6kV十二段低压厂用变压器保护改造及微机综合保护测控装置的应用

胡波

摘 要：我厂现有低压厂用变压器二次系统大多数为常规电磁型继电器、电磁系仪表，少数为老式微机保护。我们将在#12机组大修期间通过选择合适的微机综合保护测控装置对现有二次系统进行改造。本文叙述了现有6KV低压厂用变压器二次系统存在的问题，结合工作实际中遇到的情况，从新装置的功能特点以及在设计时所做的针对性改进等方面加以论证，阐述了新型微机综合保护运用之后在操作、保护、测量仪表等方面的大幅提高。

关键词：微机综合保护测控装置 电磁型继电器 感应型表计

1.概述

我厂#12机组于1995年建成，装机容量为300MW， 6kv十二段厂用电系统至今已经运行了十八年，厂用电继电保护装置大多数为电磁型保护，少数为老旧的微机综合保护，控制回路和防跳回路全部为电磁型继电器，二次回路设计复杂凌乱，测量部分为电磁系仪表，厂用电计量为感应型电度表。随着保护装置运行时间的增加，电子和机械元件日益老化，动作的准确率也在逐年下降，随之而来的是维护量的增大和检修次数的增多。

为解决厂用电系统设备落后，故障频发给安全生产带来的被动局面，我们准备在#12机组大修期间将6kV低压厂用保护装置进行整体改造、重新设计，选择更为先进的万利达DM-100T型微机综合保护测控装置取代以前的南自WCB-1.1E型综合保护作为主保护。在操作回路、保护、信号仪表回路等功能均有较大改进。本文就改造前的低压厂用变压器二次设备存在的问题和新装置应用之后的改进加以阐述。

2.现有低厂二次设备中存在的问题

2.1 二次回路控制部分

现有的6KV十二段低厂操作回路就地跳合闸采用老式的操作把手，使用时间过长，接点经常会出现松动接触不良情况，可靠性不高。红绿灯作为开关跳合闸指示，分合状态采用跳闸位置继电器、合闸位置继电器，防跳回路由防跳继电器闭锁，由于继电器较多，二次回路比较复杂，继电器的更换和维护工作量也比较大，从可靠和经济的角度来说均比较差。设备开关的位置状态无指示，无法直观看出断路器是在工作还是试验位置，只能从断路器底部滑槽档位识别，若操作断路器时稍有不慎，将会产生严重的后果。

2.2 保护配置

我厂原6KV低压厂用变压器保护配置比较简单，其中含有南自WCB-1.1E型综合保护装置、电磁型继电器。原有的保护装置中，只具备单纯的负序保护和反时限过流保护，保护配置比较单一，会存在一定的盲区。另外，保护投运时间过长，装置内部元件已经老化严重，经常会出现电流测量不准造成保护装置误动或者拒动甚至装置死机的情况，给设备的安全运行埋下了极大的隐患。

2.3 仪表测量

我厂2012年进行过DCS系统的升级，对于6KV设备的电量显示已经在DCS系统中完善，但现有的电磁型电能表没有远传功能，不能将信号传输到DCS系统中去，运行人员只能在就地现场查看电流和电能显示。若发生电量不正常的情况，不能第一时间发现，会影响设备的安全运行。

设备运行时，原南自综合保护装置只显示三相电流电压量的大小，无相位角度的显示，更沒有有功无功以及电能的显示， 给维护检查工作造成了极大的不便。

3.新型DM-100T保护装置的应用

万利达DM-100T变压器保护测显装置，是同时将保护功能同开关柜智能测量与控制结合为一体的新型保护测显装置。针对6KV十二段低压厂用变压器长期运行中控制、保护、仪表测量几方面存在的问题，现就新装置应用之后的提高予以阐述。

3.1 操作回路的改进

3.1.1 改为新式万利达保护装置后，由于装置中本身集成位置继电器和防跳回路，可以省去电磁型跳闸回路位置继电器以及合闸回路位置继电器，而防跳回路也可采用保护装置内部防跳继电器。新保护装置上的电显面板自带操作把手，替换了以前的老式把手，实现了控制元件的集成化，使得操作回路简化清晰，也减少了单个继电器出故障的概率（见图1）。

图1 （DM-100T保护装置内部集成SA操作把手、位置

继电器TWJ、HWJ，防跳继电器TBJ）3.1.2 DM-100T电显面板上的模拟条表示开关状态位置，在操作时对于开关的状态显示从模拟条就可以一目了然。同时，针对运行人员操作当中的注意事项，还配备有相应的语音防误操作功能。

