Ricostruzione del dispositivo di protezione dell'alimentazione da 10 kV di una centrale idroelettrica
Riassunto: Al fine di migliorare l'affidabilità dell'impianto da 10 kV, il dispositivo di misurazione e controllo della protezione integrato originale, i componenti elettronici invecchiano gravemente, il basso livello di automazione, l'interfaccia uomo-macchina insufficiente e il software intuitivo, i lavori di manutenzione difficili. La centrale idroelettrica ha deciso di aggiornare l'impianto da 10 kV dispositivo di protezione dell'alimentazione.Il nuovo dispositivo di protezione e controllo ha numerose funzioni di protezione, un'interfaccia operativa intuitiva e un funzionamento e una manutenzione convenienti, che migliorano il funzionamento affidabile del consumo energetico della centrale idroelettrica e garantiscono la sicurezza e la stabilità della centrale elettrica.
Parole chiave: dispositivo di protezione e controllo da 10kV;affidabilità;protezione per la centrale idroelettrica
0 Introduzione
Una centrale idroelettrica si trova 15 km a monte del capoluogo della contea di Guangxi.Si tratta di un progetto fondamentale di "Trasmissione di energia da ovest a est" e un importante progetto per lo sviluppo della Cina occidentale.La costruzione della centrale idroelettrica è iniziata il 1 luglio 2001 ed è stata completamente messa in funzione alla fine del 2009. Il livello dell'acqua progettato è di 400 m, l'altezza della diga è di 216,5 m, la lunghezza superiore della diga è di 836 m, la capacità di stoccaggio è di 27,3 miliardi di m³, la capacità installata è di 6,3 milioni di kW e la produzione annua di energia è di 18,7 miliardi di kWh.La costruzione è completata in due fasi.A causa dell’enorme capacità di produzione della centrale elettrica, essa ha un grande impatto sulla società.Al fine di garantire la qualità dell'alimentazione elettrica e la fornitura di energia elettrica sicura e affidabile a lungo termine, la centrale idroelettrica ha gradualmente trasformato il nuovo dispositivo completo di misurazione e controllo della protezione del consumo energetico dell'impianto da 10 kV.
1. Breve introduzione del sistema di alimentazione dell'impianto da 10 kV
Il sistema da 10 kV della centrale idroelettrica è un sistema di messa a terra a bassa corrente.La sua forma di cablaggio adotta più alimentatori indipendenti, la sezione I~VI del bus è in standby ad anello "mano nella mano" e un'importante configurazione di dispersione del carico per garantire l'affidabilità dell'alimentazione.L'intero sistema di alimentazione a 10kV è costituito da 7 sbarre collettrici: le sezioni I, II, III, I IV, V e VI sono ricavate rispettivamente dal lato trasformatore di bassa tensione delle unità 1,2,3,4,5 e 7;la sezione VII è il punto di introduzione dell'alimentatore esterno, dell'alimentatore di sicurezza e del generatore diesel, che vengono utilizzati come alimentazione di riserva del bus delle sezioni I, III e VI da 10 kV.Tutti i carichi da 10kV presenti nell'impianto sono distribuiti uniformemente sulla linea bus I~VI secondo il principio di dispersione e indipendenza.L'apparecchiatura collegata dal bus di fabbrica da 10 kV è suddivisa in trasformatore di distribuzione, motore ad alta tensione, trasformatore di tensione e interruttore di contatto in base alla natura del carico.Vedere la Figura 1 per il sistema di alimentazione da 10 kV della centrale idroelettrica in connessione.
