微機綜合保護器在6kV變電所改造中的應用

【摘 要】一直以來6kV電力系統的繼電保護采用的都是機電式繼電器，設備運行中這些繼電保護會由于機電式繼電器線圈開路或觸點機構卡住、觸點點接觸不良等原因而拒動的現象，考慮保護的統一性及可靠性，本次改造對高壓電機的保護采用的是西門子7SJ60系列微機綜保，對進線和母聯的保護采用的是西門子7SJ62系列微機綜保。

【關鍵詞】微機綜合保護器;方案;改造;保護;參數

天津分公司煉油部西區循環變電所有19面6kV高壓柜，其中12面為電動機柜，均為天水長城開關廠80年代設計生產的，其它裝置像2#常減壓、加氫裂化等裝置也大量使用了類似型號的6kV高壓柜。這些開關柜本身產品性能低劣，可靠性差。特別是其二次回路及其保護系統，存在諸多缺陷。它們運行的好壞直接關系到企業經濟效益和安全運行。因此，急需進行更新與改造。因受資金等多方面的限制，對這些開關柜進行全部更新改造是不可能的。但對其存在的主要問題即二次回路及保護系統進行專項改造是可行的也是必須的。而由于此前沒有這方面的改造經驗，特別是設備不能全部停電情況下改造難度很大。

一直以來，西區循環水高壓系統的繼電保護采用的是機電式繼電器，直到今年上半年這些繼電器仍在使用，系統的安全運行主要靠“事先整定、實時動作、定期檢驗”的各種繼電保護和自動重合閘等當地的自動裝置來保證。而經過長期使用，設備運行中這些繼電保護會由于機電式繼電器線圈開路或觸點機構卡住、觸點接觸不良等原因而拒動的現象；同時由于機械觸點的固有動作時間的限制，使得動作時間偏長；定時限保護最小級差也需要0.5S，造成上下級保護很難配合；并且每年的調試維護工作量較大。在電動機保護上，因使用時間長導致繼電器本身故障或定值變化的現象已經很突出，誤動的幾率也會增加；線路保護方面，由機電式繼電保護系統缺陷造成的線路保護拒動、誤動，直接影響到供電系統的穩定性和生產的安全。

1.改造方案確定及設備選型

考慮保護的統一性及可靠性，本次改造對高壓電機的保護采用的是西門子7SJ60系列微機綜保，對進線和母聯的保護采用的是西門子7SJ62系列微機綜保，它們采用了微機處理和通信技術，可以較好地適應無人值班站的發展，達到減員增效，提高運行可靠性的目的。且功能集保護、控制、測量、通信于一身，運行維護、參數設置和調用方法簡便，便于日常的使用和管理。

采用微機保護繼電器有以下幾大優點：

（1）保護功能：啟動過程監視/堵轉保護；熱負荷保護；負序保護；欠電流監視。

（2）控制功能：對斷路器小車、斷路器、接地刀閘三個對象的當地和遠方狀態指示及對斷路器的當地和遠方控制（僅監控）。

（3）通信功能：用于遠方控制和資料交換的串行接口。

（4）維護與修理方便：只要在規定的技術條件下運行，幾乎不需要維修。

（5）可靠性高：運行經驗表明，運行可靠性幾乎達100% 。

（6）整定、調試方便：整定值通過面板上的按鈕和顯示來整定，每項都可單獨整定。也可以通過串行通訊總線來更換整定值。

（7）改變了傳統的二次設備模式、簡化了系統。

7SJ62系列除以上功能和優點外，還特別突出在線路保護和變壓器保護上，它具有用戶自定義邏輯功能，本次改造根據現場情況對進線和母聯的失壓保護及備自投邏輯進行了定義，用微機保護裝置實現了備自投功能，大大提高了保護功能的可靠性與完備性；變壓器保護上，涌流制動功能可以有效的防止由于勵磁涌流造成的誤跳，后期試驗證明，其功能更符合保護的要求。

