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1、PSL612621C保护设计安装调试我们金华电网90年代初的110KV线路保护多采用晶体管型和集成型的保护,由于各种原因其性能都不尽完善,而且运行、监测不直观,检修调试维护烦琐。随着电力系统的不断完善,对保护装置的要求不断提高,为了满足系统的发展,需要对原先落后的装置进行更新换代,采用性能更加优越的保护装置已是当务之急。随着微机保护的日趋成熟和完善,则使这一更新过程成为可能和必然。 一、微机保护的选型 现有的国内110KV线路微机保护的厂家很多,型号各异。从我们浙江电网110KV线路微机保护的使用情况来看,主要是LFP 941系列和PSL 621系列。LFP 941型微机保护在国内出现比较早。
2、金华电网早期的保护改造都采用LFP 941系列微机保护,从这么多年的运行情况来看性能一直比较稳定,正确动作率较高,仅发生过一起因逆变电源不好误跳闸事故,但操作界面采用的是纯英文菜单方式,保护功能还需进一步加强。PSL 621数字线路保护装置是近几年刚出来的技术比较成熟的产品。它是以距离保护、零序保护和三相一次重合闸为基本配置的成套线路保护装置,该装置设有两个硬件完全相同的保护CPU模件,CPU1主要处理距离保护、相继速动等功能,CPU2主要处理零序保护、重合闸、低压低周减载等功能,各CPU插件之间相互独立。各种保护功能均由软件实现。 二、 PSL 621保护的设计安装调试 (一)外回路设计 1
3、.1双母线电压切换回路 在这一点早期的晶体管型、集成型保护和现在的LFP 941A、PSL 621、PSL 621C略有区别。 晶体管保护采用的切换继电器为常规继电器,容易出现闸刀辅助接点接触不良造成切换继电器失磁,保护失压误动。LFP 941A采用的是带自保持的双位置继电器。PSL 621、PSL 621C电压切换模件采用双位置继电器,PT电压隔离闸刀的合位辅助接点经该路切换继电器的常闭接点驱动继电器的动作线圈,分位辅助接点经该路继电器的常开接点驱动该路继电器的复归线圈。继电器仅在切换过程励磁。相对于晶体管保护和LFP 941A保护来说,在切换继电器的启动复归回路中要多引正付母闸刀的各一付常
4、闭接点。 1.2交流电压回路 a).取消了外加3U0回路,3U0由保护自产,自动求和完成 3U0=(Ua+Ub+Uc),Ua、Ub、Uc分别为采入保护装置 的PT二次电压,从公式上来看在PT 不发生断线的情况下,无论是正常运行还是线路发生故障,跟采用外加的3U0效果是一样的。但如果采用外加3U0,既要看三次PT接地方式、模拟接地情况、负荷潮流情况,同时又要根据内部功率方向继电器动作状态结合相量图进行具体分析,零序方向保护带负荷试验工作量大、繁琐,而且经常发生带负荷方法错误导致保护不能正确动作。从我们国家历年零序方向保护误动作的数据统计和各种杂志书籍中许许多多关于各种保护零序方向保护带负荷检查的
5、论文来看,采用外加3U0回路有许多不尽完善和方便之处。老式的晶体管保护采用的就是外加3U0回路。用保护自产的3U0还有一点需要解决的问题:当发生PT二次回路电压断线时,零序方向保护该如何动作?PSL 621、621C保护是这样设计的:当PT失压后,零序保护的方向元件将不能正常动作,零序保护各段不再带方向,不经无3U0突变量闭锁,若零序I段带方向可根据控制字选择PT断线后是否经200毫秒延时。 b)、线路电压 引入保护的线路电压,主要用于重合闸鉴定。在老式的晶体管保护中,线路电压的额定电压、相别及极性一定要和母线电压相适应(若固定只用于检无压的话,条件可稍微宽松些),而PSL 621、621C保
6、护可自适应线路电压,不再需要整定。这一点我们在整组传动试验中专门组合过各种方式进行试验验证。 (二)保护安装 2.1保护屏的安装 保护屏在周围不受强烈磁场和噪声干扰的环境可以利用旧保护屏位置,具体安装方法与传统保护安装类似,但因为对于干扰问题要求更严,所以保护屏内一定要有专用的接地铜排,并与单独接地网相连。 2.2、电缆的安装 所有的二次电缆的屏蔽层两端应做好地线接与专用铜排上或可靠的接地网上。 三、保护调试 3.1绝缘电阻的测试 测量项目有电流回路对地,电压回路对地,直流回路对地,信号回路对地,正极对跳合闸回路,各回路间等。绝缘电阻测定,一般情况下用1000V摇表进行,涉及到微机保护的最好用
