Retrofit van een 10 kV-stroombeveiligingsapparaat in een waterkrachtcentrale
Samenvatting: Om de betrouwbaarheid van de 10kV-installatie te verbeteren, origineel geïntegreerd beveiligingsmeet- en regelapparaat, elektronische componenten verouderen ernstig, laag automatiseringsniveau, onvoldoende mens-machine-interface en softwarevriendelijk, moeilijk onderhoudswerk. De waterkrachtcentrale besloot de 10kV-installatie te upgraden stroombeveiligingsapparaat.Het nieuwe beveiligings- en controleapparaat heeft talrijke beveiligingsfuncties, een gebruiksvriendelijke bedieningsinterface en gemakkelijke bediening en onderhoud, wat de betrouwbare werking van het stroomverbruik van de waterkrachtcentrale verbetert en de veiligheid en stabiliteit van de energiecentrale garandeert.
Trefwoorden: 10kV beveiligings- en besturingsapparaat;betrouwbaarheid;bescherming voor waterkrachtcentrale
0 Introductie
Een waterkrachtcentrale bevindt zich 15 km stroomopwaarts van een provinciehoofdstad in Guangxi.Het is een mijlpaalproject van "Krachttransmissie van West naar Oost" en een belangrijk project voor de ontwikkeling van West-China.De bouw van de waterkrachtcentrale begon op 1 juli 2001 en was eind 2009 volledig in gebruik genomen. Het ontworpen waterpeil is 400 meter, de damhoogte is 216,5 meter, de bovenlengte van de dam is 836 meter, de opslagcapaciteit bedraagt 27,3 miljard m³, het geïnstalleerde vermogen bedraagt 6,3 miljoen kW en de jaarlijkse stroomopwekking bedraagt 18,7 miljard kWh.De bouw wordt in twee fasen voltooid.Door de enorme productiecapaciteit van de energiecentrale heeft deze een grote impact op de samenleving.Om de kwaliteit van de stroomvoorziening en de veilige en betrouwbare levering van stroomenergie op de lange termijn te garanderen, heeft de waterkrachtcentrale geleidelijk het nieuwe uitgebreide beveiligingsmeet- en regelapparaat voor het stroomverbruik van de 10 kV-installatie getransformeerd.
1. Korte introductie van 10 kV-installatievoedingssysteem
Het 10kV-systeem van de waterkrachtcentrale is een aardingssysteem met lage stroomsterkte.De bedradingsvorm maakt gebruik van onafhankelijke voeding met meerdere voedingen, de sectie I ~ VI-bus is "hand in hand" ring-stand-by en een belangrijke configuratie voor belastingverdeling om de betrouwbaarheid van de voeding te garanderen.Het hele 10 kV-voedingssysteem heeft 7 verzamelrails: secties I, II, III, I IV, V en VI zijn afkomstig van de laagspanningstransformatorzijde van respectievelijk eenheden 1,2,3,4,5 en 7;sectie VII is het introductiepunt van externe stroomvoorziening, veiligheidsstroomvoorziening en dieselgenerator, die worden gebruikt als back-upstroomvoorziening van sectie I, III en VI-bus van 10 kV.Alle 10 kV-belastingen in de installatie worden gelijkmatig verdeeld over de I~VI-buslijn volgens het principe van spreiding en onafhankelijkheid.De apparatuur die is aangesloten door de 10 kV-fabrieksbus is verdeeld in distributietransformator, hoogspanningsmotor, spanningstransformator en contactschakelaar, afhankelijk van de aard van de belasting.Zie Figuur 1 voor het 10kV-voedingssysteem van de waterkrachtcentrale in aansluiting.
