Rekonstruksi Alat Proteksi Daya 10kV Pembangkit Listrik Tenaga Air

Abstrak: Untuk meningkatkan keandalan perangkat proteksi pengukuran dan kontrol terpadu pembangkit 10kV, komponen elektroniknya mengalami penuaan yang serius, tingkat otomatisasi yang rendah, antarmuka manusia-mesin yang kurang memadai, dan perangkat lunak yang ramah, serta pekerjaan pemeliharaan yang sulit. Pembangkit listrik tenaga air memutuskan untuk meningkatkan perangkat proteksi daya pembangkit 10kV. Perangkat proteksi dan kontrol baru ini memiliki berbagai fungsi proteksi, antarmuka operasi yang ramah pengguna, serta pengoperasian dan pemeliharaan yang mudah. ​​Hal ini meningkatkan keandalan pengoperasian konsumsi daya pembangkit listrik tenaga air dan memastikan keamanan serta stabilitas pembangkit listrik.

Kata kunci: perangkat proteksi dan kontrol 10kV; keandalan; proteksi untuk pembangkit listrik tenaga air

0 Pendahuluan

Sebuah pembangkit listrik tenaga air (PLTA) terletak 15 km di hulu sebuah kabupaten di Guangxi. Proyek ini merupakan tonggak penting dalam "Transmisi Daya dari Barat ke Timur" dan merupakan proyek penting bagi pembangunan Tiongkok bagian barat. Pembangunan PLTA ini dimulai pada 1 Juli 2001, dan beroperasi penuh pada akhir tahun 2009. Ketinggian air yang dirancang adalah 400 m, tinggi bendungan 216,5 m, panjang puncak bendungan 836 m, kapasitas penyimpanan 27,3 miliar m³, kapasitas terpasang 6,3 juta kW, dan pembangkitan listrik tahunan 18,7 miliar kWh. Pembangunannya diselesaikan dalam dua tahap. Karena kapasitas pembangkit yang sangat besar, dampaknya terhadap masyarakat sangat besar. Untuk memastikan kualitas pasokan listrik dan pasokan energi listrik yang aman dan andal dalam jangka panjang, PLTA ini secara bertahap telah mengubah perangkat proteksi, pengukuran, dan kontrol konsumsi daya pembangkit 10 kV yang komprehensif dan baru.

1. Pengenalan Singkat Sistem Tenaga Pembangkit 10kV

Sistem 10kV PLTA merupakan sistem pentanahan arus rendah. Sistem pengkabelannya mengadopsi beberapa catu daya independen, bus seksi I~VI merupakan sistem siaga cincin "hand in hand", dan konfigurasi dispersi beban yang penting untuk memastikan keandalan pasokan daya. Seluruh sistem tenaga 10kV memiliki 7 busbar: seksi I, II, III, I, IV, V, dan VI masing-masing diambil dari sisi transformator tegangan rendah unit 1, 2, 3, 4, 5, dan 7; seksi VII merupakan titik awal catu daya eksternal, catu daya pengaman, dan generator diesel, yang digunakan sebagai catu daya cadangan untuk seksi I, III, dan VI bus 10kV. Semua beban 10kV di PLTA didistribusikan secara merata pada jalur bus I~VI sesuai dengan prinsip dispersi dan independensi. Peralatan yang terhubung oleh bus pabrik 10kV dibagi menjadi transformator distribusi, motor tegangan tinggi, transformator tegangan, dan sakelar kontak sesuai dengan jenis bebannya. Lihat Gambar 1 untuk sistem catu daya 10kV PLTA yang terhubung.