Fig. 1 Cablaggio alimentazione impianto 10kV
1. Motivo della ricostruzione del dispositivo di protezione dell'alimentazione da 10 kV
L'originale dispositivo di misurazione e controllo della protezione completa della centrale elettrica da 10 kV adotta il dispositivo di protezione integrato Shanghai Areva MiCOM-P122 importato.L'apparecchiatura è in funzione dal maggio 2007. I componenti elettronici del dispositivo di protezione sono seriamente invecchiati e i componenti di ingresso del giunto ottico di protezione vengono danneggiati più frequentemente, il che influisce sulla produzione sicura e stabile della centrale elettrica.Inoltre, il produttore non produce più pezzi di ricambio dello stesso tipo, può solo acquistare la sostituzione del dispositivo di aggiornamento e i dati del dispositivo di protezione non soddisfano i requisiti, ma nessun pezzo di ricambio della protezione dell'interruttore di standby;il livello di automazione non è elevato, la digitalizzazione debole, la gestione scomoda delle informazioni sui dispositivi, non possono soddisfare i requisiti odierni, l'interfaccia uomo-macchina e tutto il software inglese non sono amichevoli, il che porta lavoro più noioso e riduce l'efficienza del lavoro.Considerando i fattori di cui sopra, è necessario effettuare la trasformazione tecnica del sistema completo di misurazione e controllo della protezione del consumo energetico da 10 kV.
3 Requisiti per la protezione e trasformazione dell'energia di impianti 10kV
Il quadro e la sua posizione di installazione rimangono invariati, sostituiscono tutti gli interruttori di carico della linea originale, gli interruttori del bus, l'armadio PT, il cavo secondario interno e la fila di terminali;il quadro del quadro viene riprogettato e modificato in base alla taglia del nuovo apparecchio;completare il cablaggio del nuovo sistema di monitoraggio dell'alimentazione di accesso al dispositivo e impostare l'indirizzo dell'interfaccia di comunicazione.Nel processo di trasformazione, il ciclo operativo viene ottimizzato quando la configurazione di protezione originale viene mantenuta invariata.
4 Selezione di nuove apparecchiature complete di misurazione e controllo della protezione
Il nuovo dispositivo integrato di misurazione e controllo della protezione dovrebbe integrare le funzioni di controllo, protezione, registrazione delle onde di guasto, misurazione, segnale di allarme, acquisizione del volume di commutazione e comunicazione.Con la protezione della corrente non direzionale a tre stadi come nucleo, è dotato della funzione di monitoraggio e raccolta dei parametri di linea, e i dati di misurazione e le informazioni di protezione possono essere caricati nel sistema di monitoraggio dell'energia attraverso la porta di comunicazione per facilitare l'automazione del rete di distribuzione.Secondo i risultati della gara pubblica dei fornitori nazionali per il progetto di trasformazione del dispositivo di protezione dell'impianto da 10 kV della centrale idroelettrica, è stato finalmente selezionato il dispositivo di misurazione e controllo della serie AM5SE prodotto da Acrel Co., Ltd..In base alle diverse proprietà di carico del bus di alimentazione dell'impianto da 10 kV, dispositivo di misurazione e controllo della protezione di linea AM5SE-F, dispositivo di monitoraggio e controllo della protezione del trasformatore AM5SE-T, dispositivo di misurazione e controllo della protezione motore AM5SE-M, protezione autocontrollo AM5SE-B dispositivo di misurazione e controllo, armadio PT AM5SE-UB Dispositivo di monitoraggio PT, le funzioni di protezione di ciascun modello sono mostrate nella tabella seguente:
| modello | funzione di protezione |
| AM5SE-F Dispositivo di misurazione e controllo della protezione della linea | Protezione da sovracorrente a tre stadi (può essere chiusa da bassa pressione, può essere protetta in direzione), protezione da sovracorrente con limite di tempo inverso (può essere protetta da W chiuso a bassa pressione, ordine zero a due stadi 101 limite di sovracorrente / tempo inverso da protezione di corrente, ordine zero a due stadi 1. 2 Protezione da sovracorrente corrente/tempo inverso, richiusura, protezione da sovracorrente accelerata (tramite chiusura a bassa tensione), allarme di sovraccarico, intervento per sovraccarico, intervento per perdita di pressione, allarme perdita di pressione, protezione da sovratensione, protezione da sovratensione di ordine zero, protezione da inversione di potenza, riduzione del carico a bassa frequenza/protezione ad alta frequenza (tramite differenza di scorrimento), allarme di interruzione PT, allarme di interruzione del circuito di controllo, loop FC con funzione di blocco da sovracorrente, protezione senza alimentazione, allarme di interruzione CT, e controlla |
