7SJ686綜合保護(hù)器在化工廠用400V系統(tǒng)分段自切中的應(yīng)用

楊新強(qiáng) 陸斗平 王帥 李元 施耀飛

摘 要：選用7SJ686綜合保護(hù)單元實(shí)現(xiàn)400V系統(tǒng)分段自切的備自投控制及保護(hù)。提高了系統(tǒng)的可靠性、靈敏性、快速性和選擇性。同時(shí)簡化系統(tǒng)的復(fù)雜度和為全系統(tǒng)SCADA提供節(jié)點(diǎn)的遙信遙測數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：失壓自投;互為備用;綜合保護(hù)

重化工行業(yè)的生產(chǎn)裝置運(yùn)行中的斷電事件將會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，故其故其負(fù)荷應(yīng)視作為二級(jí)負(fù)荷。這就要求對供電穩(wěn)定性和安全性提出更高的要求。選用西門子7SJ686-A型號(hào)裝置，具有線路失壓自投功能，能以最快速度恢復(fù)供電，保障現(xiàn)場設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，此外還具有多方位的線路和設(shè)備故障保護(hù)，和經(jīng)過數(shù)據(jù)通訊上傳節(jié)點(diǎn)遙信遙測信息。

1 低壓供配電系統(tǒng)及原理圖

低壓配電系統(tǒng)采用TN-S供電系統(tǒng)，工作零線與保護(hù)零線在變壓器中性點(diǎn)分開，此后兩者單獨(dú)敷設(shè)，變壓器中性點(diǎn)采用直接接地。電流互感器共有三組，一組用于計(jì)量接入表計(jì)，一組用于保護(hù)接入西門子7SJ686，另外一組是差動(dòng)保護(hù)用。保護(hù)級(jí)CT采用同名端標(biāo)記法接入Q1～Q6端口，為防止CT開路形成高電壓，負(fù)極端采用等電位接地，以保護(hù)人身安全。

電壓互感器采用Yyn0接線方式進(jìn)行電壓采樣，二次側(cè)線電壓為100V，接入R1～R4口，以開口三角電壓形式監(jiān)視零序電壓，接R5，R6口。為防止雷電波入侵，其低壓母線增加浪涌保護(hù)器，以保護(hù)母線。主開關(guān)采用手搖抽出式，方便操作。設(shè)置工作/試驗(yàn)/隔離三個(gè)位置，并帶有相應(yīng)標(biāo)識(shí)。

西門子7SJ686工作電源由直流屏供電，其電壓為DC220V，電源穩(wěn)定可靠?？紤]合環(huán)時(shí)電壓的不平衡造成環(huán)流引起繼電保護(hù)誤動(dòng)作，增加三選二閉鎖功能。另外西門子7SJ686備自投需要采樣兩段電壓電流，開關(guān)狀態(tài)以及保護(hù)動(dòng)作情況，這就需要盤柜聯(lián)絡(luò)線以滿足備自投充電條件。為應(yīng)對倒閘操作電氣狀態(tài)變化、機(jī)械位置變化，設(shè)計(jì)分合閘指示燈、儲(chǔ)能燈。新《安規(guī)》規(guī)定電氣設(shè)備操作要以設(shè)備實(shí)際位置為準(zhǔn)，無法看到位置可通過設(shè)備機(jī)械位置指示、儀表、遙測、遙信變化，且至少應(yīng)有兩個(gè)及以上同時(shí)發(fā)生對應(yīng)變化才能確認(rèn)該設(shè)備已操作到位。該設(shè)計(jì)中開關(guān)位置以及狀態(tài)均以開關(guān)量送入西門子7SJ686，上送至SCADA系統(tǒng)。

2 7SJ686自投邏輯及要求

正常運(yùn)行方式下，1#變壓器帶0.4kV I段母線運(yùn)行，2#變壓器帶0.4kVII段母線運(yùn)行，兩臺(tái)變壓器互為備用，0.4kV1#主開關(guān)、2#主開關(guān)運(yùn)行，0.4kV母聯(lián)熱備用，備自投功能投入，聯(lián)鎖投入。7SJ686保護(hù)充電指示燈常亮，表示保護(hù)裝置充電完畢，母聯(lián)備自投處于投用中。

