保护方案.docx

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保护方案

第部分：

发电机-变压器组/高压起动备用变压器

保护技术方案

目录

1、概述

1．1前言

西门子（Siemens）公司是一个具有悠久历史的世界著名跨国电气公司，该公司的SIPROTEC微机保护与控制产品一直以其卓越的性能和优秀的品质领导着世界电力监控与保护高技术的潮流，是继电保护产品国际规范的主要制定者。

早在1976年，德国西门子公司全球首家推出微机保护单元装置，经多年的潜心改进及更新换代，至今已是第四代（SIPROTEC4）产品。

在全球范围内，已有十几万台装置，近千套电力综合自动化系统在各种电压等级的变电站中投入运行。

西门子的微机保护及控制装置在国际市场的占有率名列前茅。

上海威能电力科技公司（以下简称我方）是专业从事变电站及配电综合自动化系统的高科技企业。

作为西门子公司在中国的战略合作伙伴，我方一直是西门子公司变电站控制与微机继电保护产品在中国市场较有实力的系统集成商之一，可提供变电站及配电自动化系统的整体解决方案，并为用户提供全方位的技术支持和周到完善的服务。

根据江苏沙洲电厂一期2×60万超临界机组发变组保护工程的技术规范要求，我方与西门子公司推荐使用SIPROTEC4继电保护设备，将结合工程具体应用情况进行保护设计、设备组屏制造，并提供保护系统调试和工程服务。

本方案的编制依据是《江苏沙洲电厂一期工程2×600MW超临界机组招标文件》（第三卷：

附件（发变组保护/高压起备变保护））（以下简称《招标文件》）。

1．2西门子Siprotec4的先进性

·设计风格

SIEMENS产品设计思想是基于原理、面向对象。

西门子针对于电力系统不同电压等级的各种监控保护类型，都专门设计了相应的产品。

其中，Siprotec4保护是完全针对现代电力系统的高自动化要求的综合保护装置。

与Siprotec3保护（7SJ5、7UT5、7UM5等）相比，Siprotec4系列保护产品具有更可靠的硬件设计、人性化的人机界面和外观、开入/开出的多样选择并可任意定义、通讯接口多样、保护软件以及操作软件的功能更强大、稳定性更高的优势，从而成为性能优异的保护技术平台。

·工艺品质

SIEMENS产品以其卓越的性能和优秀的品质引导世界电力微机保护的新潮流，其完善的功能、完美的设计、现代化的工艺标准以及可靠的信誉是SIEMENS产品得以推广的基石。