2.西門子微機綜保的應用

（1）西門子微機綜保可根據ICE標準對電流／時間曲線進行編程，廣泛應用于各種中心點絕緣或不絕緣的高壓、中壓及低壓輸配電系統。繼電器的在線動態測量信號設定范圍廣。當需要時，繼電器還提供了對相電流(相電壓)或中性點電流(電壓)進行閉鎖的輸入與輸出端，通過對不同繼電器閉鎖輸入端子間的連接，可構成有效的邏輯選擇性。對于不同類型的保護設備，7SJ60系列可提供相對應規格型號的微機保護器，為裝置大型電機的安全運行構筑起了一條可靠的屏障。

（2）該裝置主要應用于中壓異步電動機的綜合保護，它們在運行中對可能發生的各種短路、過載、堵轉等不正常工作狀態能較精確的辯識，并作出相應的動作。電動機的主要故障是定子繞組的相間短路，其次是單相接地和一相匝間短路；電動機不正常工作狀態主要是過負荷引起的過電流。保護裝置通過實測二相電流(第三相電流自動根據其它二相電流的矢量和計算)及中性線的電流有效值，輸入其內部的三個低阻輸入端進行測量。根據電流的相位形態，自動計算相電流中的正序電流和負序電流百分比、作出電機過流性質的判斷。對起動時間特別長的電機拖動系統，它能在參數設定上規定兩次起動的間隔及時間，亦能在信號口上閉鎖暫時不用的數據，克服電機起動保護和運行保護間的矛盾。

3.綜保應用的參數設置及說明

僅以本站3#高壓水循環泵為例，電動機額定功率為160kW ，額定電流為26.3A，額定電壓為6kV，電流互感器變比為150/5。整定數據計算如下：

3.1采用公式(6)計算中心點不接地系統的單相接地電容電流

I■=■ (6)

式中V■—— 線路的額定線電壓，kV

L■—— 同一電壓V 的具有電聯系的架空線路總長度，km

L■—— 同一電壓V 的具有電聯系的電纜線路總長度，km

2#循環水裝置電源引自西區35kV站，二路進線電纜總長3km，負荷側電纜總長130m。單相接地電容電流

I■=■=1.97

接地保護整定值o>=■=■=0.0197，取o>為0．02。

3.2電動機過電流速斷保護

一般按式(7)計算電流整定值：

I■=K■×K■×■ (7)

式中K■ —— 可靠系數

K■—— CT接線系數

I■—— 電機起動電流，A

K■—— 電流互感器變比

I■=1.8×1×■=9.47

表1 整定值記錄表

電動機過電流速斷保護整定值I>：

I■×K■×■=9.47×■×■=1.8

表1記錄了綜保對高壓循環水泵電機保護所需輸入的參數及繼電保護整定值，表中的投用整定值指已運行的水泵電機保護整定值。當電動機及線路發生故障，內置輸出繼電單元根據故障性質動作、報警或開關跳閘。

4.結論

（1）在生產裝置上中壓電動機一般單機容量大、工藝單位重要，在電氣上做好這類電機的保護工作是重點。

（2）本次微機綜保器保護改造完成后，保護系統已經能精確地達到保護的目的，解決了使用機電式繼電器的一些問題；同時程序、軟件控制使得動作大大縮短增加了靈敏性，使得上下級保護配合設置上更加容易也更加穩定。另外，由于綜保本身的記憶功能，在故障記錄、故障分析的性能上更是其它手段所不能比擬的。

【參考文獻】

［１］華中工學院編.電力系統繼電保護原理與運行.北京:電力工業出版社.1981.

［２］呂繼紹主編，繼電保護整定計算與實驗.武漢:華中工學院出版社.1983.

［３］陶然，熊為群.繼電保護自動裝置及二次回路.北京:電力工業出版社.1981.