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6kV變電所BZT動作特點及其完善

隨著微機保護的廣泛應用, 在完善繼電保護的同時也帶來了一些新的問題。 就我廠6KV進線BZT使用微機保護存在的問題, 提除了一些新的建議和改進措施。

進線低電壓BZT保護BZT裝置(備用電源自動投入裝置)是電力系統中非常重要的電氣裝置, 在較低電壓等級的使用者供電系統中, 特別是6~35KV系統, 常採用BZT裝置, 以保證自動化生產供電不中斷和避免生產裝置因失電而引起停車的嚴重後果。 因此, 電力系統的BZT動作是否可靠以及能否引起誤動, 都直接影響裝置的安全運行。

現在許多繼電保護廠家都在如何完好的實現BZT備自投問題。

我車間從1999年開始使用微機保護繼電器, 2001年7月份發現微機保護存在BZT自投缺陷, 使用微機保護的變電所幾乎每年出現一次進線低電壓誤投或拒投事件。 進線自投動作正確率僅接近90%。 因此為了保證安全供電, 怎樣採取微機保護來實現進線BZT低電壓保護以及如何很好地應用BZT微機保護繼電器, 解決掉以前微機保護存在的缺陷問題, 是一項很重要的研究課題。

1如何完好實現變電所BZT自投

《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規範》一書對 BZT做了詳細的技術要求:

(1)應保證在工作電源或設備斷開後BZT裝置才動作;(2)工作母線和設備上的電壓不論因何原因消失時BZT裝置均應動作;(3)BZT裝置應保證只動作一次;(4)BZT裝置的動作時間以使負荷的停電時間盡可能短為原則;(5)工作母線和備用母線同時失去電壓時,

BZT裝置不應起動;(6)當BZT裝置動作時, 如備用電源或設備投于故障, 應使其保護加速動作;(7)手動斷開工作回路時, BZT裝置不應動作。

因此, 我們在實現電力系統的BZT保護時, 都要遵循以上技術要求。 我廠供電方式採用的是兩段進線供電, 在6KV變電所實現BZT自投。 兩段電源互為備用電源。

正常情況下, 兩段電源分別獨立向裝置供電。 當一段電源出現故障, 二段電源為一段的備用電源;當二段電源出現故障, 那麼一段電源就是二段的備用電源。 結合《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規範》中對 BZT的技術要求, 6KV變電所BZT動作要包括:進線過流閉鎖功能、進線有流閉鎖功能、防誤拉PT造成進線BZT誤動功能、斷線閉鎖功能、電機有電流閉鎖低電壓功能、手動BZT動作功能、先跳進線再合母聯、對側有壓允許等功能。

基本上可以說, 對BZT備自投的設計能達到上述要求基本上就可以完全保證進線自投動作正確率。 當然如何具體實現, 還要根據變電所的實際情況來考慮。

2、通過微機繼電器實現備自投的優點

由於設備老化以及電磁式繼電器本身存在的原因, 在我廠發生多次系統晃電事故, 每次都有幾個變電所BZT自投沒有成功。 通過我們的經驗積累以及研究分析, 本人認為變電所備自投成功率低, 除了開關櫃老化, 機構拒動外, 還有以下幾方面原因:一、PT二次回路故障, 會引起低電壓誤動。

但PT二次回路輸出100V, 出現故障引起二次保險熔斷, 就會引起。 二、電壓繼電器故障。 我廠電壓繼電器是採用電磁式繼電器。 當繼電器正常運行時, 轉盤會不停地轉動。 時間過長, 會引起掉軸現象, 引起BZT誤動。 三、由於在實現BZT原理, 投用繼電器較多, 線路複雜, 任何一個繼電器損壞, 都會引起繼電器據動的原因。

由於微機保護繼電器具有以下優點, 在近幾年得到了廣泛的發展:維護調試方便;可靠性高;易於獲得附加功能;靈活性大, 具有強大的邏輯功能;保護性能得到很好改善;可以實現變配電所無人值班。 由於微機繼電保護保護器的這些優點, 如果用來解決變電所的備自投問題, 將會使變電所的運行可靠性大大提高。