3.1.3 现有回路中，设备运行时故障会由保护装置直接出口跳闸，但若此时开关拒动，出口接点将长期接通带电流，有可能因为容量不够而烧坏。根据以往经验，在本次操作回路设计时，我们在保护装置的出口加装了接点容量更大的出口中间继电器，保护动作首先启动中间继电器，再由中间继电器完成出口跳闸，有效的保护了装置的安全。

3.1.4 万利达综合保护装置中自带远方网络控制功能，可以通过DCS中发出指令，经过规约转换成保护装置可读的网络信号，接入保护装置上的网口，从而控制装置对断路器发出合闸或分闸指令。今后对控制回路更加智能化的要求下，可以增加规约转换装置，从而实现操作回路的全网络控制升级。

3.2 保护功能的进步以及在设计中的改进

3.2.1 万力达DM-100T保护中集成三段复合电压闭锁电流保护、速断保护、反时限过电流保护过负荷保护、负序定时限、反时限过流保护、高压侧零序电压闭锁零序电流保护、低压侧零序定时限电流保护、低压侧零序反时限电流保护、低电压保护、本体保护、PT断线监视等保护功能，为我们提供了更为丰富的保护种类选择。

3.2.2 此次6KV十二段低厂保护改造前，我们考虑了现场各种情况可能发生的故障并综合以前老保护的不足之处，选用了负序反时限过流保护、定时限过流保护、低压侧零序定时限电流保护、低电压保护、过负荷告警做为低压厂用变压器的电量保护。母线电压正常而单独某台设备二次电压故障时，保护装置中的低电压保护能准确判断出PT断线或是低电压而立即出口动作，弥补了现在缺少电压监视的缺陷，有效的避免了死区（如图2）。

图2 （全面的电压保护判据）3.2.3 采用新装置之后，电磁型继电器基本可以取消，原先由南自综合保护WCB-1.1E，时间继电器SJ、反时限电流继电器DHJ等实现的保护功能均集成在了新的微机保护装置之中，并且新装置中稳定的元件无疑会使动作准确率大大提升。当保护动作时，装置会及时动作并第一时间在显示屏上反映出故障名称和跳闸时间，比原来的综合保护更加清晰直观。

3.2.4 新综合保护中配置有SOE事件记录功能和故障录波功能，在故障发生后，可以根据故障发生时记录的故障数据对于故障原因进行详细分析。保护跳闸时间和当时的电量波形均会被保护装置准确记忆，便于检修人员准确找出故障原因，快速排除故障并在今后的工作中采取有效的防范措施。

3.2.5 在这次电压保护回路的设计时，我们还总结了#13、#14机组低厂变二次回路中的不足之处，在低厂回路中加入单独低电压投退压板。当PT发生单相保险熔断等临时故障急需检修时，会拉开PT柜而引起6KV整段二次低电压丢失，此时为了避免设备跳闸，断开面板上的低电压投入压板即可，装置的低电压保護将不会启动，不再需要逐台更改保护装置内的低电压控制字，回路设计更为合理，降低了操作出错的概率。

3.3 测量仪表回路的改进与发展

3.3.1 DM100-T的测量部分采用两相电流测量接线方式，功率采用两表法计算，装置内部自动进行电度累计。可分别计算出正向有功积分电度、负向有功积分电度、正向无功积分电度、负向无功积分电度。装置频率测量采用线电压UAB进行频率计算。当UAB > 15V时，进行频率测量。通过接入专用的A相、C相测量CT和6KV母线PT电压，这些电量都能在保护装置的屏幕上准确显示出来，人机界面清晰友好，并且在保护装置背板直流4～20mA输出至DCS系统，从而实现了主盘控制屏上的实时电量监控。

3.3.2 今后的测控发展中，在精度满足要求的情况下，我们还可以进一步利用综合保护测控装置中有功电度等测量功能，通过组网后进行厂用电电量统计，实现厂用电负荷电量自动统计与分析。

4.结束语

通过#12机组6kV厂用变压器二次系统改造尤其是微机综合保护测控装置的应用，将原电磁型继电器的功能集成一体，会使二次操作回路更加简化清晰，自动化控制程度得以提高，强大的电显功能，也进一步保障了操作的可靠性，消除了控制断路器时存在的误操作隐患。

改造后的低压厂用变压器保护装置配置全面，记忆功能强大，内部元件稳定可靠，为事故发生时装置的正确动作，事故后及时分析和准确处理故障提供了有力保障和分析依据，减少了检修和维护的工作量。综合保护装置中测控系统的运用，解决了长期以来运行人员就地抄表，现场算电量的情况，新型保护装置中部分仍未开发的功能，也为进一步发展提供了空间。

参考文献：

[1]《继电保护和安全自动装置技术规定》DL400-91.

[2]DM-100系列开关柜智能保护测显装置技术说明书V1.02.01.

[3]6KV十二段低压厂用变压器二次系统图纸.