relai proteksi untuk 10KV

Gambar 1. Kabel daya pembangkit 10kV

1. Alasan rekonstruksi perangkat proteksi daya 10kV

Sistem pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif pembangkit listrik 10kV yang asli menggunakan sistem proteksi terintegrasi Areva MiCOM-P122 impor dari Shanghai. Peralatan ini telah beroperasi sejak Mei 2007. Komponen elektronik sistem proteksi mengalami penuaan yang serius, dan komponen entri kopling optik pelindung lebih sering rusak, yang memengaruhi keamanan dan stabilitas produksi pembangkit listrik. Selain itu, produsen tidak lagi memproduksi suku cadang dengan jenis yang sama, hanya dapat membeli penggantian perangkat upgrade, dan data sistem proteksi tidak memenuhi persyaratan, tetapi tidak ada suku cadang dari proteksi sakelar siaga; tingkat otomatisasi yang rendah, digitalisasi yang lemah, manajemen informasi perangkat yang tidak nyaman, tidak dapat memenuhi persyaratan saat ini, antarmuka manusia-mesin dan semua perangkat lunak berbahasa Inggris tidak ramah, yang menyebabkan pekerjaan yang lebih membosankan dan mengurangi efisiensi kerja. Dengan mempertimbangkan faktor-faktor di atas, transformasi teknis sistem pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif konsumsi daya 10kV perlu dilakukan.

3 Persyaratan proteksi dan transformasi daya pembangkit 10kV

Peralatan gardu induk dan posisi pemasangannya tetap sama, mengganti semua sakelar beban pengumpan, sakelar bus, kabinet PT, kabel sekunder internal, dan deretan terminal asli; panel peralatan gardu induk didesain ulang dan dimodifikasi sesuai ukuran perangkat baru; menyelesaikan pengkabelan sistem pemantauan daya akses perangkat baru dan set alamat antarmuka komunikasi. Dalam proses transformasi, loop operasi dioptimalkan dengan tetap mempertahankan konfigurasi proteksi asli.

4 Pemilihan peralatan pengukuran dan kontrol perlindungan komprehensif yang baru

Perangkat pengukuran dan kontrol proteksi terintegrasi yang baru ini akan mengintegrasikan fungsi kontrol, proteksi, perekaman gelombang gangguan, pengukuran, alarm sinyal, akuisisi volume switching, dan komunikasi. Dengan proteksi arus non-directional tiga tahap sebagai inti, perangkat ini dilengkapi dengan fungsi pemantauan dan pengumpulan parameter saluran, dan data pengukuran serta informasi proteksi dapat diunggah ke sistem pemantauan daya melalui port komunikasi untuk memfasilitasi otomatisasi jaringan distribusi. Berdasarkan hasil lelang umum pemasok nasional untuk proyek transformasi perangkat proteksi daya pembangkit 10kV PLTA, perangkat pengukuran dan kontrol seri AM5SE yang diproduksi oleh Acrel Co., Ltd. akhirnya terpilih. Berdasarkan karakteristik beban bus daya pembangkit 10kV yang berbeda, perangkat pengukuran dan kontrol proteksi saluran AM5SE-F, perangkat pemantauan dan kontrol proteksi transformator AM5SE-T, perangkat pengukuran dan kontrol proteksi motor AM5SE-M, perangkat pengukuran dan kontrol proteksi kendali mandiri AM5SE-B, dan kabinet PT perangkat pemantauan PT AM5SE-UB, fungsi proteksi masing-masing model ditunjukkan pada tabel berikut:

relai proteksi

model

fungsi perlindungan

AM5SE-F

Alat ukur & kontrol proteksi saluran

Proteksi arus lebih tiga tahap (dapat ditutup dengan tekanan rendah, dapat diproteksi searah), proteksi arus lebih batas waktu terbalik (dapat diproteksi dengan W tertutup tekanan rendah, proteksi arus lebih batas waktu terbalik orde nol dua tahap 101 / proteksi arus lebih batas waktu terbalik, proteksi arus lebih orde nol dua tahap 1.2 / proteksi arus lebih waktu terbalik, penutupan kembali, proteksi arus lebih yang dipercepat (dengan penutupan tegangan rendah), alarm kelebihan beban, trip kelebihan beban, trip kehilangan tekanan, alarm kehilangan tekanan, proteksi tegangan lebih, proteksi tegangan lebih orde nol, proteksi daya terbalik, reduksi beban frekuensi rendah / proteksi frekuensi tinggi (dengan perbedaan slip), alarm pemutus PT, alarm pemutus sirkuit kontrol, loop FC dengan fungsi kunci arus lebih, proteksi non-daya, alarm pemutus CT, dan pemeriksaan