7、500V摇表。由于电源插件24V、220V出入口带滤波器,对地有电容,摇绝缘时可将电源插件取下。 3.2交流采样值的校验 我们按照厂家的出厂调试大纲,用广州ONLLY微机校验仪并且外串电流表或电压表的方法对PSL 621、621C保护的采样精度进行检查,结果是很令人满意的。目前为止还没有一个交流采样精度不满足要求。 PSL621、621C保护的交流采样精度之所以高是因为: a、在采样回路中,选用高精度、高稳定的器材,保证正常运行的高精度,避免因环境改变或长期运行而造成采样误差增大 b、细微的软件自动调整,提高装置精度 c、装置中无可调元件,无需在现场调整采样精度,同时可提高装置运行的稳定性。
8、3.3保护整定值的校验 采用微机保护校验装置(我们主要采用广州ONLLY微机校验仪)对距离、零序各段定值的0.95倍和1.05倍进行严格的考验,零序方向保护进行正反试验,试验结果表明装置完全符合设计要求。PSL 621、621C保护相对于LFP 941A保护来说,它新增设的保护功能主要是低压减载和低周减载。以往在一个110KV或220KV的变电所,为了提高供电质量及系统需要需装设失压解列装置、低周减载装置须另外装设两套自动装置,现将它们的功能分解到线路保护本身中,既节约了成本又便于调试和运行维护。 1、低压减载 低压减载在下列任一情况下闭锁; a、三相电流均小于0.1倍额定电流 b、任一相电压
9、小于12V c、电压变化率(du/dt)大于闭锁电压变化率定值。电压变化率元件动作后保持,直至电压恢复到低压减载定值以上以后复归 d、负序电压 U25V或PT断线1 为了防止低压解列误动,和电压二次回路一相有故障造成三相联动开关全跳,保护全部失压,我们将保护屏后装的三相联动电压空气开关的联动机构拆掉,此已获得保护主管部门的同意肯定。 2、低周减载 低周减载使用正序电压来计算频率,动作精度能达到0.02Hz,在下列任一情况下闭锁: a、三相电流均小于0.1倍额定电流 b、线路正序电压小于低周减载闭锁电压定值 c、频率滑差(df/dt)大于低周减载滑差闭锁定值。滑差元件动作后保持,直到频率恢复到低
10、周减载频率定值以上后复归 d、负序电压U25V或PT断线 目前我们大多数变电所PSL621、PSL621C保护的低周减载停用,其压板退出。但保护本身校验工作还必须做。 以下是东卢1628线低周减载保护的整定单: 低周减载频率:50Hz 低周减载时间:20秒 低周减载闭锁电压:60V 低周减载闭锁滑差;0.5Hz/s 我们对照整定单及低周减载方框图用广州ONLLY微机校验仪的低周菜单来做,三相额定电压放在57.7V,滑差频率;0.4 Hz/s,频率从正常频率50Hz开始下降,一直降到40Hz保护都没动,查看保护采样显示和外加相符,为了便于发现原因所在又将时间改为1秒,还是不行,后将闭锁电压改至5
11、0V,保护动作正常。查看厂家的低周减载整定单后发现低周减载闭锁电压对应的是相电压,范围从10.0到60.0V,而且不是我们理解的线电压。这样在正常运行时时低周减载保护本身就已经被闭锁了,即使误投了低周减载压板,保护无论在线路或母线发生什么异常情况都不会动作。继电保护整定部门将低周减载闭锁电压整定为最大值60V,意图就在于此。 3.4整组试验 整组试验是校验整套保护能否正确动作的最要紧的一关,其重要性不言而喻,通过整组试验可以发现保护装置本身是否完好,设计安装方面是否有不完善和错误之处。我们在做整组试验时还是遇到一些问题。 1、重合闸不成功的解决 我们用广州ONLLY微机校验仪模拟瞬时性故障:保
12、护在运行状态,给出一个故障量(固定一定的时间),结果保护动作正确,可重合闸动作灯不亮,保护根本没有重合。连做几次都是如此。翻看保护跳闸报告发现保护跳闸后,要么重合闸没启动,要么重合闸启动瞬间很快又重合闸复归了。原先怀疑加的故障量时间太长,当保护动作后,故障量还在,保护装置视为线路开关跳闸后仍有电流,判为异常,重合闸不重合,后来发现加的故障量没有问题,模拟的状态也正常,可为何会不重合呢?仔细查看重合闸方框图对照实际逐一分析,最后发现HWJ继电器的一付常闭接点在开关合闸时始终闭合没有打开,这样保护一跳或者开关偷跳,在重合闸启动的瞬间时,重合放电条件:控制回路断线10秒跳位继电器动作满足,重合闸瞬时