| AM5SE-T Dispositivo di misurazione e controllo della protezione della distribuzione dell'energia | Protezione da sovracorrente a tre stadi (può essere completata con chiusura di tensione composita), protezione da sovracorrente con limite di tempo inverso (può essere completata con blocco di tensione composita), protezione da sovracorrente di ordine zero a due stadi 101, protezione da sovracorrente di ordine zero a due stadi 102 protezione da sovracorrente, limite di tempo inverso di ordine zero, protezione da sovracorrente, allarme di sovraccarico, sgancio per sovraccarico, allarme di interruzione PT, allarme di interruzione del circuito di controllo, protezione senza alimentazione, allarme di interruzione CT, loop FC con funzione di blocco da sovracorrente |
| AM5SE-B il dispositivo di misurazione e controllo della protezione dell'autoproiezione | Protezione da sovracorrente in tre sezioni (tramite blocco della tensione composita, con blocco della direzione), protezione da sovracorrente a tempo inverso (tramite blocco della tensione composita), protezione da sovracorrente accelerata (tramite blocco della tensione composita), funzione standby (supporta 11 tipi di sistemi di alimentazione) , Allarme interruzione PT, allarme interruzione circuito di controllo, protezione carica bus, richiusura, accoppiamento/allarme sovraccarico, protezione da sovracorrente con ordine zero a due sezioni, protezione da sovracorrente con accelerazione sequenza zero, controllo dello stesso periodo |
| AM5SE-M Dispositivo di misurazione e controllo della protezione del motore | Protezione corrente (avvio, funzionamento), protezione corrente a due stadi, protezione tempo inverso, protezione sequenza negativa a due stadi, protezione limite tempo inverso ordine negativo, protezione da sovracorrente ordine zero a due stadi, sovraccarico caldo, protezione da sovraccarico, allarme di sovraccarico, intervento per sovraccarico, protezione blocco, tempo di avvio lungo, protezione mancanza alimentazione, allarme interruzione PT, allarme interruzione circuito di controllo, protezione bassa tensione, allarme sovratensione ordine zero, loop FC con funzione di blocco sovracorrente, protezione squilibrio di tensione, protezione sequenza di fase, protezione fase di tensione , protezione da sovratensione |
Oltre alla funzione di protezione di cui sopra, ciascun dispositivo di misurazione e controllo della protezione del microcomputer dispone di un'interfaccia di comunicazione RS485, realizza la comunicazione con il sistema di monitoraggio dell'alimentazione, realizza la funzione di monitoraggio del circuito di funzionamento indipendente, realizza lo stato dell'interruttore e il monitoraggio del circuito dell'interruttore è più completo ;funzione hop integrata, gli utenti possono scegliere se investire.La nuova configurazione della funzione di protezione della serie AM5SE del dispositivo di misurazione e controllo della protezione del microcomputer è ricca e ciascun menu può essere impostato liberamente in cinese o inglese, favorendo il funzionamento e la manutenzione.
5. Progettazione di un impianto da 10kV
Il dispositivo di misurazione e controllo della protezione integrato nel computer della serie AM5SE appena configurato e i disegni sono progettati da Acrel Co., LTD.Il progetto schematico del circuito secondario deve essere basato sui disegni secondari originali dell'armadio ad alta tensione da 10 kV.Il layout della fila di terminali si basa sul disegno del disegno e il disegno del disegno deve soddisfare i requisiti delle normative pertinenti.Per la progettazione del disegno con la stessa natura del carico, il numero del terminale e il numero della linea sono altamente uniformi e hanno determinate regole.L'accuratezza del disegno determina se la costruzione e la messa in servizio sono regolari e la produzione sicura dopo l'operazione.
6. Processo di protezione e trasformazione dell'energia elettrica di 6 impianti da 10kV
L'impianto da 10kV deve soddisfare le condizioni di costruzione: piano di costruzione dettagliato e disegni;i gestori delle attrezzature dovranno completare l'accettazione delle nuove attrezzature;personale di costruzione per completare la formazione sulla sicurezza;e strumenti e materiali completi.La costruzione viene eseguita in stretta conformità con lo schema e i disegni, per garantire il corretto completamento di ciascun collegamento.