AM5SE-T

Alat ukur dan kontrol proteksi distribusi daya

Proteksi arus lebih tiga tahap (dapat diselesaikan dengan penutupan tegangan komposit), proteksi arus lebih batas waktu terbalik (dapat diselesaikan dengan kunci tegangan komposit), proteksi arus lebih orde nol 101 dua tahap, proteksi arus lebih orde nol 102 dua tahap, proteksi arus lebih batas waktu terbalik orde nol, alarm kelebihan beban, trip kelebihan beban, alarm pemutusan PT, alarm pemutusan sirkuit kontrol, proteksi non-daya, alarm pemutusan CT, loop FC dengan fungsi kunci arus lebih

AM5SE-B

perangkat pengukuran dan kontrol perlindungan proyeksi diri

Tiga bagian proteksi arus lebih (dengan penguncian tegangan komposit, dengan penguncian arah), proteksi arus lebih waktu mundur (dengan penguncian tegangan komposit), proteksi arus lebih dipercepat (dengan penguncian tegangan komposit), fungsi siaga (mendukung 11 jenis sistem catu daya), alarm pemutusan PT, alarm pemutus sirkuit kontrol, proteksi pengisian bus, penutupan kembali, kopling / alarm kelebihan beban, proteksi arus lebih orde nol dua bagian, proteksi arus lebih percepatan orde nol, periksa periode yang sama

AM5SE-M

Alat ukur & kontrol proteksi motor

Proteksi arus (startup, running), proteksi arus dua tahap, proteksi waktu mundur, proteksi urutan negatif dua tahap, proteksi batas waktu mundur orde negatif, proteksi arus lebih orde nol dua tahap, kelebihan beban panas, proteksi kelebihan beban, alarm kelebihan beban, trip kelebihan beban, proteksi pemblokiran, waktu mulai lama, proteksi non-daya, alarm pemutus PT, alarm pemutus sirkuit kontrol, proteksi tegangan rendah, alarm tegangan lebih orde nol, loop FC dengan fungsi kunci arus lebih, proteksi ketidakseimbangan tegangan, proteksi urutan fasa, proteksi fasa tegangan, proteksi tegangan lebih

Selain fungsi proteksi di atas, setiap perangkat pengukuran dan kontrol proteksi mikrokomputer memiliki antarmuka komunikasi RS485. Komunikasi dengan sistem pemantauan daya dapat dilakukan, fungsi pemantauan sirkuit operasi independen dapat dijalankan, status sakelar dapat dipantau, dan pemantauan sirkuit sakelar menjadi lebih lengkap. Dilengkapi fungsi hop bawaan, pengguna dapat memilih untuk berinvestasi. Perangkat pengukuran dan kontrol proteksi mikrokomputer seri AM5SE yang baru dikonfigurasi ini memiliki fungsi proteksi yang kaya, dan setiap menu dapat diatur secara bebas dalam bahasa Mandarin atau Inggris, sehingga memudahkan pengoperasian dan pemeliharaan.

5. Perancangan Pembangkit Listrik 10kV

Perangkat pengukuran dan kontrol proteksi terintegrasi komputer seri AM5SE yang baru dikonfigurasi beserta gambarnya dirancang oleh Acrel Co., LTD. Desain skema sirkuit sekunder harus didasarkan pada gambar kabinet tegangan tinggi 10kV asli. Tata letak baris terminal didasarkan pada desain gambar, dan desain gambar tersebut harus memenuhi persyaratan peraturan terkait. Untuk desain gambar dengan sifat beban yang sama, nomor terminal dan nomor baris sangat seragam dan memiliki aturan tertentu. Keakuratan desain gambar menentukan kelancaran konstruksi dan komisioning serta keamanan produksi setelah operasi.

6. Proses proteksi dan transformasi daya pada pembangkit 10kV

Pembangkit 10kV harus memenuhi persyaratan konstruksi: rencana konstruksi dan gambar detail; manajer peralatan harus menyelesaikan penerimaan peralatan baru; personel konstruksi harus menyelesaikan edukasi keselamatan; dan peralatan serta material yang lengkap. Konstruksi dilaksanakan sesuai dengan skema dan gambar, untuk memastikan penyelesaian setiap sambungan yang lancar.