3微機保護使用存在的問題及原因分析

我車間從1999年開始使用微機保護繼電器, 提高了變電所的運行可靠性。 不過在 使用微機保護實現變電所BZT自投時, 就出現多次出現一次進線低電壓誤投或拒投事件, 通過我們認真分析, 發現其設計存在以下幾個方面問題, 並提出整改意見。

3.1PT斷線閉鎖誤動問題

為了有效防止斷線閉鎖以及很好地保護回路, PT輸出側現都改用空氣開關。 我廠從1999年開始使用微機繼電器, 利用西門子7SJ531和電壓保護繼電器來實現進線備自投, 兩者之間通過節點連接實現互鎖。 下圖為邏輯關係圖:

當PT100V母線出現問題,空氣開關SM60跳開,雖然BZT繼電器發出低電壓信號,但通過空氣開關KB的輔助節點來閉鎖,因此BZT不會動作。但是當恢復時,由於BZT繼電器的滯後性,就會造成進線備自投動作:跳進線,合母聯。事後在PT100V母線恢復上做了一些程式規定,就避免了事故發生。如果空氣開關SM60的輔助節點通過BZT繼電器內部邏輯來實現閉鎖就會解決這個問題。因此低電壓閉鎖一定要用內部邏輯實現。

3.2 通過PLC參與備自投問題

2002年新上變電所,通過兩台進線上7SJ62互相自鎖,並通過其內部邏輯來實現進線備自投,解決了以往進線備自投出現的問題。不過為了提高進線備自投的可靠性,增加了進線小車運行位置節點和母聯熱備用參與備自投邏輯控制。由於小車運行位置節點參與備自投邏輯,而小車運行位置節點通過PLC輸出,參與邏輯控制,當晃電時由於PLC失電,沒有輸出造成進線備自投失敗。

2006年,我們利用中德公司的NSP40C解決進線備自投問題,在進線上採用西門子7SJ62實現過流閉鎖備自投。去掉了以前進線小車運行位置節點參與備自投邏輯。因此,在採用邏輯控制的接點時一定要採用硬接點,並一定要保證參與邏輯保護裝置的電源的可靠性。

3.3一定要和以前的操作方法相同,避免出現誤操作

《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規範》規定BZT裝置應保證只動作一次。因此廠家就增加了聯片復位功能:無論變電所備自投是否成功,恢復正常後,都要通過聯片對備自投功能進行復位,否則下次出現低電壓需要備自投時,就會失敗。由於多年操作習慣的,操作人員往往忘記復位,導致備自投失敗。

3.4備自投母聯熱備用閉鎖邏輯問題

母聯熱備用就是指母聯在運行位置並且未合閘的狀況,作為防止進線備自投誤動的一個條件。不過母聯運行位置節點出現異常,就會造成備自投拒動。我廠新上ABB中壓櫃就曾出現運行位置點異常等情況,加上NSP40C有多種防止備自投誤動的功能,因此去掉了備自投母聯熱備用閉鎖功能。但是可以將母聯熱備用設為報警功能,以便當變電所運行方式出現異常時,能夠及時報警,提醒操作人員恢復正常運行方式。

3.5變電所BZT動作,可以採用專用的微機保護繼電器實現,但是進線過流閉鎖一定要單獨使用微機保護。避免專用的BZT繼電器由於電流保護線性問題,造成變電所BZT拒動。例如:BZT繼電器由於電流保護最大值為10A,如果將過流閉鎖值過小,當啟動電機時,就會經常出現過流閉鎖。如果出現低電壓,就會引起備自投拒動。

4結論

通過以上問題分析,我們發現由於設計單位不同、微機保護廠家不同以及人員素質能力存在的差別,在微機保護使用方面,難免會出現這樣那樣的缺陷和失誤,因此應該制定一定的標準和規範,避免因設計問題或對產品使用性能不瞭解,出現系統誤動情況。

