T5联变保护装置隐患分析及更换设想
【摘要】T5联变保护装置在公司投运已将近二十年，还属于第三代的继电保护装置，设备陈旧、元器件老化严重，同时随着一次系统的较大变更，其保护配置及定值是否合理，运行中继电保护四个特性能否保证等等问题，都值得探讨与商榷。未来T5联变在电气系统中还将长期发挥重要作用，因此T5联变能否可靠、稳定、安全运行，显得尤为重要。本文就T5联变保护装置目前存在的隐患进行了一些分析，同时提出了保护装置更换方案，以期解决潜在的不安全因素。
【关键词】T5联变 老化 更换 方案 可靠 保护装置
公司T5联变为三圈变压器，110KV侧705开关与60MW机组110KV母线连接，35KV侧经305开关及#0高备变作为135MW机组的启动电源，6KV侧经605开关作为60MW机组的启动电源。其保护装置采用南京电力自动化设备总厂生产的集成电路JCCB―014型保护装置，设备运行已将近二十年，集成电路内部元器件老化严重，保护动作正确性难以保证。同时T5联变所涉及一次系统也有了大幅度的变更，相关定值也已不符合要求，但由于定值拨轮开关采用塑性材质，脆化严重，一经操作极有可能引起内部机构断裂，目前只能维持现状。装置相关插件已经没有备品，厂家也早已不再生产，一旦发生故障已呈“无药可医”的`状态。T5联变作为江苏协联热电集团有限公司135MW机组和60MW机组的启动电源，将来还要作为燃机的启动电源，其重要性不言而喻，万一出现故障必将严重影响安全运行。同时由于其相当重要，也就很少有机会停运检修，最近一次检修还要追溯到2006年8月份，已连续运行9年多。
按燃机扩建设计，T5联变还需加装光纤差动保护以保护35KV侧从老厂至燃机启备变约1000米的电缆，若T5联变保护装置更换，亦可一并考虑。
一、老保护柜介绍
T5联变保护装置插件板分7层，共71块插件板。第一层至第三层为交流模件板，为T5联变的后备保护，分别为：110KV零序电压、110KV间隙零序电流、110KV零序电流、变压器通风、110KV复合电压过流、35KV复合电压方向过流、6KV过流等保护;第四层为T5联变的主保护差动保护，具备差动、差动速断及CT断线闭锁功能;第五层为逆变电源、出口信号及非电量保护;第六、第七层为开关分合位置监视及110KV正副母电压切换。
二、拟更换保护柜设想
根据T5联变保护配置、现场实际接线、远景规划等方面，查阅国内知名厂家南瑞继保、国电南自、北京四方及许继电气的相关资料，同时考虑后期维护方便，结合地缘因素，重点考虑南瑞继保和国电南自两个厂家。
2.1南瑞继保方案
RCS-9671C_090268变压器差动保护装置，RCS-9681CS变压器后备保护测控装置和RCS-9661CS非电量保护装置组屏安装，费用约10万元。
2.2 国电南自方案
国电南自DGT-801C(B)型保护装置，根据通道数量选择C型或B型，需外加电压切换装置及LY-31+YQJ三相操作箱组屏安装，费用10多万元。(厂家建议需另配801E型非电量保护装置合并组柜，可考虑不加，非电气量保护直接进801C(B)型开入量保护)
2.3 两种方案比较
南瑞继保、国电南自均为知名上市公司，产品质量基本可以保证，所推荐使用保护装置也都是成熟产品，在我公司已有多年应用经验，并且都为升级换代产品。价格方面相差不大，装置完善的自检功能、软件Y/△调整二次电流相位、信号出口指示直观明确、友好的人机界面、详尽的记录功能、保护功能齐全等都是他们的共同优点。保护配置基本一致，包括保护配置：①差动保护;②电压闭锁过流保护;③零序电流保护;④间隙零序电流保护;⑤过负荷保护;⑥变压器通风保护;⑦其他开入量保护等。
