Reconstrução de dispositivo de proteção de energia de 10kV de Usina Hidrelétrica
Resumo: A fim de melhorar a confiabilidade da planta de 10kV, os componentes eletrônicos originais do dispositivo integrado de medição e controle de proteção envelhecem gravemente, baixo nível de automação, interface homem-máquina insuficiente e software amigável, trabalho de manutenção difícil. dispositivo de proteção de energia.O novo dispositivo de proteção e controle possui inúmeras funções de proteção, interface de operação amigável e operação e manutenção convenientes, o que melhora a operação confiável do consumo de energia da usina hidrelétrica e garante a segurança e estabilidade da usina.
Palavras-chave: Dispositivo de proteção e controle de 10kV;confiabilidade;proteção para usina hidrelétrica
0 Introdução
Uma central hidroeléctrica está localizada 15 km a montante de uma sede de condado em Guangxi.É um projeto marcante de “Transmissão de Energia do Ocidente para o Oriente” e um projeto importante para o desenvolvimento do oeste da China.A construção da usina hidrelétrica começou em 1º de julho de 2001 e foi totalmente colocada em operação no final de 2009. O nível de água projetado é de 400m, a altura da barragem é de 216,5m, o comprimento superior da barragem é de 836m, a capacidade de armazenamento é de 27,3 bilhões de m³, a capacidade instalada é de 6,3 milhões de kW e a geração anual de energia é de 18,7 bilhões de kWh.A construção é concluída em duas fases.Devido à enorme capacidade de produção da usina, ela tem um grande impacto na sociedade.A fim de garantir a qualidade do fornecimento de energia e o fornecimento seguro e confiável de energia elétrica a longo prazo, a usina hidrelétrica transformou gradualmente o novo dispositivo abrangente de medição e controle de proteção do consumo de energia da planta de 10kV.
1. Breve introdução ao sistema de energia da planta de 10kV
O sistema de 10kV da usina hidrelétrica é um sistema de aterramento de baixa corrente.Sua forma de fiação adota fonte de alimentação independente de múltiplas fontes de alimentação, o barramento da seção I ~ VI é um anel de espera "de mãos dadas" e uma importante configuração de dispersão de carga para garantir a confiabilidade da fonte de alimentação.Todo o sistema de potência de 10kV possui 7 barramentos: as seções I, II, III, I IV, V e VI são retiradas do lado do transformador de baixa tensão das unidades 1,2,3,4,5 e 7 respectivamente;a seção VII é o ponto de introdução da fonte de alimentação externa, fonte de alimentação de segurança e gerador a diesel, que são utilizados como fonte de alimentação de backup dos barramentos das seções I, III e VI de 10kV.Todas as cargas de 10kV na planta são distribuídas uniformemente na linha de barramento I~VI de acordo com o princípio de dispersão e independência.Os equipamentos conectados pelo barramento de fábrica de 10kV são divididos em transformador de distribuição, motor de alta tensão, transformador de tensão e chave de contato de acordo com a natureza da carga.Veja a Figura 1 para o sistema de alimentação de 10kV da usina hidrelétrica em conexão.
Fig. 1 Fiação de energia da planta de 10kV
1. Motivo para reconstrução do dispositivo de proteção de energia de 10kV
O dispositivo original de medição e controle de proteção abrangente da usina de 10kV adota o dispositivo de proteção integrado Shanghai Areva MiCOM-P122 importado.O equipamento está em operação desde maio de 2007. Os componentes eletrônicos do dispositivo de proteção estão seriamente envelhecidos e os componentes de entrada do acoplamento óptico de proteção são danificados com mais frequência, o que afeta a produção segura e estável da usina.Além disso, o fabricante não produz mais peças sobressalentes do mesmo tipo, só pode adquirir a substituição do dispositivo de atualização e os dados do dispositivo de proteção não atendem aos requisitos, mas não há peças sobressalentes da proteção do interruptor de espera;o nível de automação não é alto, a digitalização fraca, o gerenciamento inconveniente das informações dos dispositivos, não atende aos requisitos atuais, a interface homem-máquina e todos os softwares em inglês não são amigáveis, o que traz um trabalho mais tedioso e reduz a eficiência do trabalho.Considerando os fatores acima, é necessário realizar a transformação técnica do sistema abrangente de medição e controle de proteção do consumo de energia de 10kV.
