黃志剛 龔振華 陶龍泉 江蘇利港電力有限公司
摘 要:根據(jù)設(shè)備的控制方式,分析了采用光纖傳輸裝置的優(yōu)越性。詳細(xì)介紹了啟動變保護的配置,并說明了控制原理,實踐證明當(dāng)初的設(shè)計構(gòu)想能滿足運行要求。
關(guān)鍵詞:光纖;遠(yuǎn)程;傳輸;保護;啟動變;分合閘
1、設(shè)備概況
一般新擴建機組的控制室與老廠網(wǎng)控室距離都較遠(yuǎn),在利港電廠新擴建的2臺600MW機組的集控室離220KV網(wǎng)控室有500米,其系統(tǒng)組成如圖1所示。啟動變經(jīng)220KV交聯(lián)電纜及相應(yīng)斷路器及刀閘連接,以提供新建機組的啟動
電源。
2、設(shè)計構(gòu)想
2.1控制方式:刀閘40031、40032、4003G1、40033、4003 G2、4003G3在220kV網(wǎng)控NCS中控制, 斷路器4003及啟動變就地的刀閘由機組的DCS控制,兩控制室之間的控制電纜有500米。
因此斷路器斷及刀閘的狀態(tài)信號應(yīng)分別進(jìn)入DCS和NCS中并進(jìn)行相關(guān)設(shè)備的分合閘操作。
2.2計算:
根據(jù)二次回路電纜芯線導(dǎo)線截面的選擇原則:在操作回路中,應(yīng)在正常最大負(fù)荷下,至各設(shè)備的電壓降不得超過其額定電壓的10%
[1][2]。按以下公式計算導(dǎo)線截面
[3]:
其中S為導(dǎo)線截面(平方), 為流過合閘或脫扣線圈的最大電流,A;L為電纜長度,m; Ue為直流額定電壓,⊿U為合閘或脫扣線圈正常工作時允許的電壓損失,取10%;γ為電導(dǎo)系數(shù),銅取57mm/Ω·mm2。每根導(dǎo)線截面至少要取4mm2才能滿足要求。
為滿足NCS及DCS控制要求,需敷設(shè)控制電纜傳遞近80個信號。根據(jù)二次線相關(guān)規(guī)定,芯線截面4 mm2及以上時,電纜芯數(shù)不宜超過10芯,因此實現(xiàn)控制要求,至少需敷設(shè)10根500米8×4的控制電纜,從經(jīng)濟性方面看顯然是不合適的。
因此,在啟動變保護招標(biāo)時就考慮了利用光纖遠(yuǎn)程傳輸相應(yīng)的狀態(tài)
信息及遠(yuǎn)方分合閘。
3、保護配置[4][5]
詳見圖1 所示。

[圖1]
3.1 220kV電纜配置雙套(4只)光纖縱差保護REL551,帶過流保護,實現(xiàn)雙重化。配置2根獨立光纖,且每根光纖有備用芯。
3.2單臺啟動變壓器上配置2套差動保護RET521,實現(xiàn)雙重化,共配置4套差動保護,并在每套差動保護RET521中實現(xiàn)下述保護:啟動變高壓側(cè)過流保護、啟動變高壓側(cè)零序電流保護、各啟動變低壓側(cè)零序電流保護和過負(fù)荷調(diào)壓閉鎖。
3.3保護安裝:
3.3.1 220kV網(wǎng)控設(shè)一面電纜保護屏(+RD2),放置如下裝置:2只光纖差動;220kV斷路器失靈起動回路;220kV斷路器非全相保護;斷路器操作回路監(jiān)視;其它開關(guān)量輸入及輸出回路;
3.3.2啟動變的其它保護放置在集控室,分A、B、C三個屏,電氣保護由A(+RC2A)、B屏(+RC2B)實現(xiàn),A、B屏構(gòu)成雙重化,C屏(+RC2C)為非電量保護屏。