當(dāng)任意一條線路失壓（例如1#線路），失壓時(shí)間大于1.1s及以上，另外一條線路電壓正常，7SJ686裝置發(fā)出1#主開關(guān)分閘，確認(rèn)主開關(guān)分閘，發(fā)出母聯(lián)命令合閘，確認(rèn)母聯(lián)合后且電流正常，本此母聯(lián)備自投動(dòng)作成功，同時(shí)上報(bào)報(bào)文至后臺(tái)提示運(yùn)行人員。

當(dāng)線路發(fā)生PT斷線或者發(fā)生誤操作等故障或外部閉鎖系統(tǒng)將閉鎖備自投操作。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

7SJ686輸入輸出配置由下二表描述。

利用西門子提供的專用軟件參照圖4邏輯對7SJ686編程組態(tài)，已達(dá)到系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投切的功能。同上對7SJ686的輔助功能予以設(shè)定。顯示屏和通訊口等?？梢栽谲浖С窒孪刃须x線4模擬仿真試驗(yàn)，使得工程過程調(diào)試大大簡化。

4 工程中需要重視的若干的問題

在調(diào)試過程中的一些問題：

①編寫低壓備自投邏輯程序輸入的DI信號(hào)有的是脈沖性質(zhì)的，為了可靠起見需要在程序的輸入端放上信號(hào)鎖存延時(shí)環(huán)節(jié)。保證7SJ686的DI端能用上該邏輯狀態(tài);

②系統(tǒng)調(diào)試前需要在線核對每個(gè)DI段的聯(lián)結(jié)狀態(tài)。在系統(tǒng)核對非常重要。只有一個(gè)準(zhǔn)確外部輸入聯(lián)結(jié)才會(huì)有一個(gè)準(zhǔn)確控制結(jié)果。繼電器接點(diǎn)需要手動(dòng)繼電器確認(rèn)，主開關(guān)輔助接點(diǎn)條件允許同樣需要?jiǎng)幼鏖_關(guān)予以確認(rèn)。輸出聯(lián)結(jié)需要由7SJ686強(qiáng)制調(diào)試操作予以確認(rèn)。測量點(diǎn)的每一個(gè)需要輸入調(diào)試信號(hào)同時(shí)在7SJ686上通過編程組態(tài)軟件核對確認(rèn);

③驗(yàn)證備自投的同時(shí)，也同時(shí)校驗(yàn)了西門子7SJ686保護(hù)的靈敏度，靈敏度均達(dá)到了工程上要求，誤差在允許范圍之內(nèi)。

一個(gè)良好準(zhǔn)確的外部系統(tǒng)加上優(yōu)良的綜合保護(hù)元件，系統(tǒng)的長期安全的連續(xù)運(yùn)行才是有保證。

5 結(jié)語

工廠供電是重化工企業(yè)中十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，采用變電所分段自切的備自投技術(shù)是提高系統(tǒng)有電可靠性的有效技術(shù)途徑。在400V電氣系統(tǒng)上的備自投有許多的成熟技術(shù)方法、早期的大多采用繼電器邏輯實(shí)現(xiàn)該功能。當(dāng)然由于繼電器的局限性，許多功能沒法實(shí)現(xiàn)，靈活性亦欠缺。需要連接工廠SCADA系統(tǒng)需要另配相應(yīng)模塊才可以實(shí)現(xiàn)。采用7SJ686綜合保護(hù)裝置在400V系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)備自投是一個(gè)嘗試。過去由于綜合保護(hù)裝置的價(jià)格因素限制了其在400V系統(tǒng)上應(yīng)用，好在裝置價(jià)格的下調(diào)和工廠對備自投的重視和SCADA系統(tǒng)裝置的要求。7SJ686的應(yīng)用應(yīng)該是綜合因素考慮是較為合適的。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉天琪，邱曉燕.電力系統(tǒng)分析理論（第三版）[M].北京：科技出版社，2017.

[2] SIEMENS.SIPROTEC多功能保護(hù)裝置7SJ686用戶手冊[Z].西門子公司，2009.

[3]劉介才.工廠供電（第5版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2010.