论文部分内容阅读
摘要：针对原合成变电所存在设备老化、设计要求低、开关柜电气五防不符合标准、没有建立完善的后台通信监控系统等实际问题，对其进行了改造，分析了改造过程中遇到的问题及解决方案，阐述了合成变电所改造后的优点，为类似变电所改造工程提供参考。
关键词：变电所;功率因数;保护装置
0 引言
中海油化学股份有限公司一期合成变电所是我司一期合成装置、尿素装置及脱盐水装置的供配电中心，已投运22年。合成变电所6 kV系统采用雙电源、单母线分段接线方式，尿素装置6 kV I/II段母线通过母线桥直接与合成装置I/II段母线连接，无开关隔离，共有6台6 kV/400 V变压器，系统一次接线图如图1所示。原合成变电所设计要求低，开关柜的电气五防等要求已不符合现行规范标准要求，自动化控制水平低，且开关柜断路器小车机构变形严重，电子元件老化，已经严重影响到一期化肥生产装置的安全、稳定运行。因此，急需对变电所的开关柜进行整体更新改造，以提高供电安全、稳定性，提升变电所的自动化控制水平。
1 变电所改造前存在的问题
（1）开关柜断路器小车机构变形，断路器小车进出操作困难，严重影响设备的正常停、送电，甚至因小车机构变形严重，设备无法送电运行。（2）断路器插接头错位，断路器小车无法正常操作，断路器不能合闸，设备无法正常运行。（3）开关柜对操作人员的防护存在设计缺陷，操作时有可能对操作人员造成人身伤害。（4）电力系统的功率因数低。
2 合成变电所改造方案
（1）对合成变电所内6 kV开关柜和保护装置进行更新，采用先进的具有多重联锁控制功能的铠装开关柜替换老式的电磁式开关柜;合成变电所6 kV开关柜综保采用微机保护装置代替传统的电磁式继电器，尿素装置6 kV开关柜综保利旧;对尿素装置400 V配电柜进行整体更新。（2）建立合成变电所的监控与管理系统，收集全所信息并实时存入数据库，实现对变电所的就地监视和控制功能，提供各种遥测与遥脉装置，同时将别的变电所的后台监控系统信号全部整合至合成变电所。（3）投用无功补偿装置，对合成变电所两段母线就行集中补偿，提高功率因数，实现节能目的。
3 改造的重难点
在变电所改造施工过程中，部分400 V设备需继续供电，故在改造施工前6 kV系统由正常的I/II段进线分段运行方式转为由II段进线通过母联带整段母线运行方式，将合成变电所400 V系统也由正常的I/II段进线分段运行方式转为由II段进线通过母联带整段母线运行方式。利用6 kV系统I段进线电缆直接与合成变电所01A、02A变压器一次动力电缆对接，由I期总变馈线直接对其供电。在做好核相和安全措施等工作后，在改造施工期间合成变电所400 V系统的01A、02A段进线分别由合成变电所01A、02A变压器供电，供电运行方式为I段进线通过母联带整段母线运行。
在此次改造中，最大的难点是6 kV开关柜的一次电缆孔的位置确定和一次电缆的长度是否足够的问题，6 kV旧开关柜是上下两层开关柜，上下层分别为不同的设备供电，改造后每一面开关柜对应一个设备，数量增加至37面，其中进线柜、母联柜和PT柜为800 mm宽，其他开关柜为600 mm宽。为了解决上述两个问题，工作人员在改造前进行了大量的测量和分析工作，最终根据各开关柜的馈线情况，将PT柜的位置由进线柜旁挪至别的地方，并做了一些开关柜位置的调整。另外，在改造施工的立柜过程中，对开关柜位置进行了细微调整，整个改造施工十分顺利。
4 改造过程中存在的问题及解决方案
本次改造施工二次接线时，发现部分二次接线不够长。对于到本变电所转接盘不够长的二次接线，经过观察发现电缆走向是沿着电缆桥架走不规则的曲线路径，于是在开关柜和转接盘之间重新搭建一段直线桥架，将所有到转接盘的二次接线走这段直线桥架，保证二次接线有足够余量;对于直接到现场操作站不够长的二次接线，采用加长电缆的方法，用同型号的电缆线芯与原电缆线芯用锡焊连接，再做绝缘处理。
合成变电所3台6 kV电机的温度探头为铂制的Pt100，原温度模块为二线制，接入来自现场的12芯电缆，共监控6个温度点，改造后的综保温度模块按原来接法，不接补偿线，温度偏差比较大，于是改成三线制接法，将12芯电缆改成只监控4个温度点。
在调试过程发现，6 kV开关柜的MSA141模拟输出模块输出到DCS的4～20 mA信号，在DCS棒图中的显示值与实际不符，后将MSA141模块的量程最大值由原来的CT一次额定值改成与棒图的最大值一致。另外，在尿素装置380电机配电柜的电流变送器传送到DCS的4～20 mA信号，在DCS棒图中的显示值也与实际不符，因电流变送器的最大值为固定值，于是在DCS修改棒图的最大值，与电流变送器的最大值对应，便将该问题有效解决。