3 Requisitos para proteção de energia e transformação de usinas de 10kV
O quadro e sua posição de instalação permanecem inalterados, substitua todas as chaves de carga do alimentador, chaves de barramento, gabinete PT, cabo secundário interno e linha de terminais originais;o painel do quadro é redesenhado e modificado de acordo com o tamanho do novo dispositivo;complete a fiação do novo sistema de monitoramento de energia de acesso ao dispositivo e conjunto de endereços de interface de comunicação.No processo de transformação, o circuito de operação é otimizado quando a configuração de proteção original é mantida inalterada.
4 Seleção de novos equipamentos abrangentes de medição e controle de proteção
O novo dispositivo integrado de medição e controle de proteção deve integrar as funções de controle, proteção, registro de ondas de falha, medição, alarme de sinal, aquisição de volume de comutação e comunicação.Com a proteção de corrente não direcional de três estágios como núcleo, ele é equipado com a função de monitoramento e coleta de parâmetros de linha, e os dados de medição e informações de proteção podem ser carregados no sistema de monitoramento de energia através da porta de comunicação para facilitar a automação do rede de distribuição.De acordo com os resultados da licitação pública dos fornecedores nacionais para o projeto de transformação do dispositivo de proteção de energia da usina hidrelétrica de 10kV, o dispositivo de medição e controle da série AM5SE produzido pela Acrel Co., Ltd.De acordo com as diferentes propriedades de carga do barramento de energia da planta de 10kV, dispositivo de medição e controle de proteção de linha AM5SE-F, dispositivo de monitoramento e controle de proteção de transformador AM5SE-T, dispositivo de controle e medição de proteção de motor AM5SE-M, proteção de autocontrole AM5SE-B dispositivo de medição e controle, gabinete PT dispositivo de monitoramento PT AM5SE-UB, funções de proteção de cada modelo são mostradas na tabela a seguir:
| modelo | função de proteção |
| AM5SE-F Dispositivo de medição e controle de proteção de linha | Proteção contra sobrecorrente de três estágios (pode ser fechada por baixa pressão, pode ser protegida na direção), limite de tempo reverso sobre proteção de corrente (pode ser protegida por W fechado de baixa pressão, ordem zero de dois estágios 101 sobre corrente / limite de tempo reverso acima proteção de corrente, ordem zero de dois estágios 1. 2 Proteção de sobrecorrente de corrente/tempo reverso, religamento, proteção de sobrecorrente acelerada (por fechamento de baixa tensão), alarme de sobrecarga, desarme de sobrecarga, desarme de perda de pressão, alarme de perda de pressão, proteção de sobretensão, proteção contra sobretensão de ordem zero, proteção de energia reversa, redução de carga de baixa frequência / proteção de alta frequência (por diferença de escorregamento), alarme de interrupção de PT, alarme de interrupção de circuito de controle, loop FC com função de bloqueio de sobrecorrente, proteção sem energia, alarme de interrupção de CT, e verifique |
| AM5SE-T Dispositivo de medição e controle de proteção de distribuição de energia | Proteção contra sobrecorrente de três estágios (pode ser completada por fechamento de tensão composta), limite de tempo reverso sobre proteção de corrente (pode ser completada por bloqueio de tensão composta), ordem zero de dois estágios 101 sobre proteção de corrente, ordem zero de dois estágios 102 sobre corrente proteção, limite de tempo reverso de ordem zero, proteção contra sobrecorrente, alarme de sobrecarga, desarme por sobrecarga, alarme de interrupção de PT, alarme de interrupção de circuito de controle, proteção sem energia, alarme de interrupção de CT, loop FC com função de bloqueio de sobrecorrente |
| AM5SE-B o dispositivo de medição e controle de proteção de autoprojeção | Proteção contra sobrecorrente de três seções (por travamento de tensão composta, com travamento de direção), proteção contra sobrecorrente de tempo reverso (por travamento de tensão composta), proteção acelerada contra sobrecorrente (por travamento de tensão composta), função de espera (suporta 11 tipos de sistema de fonte de alimentação) , Alarme de interrupção de PT, alarme de interrupção de circuito de controle, proteção de carregamento de barramento, religamento, acoplamento/alarme de sobrecarga, proteção de sobrecorrente de ordem zero de duas seções, aceleração de sequência zero sobre proteção de corrente, verifique o mesmo período |
| AM5SE-M Dispositivo de medição e controle de proteção de motor | Proteção de corrente (inicialização, funcionamento), proteção de corrente de dois estágios, proteção de tempo reverso, proteção de sequência negativa de dois estágios, proteção de limite de tempo reverso de ordem negativa, proteção de sobrecorrente de ordem zero de dois estágios, sobrecarga quente, proteção contra sobrecarga, alarme de sobrecarga, desarme de sobrecarga, proteção de bloqueio, tempo de início longo, proteção sem energia, alarme de interrupção de PT, alarme de interrupção de circuito de controle, proteção de baixa tensão, alarme de sobretensão de ordem zero, loop FC com função de bloqueio de sobrecorrente, proteção de desequilíbrio de tensão, proteção de sequência de fase, proteção de fase de tensão , proteção contra sobretensão |
Além da função de proteção acima, cada dispositivo de medição e controle de proteção de microcomputador possui interface de comunicação RS485, realiza a comunicação com o sistema de monitoramento de energia, realiza a função de monitoramento do circuito de operação independente, realiza o status da chave e o monitoramento do circuito da chave é mais completo ;função hop integrada, os usuários podem escolher se desejam investir.A função de proteção da série AM5SE do dispositivo de medição e controle de proteção de microcomputador recém-configurado é rica e cada menu pode ser definido livremente em chinês ou inglês, propício à operação e manutenção.