·保护整定

Siprotec4系列保护逻辑均是标准化原理基础上的模块化设计，通用性极强且易升级。

由于她的设计是面向保护原理的，可以把各功能模块封装好，不需要修改内部的逻辑，只要利用DIGSI4调试软件对所需要的开入、开出进行定义，就完成了保护组态。

方便快捷，维护工作量小。

·保护范围

Siprotec4系列保护产品提供了宽广的保护范围。

由于西门子优秀的工艺，零序电流检测可以达到3mA，精度远远高于专业做小电流接地选线装置的厂家，完全可以满足零序保护灵敏性的要求。

西门子保护相过流整定范围为0.5~175A，电压保护范围30~210V，在常用保护范围内的线性度非常好。

·故障记录

Siprotec4系列保护产品提供了功能更完善的故障记录功能，当故障发生时，保护设备记录了完整的SOE事件及故障录波。

西门子保护故障录波可以记录长达5秒或80秒的8次故障记录，故障记录的长度可自定义，事故发生前/后的时间长度可定义。

运用SIGRA4软件可以查看电气参数的波形、向量圆图、谐波参数、变化轨迹，以及开入/开出和保护动作情况。

因此，Siprotec4系列保护产品可完全代替故障录波仪。

从而节省了用户的投资。

·测量/监控功能

Siprotec4系列保护产品提供了完善的监控功能，提供了大屏幕接线图显示，面板操作与显示，遥控操作与跳闸锁定等。

如7SJ62、7SJ63、7SA522等是集保护、测控于一体的装置。

此外，西门子保护产品还提供了大量的输入、输出点，开入可达37个，开出达22个，并提供了数目不等的快速、高速、和功率继电器。

因此，一台保护单元可以对整个间隔实现完整的状态监测与控制。

·通讯功能

SIEMENS产品提供最先进的欧洲标准规约IEC60870-5-103及PROFIBUS规约，该规约已经成为世界公认的标准，系统的扩展性及接口能力强。

同时，装置还提供MODBUS、DNP3.0等通讯规约，为接入其他系统提供方便。

·产品种类

Siprotec4系列保护产品提供了所有电压等级、各种保护类型的单元装置，能够满足当前电力系统的各种保护需求。

这包括基于原理设计的电流、距离、线路差动、元件差动、发电机专用等各型保护继电器，测控单元，继电器通讯附件、测试设备等。

使用户的系统更加稳定可靠。

1．3工程简述与方案范围

本期工程新建2台600MW汽轮发电机组，2台机组均采用发变组单元接线，以220kV电压接入系统。

发电机出口不设断路器，发电机与主变压器用离相封闭母线相连接。

发电机采用自并励静止励磁系统。

每台机组设两台高压厂用变压器。

一台为分裂变，分裂变的二低压侧各接一段6kV厂用母线；一台为双卷变，双卷变的低压侧接一段6kV厂用母线。

每两台机组设两台高压起动/备用变压器，高压起动/备用变压器接于220kV母线。

一台为分裂变，分裂变的二低压侧各接一段6kV厂用母线；一台为双卷变，双卷变的低压侧接一段6kV厂用母线。

1）发电机变压器组容量：

发电机600MW

变压器720MVA

2）系统电压：

主变高压侧:

220kV

发电机侧:

＃1和＃2机20kV

3）变压器接线组别：

YNd11

4）主变高压侧中性点接地方式：

直接接地或经放电间隙接地

5）励磁方式:

机端静态励磁

6）高压厂变电压：

高压侧:

＃1和＃2机20kV

低压侧:

6kV

7）高压厂变接线组别:

Dyn1yn1（#1A高压厂变）;

Dyn1（#1B高压厂变）；

8）高压厂变容量:

40/28/28MVA（#1A高压厂变）;

28MVA（#1B高压厂变）;

9）高压厂变接地方式：

低压侧中性点中阻接地（600A）

10）起备变电压：

高压侧:

220kV；低压侧:

6kV；

11）高压起动备用变接线组别:

YNyn0yn0（12A高压起动备用变）；

YNyn0（12B高压起动备用变）;

12）高压起动备用变容量:

40/28/28MVA（12A高压起动备用变）；

28MVA（12B高压起动备用变）；

13）起备变接地方式：

低压侧中性点中阻接地（600A）

14）最大短路电流：

220kV侧：

32kA

发电机出口侧：

112.76kA

高压厂变高压侧：

202.83kA

高压厂变低压侧：

36.84kA

起备变高压侧：

32kA

起备变低压侧：

37.23kA

在方案中主要是结合本工程保护系统的具体要求，在主要设备的选型及功能特点等方面提出具体的设计方案；对于一般性的问题以及详细的技术细节，请参阅西门子公司提供的各硬件的详细资料或手册。

根据《招标文件》，在本方案中没有包括发变组220kV同期操作、厂用电快速切换等功能的相关设备选型和实施，但与发变组保护有关的联锁给于充分考虑。

2、保护系统配置与性能响应

根据《招标文件》的保护要求，我方以西门子的Siprotec4保护产品与技术为核心，对保护系统的设备选型如下：

2．1选型与组屏

（1）发电机—变压器组保护（两套）：

#1、#2发电机保护选用7UM6215发电机保护装置（含差动保护）和7UM6125发电机保护装置（无差动保护），内部集成了《招标文件》所有要求配置的发电机保护功能，这样配置提高了在单套保护运行时的可靠性。