在尿素装置配电柜中，给马达保护器供电的电源均是由直流小母线直接送到A/D模块经过断路器再到电机保护器，当输送直流小母线电源时，因A/D模块内有电容器，当多个A/D模块同时得电时，电流会过大，导致直流馈线开关跳闸，另外当A/D模块在运行中损坏时，只能带电更换，所以将A/D模块与断路器位置互换，可彻底解决该问题。
在尿素装置400 V电机配电柜调试过程中，有个别电机回路因信号干扰现场电机停止不了，究其原因，进电机配电柜的二次电缆有来自DCS高达130 V的感应电压，于是将进电机配电柜的二次电缆换为双屏蔽控制电缆，感应电压降至10 V以下，可彻底解决该问题。
5 合成变电所改造后的优点
5.1 开关柜运行安全、可靠
开关柜具有可靠的五防联锁功能，操作简单，具有合理的释压通道，保证操作人员的人身安全，符合国家规范标准要求。
5.2 提高系统功率因数，实现节能目标
投用无功补偿装置后，对合成变电所两段母线就行集中补偿，每一段无功补偿装置的容量为300+300+600=1 200 kvar，共3组。表1为投用无功补偿装置后6 kV I段进线各参数的变化情况。
5.3 微机继电保护的优势
（1）微机继电保护逻辑判断清楚，正确;（2）微机保护可以实现常规模拟式保护无法实现的优良保护性能;（3）调试维护方便;（4）在线运行的可靠性高;（5）能够提高系统运行信息量。
5.4 拥有强大的后台监控系统
合成变电所改造完成后，实现了系统实时调度、电网调度综合化，数据集中显示，自动记录、计算电量，信号集中显示功能，实现了事故记录、追忆，保护装置自检功能，双网可靠运行。
6 结语
该合成变电所改造完成后，工作人员对变电所开关柜的功能及配置、变电所自动化平台分别进行了系统测试，完成测试后，还进行了继电保护装置现场与后台自动化系统的联合调试测试，各项测试结果均达到预期效果，改造顺利完成。
[参考文献]
[1] 高翔.数字化变电站应用技术[M].北京：中国电力出版社，2008.
收稿日期：2020-07-28
作者简介：郑仁锦（1986—），男，海南陵水人，工程师，从事电气设备运行与检修维护工作。
关键词：变电所;功率因数;保护装置
0 引言
中海油化学股份有限公司一期合成变电所是我司一期合成装置、尿素装置及脱盐水装置的供配电中心，已投运22年。合成变电所6 kV系统采用雙电源、单母线分段接线方式，尿素装置6 kV I/II段母线通过母线桥直接与合成装置I/II段母线连接，无开关隔离，共有6台6 kV/400 V变压器，系统一次接线图如图1所示。原合成变电所设计要求低，开关柜的电气五防等要求已不符合现行规范标准要求，自动化控制水平低，且开关柜断路器小车机构变形严重，电子元件老化，已经严重影响到一期化肥生产装置的安全、稳定运行。因此，急需对变电所的开关柜进行整体更新改造，以提高供电安全、稳定性，提升变电所的自动化控制水平。
1 变电所改造前存在的问题
（1）开关柜断路器小车机构变形，断路器小车进出操作困难，严重影响设备的正常停、送电，甚至因小车机构变形严重，设备无法送电运行。（2）断路器插接头错位，断路器小车无法正常操作，断路器不能合闸，设备无法正常运行。（3）开关柜对操作人员的防护存在设计缺陷，操作时有可能对操作人员造成人身伤害。（4）电力系统的功率因数低。
2 合成变电所改造方案
（1）对合成变电所内6 kV开关柜和保护装置进行更新，采用先进的具有多重联锁控制功能的铠装开关柜替换老式的电磁式开关柜;合成变电所6 kV开关柜综保采用微机保护装置代替传统的电磁式继电器，尿素装置6 kV开关柜综保利旧;对尿素装置400 V配电柜进行整体更新。（2）建立合成变电所的监控与管理系统，收集全所信息并实时存入数据库，实现对变电所的就地监视和控制功能，提供各种遥测与遥脉装置，同时将别的变电所的后台监控系统信号全部整合至合成变电所。（3）投用无功补偿装置，对合成变电所两段母线就行集中补偿，提高功率因数，实现节能目的。
3 改造的重难点
