Pemasangan ulang perangkat proteksi daya 10kV di pembangkit listrik tenaga air.
Abstrak: Untuk meningkatkan keandalan perangkat proteksi daya terintegrasi asli pembangkit listrik 10kV, yang terdiri dari komponen elektronik yang menua dengan serius, tingkat otomatisasi rendah, antarmuka manusia-mesin dan perangkat lunak yang kurang ramah, serta pekerjaan perawatan yang sulit, pembangkit listrik tenaga air tersebut memutuskan untuk meningkatkan perangkat proteksi daya pembangkit 10kV. Perangkat proteksi dan kontrol baru ini memiliki banyak fungsi proteksi, antarmuka operasi yang ramah, serta pengoperasian dan perawatan yang mudah, yang meningkatkan keandalan pengoperasian konsumsi daya pembangkit listrik tenaga air dan memastikan keamanan serta stabilitas pembangkit listrik.
Kata kunci: Perangkat proteksi dan kontrol 10kV; keandalan; proteksi untuk pembangkit listrik tenaga air
0 Pendahuluan
Pembangkit listrik tenaga air ini terletak 15 km di hulu ibu kota kabupaten di Guangxi. Ini adalah proyek penting dari "Transmisi Daya dari Barat ke Timur" dan proyek penting untuk pengembangan Tiongkok bagian barat. Pembangunan pembangkit listrik tenaga air dimulai pada 1 Juli 2001, dan sepenuhnya beroperasi pada akhir tahun 2009. Ketinggian muka air yang dirancang adalah 400 m, tinggi bendungan 216,5 m, panjang puncak bendungan 836 m, kapasitas penyimpanan 27,3 miliar m³, kapasitas terpasang 6,3 juta kW, dan produksi listrik tahunan 18,7 miliar kWh. Pembangunan diselesaikan dalam dua fase. Karena kapasitas output pembangkit listrik yang sangat besar, hal ini berdampak besar pada masyarakat. Untuk memastikan kualitas pasokan listrik dan pasokan energi listrik yang aman dan andal dalam jangka panjang, pembangkit listrik tenaga air ini secara bertahap telah mentransformasikan perangkat pengukuran dan kontrol perlindungan komprehensif baru untuk konsumsi daya pembangkit 10 kV.
1. Pengenalan Singkat Sistem Tenaga Listrik Pembangkit 10kV
Sistem 10kV pembangkit listrik tenaga air merupakan sistem pentanahan arus rendah. Bentuk pengkabelannya mengadopsi beberapa catu daya independen, bus bagian I~VI merupakan cadangan cincin "bergandengan tangan", dan konfigurasi penyebaran beban yang penting untuk memastikan keandalan pasokan daya. Seluruh sistem daya 10kV memiliki 7 bus bar: bagian I, II, III, IV, V, dan VI diambil dari sisi transformator tegangan rendah unit 1, 2, 3, 4, 5, dan 7 masing-masing; bagian VII adalah titik masuk catu daya eksternal, catu daya pengaman, dan generator diesel, yang digunakan sebagai catu daya cadangan untuk bus bagian I, III, dan VI dari 10kV. Semua beban 10kV di pembangkit didistribusikan secara merata pada jalur bus I~VI sesuai dengan prinsip penyebaran dan independensi. Peralatan yang dihubungkan oleh bus pabrik 10kV dibagi menjadi transformator distribusi, motor tegangan tinggi, transformator tegangan, dan sakelar kontak sesuai dengan sifat beban. Lihat Gambar 1 untuk sistem catu daya 10kV pembangkit listrik tenaga air yang terhubung.
