Rénovation d'un dispositif de protection électrique 10kV dans une centrale hydroélectrique
Résumé : Afin d'améliorer la fiabilité de l'usine 10kV, le dispositif de mesure et de contrôle de protection intégré d'origine, les composants électroniques vieillissent sérieusement, le faible niveau d'automatisation, l'interface homme-machine insuffisante et les logiciels conviviaux, les travaux de maintenance difficiles. La centrale hydroélectrique a décidé de moderniser l'usine 10kV. dispositif de protection de l'alimentation.Le nouveau dispositif de protection et de contrôle dispose de nombreuses fonctions de protection, d'une interface de fonctionnement conviviale et d'un fonctionnement et d'une maintenance pratiques, ce qui améliore le fonctionnement fiable de la consommation électrique de la centrale hydroélectrique et garantit la sécurité et la stabilité de la centrale électrique.
Mots clés : dispositif de protection et de contrôle 10kV ;fiabilité;protection pour centrale hydroélectrique
0 Introduction
Une centrale hydroélectrique est située à 15 km en amont du chef-lieu du comté du Guangxi.Il s'agit d'un projet historique de « Transmission d'énergie d'Ouest en Est » et d'un projet important pour le développement de l'ouest de la Chine.La construction de la centrale hydroélectrique a débuté le 1er juillet 2001 et a été entièrement mise en service fin 2009. Le niveau d'eau conçu est de 400 m, la hauteur du barrage est de 216,5 m, la longueur supérieure du barrage est de 836 m, la capacité de stockage est de 27,3 milliards de m³, la capacité installée est de 6,3 millions de kW et la production annuelle d'électricité est de 18,7 milliards de kWh.La construction est réalisée en deux phases.En raison de l’énorme capacité de production de la centrale électrique, celle-ci a un grand impact sur la société.Afin de garantir la qualité de l'alimentation électrique et un approvisionnement sûr et fiable à long terme en énergie électrique, la centrale hydroélectrique a progressivement transformé le nouveau dispositif complet de mesure et de contrôle de la protection de la consommation électrique de l'usine de 10 kV.
1. Brève introduction du système d'alimentation de l'usine 10 kV
Le système 10kV de la centrale hydroélectrique est un système de mise à la terre à faible courant.Sa forme de câblage adopte une alimentation indépendante de plusieurs alimentations, le bus de section I ~ VI est un anneau de veille "main dans la main" et une configuration de dispersion de charge importante pour assurer la fiabilité de l'alimentation.L'ensemble du système électrique 10 kV comporte 7 barres omnibus : les sections I, II, III, I IV, V et VI sont prises du côté transformateur basse tension des unités 1,2,3,4,5 et 7 respectivement ;la section VII est le point d'introduction de l'alimentation externe, de l'alimentation de sécurité et du générateur diesel, qui sont utilisés comme alimentation de secours des bus des sections I, III et VI de 10 kV.Toutes les charges 10kV de l'usine sont réparties uniformément sur la ligne de bus I~VI selon le principe de dispersion et d'indépendance.L'équipement connecté par le bus d'usine 10 kV est divisé en transformateur de distribution, moteur haute tension, transformateur de tension et interrupteur de contact en fonction de la nature de la charge.Voir la figure 1 pour le système d'alimentation électrique 10 kV de la centrale hydroélectrique en connexion.