6.1 Trasformazione hardware di protezione potenza impianto 10kV
La ristrutturazione dell'impianto da 10 kV prevede principalmente tre collegamenti: la sostituzione della fila di terminali nel quadro elettrico, la rimozione del vecchio dispositivo di misurazione e controllo della protezione completa e l'installazione e la catena di montaggio e la disposizione dei cavi del nuovo dispositivo di protezione globale.
6.1.1.Sostituire la riga del terminale
La sostituzione dei terminali deve essere sostituita una per una, per sostituire un terminale;vietato sostituire due o più terminali contemporaneamente per evitare collegamenti errati, causare collegamenti errati, sostituire la fila di terminali in un solo quadro elettrico e prevenire efficacemente collegamenti errati;L'alimentatore CA, l'alimentatore CC, il circuito di sgancio, il circuito di segnale per aggiungere isolamento, devono essere isolati per evitare che il corto collegamento tra i terminali venga premuto senza allentarsi.Per sostituire la fila di terminali, per garantire che il terminale del loop originale e il numero di linea rimangano invariati e che la fase successiva del lavoro di cablaggio e controllo della linea possa essere eseguita senza problemi.
6.1.2 Demolizione del vecchio dispositivo di misurazione e controllo della protezione globale
Secondo il progetto costruttivo e i disegni, rimuovere i componenti da abolire, tra cui i vecchi dispositivi di misura e controllo di protezione integrata, relè intermedi nel quadro, relè di tensione, relè temporizzati e altri componenti, e relativi cavi secondari.Durante lo smontaggio prestare attenzione ad evitare danni artificiali ai componenti e rimuovere erroneamente cavi secondari utili.Organizzare e abolire i componenti e classificarli, specificare lo stoccaggio locale, per evitare il caos del cantiere, il cantiere deve soddisfare i requisiti 6S.
6.1.3 Installazione e catena di montaggio e disposizione dei cavi del dispositivo di misurazione e controllo della protezione completa
A causa delle diverse dimensioni dei nuovi e vecchi dispositivi di misurazione e controllo della protezione completa, la dimensione della finestra di installazione sul pannello del quadro elettrico non soddisfa le dimensioni del nuovo dispositivo di misurazione e controllo della protezione completa.La finestra di installazione sul pannello del quadro elettrico deve essere tagliata e ampliata per installare il nuovo dispositivo di misurazione e controllo della protezione completa e impedire il raschiamento del pannello durante il taglio.Il cavo collegato al nuovo dispositivo dovrà essere un cavo nuovo e tutti i cavi non utilizzati dovranno essere rimossi per prevenire l'esistenza di un circuito parassita.Il cablaggio deve essere eseguito in stretta conformità con i disegni di progetto per evitare perdite, collegamenti errati e commutazioni errate.Il cablaggio del nuovo dispositivo deve essere pulito, unificato, ragionevole, comodo per l'ispezione e la manutenzione.
6.2 Protezione di potenza e messa in servizio di un impianto a 10 kV
La protezione e il debug sono principalmente suddivisi in quattro collegamenti: controllo della linea del loop secondario, verifica della funzione del loop, debug statico del dispositivo di protezione e test di trasmissione.Controllare attentamente ogni terminale e ogni numero di linea secondo i disegni costruttivi.Concentrarsi sul controllo del circuito secondario del TA senza circuito aperto, del circuito secondario del PT, della polarità e del cablaggio devono essere corretti;controllare che la telemetria, la comunicazione remota e il cablaggio del telecomando siano corretti;controllare il circuito di controllo DC senza cortocircuito, nessun cortocircuito tra il circuito di terra LN;misurare che la resistenza di isolamento del circuito di controllo CC soddisfi i requisiti (1000 V);misurare se il circuito AC/DC è dotato di elettricità.Vale la pena notare che, poiché l'unità di outsourcing non ha familiarità con il circuito secondario della fabbrica, è facile perderlo e collegarsi erroneamente nel processo di trasformazione.
I circuiti di controllo della tensione CA e CC vengono accesi per verificare le funzioni di ciascun circuito.Verificare che i segnali di telemetria, segnalazione remota e telecomando siano corretti, che i contatori, le spie luminose, l'illuminazione e i circuiti del riscaldatore siano normali;la funzione anti-salto del corpo dell'interruttore è corretta.Accendere il circuito di controllo per verificare ulteriormente che il cablaggio di ciascun circuito sia corretto.
