电压互感器监测装置在东宋泵站的应用

(1)山东省胶东地区引黄调水工程位于山东省胶东半岛北部,输水线路自引黄济青宋庄分水闸引水,至威海市的米山水库,总厂322km,总设计流量22.0-4.8m3/s。该工程是《南水北调东线规划》胶东输水干线704km输水路线的东段工程,是胶东输水干线的重要组成部分。山东省胶东地区引黄调水工程由引黄济青输水河输水,利用现在的宋庄、王耨两级泵站提水,设建宋庄分水闸分水;新建输水明渠,经灰埠、东宋、辛庄三级明渠泵站输水;新建压力管道、隧洞、暗渠,经黄水河、温石汤、高疃、星石泊四级泵站加压提水至威海米山水库。

(2)东宋泵站是山东省胶东地区引黄调水工程7级泵站中的第2级泵站,位于莱州市东宋镇西南,泵站的设计流量19.7m3/s,校核流量25.6m3/s,总设计扬程12.86m。泵站装机6台套,2台调节机组,4台主机组。调节机组为导叶式单基础立式1000HDS-12水泵,单机流量2.75m3/s,其中配套异步电机型号YLBT630-12,功率560Kw,转速495r/min,额定电压10Kv;主机组为导叶式立式1400HD-14水泵,单机流量5.85m3/s,配套同步电机型号TL1100-16,功率1100kW,转速375r/min,额定电压10kV,电机采用半管道通风冷却型式。泵站总装机容量5520 k W。

(3)泵站设35kV专用变电站,单回路进线,引自220kV掖县变电站,掖县变电站以单回路35 k V铁塔线路架设向本站供电,线路长13.5km,导线型号LGJ-120。变电站设3台干式变压器,其中两台主变,容量为5000kVA,变比为35kV/10.5kV,另一台主变,容量为500kVA,变比为35kV/10.5kV。35kV分为Ⅰ、Ⅱ段单母线,中间设分段断路器。10kV分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段单母线,其中Ⅱ、Ⅲ段设分段断路器。Ⅰ段母线接输水线路负荷、生活区站用变。Ⅱ、Ⅲ段母线分别接电机和站变。站变设两台,容量为400kVA,变比为10kV/0.4kV。生活区站变一台,容量为100kVA,变比为10kV/0.4。

2 电压互感器测控装置介绍

(1)电压互感器监测装置是一种新型的电气设备,主要是为了适应电厂、变电站的自动化系统而设计开发的。装置主要是利用多路电压输入,实现对电网中多段的电压的手动并列。同时微机型装置更具备了检测功能,可以测量多路电压,并计算电压值,同时实现低压保护、过压保护、P T断线、母线接地情况报警等功能。本装置利用隔离通信接口,可以将就地的实施数据通过现场总线的途径将信息发送至控制终端。

(2)电压互感器监测装置是以过电压保护、低电压保护、接地保护及T V并列为基本配置的微机电压互感器监测装置,一般装在高压电压互感器二次回路上,配以二次消谐波装置。主要适用于6 k V及以上电压等级的单母分段接线方式的电压互感器监测。

(3)当母线或母线上所带设备出现高压、低压或某项接地时,它能准确及时的发出报警,也可开出空节点,控制相应高压回路断路器跳闸。

(4)现在的微机电压互感器装置一般带有通信功能,能方便的组态于自动化监控系统中,便于从中控室后台及时发现母线上电压故障,一般有两种通信方式：RS-485通过通信设备或以太网口组态于网中。

(5)本保护装置由以下插件构成：电源插件、信号插件、C P U插件、交流插件以及人机对话插件。

1)电源插件。由电源模块将外部提供的交、直流电源转换为保护装置工作所需电压。本模块输出+5 V、±15 V和+2 4V。+5 V电压用于装置数字器件工作,±件作 V电压用于A/D采样,24 V电压输出装置,用于装置驱动继电器使用。

2)信号插件。信号插件部分主要包括切换继电器(YQJ)、并列继电器(ZJ1)、过电压保护继电器(ZJ2)、低电压保护继电器(ZJ3)、接地保护继电器(ZJ5)、告警继电器(GXJ)、保护信号继电器(BXJ)。

3)C P U插件。C P U插件由微处理器C P U、R A M、R O M、Flash Memory等构成。高性能的微处理器CPU为32位浮点处理器,主频达40MHz;A/D数据输入精度达16位。集成电路全部采用工业品或军品,使得装置有很高的稳定性和可靠性。

4)交流插件。交流变换部分包括电流变换器TA和电压变换器T V,用于将系统T A、T V的二次侧电流、电压信号转换为弱电信号,供保护插件转换,并起强弱电隔离作用。本插件的2个TA分别变换I1、I2二个电流量,10个TV分别变换二段母线电压Ua1、Ub1、Uc1、Ul1、USA1及Ua2、Ub2、Uc2、Ul2、USA2。

5)人机对话插件。人机对话插件安装于装置面板上,液晶采用中文菜单方式显示(操作),主要功能为：键盘操作、液晶显示、信号灯指示及串行口调试。

3 泵站为什么要采用电压互感器测控装置

3.1 母线电压监测

3.2 TV并列

4 泵站采用电压互感器测控装置实际效果

5 结语

一般泵站采用单母线分段主回路形式,每段母线上都有电压互感器柜。电压互感器保护装置可以同时监测两路或三路电压信号,当过电压、低电压、接地时能发出报警,并准确提示故障回路,也能输出节点控制相应断路器的跳闸。

10kv两段母线采用一个变压器运行时,可以只投入一个电压互感器柜,另一个母线二次电压通过电压互感器测控装置手动或自动并列,即所谓的T V并列,将电压信号给另一个母线二次回路使用。这样可以省出一套10kV高压电压互感器不投入运行,作为备用。当两段母线的电压互感器都投入运行时,通过电压互感器监测装置自动解列,这样两段母线的二次电压信号独立运行。

(1)2013年6月23日晚上22点15分,东宋泵站10kv一段母线的电压互感器监测装置发出接地报警,并跳开往沿途闸站上的10kV线路断路器。后经巡线后发现,是下游22线杆被车撞断,架空线接地所致,幸亏断路器跳闸,避免了一次严重事故。

(2)在实际的应用过程中,为了保证其使用符合实际的变电需求,确保操作过程中检修P T所在的母线不会出现二次电压失压的情况,防止相应的保护装置和电网的安全自动装置不正确的动作,如线路距离保护装置、自投装置等,以及线路上的计量装置不会出现失压。实践中将装置上首尾两个点进行短接,并列的过程就会出现不受P T闸刀的控制,此时装置只受母联刀闸的辅助接点控制,如果变电站是母联刀闸分段,采用母联刀闸双辅助接点控制并列回路就会从自动分路中独立开来,此时装置的自动功能将消失,形成一个手动状态的并列装置。

东宋泵站采用电压互感器监测装置后,大大提高了上下游线路的安全性能,T V自动并列功能也用在两台主变10 k v母线上,大大提高了机组运行方式的灵活性和可靠性,为胶东调水工程的可靠运行提供了保障。

[1] 李丹.PT并列回路二次设计的事故预防思路[J].华中电力,2009,(03)：78-80.

[2] 赵凤娥.浅析电压互感器消谐措施在变电站设计中存在的问题[J].科技创新导报,2010,(19)：109-110.

[3] 崔福宏.浅析电压互感器绝缘监测装置异常现象及处理[J].科技创业家,2013,(16)：102.

[4] 李彦吉,王航臣.牵引变电所母线电压互感器在线监测自动装置的设计[J].铁道机车车辆,2016,(06)：57-60.