论文部分内容阅读
【摘 要】一直以来6kV电力系统的继电保护采用的都是机电式继电器，设备运行中这些继电保护会由于机电式继电器线圈开路或触点机构卡住、触点点接触不良等原因而拒动的现象，考虑保护的统一性及可靠性，本次改造对高压电机的保护采用的是西门子7SJ60系列微机综保，对进线和母联的保护采用的是西门子7SJ62系列微机综保。
【关键词】微机综合保护器;方案;改造;保护;参数
天津分公司炼油部西区循环变电所有19面6kV高压柜，其中12面为电动机柜，均为天水长城开关厂80年代设计生产的，其它装置像2#常减压、加氢裂化等装置也大量使用了类似型号的6kV高压柜。这些开关柜本身产品性能低劣，可靠性差。特别是其二次回路及其保护系统，存在诸多缺陷。它们运行的好坏直接关系到企业经济效益和安全运行。因此，急需进行更新与改造。因受资金等多方面的限制，对这些开关柜进行全部更新改造是不可能的。但对其存在的主要问题即二次回路及保护系统进行专项改造是可行的也是必须的。而由于此前没有这方面的改造经验，特别是设备不能全部停电情况下改造难度很大。
一直以来，西区循环水高压系统的继电保护采用的是机电式继电器，直到今年上半年这些继电器仍在使用，系统的安全运行主要靠“事先整定、实时动作、定期检验”的各种继电保护和自动重合闸等当地的自动装置来保证。而经过长期使用，设备运行中这些继电保护会由于机电式继电器线圈开路或触点机构卡住、触点接触不良等原因而拒动的现象；同时由于机械触点的固有动作时间的限制，使得动作时间偏长；定时限保护最小级差也需要0.5S，造成上下级保护很难配合；并且每年的调试维护工作量较大。在电动机保护上，因使用时间长导致继电器本身故障或定值变化的现象已经很突出，误动的几率也会增加；线路保护方面，由机电式继电保护系统缺陷造成的线路保护拒动、误动，直接影响到供电系统的稳定性和生产的安全。
1.改造方案确定及设备选型
考虑保护的统一性及可靠性，本次改造对高压电机的保护采用的是西门子7SJ60系列微机综保，对进线和母联的保护采用的是西门子7SJ62系列微机综保，它们采用了微机处理和通信技术，可以较好地适应无人值班站的发展，达到减员增效，提高运行可靠性的目的。且功能集保护、控制、测量、通信于一身，运行维护、参数设置和调用方法简便，便于日常的使用和管理。
采用微机保护继电器有以下几大优点：
（1）保护功能：启动过程监视/堵转保护；热负荷保护；负序保护；欠电流监视。
（2）控制功能：对断路器小车、断路器、接地刀闸三个对象的当地和远方状态指示及对断路器的当地和远方控制（仅监控）。
（3）通信功能：用于远方控制和资料交换的串行接口。
（4）维护与修理方便：只要在规定的技术条件下运行，几乎不需要维修。
（5）可靠性高：运行经验表明，运行可靠性几乎达100% 。
（6）整定、调试方便：整定值通过面板上的按钮和显示来整定，每项都可单独整定。也可以通过串行通讯总线来更换整定值。
（7）改变了传统的二次设备模式、简化了系统。
7SJ62系列除以上功能和優点外，还特别突出在线路保护和变压器保护上，它具有用户自定义逻辑功能，本次改造根据现场情况对进线和母联的失压保护及备自投逻辑进行了定义，用微机保护装置实现了备自投功能，大大提高了保护功能的可靠性与完备性；变压器保护上，涌流制动功能可以有效的防止由于励磁涌流造成的误跳，后期试验证明，其功能更符合保护的要求。
2.西门子微机综保的应用
（1）西门子微机综保可根据ICE标准对电流／时间曲线进行编程，广泛应用于各种中心点绝缘或不绝缘的高压、中压及低压输配电系统。继电器的在线动态测量信号设定范围广。当需要时，继电器还提供了对相电流(相电压)或中性点电流(电压)进行闭锁的输入与输出端，通过对不同继电器闭锁输入端子间的连接，可构成有效的逻辑选择性。对于不同类型的保护设备，7SJ60系列可提供相对应规格型号的微机保护器，为装置大型电机的安全运行构筑起了一条可靠的屏障。
（2）该装置主要应用于中压异步电动机的综合保护，它们在运行中对可能发生的各种短路、过载、堵转等不正常工作状态能较精确的辩识，并作出相应的动作。电动机的主要故障是定子绕组的相间短路，其次是单相接地和一相匝间短路；电动机不正常工作状态主要是过负荷引起的过电流。保护装置通过实测二相电流(第三相电流自动根据其它二相电流的矢量和计算)及中性线的电流有效值，输入其内部的三个低阻输入端进行测量。根据电流的相位形态，自动计算相电流中的正序电流和负序电流百分比、作出电机过流性质的判断。对起动时间特别长的电机拖动系统，它能在参数设定上规定两次起动的间隔及时间，亦能在信号口上闭锁暂时不用的数据，克服电机起动保护和运行保护间的矛盾。