Fig. 1 Câblage d'alimentation de l'usine 10 kV
2. Raisons de la protection de l'alimentation et de la transformation de l'usine 10kV
Le dispositif de mesure et de contrôle de protection complet d'origine de la centrale électrique de 10 kV adopte le dispositif de protection intégré importé de Shanghai Areva MiCOM-P122.L'équipement est en service depuis mai 2007. Les composants électroniques du dispositif de protection vieillissent sérieusement et les composants d'entrée du couplage optique de protection sont plus fréquemment endommagés, ce qui affecte la production sûre et stable de la centrale.En outre, le fabricant ne produit plus de pièces de rechange du même type, ne peut acheter que le remplacement du dispositif de mise à niveau et les données du dispositif de protection ne répondent pas aux exigences, mais aucune pièce de rechange pour la protection du commutateur de veille ;le niveau d'automatisation n'est pas élevé, la numérisation faible, la gestion des informations sur les appareils peu pratique, ne peuvent pas répondre aux exigences actuelles, l'interface homme-machine et tous les logiciels en anglais ne sont pas conviviaux, ce qui entraîne un travail plus fastidieux et réduit l'efficacité du travail.Compte tenu des facteurs ci-dessus, il est nécessaire de procéder à une transformation technique du système complet de mesure et de contrôle de la protection de la consommation électrique de 10 kV.
3. Exigences en matière de protection de l'alimentation et de transformation de l'installation 10 kV
L'appareillage et sa position d'installation restent inchangés, remplacent tous les interrupteurs de charge d'alimentation d'origine, les interrupteurs de bus, l'armoire PT, le câble secondaire interne et la rangée de bornes ;le tableau de commutation est repensé et modifié en fonction de la taille du nouvel appareil ;terminer le câblage du nouveau système de surveillance de l'alimentation d'accès aux appareils et du jeu d'adresses de l'interface de communication.Au cours du processus de transformation, la boucle de fonctionnement est optimisée lorsque la configuration de protection d'origine reste inchangée.
4.Sélection de nouveaux équipements complets de mesure et de contrôle de protection
Le nouveau dispositif intégré de mesure et de contrôle de la protection doit intégrer les fonctions de contrôle, de protection, d'enregistrement des ondes de défaut, de mesure, d'alarme de signal, d'acquisition du volume de commutation et de communication.Avec la protection de courant non directionnelle à trois étages comme noyau, il est équipé de la fonction de surveillance et de collecte des paramètres de ligne, et les données de mesure et les informations de protection peuvent être téléchargées vers le système de surveillance de l'alimentation via le port de communication pour faciliter l'automatisation du réseau de distribution.Selon les résultats de l'appel d'offres public des fournisseurs nationaux pour le projet de transformation du dispositif de protection électrique de la centrale hydroélectrique de 10 kV, le dispositif de mesure et de contrôle de la série AM5SE produit par Acrel Co., Ltd. a finalement été sélectionné.Selon les différentes propriétés de charge du bus d'alimentation de l'usine 10 kV, dispositif de mesure et de contrôle de protection de ligne AM5SE-F, dispositif de surveillance et de contrôle de protection de transformateur AM5SE-T, dispositif de mesure et de contrôle de protection de moteur AM5SE-M, protection d'autocontrôle AM5SE-B. dispositif de mesure et de contrôle, armoire PT AM5SE-UB Dispositif de surveillance PT, les fonctions de protection de chaque modèle sont présentées dans le tableau suivant :
| image | modèle | fonction de protection |
| | AM5SE-F Appareil de mesure et de contrôle de protection de ligne | Protection contre les surintensités à trois étages (peut être fermée par basse pression, peut être protégée dans la direction), protection contre les surintensités à limite de temps inverse (peut être protégée par une basse pression fermée W, ordre zéro à deux étages 101 surintensité/limite de temps inversée protection de courant, ordre zéro à deux étages 1. 2 protection contre les surintensités de courant/temps inverse, réenclenchement, protection accélérée contre les surintensités (par fermeture basse tension), alarme de surcharge, déclenchement de surcharge, déclenchement de perte de pression, alarme de perte de pression, protection contre les surtensions, protection contre les surtensions d'ordre zéro, protection contre l'alimentation inverse, réduction de charge basse fréquence/protection haute fréquence (par différence de glissement), alarme de rupture PT, alarme de coupure de circuit de commande, boucle FC avec fonction de verrouillage de surintensité, protection contre la non-alimentation, alarme de rupture CT, et vérifie |