例如以前增加的母聯熱備用邏輯和進線開關運行位置邏輯,雖然減少了備自投誤動作的可能性,但也增加了其拒動的因素。因此,在設計使用BZT增加功能時,一定要從誤動作和拒動,兩方面考慮問題。

我廠通過2005 年4月至2006年11月,接近兩年的時間,我們逐步制定了我廠6KV變電所進線低電壓BZT保護動作的基本標準:

1、6KV變電所BZT動作要包括:進線過流閉鎖功能、進線有流閉鎖功能、防誤拉PT造成進線BZT誤動功能、斷線閉鎖功能、電機有電流閉鎖低電壓功能、手動BZT動作功能、先跳進線再合母聯、對側有壓允許功能等。

2、採用邏輯控制的接點一定要採用硬接點。如果採用擴展接點,一定要保證其運行電源的可靠性。

3、一定要保證參與邏輯保護裝置的電源的可靠性。

4、各種備自投閉鎖要通過儘量通過微機繼電器內部邏輯來實現。

5、一定要和以前的操作方法相同,避免出現誤操作。

6、進線過流閉鎖一定要單獨使用專用的微機保護

7、慎用備自投母聯熱備用閉鎖邏輯。

通過車間積累經驗和實踐運用,這種特點比較適合我廠6KV系統特點,能夠保證變電所晃電時母聯成功自投。2005年,2#、3#、7#變電所的成功改造後,並在三次晃電中的動作正確100%。2006年對3#、6#、10#、11#變電所實行進一步改進,加強了進線備自投的防誤操作能力,現今都運行良好。

隨著微機保護的功能越來越強大,我們今後在變電所備自投上還應不斷地增加功能,使其能達到本質安全。如進線速斷功能,根據繼電保護電力系統繼電保護的作用,當發生故障時應加速繼電保護動作。

如果變電所進線沒有速斷功能,那麼當出現斷路故障時,就只能靠上一級變電總站6KV配出中壓櫃保護。如果增加速斷功能,就要充分考慮上下級配合問題,特別是動作時間。配合不好就會降低變電所運行可靠性。總之,變電所的備自投是一個十分重要的課題,也是一個難題,需要我們不斷地去分析和研究。

(摘編自《電氣技術》,原文標題為“6KV變電所BZT動作特點及其完善”,作者為孫樹偉。)

當PT100V母線出現問題,空氣開關SM60跳開,雖然BZT繼電器發出低電壓信號,但通過空氣開關KB的輔助節點來閉鎖,因此BZT不會動作。但是當恢復時,由於BZT繼電器的滯後性,就會造成進線備自投動作:跳進線,合母聯。事後在PT100V母線恢復上做了一些程式規定,就避免了事故發生。如果空氣開關SM60的輔助節點通過BZT繼電器內部邏輯來實現閉鎖就會解決這個問題。因此低電壓閉鎖一定要用內部邏輯實現。

3.2 通過PLC參與備自投問題

2002年新上變電所,通過兩台進線上7SJ62互相自鎖,並通過其內部邏輯來實現進線備自投,解決了以往進線備自投出現的問題。不過為了提高進線備自投的可靠性,增加了進線小車運行位置節點和母聯熱備用參與備自投邏輯控制。由於小車運行位置節點參與備自投邏輯,而小車運行位置節點通過PLC輸出,參與邏輯控制,當晃電時由於PLC失電,沒有輸出造成進線備自投失敗。

2006年,我們利用中德公司的NSP40C解決進線備自投問題,在進線上採用西門子7SJ62實現過流閉鎖備自投。去掉了以前進線小車運行位置節點參與備自投邏輯。因此,在採用邏輯控制的接點時一定要採用硬接點,並一定要保證參與邏輯保護裝置的電源的可靠性。

