DRS發(fā)-變組保護(hù)裝置國(guó)產(chǎn)化改造

周 軍

（五凌電力公司近尾洲水電廠 衡陽(yáng)市 421127）

引 言

近尾洲水電廠位于湖南省衡陽(yáng)市衡南縣湘江干流上，是湘江干流開(kāi)發(fā)規(guī)劃中的第五級(jí)電站。電廠安裝有3臺(tái)由奧地利制造的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量 63.18 MW（3×21.06 MW），設(shè)計(jì)年發(fā)電量2.92億kW·h，采用一級(jí)110 kV電壓等級(jí)接入系統(tǒng)。

發(fā)電機(jī)、主變壓器保護(hù)采用奧地利ELIN公司DRS全數(shù)字、模塊化的保護(hù)系統(tǒng)。其中1#發(fā)電機(jī)和1#主變壓器保護(hù)共同組屏為+JA1；2#發(fā)電機(jī)單獨(dú)組屏為+JA2；3#發(fā)電機(jī)和2#主變壓器保護(hù)共同組屏為+JA3。3#發(fā)-變組保護(hù)裝置于1997年生產(chǎn)，2000年正式投運(yùn)，由于制造時(shí)間較早，受到當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)、采樣設(shè)備等水平限制，保護(hù)裝置功能結(jié)構(gòu)單一、簡(jiǎn)單，元器件老化嚴(yán)重等一系列問(wèn)題，無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代水電廠遠(yuǎn)程集控和確保安全生產(chǎn)工作的需要。

1 改造思路

發(fā)-變組保護(hù)裝置作為電廠主機(jī)、主變保護(hù)，要求產(chǎn)品質(zhì)量高、運(yùn)行安全可靠，若采用原廠家ELIN公司新產(chǎn)品，改造費(fèi)用高昂，且備品采購(gòu)周期長(zhǎng)，不便于采購(gòu)和存儲(chǔ)，因此采用國(guó)產(chǎn)保護(hù)裝置改造進(jìn)行替代，但需滿足以下要求：

（1）產(chǎn)品為國(guó)內(nèi)知名生產(chǎn)廠家，具備湖南電網(wǎng)入網(wǎng)許可證及湖南省電科院出具的產(chǎn)品檢測(cè)合格證和檢測(cè)報(bào)告，有良好的運(yùn)行記錄，符合技術(shù)監(jiān)督規(guī)定要求。

（2）原CT、PT及回路不作更改（軸電流 CT、機(jī)組PT、CT），變比按照原參數(shù)設(shè)計(jì)考慮。

（3）3#發(fā)電機(jī)保護(hù)和2#主變壓器保護(hù)共同組成1塊屏。機(jī)組保護(hù)與主變保護(hù)端子、壓板及設(shè)備分區(qū)安裝，隔離明顯。

（4）原保護(hù)配置原則上不做更改。

（5）裝置外部接線原則上不做更改，內(nèi)部配線按照原接線進(jìn)行設(shè)計(jì)配線，改造后屏背面端子排接線位置按原來(lái)屏端子排接線位置布置。

（6）發(fā)-變組保護(hù)裝置所有報(bào)警信號(hào)和跳閘信號(hào)設(shè)計(jì)接入監(jiān)控系統(tǒng)，并具備通訊功能。

（7）保護(hù)裝置具有GPS對(duì)時(shí)功能。

2 存在的主要問(wèn)題

3#發(fā)-變組保護(hù)裝置采用國(guó)產(chǎn)化改造，裝置外部CT、PT等原有設(shè)備仍然繼續(xù)使用，由于國(guó)內(nèi)外設(shè)備處于不同的設(shè)計(jì)時(shí)代，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、接口規(guī)范都不相同，對(duì)改造工作提出了較高的技術(shù)要求。改造前我們重點(diǎn)分析了可能遇到的問(wèn)題，并研究解決。

（1）原TA、TV（軸電流CT）參數(shù)是否滿足改造裝置要求。

（2）原TA極性是否滿足方向性保護(hù)（差動(dòng)、逆功率等）要求。

（3）10.5 kV母線比托夫電壓互感器不平衡電壓對(duì)保護(hù)裝置的影響。

（4）電氣制動(dòng)刀閘投入時(shí)需閉鎖的保護(hù)。

（5）外部開(kāi)關(guān)量點(diǎn)是否滿足裝置需求。

（6）裝置報(bào)警和跳閘信號(hào)接點(diǎn)輸出是否滿足遠(yuǎn)程集控要求。

3 DRS國(guó)產(chǎn)化改造

（1）設(shè)備選型。近尾洲電廠出線電壓等級(jí)110 kV，機(jī)組單機(jī)容量21.06 MW，2#主變?nèi)萘?5 000 MVA；保護(hù)裝置的配置屬于單重化配置，由于安裝場(chǎng)地限制，發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置和主變保護(hù)裝置只能組裝在一塊屏內(nèi)，發(fā)電機(jī)和主變保護(hù)不能組合成一個(gè)裝置，需各自獨(dú)立。