Afb. 1 10 kV-installatievoedingsbedrading
2. Redenen voor stroombeveiliging en transformatie van 10 kV-installaties
Het originele uitgebreide beschermingsmeet- en controleapparaat van de 10kV-energiecentrale maakt gebruik van het geïmporteerde Shanghai Areva MiCOM-P122 geïntegreerde beveiligingsapparaat.De apparatuur is in gebruik sinds mei 2007. De elektronische componenten van het beveiligingsapparaat verouderen ernstig en de beschermende componenten van de optische koppeling worden vaker beschadigd, wat de veilige en stabiele productie van de energiecentrale beïnvloedt.Bovendien produceert de fabrikant niet langer reserveonderdelen van hetzelfde type, kan hij alleen vervanging van upgrade-apparaten kopen en voldoen de gegevens van het beveiligingsapparaat niet aan de vereisten, maar geen reserveonderdelen van de stand-by-schakelaarbescherming;het automatiseringsniveau is niet hoog, zwakke digitalisering, onhandig apparaatinformatiebeheer, kan niet voldoen aan de eisen van vandaag, de mens-machine-interface en alle Engelse software zijn niet vriendelijk, wat vervelender werk met zich meebrengt en de werkefficiëntie vermindert.Gezien de bovenstaande factoren is het noodzakelijk om een technische transformatie uit te voeren van het uitgebreide meet- en regelsysteem voor bescherming van het 10 kV-stroomverbruik.
3. Vereisten voor stroombeveiliging en transformatie van 10 kV-installaties
Het schakelapparaat en de installatiepositie blijven ongewijzigd, vervang alle originele voedingslastschakelaars, busschakelaars, PT-kast, interne secundaire kabel en klemmenrij;het schakelpaneel is opnieuw ontworpen en aangepast aan de grootte van het nieuwe apparaat;voltooi de bedrading van het nieuwe apparaattoegangsstroombewakingssysteem en de adresset voor de communicatie-interface.Tijdens het transformatieproces wordt de werkingslus geoptimaliseerd wanneer de oorspronkelijke beveiligingsconfiguratie ongewijzigd blijft.
4. Selectie van nieuwe uitgebreide meet- en regelapparatuur voor bescherming
Het nieuwe geïntegreerde beschermingsmeet- en controleapparaat moet de controle-, beschermings-, foutgolfregistratie-, meting-, signaalalarm-, schakelvolume-acquisitie- en communicatiefuncties integreren.Met de drietraps niet-directionele stroombeveiliging als kern, is deze uitgerust met de bewakings- en verzamelfunctie van lijnparameters, en de meetgegevens en beveiligingsinformatie kunnen via de communicatiepoort naar het stroombewakingssysteem worden geüpload om de automatisering van de distributie netwerk.Volgens de openbare aanbestedingsresultaten van de nationale leveranciers voor het transformatieproject voor de transformatie van 10 kV-installatiebeveiligingsapparatuur van de waterkrachtcentrale, werd uiteindelijk het meet- en regelapparaat uit de AM5SE-serie, geproduceerd door Acrel Co., Ltd., geselecteerd.Volgens de verschillende belastingseigenschappen van de 10 kV-centrale voedingsbus, AM5SE-F lijnbeveiligingsmeet- en besturingsapparaat, AM5SE-T transformatorbeveiligingsbewakings- en besturingsapparaat, AM5SE-M motorbeveiligingsmeet- en besturingsapparaat, AM5SE-B zelfcontrolebeveiliging meet- en regelapparaat, PT-kast AM5SE-UB PT-bewakingsapparaat, beveiligingsfuncties van elk model worden weergegeven in de volgende tabel:
| afbeelding | model | beschermingsfunctie |
| | AM5SE-F Meet- en regelapparaat voor lijnbeveiliging | Drietraps overstroombeveiliging (kan worden gesloten door lage druk, kan in richting worden beschermd), omgekeerde tijdslimiet over stroombeveiliging (kan worden beschermd door lage druk gesloten W, tweetraps nulde orde 101 overstroom / omgekeerde tijdslimiet over stroombeveiliging, tweetraps nulde orde 1. 2 Stroom-/omkeertijd over stroombeveiliging, hersluiten, versnelde overstroombeveiliging (door sluiting onder lage spanning), overbelastingsalarm, overbelastingsuitschakeling, drukverliesuitschakeling, drukverliesalarm, overspanningsbeveiliging, nulde orde overspanningsbeveiliging, omgekeerde stroombeveiliging, laagfrequente belastingreductie / hoogfrequentiebeveiliging (door slipverschil), PT-onderbrekingsalarm, regelcircuitonderbrekingsalarm, FC-lus met overstroomvergrendelingsfunctie, niet-voedingsbeveiliging, CT-onderbrekingsalarm, en check |