增加了LFG-2负序功率方向继电器，用于提高纵向零序电压式匝间保护在外部故障时的可靠性。

#1、#2主变压器保护选用7UT6135变压器保护装置，《招标文件》要求的220kV侧后备以及断路器失灵保护选用7SJ6225电流电压保护装置。

#1、#2磁励变压器保护选用7UT6125变压器保护装置，后备保护选用7SJ6005电流保护装置。

（2）高压厂用变保护（两套）：

#1A、#2A分裂变压器保护选用7UT6135变压器保护装置。

#1B、#2B两绕组变压器保护选用7UT6125变压器保护装置，高压侧后备保护选用7SJ6005电流保护装置。

选用德国SEG公司的MRU3-2对称分量继电器作为6kV侧后备保护的电压闭锁条件。

厂用6kV侧零序过流保护选用7SJ6005电流保护装置。

（3）发电机—变压器组非电量（一套）与出口模块（两套）

发变组与高压厂用变压器的非电量保护选用2台6MD6340测控单元。

2个单元共可实现40路非电量保护。

为了大幅度降低保护压板的数量，实现保护压板的集约化管理，方案对于每套机组保护选用7UW500跳闸管理矩阵×1台，这还将简化保护操作过程。

（4）保护管理机

根据《招标文件》要求，每台机组需配置保护管理机屏1面。

管理机屏内主机（型号与甲方确认后确定）：

奔4工控机、17寸彩显、A4激光打印机；主机安装的应用软件有两套：

1）西门子DIGSI4保护调试软件（专业版，含SIGRA4故障录波分析软件），以实现对所有选用的西门子保护的定值设定与管理、保护逻辑管理、信息查询、协助测试与试运以及故障记录的查阅与评估等功能。

由于DIGSI4软件的通用性，1套软件可实现对所有西门子SIPROTEC保护的调试。

2）WP2000变电站自动化系统软件（Windows版），这是一套高可靠性的电站自动化软件平台。

在本次工程中，主要实现机组状态监视、图形化的信息管理、规约转换并上传机组DCS和电厂MIS，从而形成发变组电气系统的SCADA功能（除遥控功能外）。

（5）起动/备用变压器保护（两套）：

220kV侧断路器保护选用7SJ6225电流电压保护装置。

后备保护的6kV电压闭锁条件选用德国SEG公司的MRU3-2对称分量继电器。

#12A变压器选用7UT6135变压器差动保护装置，#12B变压器选用7UT6125变压器差动保护，高压侧后备保护选用7SJ6005电流保护装置，6kV电压闭锁条件选用德国SEG公司的MRU3-2对称分量继电器。

#12A、#12B低压侧中性点电流保护选用7SJ6005电流保护装置。

（6）起动/备用变压器非电量（一套）

非电量保护选用1台6MD6340测控单元。

1个单元共可实现20路非电量保护。

起动/备用变压器中的动作对象少、保护类型少，不采用7UW5000跳闸矩阵。

（7）出口继电器与辅助继电器

本次保护工程选用的跳闸出口继电器选用西门子7PA2330-1快速动作锁定继电器（动作时间<8ms），辅助继电器选用松下HC4小型功率继电器（动作时间<10ms）。

220kV出口断路器综合操作箱：

CSE-10D综合断路器操作箱（我方制造）；

2．2方案特点

本方案配置完全满足相关的国家标准及电力标准，也符合国家电力公司2002年3月6日印发的《“防止电力生产重大事故的二十五项重点要求”继电保护实施细则》对发变组保护提出的要求，并具有以下特点：

（1）发电机变压器组的所有电气量保护均实现双重化配置，并可以达到两套保护之间没有任何电气联系，以增加保护可靠性。

两套保护可以完全独立运行。

（2）发电机变压器组各侧的电气量主保护与后备保护分离，增强了保护系统对发展性故障的准确性和可靠性。

（3）每套保护各配置1台7UW5000跳闸矩阵（硬件），对保护系统的动作情况进行选择。

因此，方案降低了二次接线的复杂性，并使保护操作更加方便直观。

（4）非电量保护单重配置，选用Siprotec4系列的6MD6340智能测控单元。

单元可以针对各路非电量进行延时设定，并利用单元的滤波功能防止接点抖动、电磁干扰情况下的误出口。

（5）采用专用的西门子快速锁定型继电器执行保护动作，具有响应时间迅速（<8ms）、接点功率大（10A/持续、80A/200ms、150A/10ms）、使用寿命长（可靠动作105次）。

保护动作情况采用小型辅助功率继电器（<10ms）扩展接点后供故障录波和DCS系统采集信息。

（6）保护装置和保护管理机采用GPS硬件对时方式。

对时总线、保护调试总线与系统总线各自独立，以提高三次系统的可靠性。

2．3保护配置图