T5聯變保護裝置隱患分析及更換設想

莊亦武

【摘 要】T5聯變保護裝置在公司投運已將近二十年，還屬于第三代的繼電保護裝置，設備陳舊、元器件老化嚴重，同時隨著一次系統的較大變更，其保護配置及定值是否合理，運行中繼電保護四個特性能否保證等等問題，都值得探討與商榷。未來T5聯變在電氣系統中還將長期發揮重要作用，因此T5聯變能否可靠、穩定、安全運行，顯得尤為重要。本文就T5聯變保護裝置目前存在的隱患進行了一些分析，同時提出了保護裝置更換方案，以期解決潛在的不安全因素。

【關鍵詞】T5聯變 老化 保護裝置 更換 方案 可靠

公司T5聯變為三圈變壓器，110KV側705開關與60MW機組110KV母線連接，35KV側經305開關及#0高備變作為135MW機組的啟動電源，6KV側經605開關作為60MW機組的啟動電源。其保護裝置采用南京電力自動化設備總廠生產的集成電路JCCB—014型保護裝置，設備運行已將近二十年，集成電路內部元器件老化嚴重，保護動作正確性難以保證。同時T5聯變所涉及一次系統也有了大幅度的變更，相關定值也已不符合要求，但由于定值撥輪開關采用塑性材質，脆化嚴重，一經操作極有可能引起內部機構斷裂，目前只能維持現狀。裝置相關插件已經沒有備品，廠家也早已不再生產，一旦發生故障已呈“無藥可醫”的狀態。T5聯變作為江蘇協聯熱電集團有限公司135MW機組和60MW機組的啟動電源，將來還要作為燃機的啟動電源，其重要性不言而喻，萬一出現故障必將嚴重影響安全運行。同時由于其相當重要，也就很少有機會停運檢修，最近一次檢修還要追溯到2006年8月份，已連續運行9年多。

按燃機擴建設計，T5聯變還需加裝光纖差動保護以保護35KV側從老廠至燃機啟備變約1000米的電纜，若T5聯變保護裝置更換，亦可一并考慮。

1 老保護柜介紹

T5聯變保護裝置插件板分7層，共71塊插件板。第一層至第三層為交流模件板，為T5聯變的后備保護，分別為：110KV零序電壓、110KV間隙零序電流、110KV零序電流、變壓器通風、110KV復合電壓過流、35KV復合電壓方向過流、6KV過流等保護；第四層為T5聯變的主保護差動保護，具備差動、差動速斷及CT斷線閉鎖功能；第五層為逆變電源、出口信號及非電量保護；第六、第七層為開關分合位置監視及110KV正副母電壓切換。

2 擬更換保護柜設想

根據T5聯變保護配置、現場實際接線、遠景規劃等方面，查閱國內知名廠家南瑞繼保、國電南自、北京四方及許繼電氣的相關資料，同時考慮后期維護方便，結合地緣因素，重點考慮南瑞繼保和國電南自兩個廠家。

2.1南瑞繼保方案

RCS-9671C_090268變壓器差動保護裝置，RCS-9681CS變壓器后備保護測控裝置和RCS-9661CS非電量保護裝置組屏安裝，費用約10萬元。

2.2 國電南自方案

國電南自DGT-801C（B）型保護裝置，根據通道數量選擇C型或B型，需外加電壓切換裝置及LY-31+YQJ三相操作箱組屏安裝，費用10多萬元。（廠家建議需另配801E型非電量保護裝置合并組柜，可考慮不加，非電氣量保護直接進801C（B）型開入量保護）

2.3 兩種方案比較

南瑞繼保、國電南自均為知名上市公司，產品質量基本可以保證，所推薦使用保護裝置也都是成熟產品，在我公司已有多年應用經驗，并且都為升級換代產品。價格方面相差不大，裝置完善的自檢功能、軟件Y/△調整二次電流相位、信號出口指示直觀明確、友好的人機界面、詳盡的記錄功能、保護功能齊全等都是他們的共同優點。保護配置基本一致，包括保護配置：①差動保護；②電壓閉鎖過流保護；③零序電流保護；④間隙零序電流保護；⑤過負荷保護；⑥變壓器通風保護；⑦其他開入量保護等。