Il debug statico del dispositivo di protezione consiste nell'eseguire l'ispezione a campione del dispositivo, il caricamento e il controllo del valore fisso e l'ispezione funzionale del dispositivo.Controllare il dispositivo di protezione della linea AM5SE-F, il dispositivo di protezione del trasformatore AM5SE-T, il dispositivo di protezione del motore AM5SE-M, il dispositivo di autocommutazione di standby AM5SE-B e il monitoraggio PT mediante l'applicazione di corrente sul lato secondario del TA e l'applicazione di tensione analogica a il terminale dell'armadio PT.Il dispositivo AM5SE-UB, il voltmetro, l'amperometro e il sistema di monitoraggio vengono visualizzati correttamente e la sequenza di fase e la fase della tensione CA e del circuito di corrente CA vengono verificate per essere corrette.Impostare il valore fisso in base al dispositivo di protezione a coppia singola con valore fisso e controllarlo per garantire che il valore fisso sia corretto.L'ispezione della funzione di protezione serve a verificare la correttezza della logica di azione e del tempo di azione del dispositivo di misurazione e controllo della protezione del microcomputer serie AM5SE aggiungendo una quantità analogica, non si verificheranno rifiuti o malfunzionamenti e il tempo di azione dovrebbe soddisfare i requisiti.Il debug statico del dispositivo di protezione garantisce che il dispositivo di protezione possa rispondere in modo sensibile ai guasti e inviare segnali di allarme e istruzioni di intervento in modo affidabile e rapido.
La connessione dati tra il dispositivo di misurazione e controllo della protezione completa e il sistema di monitoraggio dell'energia è corretta e lo stato operativo, il valore di impostazione, la registrazione degli eventi e altre informazioni sul dispositivo di protezione possono essere raccolti in tempo reale in background.Il dispositivo di protezione è collegato in background, il che migliora la gestione del sistema di protezione del relè e il livello di automazione dell'elaborazione delle informazioni sui guasti.
Il test di trasmissione serve a simulare la quantità di guasti raccolti dal dispositivo di protezione e il dispositivo di protezione dovrebbe uscire dall'interruttore di sgancio per verificare la correttezza della logica di protezione del dispositivo, del circuito di sgancio e del circuito di segnale;e verificare che l'interruttore possa essere aperto e chiuso correttamente da remoto tramite il funzionamento del computer host.È necessario eseguire un test di trasmissione completo per ciascun set di dispositivi di protezione per garantire la logica di protezione di ciascun dispositivo di protezione del quadro elettrico, l'intervento della presa di protezione, l'interruttore di apertura e chiusura remota e la corretta indicazione del segnale.
6.3 Problemi incontrati nella trasformazione e ottimizzazione
Dopo aver completato la trasformazione del nuovo dispositivo di misurazione e controllo della protezione completa, durante il test di trasmissione si è constatato che l'interruttore poteva essere chiuso solo una volta.Se fosse stato richiuso, potrebbe essere chiuso solo dopo aver riavviato l'alimentazione di controllo.Dall'analisi si riscontra che non esiste alcun punto normalmente chiuso nella bobina di chiusura dell'interruttore.Poiché il relè di chiusura è impostato nel dispositivo di protezione per garantire che l'interruttore possa essere chiuso in modo affidabile, in questo momento, poiché non vi è alcun punto normalmente chiuso nella bobina di chiusura dell'interruttore, dopo la chiusura Se non è presente alcun punto di interruzione, il l'energia del relè di chiusura e mantenimento non può essere rilasciata, quindi deve essere riavviata e il relè di chiusura e mantenimento può essere rilasciato prima della chiusura successiva.Dopo numerose comunicazioni con il produttore dell'interruttore e il personale interessato della centrale idroelettrica, una serie di punti normalmente chiusi vengono collegati in serie prima della bobina di chiusura, risolvendo così i problemi di cui sopra.Prendendo come esempio il dispositivo di misurazione e controllo della protezione del trasformatore AM5SE-T, lo schema secondario del circuito di apertura e chiusura della ricostruzione della centrale idroelettrica è mostrato nella Figura 2.