5. Projeto de planta de 10kV
O recém-configurado dispositivo de medição e controle de proteção integrado por computador da série AM5SE e os desenhos são projetados pela Acrel Co., LTD.O projeto esquemático do circuito secundário deve ser baseado nos desenhos secundários originais do gabinete de alta tensão de 10kV.O layout da linha terminal é baseado no projeto do desenho, e o projeto do desenho deve atender aos requisitos dos regulamentos relevantes.Para o projeto de desenho com a mesma natureza de carga, o número do terminal e o número da linha são altamente uniformes e possuem certas regras.A precisão do projeto do desenho determina se a construção e o comissionamento serão tranquilos e a produção segura após a operação.
6. Processo de proteção e transformação de energia de 6 plantas de 10kV
A planta de 10kV deverá atender às condições de construção: plano detalhado de construção e desenhos;os gerentes de equipamentos deverão concluir a aceitação de novos equipamentos;pessoal de construção para completar a educação de segurança;e ferramentas e materiais completos.A construção é realizada estritamente de acordo com o esquema e desenhos, para garantir o bom acabamento de cada elo.
6.1 Transformação de hardware de proteção de energia de planta de 10kV
A construção de renovação da planta de 10kV tem principalmente três links: a substituição da linha de terminais no gabinete de distribuição, a remoção do antigo dispositivo abrangente de medição e controle de proteção e a instalação e linha de montagem e arranjo de cabos do novo dispositivo de proteção abrangente.
6.1.1.Substitua a linha de terminais
A substituição do terminal precisa ser substituída um por um, para substituir um terminal;proibido substituir dois ou mais terminais ao mesmo tempo para evitar conexões incorretas, causar fiação incorreta, substituir a linha de terminais apenas em um gabinete de distribuição e evitar efetivamente a fiação incorreta;Fonte de alimentação CA, fonte de alimentação CC, circuito de disparo, circuito de sinal para adicionar isolamento, devem ser isolados para evitar curto-circuito entre os terminais e devem ser pressionados sem afrouxar.Para substituir a linha de terminais, para garantir que o terminal de loop original e o número da linha permaneçam inalterados, e a próxima etapa do trabalho de fiação e verificação da linha possa ser realizada sem problemas.
6.1.2 Demolição do antigo dispositivo de medição e controle de proteção abrangente
De acordo com o plano de construção e desenhos, remova os componentes a serem abolidos, incluindo os antigos dispositivos integrados de medição e controle de proteção, relés intermediários no quadro, relés de tensão, relés de tempo e outros componentes, e cabos secundários relacionados.Ao desmontar, preste atenção para evitar danos artificiais aos componentes e remova por engano cabos secundários úteis.Organizar e abolir os componentes e classificar, especificar o armazenamento local, para evitar o caos no canteiro de obras, o canteiro de obras deve atender aos requisitos 6S.
6.1.3 Instalação e linha de montagem e disposição de cabos de dispositivos abrangentes de medição e controle de proteção
Devido aos diferentes tamanhos de dispositivos de medição e controle de proteção abrangente novos e antigos, o tamanho da janela de instalação no painel do armário de distribuição não atende ao tamanho do novo dispositivo de medição e controle de proteção abrangente.A janela de instalação no painel do armário de distribuição deve ser cortada e ampliada para instalar o novo dispositivo abrangente de medição e controle de proteção e evitar que o painel seja raspado durante o corte.O cabo conectado ao novo dispositivo deve ser um cabo novo, e todos os cabos não utilizados devem ser removidos para evitar a existência de um circuito parasita.A fiação deve ser conduzida estritamente de acordo com os desenhos do projeto para evitar vazamentos, conexões incorretas e falhas de comutação.A fiação do cabo do novo dispositivo deve ser organizada, unificada e razoável, conveniente para inspeção e manutenção.