Gambar 1. Pengkabelan daya pabrik 10kV
2. Alasan untuk proteksi dan transformasi daya pada instalasi 10kV
Perangkat pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif asli dari pembangkit listrik 10kV menggunakan perangkat proteksi terintegrasi Shanghai Areva MiCOM-P122 impor. Peralatan tersebut telah beroperasi sejak Mei 2007. Komponen elektronik perangkat proteksi tersebut mengalami penuaan yang serius, dan komponen input kopling optik proteksi lebih sering rusak, yang memengaruhi produksi daya yang aman dan stabil di pembangkit listrik. Selain itu, pabrikan tidak lagi memproduksi suku cadang dengan tipe yang sama, hanya dapat membeli pengganti perangkat yang ditingkatkan, dan data perangkat proteksi tidak memenuhi persyaratan, tetapi tidak ada suku cadang dari proteksi sakelar siaga; tingkat otomatisasi tidak tinggi, digitalisasi lemah, manajemen informasi perangkat tidak nyaman, tidak dapat memenuhi persyaratan saat ini, antarmuka manusia-mesin dan perangkat lunak berbahasa Inggris sepenuhnya tidak ramah, yang menyebabkan pekerjaan lebih rumit dan mengurangi efisiensi kerja. Dengan mempertimbangkan faktor-faktor di atas, perlu dilakukan transformasi teknologi pada sistem pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif konsumsi daya 10kV.
3. Persyaratan untuk proteksi dan transformasi daya pada instalasi 10kV
Panel distribusi dan posisi pemasangannya tetap tidak berubah, semua sakelar beban pengumpan, sakelar bus, kabinet PT, kabel sekunder internal, dan deret terminal diganti; panel distribusi didesain ulang dan dimodifikasi sesuai dengan ukuran perangkat baru; pemasangan kabel sistem pemantauan daya akses perangkat baru dan pengaturan alamat antarmuka komunikasi diselesaikan. Dalam proses transformasi, siklus operasi dioptimalkan sementara konfigurasi proteksi asli tetap tidak berubah.
4. Pemilihan peralatan pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif yang baru
Perangkat pengukuran dan kontrol proteksi terintegrasi yang baru harus mengintegrasikan fungsi kontrol, proteksi, perekaman gelombang gangguan, pengukuran, alarm sinyal, akuisisi volume switching, dan komunikasi. Dengan proteksi arus non-arah tiga tahap sebagai intinya, perangkat ini dilengkapi dengan fungsi pemantauan dan pengumpulan parameter saluran, dan data pengukuran serta informasi proteksi dapat diunggah ke sistem pemantauan daya melalui port komunikasi untuk memfasilitasi otomatisasi jaringan distribusi. Berdasarkan hasil tender publik dari pemasok nasional untuk proyek transformasi perangkat proteksi daya pembangkit 10kV di pembangkit listrik tenaga air, perangkat pengukuran dan kontrol seri AM5SE yang diproduksi oleh Acrel Co., Ltd. akhirnya dipilih. Berdasarkan sifat beban yang berbeda dari bus daya pembangkit 10kV, perangkat pengukuran dan kontrol proteksi saluran AM5SE-F, perangkat pemantauan dan kontrol proteksi transformator AM5SE-T, perangkat pengukuran dan kontrol proteksi motor AM5SE-M, perangkat pengukuran dan kontrol proteksi kendali mandiri AM5SE-B, perangkat pemantauan PT kabinet AM5SE-UB, fungsi proteksi dari setiap model ditunjukkan pada tabel berikut:
| gambar | model | fungsi perlindungan |
