7SJ686綜合保護器在化工廠用400V系統分段自切中的應用

楊新強 陸斗平 王帥 李元 施耀飛

摘 要：選用7SJ686綜合保護單元實現400V系統分段自切的備自投控制及保護。提高了系統的可靠性、靈敏性、快速性和選擇性。同時簡化系統的復雜度和為全系統SCADA提供節點的遙信遙測數據。

關鍵詞：失壓自投;互為備用;綜合保護

重化工行業的生產裝置運行中的斷電事件將會造成嚴重的經濟損失，故其故其負荷應視作為二級負荷。這就要求對供電穩定性和安全性提出更高的要求。選用西門子7SJ686-A型號裝置，具有線路失壓自投功能，能以最快速度恢復供電，保障現場設備正常運轉，此外還具有多方位的線路和設備故障保護，和經過數據通訊上傳節點遙信遙測信息。

1 低壓供配電系統及原理圖

低壓配電系統采用TN-S供電系統，工作零線與保護零線在變壓器中性點分開，此后兩者單獨敷設，變壓器中性點采用直接接地。電流互感器共有三組，一組用于計量接入表計，一組用于保護接入西門子7SJ686，另外一組是差動保護用。保護級CT采用同名端標記法接入Q1～Q6端口，為防止CT開路形成高電壓，負極端采用等電位接地，以保護人身安全。

電壓互感器采用Yyn0接線方式進行電壓采樣，二次側線電壓為100V，接入R1～R4口，以開口三角電壓形式監視零序電壓，接R5，R6口。為防止雷電波入侵，其低壓母線增加浪涌保護器，以保護母線。主開關采用手搖抽出式，方便操作。設置工作/試驗/隔離三個位置，并帶有相應標識。

西門子7SJ686工作電源由直流屏供電，其電壓為DC220V，電源穩定可靠。考慮合環時電壓的不平衡造成環流引起繼電保護誤動作，增加三選二閉鎖功能。另外西門子7SJ686備自投需要采樣兩段電壓電流，開關狀態以及保護動作情況，這就需要盤柜聯絡線以滿足備自投充電條件。為應對倒閘操作電氣狀態變化、機械位置變化，設計分合閘指示燈、儲能燈。新《安規》規定電氣設備操作要以設備實際位置為準，無法看到位置可通過設備機械位置指示、儀表、遙測、遙信變化，且至少應有兩個及以上同時發生對應變化才能確認該設備已操作到位。該設計中開關位置以及狀態均以開關量送入西門子7SJ686，上送至SCADA系統。

2 7SJ686自投邏輯及要求

正常運行方式下，1#變壓器帶0.4kV I段母線運行，2#變壓器帶0.4kVII段母線運行，兩臺變壓器互為備用，0.4kV1#主開關、2#主開關運行，0.4kV母聯熱備用，備自投功能投入，聯鎖投入。7SJ686保護充電指示燈常亮，表示保護裝置充電完畢，母聯備自投處于投用中。

當任意一條線路失壓（例如1#線路），失壓時間大于1.1s及以上，另外一條線路電壓正常，7SJ686裝置發出1#主開關分閘，確認主開關分閘，發出母聯命令合閘，確認母聯合后且電流正常，本此母聯備自投動作成功，同時上報報文至后臺提示運行人員。

當線路發生PT斷線或者發生誤操作等故障或外部閉鎖系統將閉鎖備自投操作。

3 系統設計

7SJ686輸入輸出配置由下二表描述。

利用西門子提供的專用軟件參照圖4邏輯對7SJ686編程組態，已達到系統實現自動投切的功能。同上對7SJ686的輔助功能予以設定。顯示屏和通訊口等。可以在軟件支持下先行離線4模擬仿真試驗，使得工程過程調試大大簡化。

4 工程中需要重視的若干的問題

在調試過程中的一些問題：

①編寫低壓備自投邏輯程序輸入的DI信號有的是脈沖性質的，為了可靠起見需要在程序的輸入端放上信號鎖存延時環節。保證7SJ686的DI端能用上該邏輯狀態;

②系統調試前需要在線核對每個DI段的聯結狀態。在系統核對非常重要。只有一個準確外部輸入聯結才會有一個準確控制結果。繼電器接點需要手動繼電器確認，主開關輔助接點條件允許同樣需要動作開關予以確認。輸出聯結需要由7SJ686強制調試操作予以確認。測量點的每一個需要輸入調試信號同時在7SJ686上通過編程組態軟件核對確認;

③驗證備自投的同時，也同時校驗了西門子7SJ686保護的靈敏度，靈敏度均達到了工程上要求，誤差在允許范圍之內。

一個良好準確的外部系統加上優良的綜合保護元件，系統的長期安全的連續運行才是有保證。

5 結語

工廠供電是重化工企業中十分重要的一個環節，采用變電所分段自切的備自投技術是提高系統有電可靠性的有效技術途徑。在400V電氣系統上的備自投有許多的成熟技術方法、早期的大多采用繼電器邏輯實現該功能。當然由于繼電器的局限性，許多功能沒法實現，靈活性亦欠缺。需要連接工廠SCADA系統需要另配相應模塊才可以實現。采用7SJ686綜合保護裝置在400V系統實現備自投是一個嘗試。過去由于綜合保護裝置的價格因素限制了其在400V系統上應用，好在裝置價格的下調和工廠對備自投的重視和SCADA系統裝置的要求。7SJ686的應用應該是綜合因素考慮是較為合適的。

參考文獻：

[1]劉天琪，邱曉燕.電力系統分析理論（第三版）[M].北京：科技出版社，2017.

[2] SIEMENS.SIPROTEC多功能保護裝置7SJ686用戶手冊[Z].西門子公司，2009.

[3]劉介才.工廠供電（第5版）[M].北京：機械工業出版社， 2010.