6.1 Transformasi perangkat keras proteksi daya pembangkit 10kV

Konstruksi renovasi pembangkit 10kV terutama memiliki tiga kaitan: penggantian baris terminal pada kabinet sakelar, pelepasan perangkat pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif yang lama, serta pemasangan dan perakitan jalur dan pengaturan kabel perangkat proteksi komprehensif yang baru.

6.1.1. Ganti baris terminal

Penggantian terminal perlu dilakukan satu per satu, untuk mengganti satu terminal; dilarang mengganti dua atau lebih terminal secara bersamaan untuk mencegah kesalahan penyambungan dan kesalahan pengkabelan. Mengganti baris terminal pada kabinet sakelar saja dapat secara efektif mencegah kesalahan pengkabelan. Catu daya AC, catu daya DC, sirkuit trip, dan sirkuit sinyal perlu ditambahkan isolasi. Isolasi harus dilakukan untuk mencegah hubungan pendek antar terminal, jangan sampai terlepas. Penggantian baris terminal bertujuan untuk memastikan terminal loop dan nomor jalur asli tetap utuh, sehingga proses pengkabelan dan pemeriksaan jalur selanjutnya dapat berjalan lancar.

6.1.2 Pembongkaran alat ukur dan kontrol proteksi komprehensif lama

Sesuai dengan rencana konstruksi dan gambar, lepaskan komponen-komponen yang akan dibongkar, termasuk perangkat pengukuran dan kontrol proteksi terintegrasi yang lama, relai perantara pada gardu induk, relai tegangan, relai waktu, dan komponen lainnya, serta kabel sekunder terkait. Saat membongkar, perhatikan untuk mencegah kerusakan buatan pada komponen dan pelepasan kabel sekunder yang tidak perlu. Atur dan bongkar komponen, klasifikasikan, dan tentukan penyimpanan lokal untuk mencegah kekacauan di lokasi kerja. Lokasi konstruksi harus memenuhi persyaratan 6S.

6.1.3 Pemasangan dan perakitan jalur dan pengaturan kabel perangkat pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif

Karena ukuran perangkat pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif yang baru dan lama berbeda, ukuran jendela pemasangan pada panel kabinet sakelar tidak sesuai dengan ukuran perangkat pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif yang baru. Jendela pemasangan pada panel kabinet sakelar harus dipotong dan diperlebar untuk memasang perangkat pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif yang baru dan mencegah panel tergores saat pemotongan. Kabel yang terhubung ke perangkat baru harus merupakan kabel baru, dan semua kabel yang tidak digunakan harus dilepas untuk mencegah adanya sirkuit parasit. Pengkabelan harus dilakukan sesuai dengan gambar desain untuk mencegah kebocoran, kesalahan penyambungan, dan kesalahan sakelar. Pengkabelan kabel perangkat baru harus rapi, terpadu, pengkabelan yang wajar, nyaman untuk diperiksa dan dirawat.

6.2 Proteksi daya dan komisioning pembangkit 10 k V

Perlindungan dan debugging terutama dibagi menjadi empat tautan: pemeriksaan jalur loop sekunder, verifikasi fungsi loop, debugging statis perangkat perlindungan dan uji transmisi. Periksa dengan cermat setiap terminal dan setiap nomor jalur sesuai dengan gambar konstruksi. Fokus pada pemeriksaan sirkuit sekunder CT tanpa sirkuit terbuka, sirkuit sekunder PT, polaritas dan kabel harus benar; periksa telemetri, komunikasi jarak jauh, kabel kendali jarak jauh harus benar; periksa sirkuit kontrol DC tanpa korsleting, tidak ada korsleting antara sirkuit ground LN; ukur resistansi isolasi sirkuit kontrol DC memenuhi persyaratan (1000V); ukur apakah sirkuit AC / DC dengan listrik. Perlu dicatat bahwa, karena unit outsourcing tidak terbiasa dengan sirkuit sekunder pabrik, mudah terlewat dan salah sambung dalam proses transformasi.