6.2 Proteção de energia e comissionamento de planta de 10 k V
A proteção e a depuração são divididas principalmente em quatro links: verificação da linha do loop secundário, verificação da função do loop, depuração estática do dispositivo de proteção e teste de transmissão.Verifique cuidadosamente cada terminal e cada número de linha de acordo com os desenhos de construção.Concentre-se em verificar o circuito secundário do TC sem circuito aberto, o circuito secundário do TP, a polaridade e a fiação devem estar corretas;verifique a telemetria, comunicação remota, a fiação do controle remoto deve estar correta;verifique o circuito de controle DC sem curto-circuito, sem curto-circuito entre o circuito de aterramento LN;medir a resistência de isolamento do circuito de controle DC atende aos requisitos (1000V);medir se o circuito AC/DC com eletricidade.Vale ressaltar que, como a unidade terceirizada não conhece o circuito secundário da fábrica, é fácil perder e se desconectar no processo de transformação.
As malhas de controle de tensão CA e CC são ligadas para verificar as funções de cada malha.Verifique se os sinais de telemetria, sinalização remota e controle remoto estão corretos, se os medidores, luzes indicadoras, iluminação e circuitos de aquecimento estão normais;a função anti-salto do corpo da chave está correta.Ligue o circuito de controle para verificar se a fiação de cada circuito está correta.
A depuração estática do dispositivo de proteção consiste em realizar a inspeção de amostragem do dispositivo, o upload e verificação do valor fixo e a inspeção da função do dispositivo.Verifique o dispositivo de proteção de linha AM5SE-F, o dispositivo de proteção do transformador AM5SE-T, o dispositivo de proteção do motor AM5SE-M, o dispositivo de autocomutação standby AM5SE-B e o monitoramento do TP por meio da aplicação de corrente no lado secundário do TC e da aplicação de tensão analógica ao terminal do gabinete PT.O dispositivo AM5SE-UB, o voltímetro, o amperímetro e o sistema de monitoramento são exibidos corretamente e a sequência de fases e a fase da tensão CA e do circuito de corrente CA são verificadas como corretas.Defina o valor fixo de acordo com o dispositivo de proteção de par único de valor fixo e verifique-o para garantir que o valor fixo está correto.A inspeção da função de proteção visa verificar a exatidão da lógica de ação e do tempo de ação do dispositivo de controle e medição de proteção de microcomputador da série AM5SE adicionando quantidade analógica, não haverá rejeição e mau funcionamento, e o tempo de ação deve atender aos requisitos.A depuração estática do dispositivo de proteção garante que o dispositivo de proteção possa responder com sensibilidade às falhas e enviar sinais de alarme e instruções de disparo de maneira confiável e rápida.
A conexão de dados entre o dispositivo abrangente de medição e controle de proteção e o sistema de monitoramento de energia está correta, e o status da operação, valor de configuração, registro de eventos e outras informações sobre o dispositivo de proteção podem ser coletados em tempo real em segundo plano.O dispositivo de proteção é conectado ao fundo, o que melhora o gerenciamento do sistema de proteção do relé e o nível de automação do processamento de informações de falta.
O teste de transmissão visa simular a quantidade de falha coletada pelo dispositivo de proteção, e o dispositivo de proteção deve sair da chave de desarme para verificar a exatidão da lógica de proteção do dispositivo, circuito de desarme e circuito de sinal;e verificar se o switch pode ser aberto e fechado remotamente de maneira adequada por meio da operação do computador host.Um teste de transmissão completo deve ser feito para cada conjunto de dispositivos de proteção para garantir que a lógica de proteção de cada dispositivo de proteção do gabinete de distribuição, o disparo da saída de proteção, a chave remota de abertura e fechamento e a indicação correta do sinal.