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| AM5SE-T Dispositif de mesure et de contrôle de protection de distribution d'énergie | Protection contre les surintensités à trois étages (peut être complétée par une fermeture de tension composite), protection contre les surintensités à limite de temps d'inversion (peut être complétée par un verrouillage de tension composite), protection contre les surintensités d'ordre zéro 101 à deux étages, surintensité d'ordre zéro à deux étages 102 protection, limite de temps d'inversion d'ordre zéro, protection contre les surintensités, alarme de surcharge, déclenchement de surcharge, alarme de coupure PT, alarme de coupure de circuit de commande, protection contre la non-alimentation, alarme de coupure CT, boucle FC avec fonction de verrouillage de surintensité |
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| AM5SE-B le dispositif de mesure et de contrôle de la protection contre les autoprojections | Protection contre les surintensités à trois sections (par verrouillage de tension composite, avec verrouillage de direction), protection contre les surintensités à temps inverse (par verrouillage de tension composite), protection contre les surintensités accélérées (par verrouillage de tension composite), fonction de veille (prend en charge 11 types de système d'alimentation) , alarme de rupture PT, alarme de coupure de circuit de commande, protection de charge de bus, réenclenchement, couplage/alarme de surcharge, protection contre les surintensités d'ordre zéro à deux sections, accélération homopolaire sur la protection contre les surintensités, vérifier la même période |
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| AM5SE-M Appareil de mesure et de contrôle de la protection moteur | Protection de courant (démarrage, fonctionnement), protection de courant à deux étages, protection de temps inverse, protection de séquence négative à deux étages, protection de limite de temps d'inversion d'ordre négatif, protection de surintensité d'ordre zéro à deux étages, surcharge à chaud, protection contre les surcharges, alarme de surcharge, déclenchement de surcharge, protection contre le blocage, temps de démarrage long, protection contre la non-alimentation, alarme de coupure PT, alarme de coupure de circuit de commande, protection basse tension, alarme de surtension d'ordre zéro, boucle FC avec fonction de verrouillage de surintensité, protection contre le déséquilibre de tension, protection de séquence de phase, protection de phase de tension , protection de survoltage |
En plus de la fonction de protection ci-dessus, chaque dispositif de mesure et de contrôle de protection par micro-ordinateur dispose d'une interface de communication RS485, réalise la communication avec le système de surveillance de l'alimentation, réalise la fonction de surveillance du circuit de fonctionnement indépendant, réalise l'état du commutateur et la surveillance du circuit de commutation est plus complète. ;fonction hop intégrée, les utilisateurs peuvent choisir d'investir ou non.La fonction de protection de la série AM5SE du dispositif de mesure et de contrôle de protection du micro-ordinateur nouvellement configuré est riche, et chaque menu peut être librement défini en chinois ou en anglais, propice au fonctionnement et à la maintenance.
5.Conception d'une usine 10kV
Le dispositif de mesure et de contrôle de protection intégré par ordinateur de la série AM5SE nouvellement configuré et les dessins sont conçus par Acrel Co., LTD.La conception schématique du circuit secondaire doit être basée sur les dessins secondaires originaux de l'armoire haute tension 10 kV.La disposition des rangées de bornes est basée sur la conception du dessin, et la conception du dessin doit répondre aux exigences des réglementations en vigueur.Pour la conception de dessin avec la même nature de charge, le numéro de terminal et le numéro de ligne sont très uniformes et obéissent à certaines règles.La précision de la conception du dessin détermine si la construction et la mise en service se déroulent sans problème et si la production est sûre après l'exploitation.