| | AM5SE-F Perangkat pengukuran & kontrol proteksi saluran | Proteksi arus lebih tiga tahap (dapat ditutup dengan tekanan rendah, dapat dilindungi searah), proteksi arus lebih batas waktu terbalik (dapat dilindungi dengan penutupan tekanan rendah W), proteksi arus lebih orde nol dua tahap 101 / proteksi arus lebih batas waktu terbalik, proteksi arus lebih orde nol dua tahap 1.2 / proteksi arus lebih batas waktu terbalik, penutupan ulang, proteksi arus lebih yang dipercepat (dengan penutupan tegangan rendah), alarm beban berlebih, trip beban berlebih, trip kehilangan tekanan, alarm kehilangan tekanan, proteksi tegangan lebih, proteksi tegangan lebih orde nol, proteksi daya terbalik, pengurangan beban frekuensi rendah / proteksi frekuensi tinggi (dengan perbedaan slip), alarm putus PT, alarm putus sirkuit kontrol, loop FC dengan fungsi penguncian arus lebih, proteksi non-daya, alarm putus CT, dan pemeriksaan |
|
| AM5SE-T Perangkat pengukuran dan kontrol proteksi distribusi daya | Proteksi arus lebih tiga tahap (dapat diselesaikan dengan penutupan tegangan komposit), proteksi arus lebih batas waktu terbalik (dapat diselesaikan dengan penguncian tegangan komposit), proteksi arus lebih orde nol 101 dua tahap, proteksi arus lebih orde nol 102 dua tahap, proteksi arus lebih batas waktu terbalik orde nol, alarm beban berlebih, trip beban berlebih, alarm putus PT, alarm putus sirkuit kontrol, proteksi non-daya, alarm putus CT, loop FC dengan fungsi penguncian arus lebih |
|
| AM5SE-B perangkat pengukuran dan kontrol perlindungan proyeksi diri | Proteksi arus lebih tiga bagian (dengan penguncian tegangan komposit, dengan penguncian arah), proteksi arus lebih waktu terbalik (dengan penguncian tegangan komposit), proteksi arus lebih dipercepat (dengan penguncian tegangan komposit), fungsi siaga (mendukung 11 jenis sistem catu daya), alarm putus PT, alarm putus sirkuit kontrol, proteksi pengisian bus, penutupan ulang, kopling/alarm beban berlebih, proteksi arus lebih orde nol dua bagian, proteksi arus lebih dipercepat urutan nol, periksa periode yang sama |
|
| AM5SE-M Perangkat pengukuran & kontrol perlindungan motor | Proteksi arus (startup, berjalan), proteksi arus dua tahap, proteksi waktu terbalik, proteksi urutan negatif dua tahap, proteksi batas waktu terbalik urutan negatif, proteksi arus lebih orde nol dua tahap, beban berlebih panas, proteksi beban berlebih, alarm beban berlebih, trip beban berlebih, proteksi pemblokiran, waktu start lama, proteksi non-daya, alarm putus PT, alarm putus sirkuit kontrol, proteksi tegangan rendah, alarm tegangan lebih orde nol, loop FC dengan fungsi penguncian arus lebih, proteksi ketidakseimbangan tegangan, proteksi urutan fasa, proteksi fasa tegangan, proteksi tegangan lebih |
Selain fungsi proteksi di atas, setiap perangkat pengukuran dan kontrol proteksi mikrokomputer memiliki antarmuka komunikasi RS485, mewujudkan komunikasi dengan sistem pemantauan daya, mewujudkan fungsi pemantauan sirkuit operasi independen, mewujudkan status sakelar, dan pemantauan sirkuit sakelar menjadi lebih lengkap; fungsi hop bawaan, pengguna dapat memilih apakah akan berinvestasi. Fungsi proteksi perangkat pengukuran dan kontrol proteksi mikrokomputer seri AM5SE yang baru dikonfigurasi kaya, dan setiap menu dapat diatur secara bebas dalam bahasa Mandarin atau Inggris, sehingga memudahkan pengoperasian dan pemeliharaan.
5. Desain pembangkit listrik 10kV
Perangkat pengukuran dan kontrol proteksi terintegrasi komputer seri AM5SE yang baru dikonfigurasi beserta gambar-gambarnya dirancang oleh Acrel Co., LTD. Desain skematik rangkaian sekunder harus didasarkan pada gambar sekunder kabinet tegangan tinggi 10kV asli. Tata letak baris terminal didasarkan pada desain gambar, dan desain gambar harus memenuhi persyaratan peraturan yang relevan. Untuk desain gambar dengan sifat beban yang sama, jumlah terminal dan jumlah saluran sangat seragam dan memiliki aturan tertentu. Akurasi desain gambar menentukan apakah konstruksi dan pengoperasian berjalan lancar dan produksi setelah pengoperasian aman.