不同點：①雙回路供電、雙CPU并行處理，與門出口是南自DGT801系列保護裝置的最大優點，使電氣量保護更加可靠，極大地避免了保護誤動的可能；②南瑞裝置自帶電壓切換回路，接線方式簡單，設計更加合理；③外回路模擬量輸入更改，南瑞裝置可通過人機對話界面自行更改相關邏輯達到使用要求，而南自DGT801系列需廠家人員通過專用軟件進行下載程序，修改后上傳才能實現與外回路配套；④南自DGT801系列在公司應用比較多，所有發電機及135機組#0高備變均采用該系列產品，南瑞推薦產品目前在公司暫無應用。

3 主要保護及定值說明

因保護裝置升級換代及所帶負載變更較大，二次及保護定值也應做相應改動。110KV接入系統改變，系統容量及阻抗也需重新核算。

3.1差動保護

電流相角及相位的轉換、電流比等均可通過裝置程序來完成。差動保護原裝置需設置平衡電流，更換新裝置后，此過程在裝置內部通過設置平衡系數或設置基準側來完成。因變壓器本身各項參數未有變更，比率差動速斷（0.6Ib）及差動速斷電流（8Ib）定值仍可沿用，以高壓側為基準側，拐點電流及比率制動系數重新計算，另需核對靈敏度及確定二次諧波制動比，相關定值需型號確定后另行計算。

3.2 110KV側后備保護

復合電壓過流動作電流按躲過變壓器的額定電流計算整定，低電壓及負序電壓動作值按變壓器高壓側額定電壓計算整定；零序電壓按110KV發生單相接地時開口三角電壓值整定；零序電流及間隙零序電流按一次電流100A整定。因此以上四個保護定值及時限均可沿用。

3.3 35KV側復合電壓方向過流

動作電流計算按變壓器中壓側額定電流計算，同時兼顧負載需要。

T5聯變35KV側負載情況：①根據公司135MW機組#5、6機繼電保護整定計算書，6KVⅤ、Ⅵ段各段電流和為4962.2A，其中Ⅴ段2221.8A，Ⅵ段2740.4A；②根據檸廠5萬噸擴建繼電保護計算，發酵S6KVⅢ段總的負載電流為956A；③最大電機功率3500KW，額定電流388A。

按#6機啟動，保證最大電機啟動復合電壓電流保護電流邏輯不開放計算：Idz=1.1×（7×388+2740.4+956-388）=5574.8A，根據變壓器及電流互感器變比折算成35KV二次電流為6.37a。

綜上所述，35KV復合電壓方向過流定值為：低電壓60V，負序電壓6V，電流960A/6.4a。

3.4 6KV定時過流

T5聯變6KV側設計作為6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段備用電源。后又通過6002開關與#4、5電抗器及#2發電機6001開關并供背壓機6KV段。

（1）統計負載：

①6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段電機總功率19720KW（引風機改造后），變壓器容量9900KVA（正常運行6300KVA）。

②根據原6002開關計算數據，6KVⅣ段總負載19273KW（考慮6409開關接帶老精制S6KVⅠ段）。

（2）計算T5聯變接帶全部負載后6KV側電流：

（3）從以上計算數據可以看出，T5聯變不具備同時接帶所有6KV負載的能力；根據T5聯變低壓側額定數據，低壓側額定電流1466.3A，結合運行方式綜合考慮，T5聯變6KV側定時過流保護仍按額定電流整定（可靠系數1.5），即2200A/5.5a，t=1.2s。

4 結語

繼電保護及自動裝置在電氣系統中占據相當重要的位置，保護裝置作為繼電保護的核心部件，其重要性亦不言而喻。鑒于T5聯變在公司一次系統中的特殊地位，以及T5聯變保護裝置的運行現狀，為保證T5聯變的安全、可靠運行，其保護裝置宜盡快更換。

參考文獻：

[1] 毛錦慶.電力系統繼電保護實用技術問答（第二版）.[M].北京：中國電力出版社，2000.

[2] 高春如.大型發電機組繼電保護整定計算與運行技術（第二版）[G].北京：中國電力出版社，2010.

[3] 沈全榮.大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則（DL/T684-2012）[Z].北京：中國電力出版社，2012.