3.综保应用的参数设置及说明
仅以本站3#高压水循环泵为例，电动机额定功率为160kW ，额定电流为26.3A，额定电压为6kV，电流互感器变比为150/5。整定数据计算如下：
3.1采用公式(6)计算中心点不接地系统的单相接地电容电流
I■=■ (6)
式中V■—— 线路的额定线电压，kV
L■—— 同一电压V 的具有电联系的架空线路总长度，km
L■—— 同一电压V 的具有电联系的电缆线路总长度，km
2#循环水装置电源引自西区35kV站，二路进线电缆总长3km，负荷侧电缆总长130m。单相接地电容电流
I■=■=1.97
接地保护整定值o>=■=■=0.0197，取o>为0．02。
3.2电动机过电流速断保护
一般按式(7)计算电流整定值：
I■=K■×K■×■ (7)
式中K■ —— 可靠系数
K■—— CT接线系数
I■—— 电机起动电流，A
K■—— 电流互感器变比
I■=1.8×1×■=9.47
表1 整定值记录表
电动机过电流速断保护整定值I>：
I■×K■×■=9.47×■×■=1.8
表1记录了综保对高压循环水泵电机保护所需输入的参数及继电保护整定值，表中的投用整定值指已运行的水泵电机保护整定值。当电动机及线路发生故障，内置输出继电单元根据故障性质动作、报警或开关跳闸。
4.结论
（1）在生产装置上中压电动机一般单机容量大、工艺单位重要，在电气上做好这类电机的保护工作是重点。
（2）本次微机综保器保护改造完成后，保护系统已经能精确地达到保护的目的，解决了使用机电式继电器的一些问题；同时程序、软件控制使得动作大大缩短增加了灵敏性，使得上下级保护配合设置上更加容易也更加稳定。另外，由于综保本身的记忆功能，在故障记录、故障分析的性能上更是其它手段所不能比拟的。
【参考文献】
［１］华中工学院编.电力系统继电保护原理与运行.北京:电力工业出版社.1981.
［２］吕继绍主编，继电保护整定计算与实验.武汉:华中工学院出版社.1983.
［３］陶然,熊为群.继电保护自动装置及二次回路.北京:电力工业出版社.1981.
【关键词】微机综合保护器;方案;改造;保护;参数
天津分公司炼油部西区循环变电所有19面6kV高压柜，其中12面为电动机柜，均为天水长城开关厂80年代设计生产的，其它装置像2#常减压、加氢裂化等装置也大量使用了类似型号的6kV高压柜。这些开关柜本身产品性能低劣，可靠性差。特别是其二次回路及其保护系统，存在诸多缺陷。它们运行的好坏直接关系到企业经济效益和安全运行。因此，急需进行更新与改造。因受资金等多方面的限制，对这些开关柜进行全部更新改造是不可能的。但对其存在的主要问题即二次回路及保护系统进行专项改造是可行的也是必须的。而由于此前没有这方面的改造经验，特别是设备不能全部停电情况下改造难度很大。
一直以来，西区循环水高压系统的继电保护采用的是机电式继电器，直到今年上半年这些继电器仍在使用，系统的安全运行主要靠“事先整定、实时动作、定期检验”的各种继电保护和自动重合闸等当地的自动装置来保证。而经过长期使用，设备运行中这些继电保护会由于机电式继电器线圈开路或触点机构卡住、触点接触不良等原因而拒动的现象；同时由于机械触点的固有动作时间的限制，使得动作时间偏长；定时限保护最小级差也需要0.5S，造成上下级保护很难配合；并且每年的调试维护工作量较大。在电动机保护上，因使用时间长导致继电器本身故障或定值变化的现象已经很突出，误动的几率也会增加；线路保护方面，由机电式继电保护系统缺陷造成的线路保护拒动、误动，直接影响到供电系统的稳定性和生产的安全。
1.改造方案确定及设备选型
考虑保护的统一性及可靠性，本次改造对高压电机的保护采用的是西门子7SJ60系列微机综保，对进线和母联的保护采用的是西门子7SJ62系列微机综保，它们采用了微机处理和通信技术，可以较好地适应无人值班站的发展，达到减员增效，提高运行可靠性的目的。且功能集保护、控制、测量、通信于一身，运行维护、参数设置和调用方法简便，便于日常的使用和管理。
采用微机保护继电器有以下几大优点：