不同点：①双回路供电、双CPU并行处理，与门出口是南自DGT801系列保护装置的最大优点，使电气量保护更加可靠，极大地避免了保护误动的可能;②南瑞装置自带电压切换回路，接线方式简单，设计更加合理;③外回路模拟量输入更改，南瑞装置可通过人机对话界面自行更改相关逻辑达到使用要求，而南自DGT801系列需厂家人员通过专用软件进行下载程序，修改后上传才能实现与外回路配套;④南自DGT801系列在公司应用比较多，所有发电机及135机组#0高备变均采用该系列产品，南瑞推荐产品目前在公司暂无应用。
三、主要保护及定值说明
因保护装置升级换代及所带负载变更较大，二次及保护定值也应做相应改动。110KV接入系统改变，系统容量及阻抗也需重新核算。
3.1差动保护
电流相角及相位的转换、电流比等均可通过装置程序来完成。差动保护原装置需设置平衡电流，更换新装置后，此过程在装置内部通过设置平衡系数或设置基准侧来完成。因变压器本身各项参数未有变更，比率差动速断(0.6Ib)及差动速断电流(8Ib)定值仍可沿用，以高压侧为基准侧，拐点电流及比率制动系数重新计算，另需核对灵敏度及确定二次谐波制动比，相关定值需型号确定后另行计算。
3.2 110KV侧后备保护
复合电压过流动作电流按躲过变压器的额定电流计算整定，低电压及负序电压动作值按变压器高压侧额定电压计算整定;零序电压按110KV发生单相接地时开口三角电压值整定;零序电流及间隙零序电流按一次电流100A整定。因此以上四个保护定值及时限均可沿用。
3.3 35KV侧复合电压方向过流
动作电流计算按变压器中压侧额定电流计算，同时兼顾负载需要。
T5联变35KV侧负载情况：①根据公司135MW机组#5、6机继电保护整定计算书，6KVⅤ、Ⅵ段各段电流和为4962.2A，其中Ⅴ段2221.8A，Ⅵ段2740.4A;②根据柠厂5万吨扩建继电保护计算，发酵S6KVⅢ段总的负载电流为956A;③最大电机功率3500KW，额定电流388A。
按#6机启动，保证最大电机启动复合电压电流保护电流逻辑不开放计算：Idz=1.1×(7×388+2740.4+956-388)=5574.8A，根据变压器及电流互感器变比折算成35KV二次电流为6.37a。
综上所述，35KV复合电压方向过流定值为：低电压60V，负序电压6V，电流960A/6.4a。
3.4 6KV定时过流
T5联变6KV侧设计作为6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段备用电源。后又通过6002开关与#4、5电抗器及#2发电机6001开关并供背压机6KV段。
(1)统计负载：
①6KVⅠ、Ⅱ、Ⅲ段电机总功率19720KW(引风机改造后)，变压器容量9900KVA(正常运行6300KVA)。
②根据原6002开关计算数据，6KVⅣ段总负载19273KW(考虑6409开关接带老精制S6KVⅠ段)。
(2)计算T5联变接带全部负载后6KV侧电流：
(3)从以上计算数据可以看出，T5联变不具备同时接带所有6KV负载的能力;根据T5联变低压侧额定数据，低压侧额定电流1466.3A，结合运行方式综合考虑，T5联变6KV侧定时过流保护仍按额定电流整定(可靠系数1.5)，即2200A/5.5a，t=1.2s。
四、结语
继电保护及自动装置在电气系统中占据相当重要的位置，保护装置作为继电保护的核心部件，其重要性亦不言而喻。鉴于T5联变在公司一次系统中的特殊地位，以及T5联变保护装置的运行现状，为保证T5联变的安全、可靠运行，其保护装置宜尽快更换。
参考文献：
[1] 毛锦庆.电力系统继电保护实用技术问答(第二版).[M].北京：中国电力出版社，2000.
[2] 高春如.大型发电机组继电保护整定计算与运行技术(第二版)[G].北京：中国电力出版社，2010.
[3] 沈全荣.大型发电机变压器继电保护整定计算导则(DL/T684-2012)[Z].北京：中国电力出版社，2012.
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