6kV配电系统保护装置改造

袁 健，葛凌峰，李祥苓

(1.华电国际山东项目管理有限公司，山东 济南 250014；2.华电国际电力股份有限公司邹县发电厂，山东 邹城 273500；3.华电漯河发电有限公司，河南 漯河 462000)

1 改造背景

华电国际邹县发电厂是一座特大型坑口电站，装机容量为4540MW。其中，3期工程2×600MW机组锅炉岛由美国福斯特•惠勒能源公司供货，汽轮发电机组由日本日立株式会社与东方电气集团联合制造，控制系统为美国西屋公司WDPF-Ⅱ型。锅炉为亚临界自然循环汽包炉，燃烧器采用前后墙布置，每台炉配6台双进双出钢球磨煤机、2台一次风机供正压直吹式送粉。汽轮机为亚临界、中间再热、单轴三缸四排汽、冲动凝汽式，设计额定功率为600MW，最大连续出力658MW。

电厂3期工程2×600MW机组于1996年竣工投产，机组6kV配电系统保护装置采用意大利生产的集成电路型继电器，至今运行已超过14年，部分保护装置出现电路板老化，稳定性显著下降，保护误动或拒动近年来频繁发生，对机组安全、稳定运行造成了极大威胁，已无法满足厂用电系统的安全稳定运行、机组设备的安全经济性运行、确保控制系统的自动化程度等继电保护工作的基本要求，必须对6kV配电系统保护装置进行改造。

2 保护装置存在问题

电厂600MW机组6kV配电系统保护装置采用意大利生产的集成电路型继电器，随着运行时间的推移稳定性降低。同时，由于受当时技术的限制，集成电路型保护装置设计落后，功能单一，仅能实现电量保护，由此造成原二次控制回路十分复杂。除使用大量的导线和继电器外，还要另外再配置电能表和变送器等，资金投入大。复杂的二次控制回路，不仅检修维护工作量大，而且自动化程度低，运行人员操作监视也不方便。

另外，机组6kV配电系统保护装置采用的意大利生产的集成电路型继电器，为进口产品且技术落后，已被市场淘汰，备品备件购买困难且价格昂贵，性价比低下。

3 改造方案

在2010年机组大修之际，电厂采用南瑞继保RCS-96xxCN系列微机保护对600MW机组6kV配电系统保护装置进行改造，同时对6kV开关的二次控制系统进行了优化。改造后，简化了二次控制回路，提高了控制系统的自动化程度，保障了机组安全稳定运行。

3.1 微机保护改造

针对电厂600MW机组6kV配电系统保护装置目前存在的问题，通过对厂内6kV系统综合保护使用情况和其他电厂6kV综合保护使用情况的比较，最终确定南京南瑞继保电气有限公司生产的RCS-9600CN型微机保护作为替代产品。改造所用具体设备见表1。RCS-9600CN型微机保护，功能配置齐全、性能可靠、人机界面友好。机组运行时，RCS-9600CN型微机保护装置可以显示所有采样量、差流、相角值，可以实现保护装置的全透明。SOE变位、记录报告、故障录波报告等易于查询，能为事故的分析提供得力的技术资料，运行维护方便。

表1 保护改造设备型号和数量

南瑞继保RCS-9600CN型微机保护有独立的操作箱。与原来的继电器控制回路相比，操作箱集成在保护装置的一块插件板上，具有性能稳定、占用空间小等优点，因此在改造中舍弃了原控制回路而使用操作箱。

为了降低改造成本，对于意大利产集成电路型继电器保护原有可以加以利用的部分进行保护，并再利用。首先，对保护柜内带电部分做好安全措施，拆除电压线，用绝缘胶布包好，并采取可靠措施保证在拆除柜门上的所有元件时线槽盒、有机玻璃、门轴等不受损坏，或把损坏降到最低。然后，拆下保护柜柜门，根据微机保护装置的尺寸重新开孔、封堵原来继电器的孔洞，进行防腐、喷漆后，重新安装开关柜门和微机保护装置。根据安装接线图，拆除多余的线，接上新增的线，并根据现场情况及时修改安装接线图，对改动的电气回路进行认真检查，确保无错误接线。

3.2 二次控制回路简化

按设备容量的不同，意大利集成电路型保护装置的图纸分为，＜2000 kW电机、≥2000 kW电机、＜2000 kW变压器、≥2000 kW变压器、吸风机保护5大类，回路复杂。在改造设计施工中，首先，现场检查核实开关柜实际接线图，根据原理图确定该保留的二次线、该拆除的二次线和新增加的二次线，绘制安装接线图。随后，根据新保护装置操作箱的出厂接线图，结合旧控制回路、保护配置，分别绘制了相应的图纸。新图纸对二次回路进行了改进，增加了DCS控制开关合、跳的开关量信号，便于以后的事故分析。

3.3 微机保护定值计算及校验

采用微机保护装置对原配电系统的保护进行改造需收集电动机、变压器、CT变比、电缆参数、综合保护说明书、原保护定值、计算底稿等资料，并根据设备的容量、重要程度等设计了保护配置方案。根据配置方案，分别整定差动保护、过流保护、过负荷保护、负序保护、接地保护、低电压保护等保护定值，校核保护的灵敏度，并对保护装置的定值进行校验，对保护逻辑、出口功能等进行检查。

微机保护装置校验前应检查CT直流电阻是否合格，回路绝缘是否合格，接线与图纸是否一致，保护定值是否正确，一次设备是否正常，设备是否具备送电条件。设备送电时，应检查保护装置的采样值、相序、相角值，以保证CT回路接线正确。若发现问题应及时分析原因，如果是保护定值问题，应通知整定计算人员进行定值修正；如果是相序不对、采样值不对等二次接线问题，应将设备停电后修改二次回路，并重新履行上述工作，直至CT回路接线正确。

微机保护装置校验前，还应送保护装置电源，确认定值和控制字正确；联系热工及运行，将报警及跳闸信号传动正确；联系运行将小车开关送至试验位置。在送控制电源前，如微机保护装置有“控制回路断线”报警，则DCS也应有“电气故障报警”的信息。在送控制电源后，如微机保护装置及DCS报警消失，则：就地合、跳开关，检查动作正常，显示正确；远方合、跳开关，检查各继电器动作正常；DCS显示正确；此时应无任何报警信息。对传动开关过程中发现的问题及时反馈，及时修改安装接线图，再按6大步骤进行开关传动试验，并保证动作无误、准确。

4 改造成效

(1) 在机组可靠性方面，微机保护装置内部的故障录波功能为设备的故障分析提供了可靠的数据，缩短了分析时间，为机组的安全稳定运行提供了保障。

(2) 在经济方面，保护换型后提高了机组设备运行的安全稳定性，减少了设备的维护量，减少了非计划停机的费用。由于RCS-96xxCN系列保护的特点，简化了二次控制回路，共节省导线约4000 m、继电器160只、电能表60只、电流变送器60只。

(3) 新加装的RCS-9700系列保护信息通讯及远动系统，能将机组6kV 4段所有负荷的有功电量、有功功率、电流、功率因数等模拟量送至DCS监控系统，并能自动记录，大大方便了运行人员，实现了6kV配电系统的遥控、遥测、遥信，实现了与DCS的可靠对接，使6kV配电系统的自动化程度有显著提高。