|
| AM5SE-T Meet- en regelapparaat voor bescherming van de stroomverdeling | Drietraps overstroombeveiliging (kan worden voltooid door samengestelde spanningssluiting), omgekeerde tijdslimiet overstroombeveiliging (kan worden voltooid door samengestelde spanningsvergrendeling), tweetraps nulde orde 101 overstroombeveiliging, tweetraps nulde orde 102 overstroom beveiliging, nulde orde omgekeerde tijdslimiet over stroombeveiliging, overbelastingsalarm, overbelastingsuitschakeling, PT-breukalarm, stuurstroomonderbrekingsalarm, niet-voedingsbeveiliging, CT-onderbrekingsalarm, FC-lus met vergrendelingsfunctie voor overstroom |
|
| AM5SE-B het meet- en regelapparaat voor zelfprojectiebescherming | Drie sectie overstroombeveiliging (door samengestelde spanningsvergrendeling, met richtingsvergrendeling), omgekeerde tijd over stroombeveiliging (door samengestelde spanningsvergrendeling), versnelde overstroombeveiliging (door samengestelde spanningsvergrendeling), standby-functie (ondersteuning voor 11 soorten voedingssystemen) , PT-onderbrekingsalarm, controlecircuitonderbrekingsalarm, buslaadbeveiliging, hersluiting, overbelastingskoppeling / alarm, twee sectie nulde orde overstroombeveiliging, nulsequentieversnelling overstroombeveiliging, controleer dezelfde periode |
|
| AM5SE-M Meet- en regelapparaat voor motorbeveiliging | Huidige bescherming (starten, draaien), huidige tweetrapsbeveiliging, bescherming tegen omgekeerde tijd, tweetraps bescherming tegen negatieve sequentie, bescherming tegen omgekeerde tijdlimiet van negatieve orde, tweetraps nulde orde over huidige bescherming, hete overbelasting, overbelastingsbeveiliging, overbelastingsalarm, overbelastingsuitschakeling, blokkeringsbescherming, lange starttijd, bescherming tegen stroomuitval, PT-onderbrekingsalarm, controlecircuitonderbrekingsalarm, bescherming tegen lage spanning, nulde orde overspanningsalarm, FC-lus met overstroomvergrendelingsfunctie, bescherming tegen spanningsonbalans, fasevolgordebescherming, spanningsfasebescherming , overspanningsbeveiliging |
Naast de bovenstaande beveiligingsfunctie heeft elk microcomputerbeveiligingsmeet- en besturingsapparaat een RS485-communicatie-interface, realiseert de communicatie met het stroombewakingssysteem, realiseert de onafhankelijke werkingscircuitbewakingsfunctie, realiseert de schakelstatus en is de schakelcircuitbewaking completer ;ingebouwde hopfunctie, gebruikers kunnen kiezen of ze willen investeren.De nieuw geconfigureerde beveiligingsfunctie voor microcomputerbeveiliging, meet- en regelapparaat AM5SE-serie, is rijk en elk menu kan vrij worden ingesteld in het Chinees of Engels, wat bevorderlijk is voor bediening en onderhoud.
5. Ontwerp van een 10 kV-installatie
Het nieuw geconfigureerde computergeïntegreerde beveiligingsmeet- en besturingsapparaat en de tekeningen uit de AM5SE-serie zijn ontworpen door Acrel Co., LTD.Het schematische ontwerp van het secundaire circuit moet gebaseerd zijn op de originele secundaire tekeningen van de 10 kV-hoogspanningskast.De lay-out van de terminalrij is gebaseerd op het tekeningontwerp en het tekeningontwerp moet voldoen aan de vereisten van relevante regelgeving.Voor het tekeningontwerp met dezelfde belastingaard zijn het terminalnummer en het lijnnummer zeer uniform en hebben ze bepaalde regels.De nauwkeurigheid van het tekenontwerp bepaalt of de constructie en inbedrijfstelling soepel verloopt en de veilige productie na gebruik.