Proses transformasi proteksi daya bantu 6.10kV
Proses proteksi dan transformasi daya pada pembangkit 10kV 6 Pembangkit 10kV harus memenuhi persyaratan konstruksi: rencana dan gambar konstruksi terperinci; pengelola peralatan harus menyelesaikan penerimaan peralatan baru; personel konstruksi harus menyelesaikan pendidikan keselamatan; dan peralatan dan material lengkap. Konstruksi dilakukan sesuai dengan skema dan gambar, untuk memastikan kelancaran penyelesaian setiap tahapan. 6.1 Transformasi perangkat keras proteksi daya pembangkit 10kV Konstruksi renovasi pembangkit 10kV terutama memiliki tiga tahapan: penggantian deret terminal di kabinet sakelar, pelepasan perangkat pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif lama, dan pemasangan dan perakitan jalur serta pengaturan kabel perangkat proteksi komprehensif baru. 6.1.1. Penggantian deret terminal Penggantian terminal perlu dilakukan satu per satu, untuk mengganti satu terminal; dilarang mengganti dua terminal atau lebih secara bersamaan untuk mencegah kesalahan penyambungan, menyebabkan kesalahan pemasangan kabel, mengganti deret terminal di kabinet sakelar saja, dan secara efektif mencegah kesalahan pemasangan kabel; Catu daya AC, catu daya DC, sirkuit trip, sirkuit sinyal perlu ditambahkan isolasi, harus diisolasi untuk mencegah hubungan pendek antar terminal, harus ditekan tanpa mengendur. Untuk mengganti baris terminal, pastikan terminal loop asli dan nomor saluran tetap tidak berubah, dan langkah selanjutnya dari pekerjaan pengkabelan dan pemeriksaan saluran dapat dilakukan dengan lancar. 6.1.2 Pembongkaran perangkat pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif lama Sesuai dengan rencana dan gambar konstruksi, lepaskan komponen yang akan dihapus, termasuk perangkat pengukuran dan kontrol proteksi terpadu lama, relai perantara di switchgear, relai tegangan, relai waktu, dan komponen lainnya, serta kabel sekunder terkait. Saat membongkar, perhatikan untuk mencegah kerusakan buatan pada komponen dan kesalahan pelepasan kabel sekunder yang berguna. Atur dan bongkar komponen dan klasifikasikan, tentukan penyimpanan lokal, untuk mencegah kekacauan di lokasi kerja, lokasi konstruksi harus memenuhi persyaratan 6S. 6.1.3 Pemasangan dan jalur perakitan serta pengaturan kabel perangkat pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif Karena ukuran perangkat pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif baru dan lama berbeda, ukuran jendela pemasangan pada panel kabinet sakelar tidak sesuai dengan ukuran perangkat pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif yang baru. Jendela pemasangan pada panel kabinet sakelar harus dipotong dan diperbesar untuk memasang perangkat pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif yang baru dan mencegah penggoresan panel saat pemotongan. Kabel yang terhubung ke perangkat baru harus berupa kabel baru, dan semua kabel yang tidak digunakan harus dilepas untuk mencegah adanya rangkaian parasit. Pengkabelan harus dilakukan sesuai dengan gambar desain untuk mencegah kebocoran, kesalahan sambungan, dan kesalahan pengalihan. Pengkabelan perangkat baru harus rapi, seragam, dan masuk akal, serta mudah untuk pemeriksaan dan pemeliharaan. 6.2 Proteksi daya dan pengoperasian instalasi 10 kV Proteksi dan debugging terutama dibagi menjadi empat tahapan: pemeriksaan jalur loop sekunder, verifikasi fungsi loop, debugging statis perangkat proteksi, dan uji transmisi. Periksa dengan cermat setiap terminal dan setiap nomor jalur sesuai dengan gambar konstruksi. Fokuslah pada pemeriksaan rangkaian sekunder CT tanpa rangkaian terbuka, rangkaian sekunder PT, polaritas dan pengkabelan harus benar; periksa telemetri, komunikasi jarak jauh, pengkabelan kendali jarak jauh harus benar; periksa rangkaian kontrol DC tanpa korsleting, tidak ada korsleting antara rangkaian ground LN; ukur resistansi isolasi rangkaian kontrol DC memenuhi persyaratan (1000V); ukur apakah rangkaian AC/DC dialiri listrik. Perlu diperhatikan bahwa, karena unit outsourcing tidak terbiasa dengan rangkaian sekunder pabrik, mudah terjadi kesalahan dan penyambungan yang salah dalam proses transformasi.