Loop kontrol tegangan AC dan DC dihidupkan untuk memverifikasi fungsi setiap loop. Periksa apakah sinyal telemetri, sinyal jarak jauh, dan sinyal kendali jarak jauh sudah benar, meter, lampu indikator, lampu, dan sirkuit pemanas normal; fungsi anti-loncat pada badan sakelar sudah benar. Nyalakan loop kontrol untuk memverifikasi lebih lanjut bahwa pengkabelan setiap loop sudah benar.

Debugging statis perangkat proteksi dilakukan dengan melakukan inspeksi pengambilan sampel perangkat, pengunggahan dan pengecekan nilai tetap, serta inspeksi fungsi perangkat. Periksa perangkat proteksi saluran AM5SE-F, perangkat proteksi transformator AM5SE-T, perangkat proteksi motor AM5SE-M, perangkat self-switching siaga AM5SE-B, dan pemantauan PT dengan memberikan arus pada sisi sekunder CT dan memberikan tegangan analog ke terminal kabinet PT. Perangkat AM5SE-UB, voltmeter, amperemeter, dan sistem pemantauan ditampilkan dengan benar, serta urutan fasa dan fasa loop tegangan AC dan arus AC diverifikasi kebenarannya. Atur nilai tetap sesuai dengan perangkat proteksi pasangan tunggal nilai tetap dan periksa untuk memastikan nilai tetap tersebut benar. Inspeksi fungsi proteksi dilakukan untuk memverifikasi kebenaran logika aksi dan waktu aksi perangkat pengukuran dan kontrol proteksi mikrokomputer seri AM5SE dengan menambahkan kuantitas analog. Tidak akan terjadi penolakan dan malfungsi, serta waktu aksi harus memenuhi persyaratan. Debugging statis pada perangkat proteksi memastikan bahwa perangkat proteksi dapat merespons kesalahan secara sensitif, serta mengirimkan sinyal alarm dan instruksi trip secara andal dan cepat.

Koneksi data antara perangkat pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif dan sistem pemantauan daya sudah benar, dan status operasi, nilai pengaturan, catatan kejadian, dan informasi lainnya pada perangkat proteksi dapat dikumpulkan secara real-time di latar belakang. Perangkat proteksi terhubung ke latar belakang, yang meningkatkan manajemen sistem proteksi relai dan tingkat otomatisasi pemrosesan informasi gangguan.

Uji transmisi bertujuan untuk mensimulasikan besarnya gangguan yang terdeteksi oleh perangkat proteksi. Perangkat proteksi harus keluar dari sakelar trip untuk memverifikasi kebenaran logika proteksi perangkat, rangkaian trip, dan rangkaian sinyal; serta memastikan sakelar dapat dibuka dan ditutup dengan benar dari jarak jauh melalui pengoperasian komputer host. Uji transmisi menyeluruh harus dilakukan untuk setiap rangkaian perangkat proteksi guna memastikan logika proteksi setiap perangkat proteksi kabinet sakelar, trip outlet proteksi, sakelar buka-tutup jarak jauh, dan indikasi sinyal yang benar.

6.3 Masalah yang dihadapi dalam transformasi dan optimasi

Setelah transformasi perangkat pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif yang baru selesai, selama uji transmisi, ditemukan bahwa sakelar hanya dapat ditutup sekali. Jika ditutup lagi, sakelar hanya dapat ditutup setelah catu daya kontrol dihidupkan ulang. Melalui analisis, ditemukan bahwa tidak ada titik normal tertutup pada kumparan penutup pemutus sirkuit. Karena relai penutup diatur dalam perangkat proteksi untuk memastikan pemutus sirkuit dapat ditutup dengan andal, pada saat ini, karena tidak ada titik normal tertutup pada kumparan penutup pemutus sirkuit, setelah penutupan. Jika tidak ada titik putus, energi relai penutup dan penahan tidak dapat dilepaskan, sehingga perlu dihidupkan ulang dan relai penutup dan penahan dapat dilepaskan sebelum penutupan berikutnya. Setelah berkali-kali berkomunikasi dengan produsen pemutus sirkuit dan personel terkait di PLTA, serangkaian titik normal tertutup dihubungkan secara seri sebelum kumparan penutup, sehingga menyelesaikan masalah di atas. Mengambil perangkat pengukuran dan kontrol proteksi transformator AM5SE-T sebagai contoh, diagram sekunder rangkaian buka-tutup rekonstruksi PLTA ditunjukkan pada Gambar 2.