Transformatieproces voor hulpstroombeveiliging van 6,10 kV
Stroombeveiliging en transformatieproces van 6 10kV-installaties De 10kV-installatie moet voldoen aan de bouwvoorwaarden: gedetailleerd bouwplan en tekeningen;apparatuurmanagers voltooien de acceptatie van nieuwe apparatuur;bouwpersoneel om de veiligheidseducatie te voltooien;en complete gereedschappen en materialen.De constructie wordt uitgevoerd in strikte overeenstemming met het schema en de tekeningen, om een soepele voltooiing van elke schakel te garanderen.6.1 Transformatie van hardware voor de bescherming van de 10 kV-installatie De renovatieconstructie van een 10 kV-installatie heeft hoofdzakelijk drie schakels: de vervanging van de klemmenrij in de schakelkast, de verwijdering van het oude meet- en regelapparaat voor uitgebreide bescherming, en de installatie- en assemblagelijn en kabelopstelling van het nieuwe uitgebreide beschermingsapparaat.6.1.1.Vervang de terminalrij Terminalvervanging moet één voor één worden vervangen, om één terminal te vervangen;verboden om twee of meer terminals tegelijkertijd te vervangen om verkeerde verbindingen te voorkomen, verkeerde bedrading te veroorzaken, alleen de terminalrij in een schakelkast te vervangen en verkeerde bedrading effectief te voorkomen;AC-voeding, DC-voeding, uitschakelcircuit, signaalcircuit om isolatie toe te voegen, moeten worden geïsoleerd om te voorkomen dat de kortsluiting tussen de klemmen wordt ingedrukt zonder los te raken.Om de klemmenrij te vervangen, om ervoor te zorgen dat de oorspronkelijke lusklem en lijnnummer ongewijzigd blijven, en dat de volgende stap van bedrading en lijncontrole soepel kan worden uitgevoerd.6.1.2 Sloop van het oude uitgebreide beveiligingsmeet- en regelapparaat. Verwijder volgens het bouwplan en de tekeningen de af te schaffen componenten, inclusief de oude geïntegreerde beveiligingsmeet- en regelapparatuur, tussenrelais in de schakelapparatuur, spanningsrelais, tijdrelais en andere componenten en gerelateerde secundaire kabels.Let er bij het demonteren op dat u kunstmatige schade aan componenten voorkomt en dat u per ongeluk nuttige secundaire kabels verwijdert.Organiseer en schaft de componenten af en classificeer, specificeer lokale opslag, om chaos op de werkplek te voorkomen, moet de bouwplaats voldoen aan de 6S-vereisten.6.1.3 Installatie- en assemblagelijn en kabelopstelling van uitgebreid beveiligingsmeet- en regelapparaat Vanwege de verschillende maten van nieuwe en oude uitgebreide beveiligingsmeet- en regelapparaten, komt de grootte van het installatievenster op het schakelkastpaneel niet overeen met de grootte van het nieuwe uitgebreide beschermingsmeet- en controleapparaat.Het installatievenster op het schakelkastpaneel moet worden afgesneden en vergroot om het nieuwe uitgebreide beschermingsmeet- en regelapparaat te installeren en te voorkomen dat het paneel tijdens het snijden wordt geschraapt.De kabel die op het nieuwe apparaat is aangesloten, moet een nieuwe kabel zijn en alle ongebruikte kabels moeten worden verwijderd om het bestaan van een parasitair circuit te voorkomen.De bedrading moet worden uitgevoerd in strikte overeenstemming met de ontwerptekeningen om lekkage, verkeerde aansluiting en verkeerde schakeling te voorkomen.De kabelbedrading van het nieuwe apparaat moet netjes, uniform en redelijk zijn, handig voor inspectie en onderhoud.6.2 Stroombeveiliging en inbedrijfstelling van 10 kV-installatie Beveiliging en foutopsporing zijn hoofdzakelijk onderverdeeld in vier schakels: secundaire luslijncontrole, lusfunctieverificatie, statische foutopsporing van het beveiligingsapparaat en transmissietest.Controleer elke terminal en elk lijnnummer zorgvuldig volgens de constructietekeningen.Concentreer u op het controleren van het secundaire CT-circuit zonder open circuit, het secundaire circuit van de PT, de polariteit en de bedrading moeten correct zijn;controleer de telemetrie, communicatie op afstand, bedrading van de afstandsbediening moet correct zijn;controleer het DC-stuurcircuit zonder kortsluiting, geen kortsluiting tussen aardcircuit LN;meten of de isolatieweerstand van het DC-stuurcircuit voldoet aan de eisen (1000V);meten of het AC/DC-circuit voorzien is van elektriciteit.Het is vermeldenswaard dat, omdat de outsourcing-eenheid niet bekend is met het secundaire circuit van de fabriek, deze gemakkelijk over het hoofd wordt gezien en verkeerd wordt aangesloten in het transformatieproces.