6.3 Problemas encontrados na transformação e otimização
Após a conclusão da transformação do novo dispositivo abrangente de medição e controle de proteção, durante o teste de transmissão, constatou-se que a chave só poderia ser fechada uma vez.Se fosse fechado novamente, só poderia ser fechado após reiniciar a alimentação do controle.Através da análise, verifica-se que não existe um ponto normalmente fechado na bobina de fechamento do disjuntor.Como o relé de fechamento é ajustado no dispositivo de proteção para garantir que o disjuntor possa ser fechado de forma confiável, neste momento, uma vez que não há ponto normalmente fechado na bobina de fechamento do disjuntor, após o fechamento Se não houver ponto de interrupção, o a energia do relé de fechamento e retenção não pode ser liberada, portanto ele precisa ser reiniciado e o relé de fechamento e retenção pode ser liberado antes do próximo fechamento.Após muitas comunicações com o fabricante do disjuntor e o pessoal relevante da usina hidrelétrica, um conjunto de pontos normalmente fechados é conectado em série antes da bobina de fechamento, resolvendo assim os problemas acima.Tomando como exemplo o dispositivo de medição e controle de proteção do transformador AM5SE-T, o diagrama secundário do circuito de abertura e fechamento da reconstrução da usina hidrelétrica é mostrado na Figura 2.
Figura 2 diagrama quadrático do circuito dividido AM5SE-T
7 Transformação do sistema de monitoramento de energia elétrica 10kV
A fim de monitorar a operação e coleta de dados de toda a sala de distribuição em tempo real, um conjunto de sistema de monitoramento de energia Acrel-2000Z é configurado para a usina hidrelétrica para carregar os dados de proteção do microcomputador para o sistema de monitoramento de energia para realizar o monitoramento de energia e gestão da subestação de 10kV e melhorar o nível de gestão automática.Suas principais funções podem ser realizadas: monitoramento em tempo real, consulta de parâmetros elétricos, relatório de operação, alarme em tempo real, consulta de eventos históricos, relatório de estatísticas de energia, gerenciamento de direitos de usuário, topologia de rede, monitoramento de qualidade de energia, função de controle remoto, gerenciamento de comunicação, onda de registro de falhas, recall de acidentes, consulta de curva, acesso à Web, acesso a APP.
8. Conclusão
A transformação do dispositivo de proteção de energia de 10kV na usina hidrelétrica resolveu problemas como sério envelhecimento dos componentes eletrônicos, baixo nível de automação, interface e software homem-máquina hostis e trabalhos de manutenção difíceis.A substituição do dispositivo de medição e controle de proteção de microcomputador da série AM5SE é mais funcional e humanizada, dispositivo de cristal líquido com tensão de exibição mais intuitiva, quantidade de amostragem de corrente e vários registros de eventos;A função de software de depuração é poderosa, fácil de operar, fácil de dominar e interface de software amigável;O circuito de operação tem a função de monitorar a desconexão do interruptor e do circuito de controle;A luz indicadora do painel do dispositivo mostra diretamente a posição de salto do interruptor e o status de fechamento. Para o pessoal de operação e manutenção é mais intuitivo;O dispositivo de controle e medição de proteção do motor AM5SE-M configurado adiciona o reconhecimento do estado de partida/funcionamento do motor, e equipado com a seção de partida, executando a seção, executando as duas seções e outras funções de proteção, Resolver a corrente de partida do motor é grande, fácil de causar um problema de salto falso;O dispositivo de proteção é equipado com uma interface de comunicação RS485. A interface de comunicação é conectada entre os dispositivos de proteção "de mãos dadas", os dados são entregues ao sistema de monitoramento de energia Acrel-2000Z, conveniente para visualizar as informações de proteção e gerenciamento de informações de falhas.Desde que a transformação do novo dispositivo abrangente de medição e controle de proteção foi colocada em operação, o equipamento está em operação normal.A aplicação do novo dispositivo de proteção abrangente possui funções de proteção ricas, interface de operação amigável e operação e manutenção convenientes, o que melhora a operação confiável da usina hidrelétrica e garante a segurança e a produção estável da usina, o que é de importância óbvia.
Referência
[1] Código Nb/T 35010-2013 para projeto de relés de proteção de usinas hidrelétricas
[2] Código técnico DL/T 5164-2002 para projeto de potência auxiliar de usina
[3] Código GB / T 50171-2012 para construção e aceitação de fiação de painel, gabinete e circuito secundário de engenharia de instalação de equipamentos elétricos
[4] Huang Jinxin.Transformação do dispositivo de proteção de energia auxiliar de 10kV da Estação Hidrelétrica Longtan
[5] Solução integrada de automação e operação e manutenção da subestação do usuário ankrui.Novembro de 2021
Horário da postagem: 17 de agosto de 2022