Processus de transformation de la protection de l'alimentation auxiliaire 6,10 kV
Processus de protection et de transformation de l'alimentation électrique de 6 centrales de 10 kV. La centrale de 10 kV doit répondre aux conditions de construction : plan et dessins de construction détaillés ;les gestionnaires d'équipement doivent finaliser l'acceptation des nouveaux équipements ;personnel de construction pour compléter la formation en matière de sécurité ;et des outils et du matériel complets.La construction est réalisée en stricte conformité avec le schéma et les dessins, afin de garantir le bon déroulement de chaque maillon.6.1 Transformation du matériel de protection de l'alimentation de l'installation 10 kV La construction de rénovation de l'installation 10 kV comporte principalement trois maillons : le remplacement de la rangée de bornes dans l'armoire électrique, le retrait de l'ancien dispositif de mesure et de contrôle de la protection complète, et la chaîne d'installation et d'assemblage et la disposition des câbles. du nouveau dispositif de protection complète.6.1.1.Remplacez la rangée de bornes. Le remplacement des bornes doit être remplacé un par un pour remplacer un terminal ;interdit de remplacer deux bornes ou plus en même temps pour éviter une mauvaise connexion, provoquer un mauvais câblage, remplacer la rangée de bornes dans une armoire de commande seule et empêcher efficacement un mauvais câblage ;L'alimentation CA, l'alimentation CC, le circuit de déclenchement, le circuit de signal pour ajouter une isolation, doivent être isolés pour éviter que la connexion courte entre les bornes ne soit enfoncée sans desserrer.Pour remplacer la rangée de bornes, pour garantir que la borne de boucle d'origine et le numéro de ligne restent inchangés, et que l'étape suivante des travaux de câblage et de vérification de ligne peut être effectuée en douceur.6.1.2 Démolition de l'ancien dispositif complet de mesure et de contrôle de protection Selon le plan et les dessins de construction, retirer les composants à supprimer, y compris les anciens dispositifs intégrés de mesure et de contrôle de protection, les relais intermédiaires dans l'appareillage, les relais de tension, les relais temporisés et autres composants et câbles secondaires associés.Lors du démontage, veillez à ne pas endommager artificiellement les composants et à retirer par erreur les câbles secondaires utiles.Organiser et supprimer les composants et classer, spécifier le stockage local, pour éviter le chaos du chantier, le chantier de construction doit répondre aux exigences 6S.6.1.3 Chaîne d'installation et d'assemblage et disposition des câbles du dispositif de mesure et de contrôle de protection complète En raison des différentes tailles des dispositifs de mesure et de contrôle de protection complète, nouveaux et anciens, la taille de la fenêtre d'installation sur le panneau de l'armoire électrique ne correspond pas à la taille de le nouveau dispositif complet de mesure et de contrôle de protection.La fenêtre d'installation sur le panneau de l'armoire électrique doit être coupée et agrandie pour installer le nouveau dispositif de mesure et de contrôle de protection complet et empêcher le panneau de raclage lors de la coupe.Le câble connecté au nouvel appareil sera un câble neuf, et tous les câbles non utilisés seront retirés pour éviter l'existence d'un circuit parasite.Le câblage doit être effectué en stricte conformité avec les dessins de conception pour éviter les fuites, les erreurs de connexion et les erreurs de commutation.Le câblage du nouvel appareil doit être un câblage soigné, unifié et raisonnable, pratique pour l'inspection et la maintenance.6.2 Protection de l'alimentation et mise en service de l'installation 10 k V La protection et le débogage sont principalement divisés en quatre liens : contrôle de la ligne de boucle secondaire, vérification du fonctionnement de la boucle, débogage statique du dispositif de protection et test de transmission.Vérifiez soigneusement chaque borne et chaque numéro de ligne selon les dessins de construction.Concentrez-vous sur la vérification du circuit secondaire du CT sans circuit ouvert, du circuit secondaire du PT, de la polarité et du câblage doivent être corrects ;vérifiez que la télémétrie, la communication à distance et le câblage de la télécommande doivent être corrects ;vérifiez le circuit de commande DC sans court-circuit, pas de court-circuit entre le circuit de masse LN ;mesurer la résistance d'isolation du circuit de commande CC répond aux exigences (1000 V) ;mesurer si le circuit AC/DC avec de l'électricité.Il convient de noter que, comme l'unité d'externalisation n'est pas familiarisée avec le circuit secondaire de l'usine, il est facile de rater ou de mal connecter le processus de transformation.