3.3一定要和以前的操作方法相同,避免出現誤操作

《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規範》規定BZT裝置應保證只動作一次。因此廠家就增加了聯片復位功能:無論變電所備自投是否成功,恢復正常後,都要通過聯片對備自投功能進行復位,否則下次出現低電壓需要備自投時,就會失敗。由於多年操作習慣的,操作人員往往忘記復位,導致備自投失敗。

3.4備自投母聯熱備用閉鎖邏輯問題

母聯熱備用就是指母聯在運行位置並且未合閘的狀況,作為防止進線備自投誤動的一個條件。不過母聯運行位置節點出現異常,就會造成備自投拒動。我廠新上ABB中壓櫃就曾出現運行位置點異常等情況,加上NSP40C有多種防止備自投誤動的功能,因此去掉了備自投母聯熱備用閉鎖功能。但是可以將母聯熱備用設為報警功能,以便當變電所運行方式出現異常時,能夠及時報警,提醒操作人員恢復正常運行方式。

3.5變電所BZT動作,可以採用專用的微機保護繼電器實現,但是進線過流閉鎖一定要單獨使用微機保護。避免專用的BZT繼電器由於電流保護線性問題,造成變電所BZT拒動。例如:BZT繼電器由於電流保護最大值為10A,如果將過流閉鎖值過小,當啟動電機時,就會經常出現過流閉鎖。如果出現低電壓,就會引起備自投拒動。

4結論

通過以上問題分析,我們發現由於設計單位不同、微機保護廠家不同以及人員素質能力存在的差別,在微機保護使用方面,難免會出現這樣那樣的缺陷和失誤,因此應該制定一定的標準和規範,避免因設計問題或對產品使用性能不瞭解,出現系統誤動情況。

例如以前增加的母聯熱備用邏輯和進線開關運行位置邏輯,雖然減少了備自投誤動作的可能性,但也增加了其拒動的因素。因此,在設計使用BZT增加功能時,一定要從誤動作和拒動,兩方面考慮問題。

我廠通過2005 年4月至2006年11月,接近兩年的時間,我們逐步制定了我廠6KV變電所進線低電壓BZT保護動作的基本標準:

1、6KV變電所BZT動作要包括:進線過流閉鎖功能、進線有流閉鎖功能、防誤拉PT造成進線BZT誤動功能、斷線閉鎖功能、電機有電流閉鎖低電壓功能、手動BZT動作功能、先跳進線再合母聯、對側有壓允許功能等。

2、採用邏輯控制的接點一定要採用硬接點。如果採用擴展接點,一定要保證其運行電源的可靠性。

3、一定要保證參與邏輯保護裝置的電源的可靠性。

4、各種備自投閉鎖要通過儘量通過微機繼電器內部邏輯來實現。

5、一定要和以前的操作方法相同,避免出現誤操作。

6、進線過流閉鎖一定要單獨使用專用的微機保護

7、慎用備自投母聯熱備用閉鎖邏輯。

通過車間積累經驗和實踐運用,這種特點比較適合我廠6KV系統特點,能夠保證變電所晃電時母聯成功自投。2005年,2#、3#、7#變電所的成功改造後,並在三次晃電中的動作正確100%。2006年對3#、6#、10#、11#變電所實行進一步改進,加強了進線備自投的防誤操作能力,現今都運行良好。

隨著微機保護的功能越來越強大,我們今後在變電所備自投上還應不斷地增加功能,使其能達到本質安全。如進線速斷功能,根據繼電保護電力系統繼電保護的作用,當發生故障時應加速繼電保護動作。

如果變電所進線沒有速斷功能,那麼當出現斷路故障時,就只能靠上一級變電總站6KV配出中壓櫃保護。如果增加速斷功能,就要充分考慮上下級配合問題,特別是動作時間。配合不好就會降低變電所運行可靠性。總之,變電所的備自投是一個十分重要的課題,也是一個難題,需要我們不斷地去分析和研究。

(摘編自《電氣技術》,原文標題為“6KV變電所BZT動作特點及其完善”,作者為孫樹偉。)

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