在变电所改造施工过程中，部分400 V设备需继续供电，故在改造施工前6 kV系统由正常的I/II段进线分段运行方式转为由II段进线通过母联带整段母线运行方式，将合成变电所400 V系统也由正常的I/II段进线分段运行方式转为由II段进线通过母联带整段母线运行方式。利用6 kV系统I段进线电缆直接与合成变电所01A、02A变压器一次动力电缆对接，由I期总变馈线直接对其供电。在做好核相和安全措施等工作后，在改造施工期间合成变电所400 V系统的01A、02A段进线分别由合成变电所01A、02A变压器供电，供电运行方式为I段进线通过母联带整段母线运行。
在此次改造中，最大的难点是6 kV开关柜的一次电缆孔的位置确定和一次电缆的长度是否足够的问题，6 kV旧开关柜是上下两层开关柜，上下层分别为不同的设备供电，改造后每一面开关柜对应一个设备，数量增加至37面，其中进线柜、母联柜和PT柜为800 mm宽，其他开关柜为600 mm宽。为了解决上述两个问题，工作人员在改造前进行了大量的测量和分析工作，最终根据各开关柜的馈线情况，将PT柜的位置由进线柜旁挪至别的地方，并做了一些开关柜位置的调整。另外，在改造施工的立柜过程中，对开关柜位置进行了细微调整，整个改造施工十分顺利。
4 改造过程中存在的问题及解决方案
本次改造施工二次接线时，发现部分二次接线不够长。对于到本变电所转接盘不够长的二次接线，经过观察发现电缆走向是沿着电缆桥架走不规则的曲线路径，于是在开关柜和转接盘之间重新搭建一段直线桥架，将所有到转接盘的二次接线走这段直线桥架，保证二次接线有足够余量;对于直接到现场操作站不够长的二次接线，采用加长电缆的方法，用同型号的电缆线芯与原电缆线芯用锡焊连接，再做绝缘处理。
合成变电所3台6 kV电机的温度探头为铂制的Pt100，原温度模块为二线制，接入来自现场的12芯电缆，共监控6个温度点，改造后的综保温度模块按原来接法，不接补偿线，温度偏差比较大，于是改成三线制接法，将12芯电缆改成只监控4个温度点。
在调试过程发现，6 kV开关柜的MSA141模拟输出模块输出到DCS的4～20 mA信号，在DCS棒图中的显示值与实际不符，后将MSA141模块的量程最大值由原来的CT一次额定值改成与棒图的最大值一致。另外，在尿素装置380电机配电柜的电流变送器传送到DCS的4～20 mA信号，在DCS棒图中的显示值也与实际不符，因电流变送器的最大值为固定值，于是在DCS修改棒图的最大值，与电流变送器的最大值对应，便将该问题有效解决。
在尿素装置配电柜中，给马达保护器供电的电源均是由直流小母线直接送到A/D模块经过断路器再到电机保护器，当输送直流小母线电源时，因A/D模块内有电容器，当多个A/D模块同时得电时，电流会过大，导致直流馈线开关跳闸，另外当A/D模块在运行中损坏时，只能带电更换，所以将A/D模块与断路器位置互换，可彻底解决该问题。
在尿素装置400 V电机配电柜调试过程中，有个别电机回路因信号干扰现场电机停止不了，究其原因，进电机配电柜的二次电缆有来自DCS高达130 V的感应电压，于是将进电机配电柜的二次电缆换为双屏蔽控制电缆，感应电压降至10 V以下，可彻底解决该问题。
5 合成变电所改造后的优点
5.1 开关柜运行安全、可靠
开关柜具有可靠的五防联锁功能，操作简单，具有合理的释压通道，保证操作人员的人身安全，符合国家规范标准要求。
5.2 提高系统功率因数，实现节能目标
投用无功补偿装置后，对合成变电所两段母线就行集中补偿，每一段无功补偿装置的容量为300+300+600=1 200 kvar，共3组。表1为投用无功补偿装置后6 kV I段进线各参数的变化情况。
5.3 微机继电保护的优势
（1）微机继电保护逻辑判断清楚，正确;（2）微机保护可以实现常规模拟式保护无法实现的优良保护性能;（3）调试维护方便;（4）在线运行的可靠性高;（5）能够提高系统运行信息量。
5.4 拥有强大的后台监控系统
合成变电所改造完成后，实现了系统实时调度、电网调度综合化，数据集中显示，自动记录、计算电量，信号集中显示功能，实现了事故记录、追忆，保护装置自检功能，双网可靠运行。
6 结语
该合成变电所改造完成后，工作人员对变电所开关柜的功能及配置、变电所自动化平台分别进行了系统测试，完成测试后，还进行了继电保护装置现场与后台自动化系统的联合调试测试，各项测试结果均达到预期效果，改造顺利完成。
[参考文献]
[1] 高翔.数字化变电站应用技术[M].北京：中国电力出版社，2008.
收稿日期：2020-07-28
作者简介：郑仁锦（1986—），男，海南陵水人，工程师，从事电气设备运行与检修维护工作。