Les boucles de contrôle de tension alternative et continue sont mises sous tension pour vérifier les fonctions de chaque boucle.Vérifier que les signaux de télémétrie, de télésignalisation et de télécommande sont corrects, que les compteurs, les voyants lumineux, les circuits d'éclairage et de chauffage sont normaux ;la fonction anti-saut du corps de l'interrupteur est correcte.Mettez la boucle de contrôle sous tension pour vérifier davantage que le câblage de chaque boucle est correct.
Le débogage statique du dispositif de protection consiste à effectuer l'inspection par échantillonnage de l'appareil, le téléchargement et la vérification de la valeur fixe, ainsi que l'inspection du fonctionnement de l'appareil.Vérifiez le dispositif de protection de ligne AM5SE-F, le dispositif de protection du transformateur AM5SE-T, le dispositif de protection du moteur AM5SE-M, le dispositif de commutation automatique de veille AM5SE-B et la surveillance PT en appliquant un courant du côté secondaire du TC et en appliquant une tension analogique à le terminal de l'armoire PT.L'appareil AM5SE-UB, le voltmètre, l'ampèremètre et le système de surveillance s'affichent correctement, et la séquence de phases et la phase de la tension alternative et de la boucle de courant alternatif sont vérifiées comme étant correctes.Réglez la valeur fixe en fonction du dispositif de protection à paire unique à valeur fixe et vérifiez-la pour vous assurer que la valeur fixe est correcte.L'inspection de la fonction de protection consiste à vérifier l'exactitude de la logique d'action et du temps d'action du dispositif de mesure et de contrôle de protection du micro-ordinateur de la série AM5SE en ajoutant une quantité analogique, il n'y aura pas de rejet ni de dysfonctionnement, et le temps d'action doit répondre aux exigences.Le débogage statique du dispositif de protection garantit que le dispositif de protection peut réagir de manière sensible aux défauts et envoyer des signaux d'alarme et des instructions de déclenchement de manière fiable et rapide.
La connexion des données entre le dispositif complet de mesure et de contrôle de protection et le système de surveillance de l'alimentation est correcte, et l'état de fonctionnement, la valeur de réglage, l'enregistrement des événements et d'autres informations sur le dispositif de protection peuvent être collectées en temps réel en arrière-plan.Le dispositif de protection est connecté à l'arrière-plan, ce qui améliore la gestion du système de protection des relais et le niveau d'automatisation du traitement des informations de défaut.
Le test de transmission consiste à simuler la quantité de défauts collectés par le dispositif de protection, et le dispositif de protection doit quitter le commutateur de déclenchement pour vérifier l'exactitude de la logique de protection du dispositif, du circuit de déclenchement et du circuit de signal ;et pour vérifier que le commutateur peut être correctement ouvert et fermé à distance grâce au fonctionnement de l'ordinateur hôte.Un test de transmission complet doit être effectué pour chaque ensemble de dispositifs de protection afin de garantir que la logique de protection de chaque dispositif de protection de l'armoire électrique, le déclenchement de la prise de protection, l'interrupteur d'ouverture et de fermeture à distance et l'indication correcte du signal.