Figura 2 diagramma quadratico del circuito diviso AM5SE-T
7 Trasformazione del sistema di monitoraggio della potenza elettrica 10kV
Al fine di monitorare il funzionamento e la raccolta dati dell'intera sala di distribuzione in tempo reale, è configurato un set di sistemi di monitoraggio della potenza Acrel-2000Z per la centrale idroelettrica per caricare i dati di protezione del microcomputer nel sistema di monitoraggio della potenza per realizzare il monitoraggio della potenza e gestione della sottostazione 10kV e migliorare il livello di gestione automatica.Le sue principali funzioni che possono essere realizzate sono le seguenti: monitoraggio in tempo reale, query sui parametri elettrici, rapporto operativo, allarme in tempo reale, query sugli eventi storici, rapporto sulle statistiche di potenza, gestione dei diritti utente, topologia di rete, monitoraggio della qualità dell'energia, funzione di controllo remoto, gestione della comunicazione, onda di registrazione guasti, richiamo incidente, interrogazione curve, accesso Web, accesso APP.
8. Conclusione
La trasformazione del dispositivo di protezione dell'alimentazione da 10 kV nella centrale idroelettrica ha risolto problemi quali il grave invecchiamento dei componenti elettronici, il basso livello di automazione, l'interfaccia uomo-macchina e il software poco amichevoli e i difficili lavori di manutenzione.La sostituzione del dispositivo di misurazione e controllo della protezione del microcomputer serie AM5SE è più funzionale e umanizzata, la tensione di visualizzazione del dispositivo a cristalli liquidi più intuitiva, la quantità di campionamento corrente e varie registrazioni di eventi;La funzione del software di debug è un'interfaccia software potente, facile da usare e da padroneggiare;Il circuito operativo ha la funzione di monitorare l'interruttore e la disconnessione del circuito di controllo;L'indicatore luminoso del pannello del dispositivo mostra direttamente la posizione di salto dell'interruttore e lo stato di chiusura. Per il personale operativo e di manutenzione è più intuitivo;Il dispositivo di misurazione e controllo della protezione del motore AM5SE-M configurato aggiunge il riconoscimento dello stato di avviamento/funzionamento del motore ed è dotato della sezione di avvio, dell'esecuzione della sezione, dell'esecuzione delle due sezioni e di altre funzioni di protezione. La corrente di avviamento del motore è elevata, facile da usare. causare un problema di falso salto;Il dispositivo di protezione è dotato di un'interfaccia di comunicazione RS485, L'interfaccia di comunicazione è collegata tra i dispositivi di protezione "mano nella mano", I dati vengono consegnati al sistema di monitoraggio dell'alimentazione Acrel-2000Z, Comodo per visualizzare le informazioni di protezione e la gestione delle informazioni sui guasti.Da quando è stata messa in funzione la trasformazione del nuovo dispositivo di misurazione e controllo della protezione completa, l'apparecchiatura ha funzionato normalmente.L'applicazione del nuovo dispositivo di protezione completo presenta ricche funzioni di protezione, un'interfaccia operativa intuitiva e un funzionamento e una manutenzione convenienti, che migliorano il funzionamento affidabile dell'impianto della centrale idroelettrica e garantiscono la sicurezza e la produzione stabile dell'impianto, il che è di ovvio significato.
Riferimento
[1] Codice Nb/T 35010-2013 per la progettazione dei relè di protezione delle centrali idroelettriche
[2] DL/T 5164-2002 Codice tecnico per la progettazione dell'energia ausiliaria delle centrali elettriche
[3] Codice GB / T 50171-2012 per la costruzione e l'accettazione del cablaggio di pannelli, armadi e circuiti secondari dell'ingegneria di installazione di apparecchiature elettriche
[4] Huang Jinxin.Trasformazione del dispositivo di protezione dell'alimentazione ausiliaria da 10 kV della centrale idroelettrica di Longtan
[5] Soluzione integrata di automazione e gestione e manutenzione della sottostazione utente ankrui.Novembre 2021
Orario di pubblicazione: 17 agosto 2022
