6kV配電系統保護裝置改造

袁 健，葛凌峰，李祥苓

(1.華電國際山東項目管理有限公司，山東 濟南 250014；2.華電國際電力股份有限公司鄒縣發電廠，山東 鄒城 273500；3.華電漯河發電有限公司，河南 漯河 462000)

1 改造背景

華電國際鄒縣發電廠是一座特大型坑口電站，裝機容量為4540MW。其中，3期工程2×600MW機組鍋爐島由美國福斯特?惠勒能源公司供貨，汽輪發電機組由日本日立株式會社與東方電氣集團聯合制造，控制系統為美國西屋公司WDPF-Ⅱ型。鍋爐為亞臨界自然循環汽包爐，燃燒器采用前后墻布置，每臺爐配6臺雙進雙出鋼球磨煤機、2臺一次風機供正壓直吹式送粉。汽輪機為亞臨界、中間再熱、單軸三缸四排汽、沖動凝汽式，設計額定功率為600MW，最大連續出力658MW。

電廠3期工程2×600MW機組于1996年竣工投產，機組6kV配電系統保護裝置采用意大利生產的集成電路型繼電器，至今運行已超過14年，部分保護裝置出現電路板老化，穩定性顯著下降，保護誤動或拒動近年來頻繁發生，對機組安全、穩定運行造成了極大威脅，已無法滿足廠用電系統的安全穩定運行、機組設備的安全經濟性運行、確?？刂葡到y的自動化程度等繼電保護工作的基本要求，必須對6kV配電系統保護裝置進行改造。

2 保護裝置存在問題

電廠600MW機組6kV配電系統保護裝置采用意大利生產的集成電路型繼電器，隨著運行時間的推移穩定性降低。同時，由于受當時技術的限制，集成電路型保護裝置設計落后，功能單一，僅能實現電量保護，由此造成原二次控制回路十分復雜。除使用大量的導線和繼電器外，還要另外再配置電能表和變送器等，資金投入大。復雜的二次控制回路，不僅檢修維護工作量大，而且自動化程度低，運行人員操作監視也不方便。

另外，機組6kV配電系統保護裝置采用的意大利生產的集成電路型繼電器，為進口產品且技術落后，已被市場淘汰，備品備件購買困難且價格昂貴，性價比低下。

3 改造方案

在2010年機組大修之際，電廠采用南瑞繼保RCS-96xxCN系列微機保護對600MW機組6kV配電系統保護裝置進行改造，同時對6kV開關的二次控制系統進行了優化。改造后，簡化了二次控制回路，提高了控制系統的自動化程度，保障了機組安全穩定運行。

3.1 微機保護改造

針對電廠600MW機組6kV配電系統保護裝置目前存在的問題，通過對廠內6kV系統綜合保護使用情況和其他電廠6kV綜合保護使用情況的比較，最終確定南京南瑞繼保電氣有限公司生產的RCS-9600CN型微機保護作為替代產品。改造所用具體設備見表1。RCS-9600CN型微機保護，功能配置齊全、性能可靠、人機界面友好。機組運行時，RCS-9600CN型微機保護裝置可以顯示所有采樣量、差流、相角值，可以實現保護裝置的全透明。SOE變位、記錄報告、故障錄波報告等易于查詢，能為事故的分析提供得力的技術資料，運行維護方便。

表1 保護改造設備型號和數量

南瑞繼保RCS-9600CN型微機保護有獨立的操作箱。與原來的繼電器控制回路相比，操作箱集成在保護裝置的一塊插件板上，具有性能穩定、占用空間小等優點，因此在改造中舍棄了原控制回路而使用操作箱。