Tegangan AC dan rangkaian kontrol DC dihidupkan untuk memverifikasi fungsi masing-masing rangkaian. Periksa apakah telemetri, sinyal jarak jauh, dan sinyal kontrol jarak jauh sudah benar, meteran, lampu indikator, penerangan, dan rangkaian pemanas berfungsi normal; fungsi anti-lonjakan pada badan sakelar sudah benar. Hidupkan rangkaian kontrol untuk memverifikasi lebih lanjut apakah pengkabelan masing-masing rangkaian sudah benar.
Debugging statis perangkat proteksi meliputi pemeriksaan sampel perangkat, pengunggahan dan pengecekan nilai tetap, serta pemeriksaan fungsi perangkat. Periksa perangkat proteksi saluran AM5SE-F, perangkat proteksi transformator AM5SE-T, perangkat proteksi motor AM5SE-M, perangkat sakelar otomatis siaga AM5SE-B, dan pemantauan PT dengan cara memberikan arus pada sisi sekunder CT dan memberikan tegangan analog ke terminal kabinet PT. Perangkat AM5SE-UB, voltmeter, ammeter, dan sistem pemantauan ditampilkan dengan benar, dan urutan fasa serta fasa tegangan AC dan loop arus AC diverifikasi kebenarannya. Tetapkan nilai tetap sesuai dengan perangkat proteksi pasangan tunggal nilai tetap dan periksa untuk memastikan bahwa nilai tetap tersebut benar. Pemeriksaan fungsi proteksi adalah untuk memverifikasi kebenaran logika aksi dan waktu aksi perangkat pengukuran dan kontrol proteksi mikrokomputer seri AM5SE dengan menambahkan kuantitas analog, tidak akan ada penolakan dan malfungsi, dan waktu aksi harus memenuhi persyaratan. Pengujian statis pada perangkat proteksi memastikan bahwa perangkat proteksi dapat merespons kesalahan secara sensitif, serta mengirimkan sinyal alarm dan instruksi pemutusan secara andal dan cepat.
Koneksi data antara perangkat pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif dengan sistem pemantauan daya sudah benar, dan status operasi, nilai pengaturan, catatan kejadian, dan informasi lain pada perangkat proteksi dapat dikumpulkan secara real-time di latar belakang. Perangkat proteksi terhubung ke latar belakang, yang meningkatkan pengelolaan sistem proteksi relai dan tingkat otomatisasi pemrosesan informasi gangguan.
Uji transmisi bertujuan untuk mensimulasikan jumlah gangguan yang dikumpulkan oleh perangkat proteksi, dan perangkat proteksi harus keluar dari sakelar trip untuk memverifikasi kebenaran logika proteksi perangkat, sirkuit trip, dan sirkuit sinyal; serta untuk memverifikasi bahwa sakelar dapat dibuka dan ditutup dengan benar dari jarak jauh melalui pengoperasian komputer host. Uji transmisi lengkap harus dilakukan untuk setiap set perangkat proteksi untuk memastikan bahwa logika proteksi dari setiap perangkat proteksi kabinet sakelar, trip outlet proteksi, sakelar buka dan tutup jarak jauh, dan indikasi sinyal yang benar.