（1）保护功能：启动过程监视/堵转保护；热负荷保护；负序保护；欠电流监视。
（2）控制功能：对断路器小车、断路器、接地刀闸三个对象的当地和远方状态指示及对断路器的当地和远方控制（仅监控）。
（3）通信功能：用于远方控制和资料交换的串行接口。
（4）维护与修理方便：只要在规定的技术条件下运行，几乎不需要维修。
（5）可靠性高：运行经验表明，运行可靠性几乎达100% 。
（6）整定、调试方便：整定值通过面板上的按钮和显示来整定，每项都可单独整定。也可以通过串行通讯总线来更换整定值。
（7）改变了传统的二次设备模式、简化了系统。
7SJ62系列除以上功能和優点外，还特别突出在线路保护和变压器保护上，它具有用户自定义逻辑功能，本次改造根据现场情况对进线和母联的失压保护及备自投逻辑进行了定义，用微机保护装置实现了备自投功能，大大提高了保护功能的可靠性与完备性；变压器保护上，涌流制动功能可以有效的防止由于励磁涌流造成的误跳，后期试验证明，其功能更符合保护的要求。
2.西门子微机综保的应用
（1）西门子微机综保可根据ICE标准对电流／时间曲线进行编程，广泛应用于各种中心点绝缘或不绝缘的高压、中压及低压输配电系统。继电器的在线动态测量信号设定范围广。当需要时，继电器还提供了对相电流(相电压)或中性点电流(电压)进行闭锁的输入与输出端，通过对不同继电器闭锁输入端子间的连接，可构成有效的逻辑选择性。对于不同类型的保护设备，7SJ60系列可提供相对应规格型号的微机保护器，为装置大型电机的安全运行构筑起了一条可靠的屏障。
（2）该装置主要应用于中压异步电动机的综合保护，它们在运行中对可能发生的各种短路、过载、堵转等不正常工作状态能较精确的辩识，并作出相应的动作。电动机的主要故障是定子绕组的相间短路，其次是单相接地和一相匝间短路；电动机不正常工作状态主要是过负荷引起的过电流。保护装置通过实测二相电流(第三相电流自动根据其它二相电流的矢量和计算)及中性线的电流有效值，输入其内部的三个低阻输入端进行测量。根据电流的相位形态，自动计算相电流中的正序电流和负序电流百分比、作出电机过流性质的判断。对起动时间特别长的电机拖动系统，它能在参数设定上规定两次起动的间隔及时间，亦能在信号口上闭锁暂时不用的数据，克服电机起动保护和运行保护间的矛盾。
3.综保应用的参数设置及说明
仅以本站3#高压水循环泵为例，电动机额定功率为160kW ，额定电流为26.3A，额定电压为6kV，电流互感器变比为150/5。整定数据计算如下：
3.1采用公式(6)计算中心点不接地系统的单相接地电容电流
I■=■ (6)
式中V■—— 线路的额定线电压，kV
L■—— 同一电压V 的具有电联系的架空线路总长度，km
L■—— 同一电压V 的具有电联系的电缆线路总长度，km
2#循环水装置电源引自西区35kV站，二路进线电缆总长3km，负荷侧电缆总长130m。单相接地电容电流
I■=■=1.97
接地保护整定值o>=■=■=0.0197，取o>为0．02。
3.2电动机过电流速断保护
一般按式(7)计算电流整定值：
I■=K■×K■×■ (7)
式中K■ —— 可靠系数
K■—— CT接线系数
I■—— 电机起动电流，A
K■—— 电流互感器变比
I■=1.8×1×■=9.47
表1 整定值记录表
电动机过电流速断保护整定值I>：
I■×K■×■=9.47×■×■=1.8
表1记录了综保对高压循环水泵电机保护所需输入的参数及继电保护整定值，表中的投用整定值指已运行的水泵电机保护整定值。当电动机及线路发生故障，内置输出继电单元根据故障性质动作、报警或开关跳闸。
4.结论
（1）在生产装置上中压电动机一般单机容量大、工艺单位重要，在电气上做好这类电机的保护工作是重点。
（2）本次微机综保器保护改造完成后，保护系统已经能精确地达到保护的目的，解决了使用机电式继电器的一些问题；同时程序、软件控制使得动作大大缩短增加了灵敏性，使得上下级保护配合设置上更加容易也更加稳定。另外，由于综保本身的记忆功能，在故障记录、故障分析的性能上更是其它手段所不能比拟的。
【参考文献】
［１］华中工学院编.电力系统继电保护原理与运行.北京:电力工业出版社.1981.
［２］吕继绍主编，继电保护整定计算与实验.武汉:华中工学院出版社.1983.
［３］陶然,熊为群.继电保护自动装置及二次回路.北京:电力工业出版社.1981.