為了降低改造成本，對于意大利產集成電路型繼電器保護原有可以加以利用的部分進行保護，并再利用。首先，對保護柜內帶電部分做好安全措施，拆除電壓線，用絕緣膠布包好，并采取可靠措施保證在拆除柜門上的所有元件時線槽盒、有機玻璃、門軸等不受損壞，或把損壞降到最低。然后，拆下保護柜柜門，根據微機保護裝置的尺寸重新開孔、封堵原來繼電器的孔洞，進行防腐、噴漆后，重新安裝開關柜門和微機保護裝置。根據安裝接線圖，拆除多余的線，接上新增的線，并根據現場情況及時修改安裝接線圖，對改動的電氣回路進行認真檢查，確保無錯誤接線。

3.2 二次控制回路簡化

按設備容量的不同，意大利集成電路型保護裝置的圖紙分為，＜2000 kW電機、≥2000 kW電機、＜2000 kW變壓器、≥2000 kW變壓器、吸風機保護5大類，回路復雜。在改造設計施工中，首先，現場檢查核實開關柜實際接線圖，根據原理圖確定該保留的二次線、該拆除的二次線和新增加的二次線，繪制安裝接線圖。隨后，根據新保護裝置操作箱的出廠接線圖，結合舊控制回路、保護配置，分別繪制了相應的圖紙。新圖紙對二次回路進行了改進，增加了DCS控制開關合、跳的開關量信號，便于以后的事故分析。

3.3 微機保護定值計算及校驗

采用微機保護裝置對原配電系統的保護進行改造需收集電動機、變壓器、CT變比、電纜參數、綜合保護說明書、原保護定值、計算底稿等資料，并根據設備的容量、重要程度等設計了保護配置方案。根據配置方案，分別整定差動保護、過流保護、過負荷保護、負序保護、接地保護、低電壓保護等保護定值，校核保護的靈敏度，并對保護裝置的定值進行校驗，對保護邏輯、出口功能等進行檢查。

微機保護裝置校驗前應檢查CT直流電阻是否合格，回路絕緣是否合格，接線與圖紙是否一致，保護定值是否正確，一次設備是否正常，設備是否具備送電條件。設備送電時，應檢查保護裝置的采樣值、相序、相角值，以保證CT回路接線正確。若發現問題應及時分析原因，如果是保護定值問題，應通知整定計算人員進行定值修正；如果是相序不對、采樣值不對等二次接線問題，應將設備停電后修改二次回路，并重新履行上述工作，直至CT回路接線正確。

微機保護裝置校驗前，還應送保護裝置電源，確認定值和控制字正確；聯系熱工及運行，將報警及跳閘信號傳動正確；聯系運行將小車開關送至試驗位置。在送控制電源前，如微機保護裝置有“控制回路斷線”報警，則DCS也應有“電氣故障報警”的信息。在送控制電源后，如微機保護裝置及DCS報警消失，則：就地合、跳開關，檢查動作正常，顯示正確；遠方合、跳開關，檢查各繼電器動作正常；DCS顯示正確；此時應無任何報警信息。對傳動開關過程中發現的問題及時反饋，及時修改安裝接線圖，再按6大步驟進行開關傳動試驗，并保證動作無誤、準確。

4 改造成效

(1) 在機組可靠性方面，微機保護裝置內部的故障錄波功能為設備的故障分析提供了可靠的數據，縮短了分析時間，為機組的安全穩定運行提供了保障。

(2) 在經濟方面，保護換型后提高了機組設備運行的安全穩定性，減少了設備的維護量，減少了非計劃停機的費用。由于RCS-96xxCN系列保護的特點，簡化了二次控制回路，共節省導線約4000 m、繼電器160只、電能表60只、電流變送器60只。

(3) 新加裝的RCS-9700系列保護信息通訊及遠動系統，能將機組6kV 4段所有負荷的有功電量、有功功率、電流、功率因數等模擬量送至DCS監控系統，并能自動記錄，大大方便了運行人員，實現了6kV配電系統的遙控、遙測、遙信，實現了與DCS的可靠對接，使6kV配電系統的自動化程度有顯著提高。