綜上所述，結(jié)合選型原則，3#發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置采用南瑞繼保生產(chǎn)的RCS-985RS RCS-985SS；2#主變保護(hù)采用南瑞繼保生產(chǎn)的RCS-9661C、RCS-9671C、RCS-9681C 裝置。

（2）保護(hù)裝置的配置。3#發(fā)電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)由RCS-985RS和RCS-985SS兩套發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置組成；RCS-985RS發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置保護(hù)配置包括：差動(dòng)保護(hù)、轉(zhuǎn)子接地保護(hù)、定子過(guò)負(fù)荷保護(hù)、負(fù)序過(guò)負(fù)荷、軸電流保護(hù)和其他保護(hù)；RCS-985SS發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置保護(hù)配置包括：定子接地保護(hù)、失磁保護(hù)、電壓保護(hù)、逆功率保護(hù)、頻率保護(hù)。

3#主變保護(hù)系統(tǒng)由RCS-9671C變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置（2#主變主保護(hù)，包含差動(dòng)保護(hù)）、RCS-9681C變壓器后備保護(hù)裝置 （2#主變高后備保護(hù)，包含：零序過(guò)流保護(hù)、零序過(guò)壓保護(hù)）、RCS-9681C變壓器后備保護(hù)裝置（2#主變低后備保護(hù)，包含：復(fù)壓過(guò)流保護(hù)、零序電流保護(hù)、零序過(guò)壓保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、PT斷線退電流保護(hù)）、RCS-9661C變壓器非電量保護(hù)裝置（2#主變非電量保護(hù)，包含;壓力釋放保護(hù)、重瓦斯保護(hù)、輕瓦斯保護(hù)、油溫保護(hù)、油位保護(hù)、110 kV母線保護(hù)動(dòng)作）共4套主變保護(hù)裝置組成。

原TA、TV（軸電流CT）參數(shù)可在保護(hù)裝置中通過(guò)設(shè)定解決,原TA、TV（軸電流CT）參數(shù)可滿足改造裝置要求。

（3）TA電流極性檢測(cè)及對(duì)方向性保護(hù)的影響。近尾洲電廠發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)組差動(dòng)回路中出口TA和中性點(diǎn)TA同相電流之間角度為174°；機(jī)組差動(dòng)回路中出口TA每相電流之間角度為114°；機(jī)組差動(dòng)回路中出口TA和后備保護(hù)中性點(diǎn)TA同相電流之間角度為179°。從電流極性測(cè)量可以看出機(jī)組出口TA和中性點(diǎn)TA電流極性相反。

主變接線組別為YN，d11；主變正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)變組保護(hù)差動(dòng)（大差）回路中主變高壓側(cè)TA和中性點(diǎn)TA同相電流之間角度為150°；發(fā)變組保護(hù)差動(dòng)（大差）回路中主變高壓側(cè)TA A相和C相電流之間角度為239°，每相電流之間角度為120°。從電流極性測(cè)量可以看出差動(dòng)回路中高壓側(cè)TA和中性點(diǎn)TA電流極性相反。

南瑞繼保裝置電流方向統(tǒng)一為電流流進(jìn)為正方向，其中差動(dòng)回路電流方向可以通過(guò)軟件設(shè)置取正或取反；但機(jī)組后備保護(hù)（逆功率保護(hù)）TA電流方向必須和機(jī)組出口TA電流方向一致且不能通過(guò)軟件取反，因此近尾洲電廠將機(jī)組中性點(diǎn)所有TA電流接線改接和機(jī)組出口、主變高壓側(cè)電流方向一致。

（4）10.5 kV母線比托夫電壓互感器不平衡電壓影響。近尾洲電廠10.5 kV母線TV采用的是比托夫電壓互感器，由于比托夫電壓互感器影響，機(jī)組正常運(yùn)行情況下，機(jī)組機(jī)端TV星型繞組三相相電壓分別為：48.6V、64.4 V、53.6 V，三相線電壓為：95.6 V、95.6 V、95.7 V，機(jī)組實(shí)際運(yùn)行時(shí)其開(kāi)口電壓（定子接地保護(hù)用）16 V。