De AC-spannings- en DC-regellussen worden ingeschakeld om de functies van elke lus te verifiëren.Controleer of de telemetrie-, afstandssignalering en afstandsbedieningssignalen correct zijn en of de meters, indicatielampjes, verlichting en verwarmingscircuits normaal zijn;de anti-sprongfunctie van het schakelaarlichaam is correct.Schakel de regellus in om verder te controleren of de bedrading van elke lus correct is.
Het statisch debuggen van het beveiligingsapparaat bestaat uit het uitvoeren van de bemonsteringsinspectie van het apparaat, het uploaden en controleren van de vaste waarde en de functie-inspectie van het apparaat.Controleer het lijnbeveiligingsapparaat AM5SE-F, transformatorbeveiligingsapparaat AM5SE-T, motorbeveiligingsapparaat AM5SE-M, stand-by zelfschakelend apparaat AM5SE-B en PT-bewaking door middel van het aanleggen van stroom aan de secundaire CT-zijde en het aanleggen van spanning analoog aan de PT-kastterminal.Het apparaat AM5SE-UB, de voltmeter, de ampèremeter en het bewakingssysteem worden correct weergegeven en de fasevolgorde en fase van de wisselspannings- en wisselstroomlus worden gecontroleerd op juistheid.Stel de vaste waarde in volgens het enkelpaarbeveiligingsapparaat met vaste waarde en controleer deze om er zeker van te zijn dat de vaste waarde correct is.De inspectie van de beveiligingsfunctie is bedoeld om de juistheid van de actielogica en actietijd van het microcomputerbeveiligingsmeet- en besturingsapparaat uit de AM5SE-serie te verifiëren door analoge hoeveelheden toe te voegen. Er zal geen afwijzing en storing zijn en de actietijd moet aan de vereisten voldoen.De statische debugging van het beveiligingsapparaat zorgt ervoor dat het beveiligingsapparaat gevoelig kan reageren op fouten en betrouwbaar en snel alarmsignalen en uitschakelinstructies kan verzenden.
De gegevensverbinding tussen het uitgebreide beveiligingsmeet- en controleapparaat en het stroombewakingssysteem is correct, en de bedrijfsstatus, instelwaarde, gebeurtenisrecord en andere informatie over het beveiligingsapparaat kunnen in realtime op de achtergrond worden verzameld.Het beveiligingsapparaat is verbonden met de achtergrond, wat het beheer van het relaisbeveiligingssysteem en het automatiseringsniveau van de verwerking van foutinformatie verbetert.
De transmissietest is bedoeld om de hoeveelheid fouten te simuleren die door het beveiligingsapparaat wordt verzameld, en het beveiligingsapparaat moet de uitschakelschakelaar verlaten om de juistheid van de apparaatbeveiligingslogica, het uitschakelcircuit en het signaalcircuit te verifiëren;en om te verifiëren dat de schakelaar op afstand correct kan worden geopend en gesloten via de bediening van de hostcomputer.Voor elke set beveiligingsapparaten moet een volledige transmissietest worden uitgevoerd om ervoor te zorgen dat de beveiligingslogica van elk beveiligingsapparaat in de schakelkast, het uitschakelen van de beveiligingsuitgang, de schakelaar voor openen en sluiten op afstand en de juiste signaalindicatie.