6.3 Problèmes rencontrés dans la transformation et l'optimisation
Une fois la transformation du nouveau dispositif complet de mesure et de contrôle de protection terminée, lors du test de transmission, il a été constaté que l'interrupteur ne pouvait être fermé qu'une seule fois.S'il était à nouveau fermé, il ne pourrait être fermé qu'après le redémarrage de l'alimentation de commande.L'analyse révèle qu'il n'y a pas de point normalement fermé dans la bobine de fermeture du disjoncteur.Étant donné que le relais de fermeture est réglé dans le dispositif de protection pour garantir que le disjoncteur peut être fermé de manière fiable, à ce moment-là, puisqu'il n'y a pas de point normalement fermé dans la bobine de fermeture du disjoncteur, après la fermeture, s'il n'y a pas de point d'arrêt, le l'énergie du relais de fermeture et de maintien ne peut pas être libérée, il faut donc la redémarrer et le relais de fermeture et de maintien peut être libéré avant la prochaine fermeture.Après de nombreuses communications avec le fabricant du disjoncteur et le personnel concerné de la centrale hydroélectrique, un ensemble de points normalement fermés est connecté en série avant la bobine de fermeture, résolvant ainsi les problèmes ci-dessus.En prenant comme exemple le dispositif de mesure et de contrôle de la protection du transformateur AM5SE-T, le schéma secondaire du circuit d'ouverture et de fermeture de la reconstruction de la centrale hydroélectrique est présenté à la figure 2.
Figure 2 diagramme quadratique du circuit divisé AM5SE-T
7.Transformation du système de surveillance de l'énergie électrique 10kV
Afin de surveiller le fonctionnement et la collecte de données de l'ensemble de la salle de distribution en temps réel, un ensemble de système de surveillance de l'énergie Acrel-2000Z est configuré pour la centrale hydroélectrique afin de télécharger les données de protection du micro-ordinateur vers le système de surveillance de l'énergie afin de réaliser la surveillance de l'énergie et gestion de la sous-station 10kV et améliorer le niveau de gestion automatique.Ses principales fonctions peuvent être réalisées sont les suivantes : surveillance en temps réel, requête de paramètres électriques, rapport de fonctionnement, alarme en temps réel, requête d'événements historiques, rapport de statistiques de puissance, gestion des droits des utilisateurs, topologie du réseau, surveillance de la qualité de l'énergie, fonction de contrôle à distance, gestion de la communication, vague d'enregistrement des défauts, rappel d'accident, requête de courbe, accès Web, accès APP.
8.Conclusion
La transformation du dispositif de protection électrique 10 kV dans la centrale hydroélectrique a résolu des problèmes tels que le vieillissement important des composants électroniques, le faible niveau d'automatisation, l'interface homme-machine et les logiciels peu conviviaux et les travaux de maintenance difficiles.Le remplacement du dispositif de mesure et de contrôle de protection des micro-ordinateurs de la série AM5SE est plus fonctionnel et humanisé, l'appareil à cristaux liquides affiche plus intuitif la tension, la quantité d'échantillonnage actuelle et divers enregistrements d'événements ;La fonction logicielle de débogage est puissante, facile à utiliser, facile à maîtriser et à interface logicielle conviviale ;Le circuit de fonctionnement a pour fonction de surveiller le commutateur et la déconnexion du circuit de commande ;Le voyant du panneau de l'appareil indique directement la position de saut de l'interrupteur et l'état de fermeture. Pour le personnel d'exploitation et de maintenance, c'est plus intuitif ;Le dispositif de mesure et de contrôle de protection du moteur AM5SE-M configuré ajoute la reconnaissance de l'état de démarrage/fonctionnement du moteur, et est équipé de la section de démarrage, exécutant la section, exécutant les deux sections et d'autres fonctions de protection, résout le courant de démarrage du moteur est important, facile à provoquer un problème de faux saut ;Le dispositif de protection est équipé d'une interface de communication RS485, L'interface de communication est connectée entre les dispositifs de protection "main dans la main", Les données sont transmises au système de surveillance de l'alimentation Acrel-2000Z, Pratique pour visualiser les informations de protection et la gestion des informations sur les défauts.Depuis la mise en service de la transformation du nouveau dispositif complet de mesure et de contrôle de protection, l'équipement fonctionne normalement.L'application du nouveau dispositif de protection complet présente de riches fonctions de protection, une interface de fonctionnement conviviale et un fonctionnement et une maintenance pratiques, ce qui améliore le fonctionnement fiable de la centrale hydroélectrique et garantit la sécurité et la production stable de la centrale, ce qui est d'une importance évidente.
Heure de publication : 31 octobre 2022
