AM5-F線路保護裝置逆功率保護

在上海市公用事業(yè)學(xué)校燃?xì)獍l(fā)電工程中的應(yīng)用 

摘 要：目前，微機保護裝置廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，該類裝置能夠監(jiān)測電力系統(tǒng)的運行狀況，并實時記錄電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的位置及性質(zhì)，從而為故障的快速處理提供參考信息。本文介紹的AM5-F線路保護裝置逆功率保護功能，可以對低壓進線柜的電壓、電流進行實時監(jiān)測，當(dāng)檢測到回路有逆向電流流過且逆向功率值超過設(shè)定值時，裝置發(fā)出逆功率跳閘命令跳開斷路器，防止燃油發(fā)電機通過配電變壓器向電力系統(tǒng)反向送電，影響電力系統(tǒng)的安全運行。

關(guān)鍵詞：逆功率保護；實時監(jiān)測；反向送電；安全運行

1概述

上海市公用事業(yè)學(xué)校創(chuàng)建于1960年8月，2005年被命名為“市行為規(guī)范示范?！?，1995年以來連續(xù)十屆被評為市文明單位，學(xué)校擁有三個校區(qū)（凱旋校區(qū)、漕寶校區(qū)，嘉定校區(qū)），學(xué)校建有覆蓋校區(qū)聯(lián)通INTERNET的校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、配有先進的多媒體教學(xué)設(shè)施和信息控制中心、衛(wèi)星小站、210座的多功能報告廳、大小會議室及705臺電腦的計算機房、電子閱覽室，圖書館藏書10萬余冊。學(xué)校還建有配套齊全的校內(nèi)實驗、實習(xí)、實訓(xùn)場所，學(xué)校還與相關(guān)企業(yè)聯(lián)合，建立了穩(wěn)固的實習(xí)、實訓(xùn)基地。

本次項目為上海市公用事業(yè)學(xué)校嘉定校區(qū)修繕工程二期10/0.4KV用戶變電站項目，該變電站供電系統(tǒng)為兩段母線系統(tǒng)，每段母線分別為一個變壓器進線帶所有用電負(fù)荷，此外，此次改造新增天然氣發(fā)電機組并網(wǎng)柜，原有低壓變壓器進線柜增加低壓電流互感器1000/5A，共6只，且在兩個進線柜上增加逆功率保護功能，出線柜采用低壓母線槽630A接至原有低壓電容補償柜。

2 產(chǎn)品需求

本次針對上海市公用事業(yè)學(xué)校嘉定校區(qū)修繕工程二期10/0.4KV用戶變電站裝設(shè)AM5-F線路保護裝置，主要是利用裝置中的逆功率保護功能實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的保護作用。

逆功率保護功能主要應(yīng)用于發(fā)電機并網(wǎng)或者光伏供電系統(tǒng)中，對于本項目而言，正常運行時，由市電經(jīng)由10/0.4KV變壓器給整個變電站用電負(fù)荷供電，當(dāng)市電停電時，此時需要利用燃?xì)獍l(fā)電給整個變電站供電，若此時燃?xì)獍l(fā)電機的功率過高，發(fā)出的電除供給整個變電站使用，還會通過配電變壓器向電力系統(tǒng)反向送電，影響電力系統(tǒng)的安全運行，同時也需要合理使用燃?xì)獍l(fā)電機供電，減少用戶用電成本，因此，需要對并網(wǎng)柜進行安全控制。

逆功率保護功能主要是監(jiān)測三相電壓以及三相測量電流，當(dāng)檢測到回路有逆向電流流過且逆向功率值超過設(shè)定值時，裝置經(jīng)可設(shè)置延時發(fā)出逆功率跳閘命令跳開斷路器，停止送電。保護邏輯如下圖。

