置頻率測量采用線電壓UAB進行頻率計算。當UAB > 15V時，進行頻率測量。通過接入專用的A相、C相測量CT和6KV母線PT電壓，這些電量都能在保護裝置的屏幕上準確顯示出來，人機界面清晰友好，并且在保護裝置背板直流4～20mA輸出至DCS系統，從而實現了主盤控制屏上的實時電量監控。

3.3.2 今后的測控發展中，在精度滿足要求的情況下，我們還可以進一步利用綜合保護測控裝置中有功電度等測量功能，通過組網后進行廠用電電量統計，實現廠用電負荷電量自動統計與分析。

4.結束語

通過#12機組6kV廠用變壓器二次系統改造尤其是微機綜合保護測控裝置的應用，將原電磁型繼電器的功能集成一體，會使二次操作回路更加簡化清晰，自動化控制程度得以提高，強大的電顯功能，也進一步保障了操作的可靠性，消除了控制斷路器時存在的誤操作隱患。

改造后的低壓廠用變壓器保護裝置配置全面，記憶功能強大，內部元件穩定可靠，為事故發生時裝置的正確動作，事故后及時分析和準確處理故障提供了有力保障和分析依據，減少了檢修和維護的工作量。綜合保護裝置中測控系統的運用，解決了長期以來運行人員就地抄表，現場算電量的情況，新型保護裝置中部分仍未開發的功能，也為進一步發展提供了空間。

參考文獻：

[1]《繼電保護和安全自動裝置技術規定》DL400-91.

[2]DM-100系列開關柜智能保護測顯裝置技術說明書V1.02.01.

[3]6KV十二段低壓廠用變壓器二次系統圖紙.