6.3 Problemen die zich voordoen bij de transformatie en optimalisatie
Nadat de transformatie van het nieuwe uitgebreide beveiligingsmeet- en regelapparaat was voltooid, bleek tijdens de transmissietest dat de schakelaar slechts één keer kon worden gesloten.Als deze weer werd gesloten, kon deze pas worden gesloten na het opnieuw opstarten van de stuurstroomvoorziening.Uit analyse is gebleken dat er geen normaal gesloten punt is in de sluitspoel van de stroomonderbreker.Omdat het sluitrelais in het beveiligingsapparaat is ingesteld om ervoor te zorgen dat de stroomonderbreker op betrouwbare wijze kan worden gesloten, aangezien er op dit moment geen normaal gesloten punt is in de sluitspoel van de stroomonderbreker, na het sluiten. Als er geen onderbrekingspunt is, De energie van het sluit- en houdrelais kan niet worden vrijgegeven, dus moet het opnieuw worden gestart en het sluit- en houdrelais kan worden vrijgegeven vóór de volgende sluiting.Na vele malen communiceren met de fabrikant van de stroomonderbreker en het relevante personeel van de waterkrachtcentrale, wordt een reeks normaal gesloten punten in serie geschakeld vóór de sluitspoel, waardoor de bovenstaande problemen worden opgelost.Als we het AM5SE-T-meet- en regelapparaat voor transformatorbescherming als voorbeeld nemen, wordt het secundaire diagram van het openings- en sluitcircuit van de reconstructie van de waterkrachtcentrale getoond in figuur 2.
Figuur 2 kwadratisch diagram van AM5SE-T gesplitst circuit
7. Transformatie van het 10kV-stroombewakingssysteem
Om de werking en gegevensverzameling van de hele distributieruimte in realtime te bewaken, is een set Acrel-2000Z-stroombewakingssysteem geconfigureerd voor de waterkrachtcentrale om de microcomputerbeveiligingsgegevens naar het stroombewakingssysteem te uploaden om de stroombewaking te realiseren en beheer van een 10kV-onderstation en verbetering van het niveau van automatisch beheer.De belangrijkste functies kunnen als volgt worden gerealiseerd: realtime monitoring, opvragen van elektrische parameters, bedrijfsrapport, realtime alarm, opvragen van historische gebeurtenissen, rapport over stroomstatistieken, beheer van gebruikersrechten, netwerktopologie, monitoring van de stroomkwaliteit, afstandsbedieningsfunctie, communicatiebeheer, foutregistratiegolf, terugroeping van ongevallen, curvequery, webtoegang, APP-toegang.
8. Conclusie
De transformatie van het 10 kV-stroombeveiligingsapparaat in de waterkrachtcentrale heeft de problemen opgelost, zoals ernstige veroudering van elektronische componenten, een laag automatiseringsniveau, een onvriendelijke mens-machine-interface en software, en moeilijk onderhoudswerk.De vervanging van het meet- en regelapparaat voor microcomputerbescherming uit de AM5SE-serie is functioneler en gehumaniseerd, het vloeibare kristal van het apparaat is intuïtiever de weergavespanning, de huidige bemonsteringshoeveelheid en verschillende gebeurtenisrecords;Debug-softwarefunctie is krachtig, eenvoudig te bedienen, eenvoudig te beheersen, vriendelijke software-interface;Het bedieningscircuit heeft de functie van het bewaken van de schakelaar en het ontkoppelen van het stuurcircuit;Het indicatielampje op het apparaatpaneel toont direct de sprongpositie van de schakelaar en de sluitstatus. Voor het bedienings- en onderhoudspersoneel is dit intuïtiever;Het geconfigureerde AM5SE-M-meet- en regelapparaat voor motorbeveiliging voegt de herkenning van de start- / bedrijfstoestand van de motor toe, en uitgerust met de startsectie, het runnen van de sectie, het runnen van de twee secties en andere beveiligingsfuncties. Het oplossen van de startstroom van de motor is groot, gemakkelijk te een vals sprongprobleem veroorzaken;Het beveiligingsapparaat is uitgerust met een RS485-communicatie-interface. De communicatie-interface is "hand in hand" tussen de beveiligingsapparaten verbonden. Gegevens worden geleverd aan het Acrel-2000Z Power Monitoring System. Handig om de beveiligingsinformatie en het beheer van foutinformatie te bekijken.Sinds de transformatie van het nieuwe uitgebreide beveiligingsmeet- en regelapparaat in gebruik is genomen, functioneert de apparatuur normaal.De toepassing van het nieuwe uitgebreide beveiligingsapparaat heeft rijke beveiligingsfuncties, een vriendelijke bedieningsinterface en gemakkelijke bediening en onderhoud, wat de betrouwbare werking van de waterkrachtcentrale verbetert en de veiligheid en stabiele productie van de fabriek garandeert, wat van duidelijk belang is.
Posttijd: 31 oktober 2022