圖1 逆功率保護邏輯

3 產(chǎn)品方案

本工程總共有兩段低壓母線，每段低壓母線有一個變壓器進線柜，四個負(fù)載配電柜，新增的發(fā)電機并網(wǎng)柜需分別向兩段母線供電，對于此項目，需要在并網(wǎng)柜處裝設(shè)AM5-F線路保護裝置，由于有兩個進線柜，所以需要裝設(shè)兩臺AM5-F線路保護裝置分別實現(xiàn)并網(wǎng)柜和兩臺進線柜之間的逆功率保護功能，整個配電室上圖方案如下：

圖2 配電室上圖方案

針對本項目的一次方案及二次圖紙設(shè)計如下：

圖3 一次方案設(shè)計圖

圖4 并網(wǎng)柜二次原理圖

4 現(xiàn)場測試

在與客戶進行溝通的基礎(chǔ)上，我司本著客戶至上的服務(wù)原則，于2020年11月21日至上海市公用事業(yè)學(xué)校對該兩臺線路保護裝置逆功率保護功能進行現(xiàn)場調(diào)試。

1、測試儀器和保護裝置

圖5  現(xiàn)場AE型繼電保護測試儀電壓電流接線

圖6  AM5-F線路保護裝置一次模擬圖                                                                  圖7  現(xiàn)場調(diào)試環(huán)境

2、測試項目

根據(jù)現(xiàn)場施工圖紙及客戶需求，本次逆功率保護按功率22kW、相電壓220V、功率因數(shù)為1考慮，有功功率按照±3%下限整定，現(xiàn)場整定值為21.34kW。由于所帶的繼電保護測試儀多提供120V單相電壓，因此為模擬現(xiàn)場所需380V線電壓，特將PT變比設(shè)為2進行測試。裝置定值設(shè)置見下表：

表1  AM5-F現(xiàn)場定值設(shè)置

3、測試流程

1）根據(jù)表1所示進行現(xiàn)場接線與定值設(shè)置。

2）在交流輸入端子X1.11-X1.12、X1.13-X1.14、X1.15-X1.16施加0.17A電流信號，在端子X1.17-X1.18、X1.19-X1.20、X1.21-X1.22施加109.7V電壓信號，且施加的電壓電流信號功率因數(shù)角為0°，具體設(shè)置如圖8、圖9所示。此時，保護不動作，斷路器處于合閘狀態(tài)，如圖10、圖11所示。

                       圖8  電壓電流施加窗口                                             圖9  一次側(cè)電壓電流相位顯示

圖10  AM5-F裝置遙測顯示  

    圖11  斷路器合閘狀態(tài)

3）將施加的電壓相位調(diào)整180°，此時功率因數(shù)為-1，滿足逆功率保護動作條件，保護瞬間完成動作，裝置液晶屏顯示動作事件記錄，斷路器由合閘狀態(tài)切換至分閘狀態(tài)，具體如圖12、圖13、圖14所示。

圖12  電壓相角翻轉(zhuǎn)180°

 圖14  斷路器分閘狀態(tài)

4、測試結(jié)論

本次測試對兩臺AM5-F線路保護裝置進行了逆功率保護功能驗證，測試結(jié)果均符合用戶技術(shù)要求。AM5-F線路保護裝置的逆功率保護功能能夠防止電路回流，逆功率保護動作時功率為-21.375kW，功率因數(shù)為-0.992，完全滿足現(xiàn)場技術(shù)要求。 

5 結(jié)語

逆功率保護功能是不可逆并網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分，許多重要場所0.4kV的低壓變電站都會引入燃油發(fā)電機或者小型光伏變電站，這些基本為用戶側(cè)自備式電源系統(tǒng)，自發(fā)自用，不向中壓電網(wǎng)或高壓電網(wǎng)饋電。本文介紹的AM5-F線路保護裝置逆功率保護功能，可以對低壓進線柜的電壓、電流進行實時監(jiān)測，當(dāng)檢測到回路有逆向電流流過且逆向功率值超過設(shè)定值時，裝置發(fā)出逆功率跳閘命令跳開斷路器，防止燃油發(fā)電機通過配電變壓器向電力系統(tǒng)反向送電，影響電力系統(tǒng)的安全運行。