ELIN機(jī)組定子接地保護(hù)零序電壓定值36 V，南瑞機(jī)組零序電壓定值范圍（0.1~50.00）V，整定步長(zhǎng)0.01 V，同時(shí)具備零序電流和三次諧波電壓比率定子接地保護(hù)，滿足改造需求。

（5）電氣制動(dòng)刀閘投入閉鎖保護(hù)。近尾洲電廠機(jī)組正常停機(jī)采用電制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)并用方式，在電制動(dòng)過(guò)程中機(jī)組無(wú)壓有流，因此在電制動(dòng)過(guò)程中需要閉鎖低壓過(guò)流和負(fù)序電流保護(hù)，以免在電制動(dòng)過(guò)程中引起保護(hù)裝置告警。采用電制動(dòng)刀閘常開(kāi)接點(diǎn)作為閉鎖信號(hào)接入裝置以達(dá)到閉鎖目的。

（6）外部開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)量點(diǎn)輸入。外部開(kāi)關(guān)點(diǎn)主要由滅磁開(kāi)關(guān)、、電氣制動(dòng)刀閘、出口開(kāi)關(guān)、變壓器高壓側(cè)開(kāi)關(guān)位置接點(diǎn)組成，原裝置與新裝置在對(duì)開(kāi)關(guān)量的需求上沒(méi)有差異，采取無(wú)源接點(diǎn)接入。

（7）報(bào)警和跳閘信號(hào)接點(diǎn)輸出至監(jiān)控。南瑞繼保用于100MW以下的機(jī)組和主變保護(hù)裝置，采用主后備保護(hù)分開(kāi)設(shè)置。但限于裝置硬件接點(diǎn)的數(shù)量，裝置沒(méi)法實(shí)現(xiàn)所有的保護(hù)輸出報(bào)警和跳閘線號(hào)。出廠設(shè)計(jì)機(jī)組保護(hù)裝置只實(shí)現(xiàn)：裝置總報(bào)警、發(fā)電機(jī)過(guò)負(fù)荷、轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接點(diǎn)信號(hào)、發(fā)電機(jī)定子接地信號(hào)、失磁信號(hào)5個(gè)信號(hào)；主變保護(hù)裝置只實(shí)現(xiàn)：裝置總報(bào)警、過(guò)負(fù)荷2個(gè)信號(hào)。這樣設(shè)計(jì)無(wú)法在遠(yuǎn)程上位機(jī)查看是哪種保護(hù)跳閘及事件事件排序。

通過(guò)裝置的備用繼電器接點(diǎn)輸出部分重要的保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，機(jī)組保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)輸出差動(dòng)跳閘、負(fù)序跳閘、轉(zhuǎn)子接地跳閘、軸電流跳閘、過(guò)負(fù)荷跳閘、復(fù)壓過(guò)流跳閘、定子接地跳閘、失磁跳閘、過(guò)壓跳閘、逆功率跳閘、頻率跳閘信號(hào)；發(fā)變組保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)輸出發(fā)變組差動(dòng)跳閘、高壓側(cè)零序過(guò)壓、高壓側(cè)零序過(guò)流、復(fù)合電壓動(dòng)作、過(guò)負(fù)荷、主變低壓側(cè)零序過(guò)壓、主變低壓側(cè)零序過(guò)流及非電量保護(hù)信號(hào)，滿足改造需求。同時(shí)采用485通訊方式和上位機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)保護(hù)所有報(bào)警和跳閘信號(hào)上傳上位機(jī)。

4 結(jié) 語(yǔ)

由于改造前工作準(zhǔn)備充分，3#發(fā)-變組改造從施工到調(diào)試、投運(yùn)（包括屏蔽電纜更換）僅僅只花費(fèi)了不到4天時(shí)間，改造后的裝置運(yùn)行穩(wěn)定，提高了電廠保護(hù)裝置的運(yùn)行可靠性，為今后同類型進(jìn)口保護(hù)裝置國(guó)產(chǎn)化改造提供了經(jīng)驗(yàn)。

[1]崔家佩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置整定計(jì)算[M].北京：中國(guó)電力出版社，1993.

[2]許建安.繼電保護(hù)整定計(jì)算[M].北京：水利電力出版社，2003.

[3]殷建剛，彭豐.發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)典型配置方案[J].繼電器，2002，30（3）：33-36.