6.3 Masalah yang dihadapi dalam transformasi dan optimasi
Setelah transformasi perangkat pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif yang baru selesai, selama uji transmisi, ditemukan bahwa sakelar hanya dapat ditutup sekali. Jika ditutup lagi, hanya dapat ditutup setelah catu daya kontrol dihidupkan kembali. Melalui analisis, ditemukan bahwa tidak ada titik normally closed (NCC) pada kumparan penutup pemutus sirkuit. Karena relai penutup dipasang pada perangkat proteksi untuk memastikan bahwa pemutus sirkuit dapat ditutup dengan andal, pada saat ini, karena tidak ada titik normally closed (NCC) pada kumparan penutup pemutus sirkuit, setelah penutupan jika tidak ada titik putus, energi relai penutup dan penahan tidak dapat dilepaskan, sehingga perlu dihidupkan kembali dan relai penutup dan penahan dapat dilepaskan sebelum penutupan berikutnya. Setelah beberapa kali berkomunikasi dengan pabrikan pemutus sirkuit dan personel terkait di pembangkit listrik tenaga air, satu set titik normally closed (NCC) dihubungkan secara seri sebelum kumparan penutup, sehingga memecahkan masalah di atas. Mengambil contoh perangkat pengukuran dan kontrol proteksi transformator AM5SE-T, diagram sekunder sirkuit buka dan tutup rekonstruksi pembangkit listrik tenaga air ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2 diagram kuadrat dari rangkaian terpisah AM5SE-T
7. Transformasi sistem pemantauan daya listrik 10kV
Untuk memantau operasi dan pengumpulan data seluruh ruang distribusi secara real-time, satu set sistem pemantauan daya Acrel-2000Z dikonfigurasi untuk pembangkit listrik tenaga air guna mengunggah data proteksi mikrokomputer ke sistem pemantauan daya untuk mewujudkan pemantauan dan pengelolaan daya gardu induk 10kV serta meningkatkan tingkat manajemen otomatis. Fungsi utamanya yang dapat diwujudkan adalah sebagai berikut: pemantauan real-time, kueri parameter listrik, laporan operasi, alarm real-time, kueri kejadian historis, laporan statistik daya, manajemen hak pengguna, topologi jaringan, pemantauan kualitas daya, fungsi kendali jarak jauh, manajemen komunikasi, perekaman gelombang gangguan, pengingat kecelakaan, kueri kurva, akses Web, akses APP.
8. Kesimpulan
Transformasi perangkat proteksi daya 10kV di pembangkit listrik tenaga air telah memecahkan masalah seperti penuaan serius komponen elektronik, tingkat otomatisasi rendah, antarmuka manusia-mesin dan perangkat lunak yang tidak ramah, serta pekerjaan pemeliharaan yang sulit. Penggantian perangkat pengukuran dan kontrol proteksi mikrokomputer seri AM5SE lebih fungsional dan humanis. Layar kristal cair perangkat menampilkan tegangan, jumlah sampel arus, dan berbagai catatan kejadian dengan lebih intuitif; fungsi perangkat lunak debugging kuat, mudah dioperasikan, mudah dikuasai, dan antarmuka perangkat lunak ramah; sirkuit operasi memiliki fungsi pemantauan sakelar dan pemutusan sirkuit kontrol; lampu indikator panel perangkat langsung menunjukkan posisi lompatan sakelar dan status penutupan, sehingga lebih intuitif bagi personel operasi dan pemeliharaan; perangkat pengukuran dan kontrol proteksi motor AM5SE-M yang dikonfigurasi menambahkan pengenalan status start/running motor, dan dilengkapi dengan bagian start, bagian running, bagian running ganda, dan fungsi proteksi lainnya, sehingga memecahkan masalah arus start motor yang besar, yang mudah menyebabkan lompatan palsu. Perangkat proteksi dilengkapi dengan antarmuka komunikasi RS485. Antarmuka komunikasi terhubung antar perangkat proteksi secara "bergandengan tangan". Data dikirim ke Sistem Pemantauan Daya Acrel-2000Z, sehingga memudahkan untuk melihat informasi proteksi dan manajemen informasi kesalahan. Sejak transformasi perangkat pengukuran dan kontrol proteksi komprehensif baru dioperasikan, peralatan telah beroperasi normal. Penerapan perangkat proteksi komprehensif baru ini memiliki fungsi proteksi yang kaya, antarmuka pengoperasian yang ramah, serta pengoperasian dan pemeliharaan yang mudah, yang meningkatkan keandalan pengoperasian pembangkit listrik tenaga air dan memastikan keamanan serta produksi yang stabil dari pembangkit, yang memiliki signifikansi yang jelas.
Waktu posting: 31 Oktober 2022