Relai proteksi 10KV

Gambar 2 diagram kuadrat rangkaian split AM5SE-T

7 Transformasi sistem pemantauan tenaga listrik 10kV

Untuk memantau operasi dan pengumpulan data seluruh ruang distribusi secara real-time, satu set sistem pemantauan daya Acrel-2000Z dikonfigurasi untuk pembangkit listrik tenaga air. Sistem ini dapat mengunggah data proteksi mikrokomputer ke sistem pemantauan daya untuk mewujudkan pemantauan dan manajemen daya gardu induk 10kV serta meningkatkan tingkat manajemen otomatis. Fungsi-fungsi utamanya antara lain: pemantauan real-time, kueri parameter listrik, laporan operasi, alarm real-time, kueri kejadian historis, laporan statistik daya, manajemen hak pengguna, topologi jaringan, pemantauan kualitas daya, fungsi kendali jarak jauh, manajemen komunikasi, gelombang perekaman gangguan, penarikan kembali kecelakaan, kueri kurva, akses web, dan akses aplikasi.

8. Kesimpulan

Transformasi perangkat proteksi daya 10kV di stasiun tenaga air telah memecahkan masalah seperti penuaan serius komponen elektronik, tingkat otomatisasi rendah, antarmuka manusia-mesin dan perangkat lunak yang tidak ramah, dan pekerjaan pemeliharaan yang sulit. Penggantian perangkat pengukuran dan kontrol proteksi mikrokomputer seri AM5SE lebih fungsional dan manusiawi, Perangkat kristal cair tampilan tegangan yang lebih intuitif, jumlah pengambilan sampel saat ini dan berbagai catatan kejadian; Fungsi perangkat lunak debug kuat, mudah dioperasikan, mudah dikuasai, antarmuka perangkat lunak yang ramah; Sirkuit operasi memiliki fungsi pemantauan sakelar sakelar dan pemutusan sirkuit kontrol; Lampu indikator panel perangkat secara langsung menunjukkan posisi lompatan sakelar dan status penutupan, Untuk personel operasi dan pemeliharaan lebih intuitif; Perangkat pengukuran dan kontrol proteksi motor AM5SE-M yang dikonfigurasi menambahkan pengenalan status mulai / berjalan motor, Dan dilengkapi dengan bagian mulai, menjalankan bagian, menjalankan dua bagian dan fungsi perlindungan lainnya, Memecahkan arus mulai motor besar, Mudah menyebabkan masalah lompatan palsu; Perangkat proteksi dilengkapi dengan antarmuka komunikasi RS485. Antarmuka komunikasi terhubung antar perangkat proteksi secara "hand-in-hand". Data dikirimkan ke Sistem Pemantauan Daya Acrel-2000Z, sehingga memudahkan untuk melihat informasi proteksi dan manajemen informasi gangguan. Sejak transformasi perangkat pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif yang baru ini mulai beroperasi, peralatan telah beroperasi normal. Penerapan perangkat proteksi komprehensif yang baru ini memiliki fungsi proteksi yang kaya, antarmuka operasi yang ramah pengguna, serta pengoperasian dan perawatan yang mudah. ​​Hal ini meningkatkan keandalan operasional PLTA dan memastikan keamanan serta stabilitas produksi PLTA, yang tentunya sangat penting.

 

Referensi

[1] Kode Nb/T 35010-2013 untuk perancangan proteksi relai pada PLTA

[2] DL / T 5164-2002 kode teknis untuk desain daya bantu pembangkit listrik

[3] GB / T 50171-2012 kode untuk konstruksi dan penerimaan panel, kabinet dan kabel sirkuit sekunder teknik instalasi peralatan listrik

[4] Huang Jinxin. Transformasi perangkat proteksi daya bantu 10kV dari Pembangkit Listrik Tenaga Air Longtan

[5] Solusi otomatisasi terintegrasi dan operasi serta pemeliharaan gardu induk pengguna ankrui. November 2021


Waktu posting: 17-Agu-2022