13、放电,就出现上述奇怪的现象。将HWJ的接点加以处理,重新校验,重合闸都能正确动作。 图1:部分重合闸简略方框图(图中KG为偷跳重合控制字) 2、手合响喇叭的处理 220KV东阳变110KV旁路开关做传动试验时发现,用KK开关手合开关时,事故音响回路的喇叭就响,连试几次都是如此。现该保护为621C,KKJ为小密封中间继电器,装与保护装置内。 图2:事故音响启动回路简略原理图 那么其他变电所配置621保护的线路为什么没有出现这种情况呢? 原来621保护和621C保护略有不同,明显的一点是,621保护内部没有KKJ,靠外加KKJ来实现,它的事故音响启动回路的KKJ接点用延时闭合接点来取代621C中的
14、瞬时闭合接点,这样虽然KKJ先动,后开关合闸,但是靠KKJ的延时能使手合过程中事故音响回路一直不启动,就不会出现手合响喇叭。 再反过头来让我们结合图5仔细分析刚才110KV旁路手合响喇叭的反常现象。 手合的整个过程是这样的;在手合过程中KKJ先动作,KKJ常开接点瞬时闭合,此时开关仍处于分闸位置,TWJ常开接点仍旧闭合,然后开关合闸,由分闸状态到合闸状态,TWJ继电器接点由闭合变为打开。 1XMJ为事故信号冲击继电器,型号是ZC-23、220V,1XMJ动作后启动响喇叭。如果冲击继电器不要太灵敏即加以改进减慢它的动作速度,或者减慢KKJ的动作速度,加快TWJ继电器接点转换的时间,这样相互时间配
15、合得好的话可以避免手合响喇叭。但是这样做在技术实现上有一定的难度而且不太实际,在工期相当紧张的保护改造过程中要耗费大量的时间和精力。 让我们仔细考虑一下设计者的设计思路。之所以用KKJ接点来取代手合KK的接点是基于将来无人值班时如果远方操作开关不应响喇叭,保护跳后照样响喇叭的考虑。 220KV东阳变是一座有人值班变电所,目前不存在远方操作问题。若暂时在回路中串入KK的接点,一切不迎刃而解了。这样做,改线相当简单方便,只须将保护屏至控制屏的线(回路编号为90)移接至原来就引到端子排的KK-17线即可。此回路变动已征得设计部门及保护主管部门的允许。变动后的回路如下: 图3:改动后的事故音响启动回路
16、简略原理图 这样手合不会响喇叭,而它的正常功能不受影响。 若今后改为无人值班,可以优先考虑更换事故信号事故信号冲击继电器,减慢它的动作速度即可。 3、装置报警,开出异常 在一条110KV线路保护(PSL621保护)校验过程中发现装置总是报警始终不能复归,并显示CPU1(距离保护板)开出异常,闭锁保护。此类报警说明装置内部出现了比较严重的故障,必须停机检查。关掉保护屏后的保护直流电源开关,取出CPU1板查看没发现什么异常,重新上电,告警消失。在加80%整组试验电源时,拉合直流熔丝,该现象又出现了。 原来110KV旁路开关无控制闸刀只有控制熔丝。它的控制熔丝是老式的螺旋型熔丝,而且它的熔丝和底座不
17、很相吻合,取放要花很多时间。在拉合直流熔丝时经常发生火花。我们知道这种火花干扰源产生尖脉冲干扰的频率和幅度很高,会损坏微机保护弱电回路的元器件,逆变电源等引起弱电回路逻辑混乱。第一次出现该现象是因为当时发生过直流接地,拉合过直流熔丝。 增设控制闸刀,上电时先放控制熔丝,后打上直流电源控制闸刀,情况就好多了。这样可大大减少拉合电源干扰对微机造成的损坏。 3.5、带负荷试验 带负荷试验是整个保护投产最后一环,也是比较重要的一环。不可等闲视之。 四、结束语 PSL621、621C微机保护是比较新的保护产品,它和其他微机保护都有一些共同的东西,根据现场调试经验,我们在调试中易忽视的注意事项主要有: 1.微机保护屏应有良好的接地,接地电阻应符合设计规定。 2.校验中不应用电烙铁,如必须用电烙铁,应使用电烙铁并将电烙铁与保护屏在同一点接地。 3.只有断开直流电源才允许插拔插件。 4.测量绝缘电阻时应拔出装有集成电路芯片的插件(光耦及电源插件除外)。