[圖2 光纜連接示意圖]
4、光纖傳輸及控制
4.1光纖傳輸
啟動變保護A柜(+RC2A)至220kV網(wǎng)控的電纜保護屏(+RD2)設(shè)2根光纜。一根為單模4芯光纜,專用于REL551之間;另一根為多模10芯光纜,用于傳輸NCS、DCS控制所需的信號。
啟動變保護B柜(+RC2B)至220kV網(wǎng)控的電纜保護屏(+RD2)同樣設(shè)2根光纜。一根為單模4芯光纜,另一根為多模4芯光纜,用途同上。
光纜連接圖見圖2,傳輸?shù)男盘栐斠妶D3。在傳輸信號時應(yīng)考慮均勻分配到兩根光纜中,且將合閘和跳1線圈的信號與跳2線圈的信號分開。
光纖傳輸裝置,其從輸入到輸出的轉(zhuǎn)換的典型時間為8ms,對于在2km左右的光纖,信號傳輸延遲0.01ms,因此完全滿足跳閘要求。同時光纖傳輸裝置具備通道監(jiān)視及裝置故障告警功能。
4.2控制原理[2,6]
詳見圖3。

4.2.1 DCS控制
DCS控制對象包括4003斷路器、及啟動變就地的刀閘40034、40034G1、40035、40035G1、4003
5G2。因此依靠光傳輸裝置將斷路器本體的狀態(tài)
信息(如SF6氣體壓力低報警、合閘彈簧已儲能、電機回路斷
電信號)及母線刀閘40031、40032、40033、4003G1、4003G2和4003G3的位置信號,遠(yuǎn)傳到集控室的啟動變保護柜的,并送到DCS中,完成相應(yīng)控制、閉鎖及狀態(tài)監(jiān)視要求。
4.2.2 NCS控制
NCS控制對象包括刀閘40031、40032、40033、4003G1、4003G2和4003G3,為完成對刀閘40034、40034G1、40035、40035G1、4003
5G2的狀態(tài)監(jiān)視,利用光傳輸裝置將以上
信息遠(yuǎn)傳到NCS中,同時將啟動變保護動作信號送到NCS中并遠(yuǎn)傳到省調(diào)。
4. 3其它說明
4. 3.1 220kV電纜故障,兩側(cè)的光纖差動保護同時動作,網(wǎng)控室的REL551跳220kV側(cè)斷路器,單控室的REL551跳6kV側(cè)的6個分支斷路器。
4.3.2 啟動變保護A屏中的RET521(3A)和RET521(3B)的220kV跳閘信號并接后,送至本屏的REL551,通過光纖遠(yuǎn)傳至對側(cè)跳開220kV斷路器并起動失靈。啟動變保護B屏同A屏。
4.3.3 220kV斷路器失靈保護收到跳閘信號后瞬時重跳本開關(guān),如果故障仍存在,REL551判別失靈后,可分別經(jīng)150ms和200~300ms延時將跳閘信號送至老廠母差保護屏。
5、結(jié)論
在啟動變保護配置中,為了實現(xiàn)遠(yuǎn)方控制,有效結(jié)合光纖縱差保護,利用光纖傳輸了NCS和DCS完成相應(yīng)控制的狀態(tài)信號,一方面大大節(jié)約了電纜敷設(shè)的成本,另一方面有效提高了控制的可靠性。實踐驗證是合理和成功的。
參考文獻(xiàn):
[1]GB 50062-1992電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范.
[2]DL/T 5136-2001 火力發(fā)電廠、變電所二次接線設(shè)計技術(shù)規(guī)程.
[3]楊秀昌. 實用電氣安裝技術(shù)大全. 中國建材工業(yè)出版社, 1998年.
[4]國電調(diào)[2002]138號國家電力公司文件《“防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求”繼電保護實施細(xì)則》
[5]國電發(fā)[2000]589號國家電力公司文件《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》
[6] DL/T 688-1999 電力系統(tǒng)遠(yuǎn)方跳閘信號傳輸裝置