摘 要：目前，微機保護裝置廣泛應用于電力系統中，該類(lèi)裝置能夠有效監測電力系統的運行狀況，并實(shí)時(shí)記錄電力系統出現故障的位置及性質(zhì)，從而為故障的快速處理提供有效的參考信息。本文介紹的AM5-F線(xiàn)路保護裝置逆功率保護功能，可以對低壓進(jìn)線(xiàn)柜的電壓、電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，當檢測到回路有逆向電流流過(guò)且逆向功率值超過(guò)設定值時(shí)，裝置發(fā)出逆功率跳閘命令跳開(kāi)斷路器，防止燃油發(fā)電機通過(guò)配電變壓器向電力系統反向送電，影響電力系統的安全運行。
1概述
上海市公用事業(yè)學(xué)校創(chuàng )建于1960年8月，隸屬于上海市交通委員會(huì )。2005年被命名為“市行為規范示范校”，1995年以來(lái)連續十屆被評為市文明單位，2010年被國家*命名為“*中等職業(yè)教育示范校”。學(xué)校擁有三個(gè)校區(凱旋校區、漕寶校區，嘉定校區)，學(xué)校建有覆蓋校區聯(lián)通INTERNET的校園網(wǎng)絡(luò )系統、配有先進(jìn)的多媒體教學(xué)設施和信息控制中心、衛星小站、210座的多功能報告廳、大小會(huì )議室及705臺電腦的計算機房、電子閱覽室，圖書(shū)館藏書(shū)10萬(wàn)余冊。學(xué)校還建有配套齊全的校內實(shí)驗、實(shí)習、實(shí)訓場(chǎng)所，學(xué)校還與相關(guān)企業(yè)聯(lián)合，建立了穩固的實(shí)習、實(shí)訓基地。
本次項目為上海市公用事業(yè)學(xué)校嘉定校區修繕工程二期10/0.4KV用戶(hù)變電站項目，該變電站供電系統為兩段母線(xiàn)系統，每段母線(xiàn)分別為一個(gè)變壓器進(jìn)線(xiàn)帶所有用電負荷，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(jìn)線(xiàn)柜增加低壓電流互感器1000/5A，共6只，且在兩個(gè)進(jìn)線(xiàn)柜上增加逆功率保護功能，出線(xiàn)柜采用低壓母線(xiàn)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)校嘉定校區修繕工程二期10/0.4KV用戶(hù)變電站裝設AM5-F線(xiàn)路保護裝置，主要是利用裝置中的逆功率保護功能實(shí)現對整個(gè)系統的保護作用。
逆功率保護功能主要應用于發(fā)電機并網(wǎng)或者光伏供電系統中，對于本項目而言，正常運行時(shí)，由市電經(jīng)由10/0.4KV變壓器給整個(gè)變電站用電負荷供電，當市電停電時(shí)，此時(shí)需要利用燃氣發(fā)電給整個(gè)變電站供電，若此時(shí)燃氣發(fā)電機的功率過(guò)高，發(fā)出的電除供給整個(gè)變電站使用，還會(huì )通過(guò)配電變壓器向電力系統反向送電，影響電力系統的安全運行，同時(shí)也需要合理使用燃氣發(fā)電機供電，減少用戶(hù)用電成本，因此，需要對并網(wǎng)柜進(jìn)行安全控制。
逆功率保護功能主要是監測三相電壓以及三相測量電流，當檢測到回路有逆向電流流過(guò)且逆向功率值超過(guò)設定值時(shí)，裝置經(jīng)可設置延時(shí)發(fā)出逆功率跳閘命令跳開(kāi)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(xiàn)，每段低壓母線(xiàn)有一個(gè)變壓器進(jìn)線(xiàn)柜，四個(gè)負載配電柜，新增的發(fā)電機并網(wǎng)柜需分別向兩段母線(xiàn)供電，對于此項目，需要在并網(wǎng)柜處裝設AM5-F線(xiàn)路保護裝置，由于有兩個(gè)進(jìn)線(xiàn)柜，所以需要裝設兩臺AM5-F線(xiàn)路保護裝置分別實(shí)現并網(wǎng)柜和兩臺進(jìn)線(xiàn)柜之間的逆功率保護功能，整個(gè)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計如下：
圖3 一次方案設計圖
圖4 并網(wǎng)柜二次原理圖
4 現場(chǎng)測試
在與客戶(hù)進(jìn)行了有效溝通的基礎上，我司本著(zhù)客戶(hù)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(xiàn)路保護裝置逆功率保護功能進(jìn)行現場(chǎng)調試。
1、測試儀器和保護裝置
圖5 現場(chǎng)AE型繼電保護測試儀電壓電流接線(xiàn)
圖6 AM5-F線(xiàn)路保護裝置一次模擬圖 圖7 現場(chǎng)調試環(huán)境
2、測試項目
根據現場(chǎng)施工圖紙及客戶(hù)需求，本次逆功率保護按功率22kW、相電壓220V、功率因數為1考慮，有功功率按照±3%下限整定，現場(chǎng)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，因此為模擬現場(chǎng)所需380V線(xiàn)電壓，特將PT變比設為2進(jìn)行測試。裝置定值設置見(jiàn)下表：
表1 AM5-F現場(chǎng)定值設置
CT變比200
PT變比2
接線(xiàn)方式3PT、3CT
逆功率保護投退投入
逆功率保護定值21.34kVA
逆功率保護延時(shí)0s
3、測試流程
根據表1所示進(jìn)行現場(chǎng)接線(xiàn)與定值設置。
在交流輸入端子X(jué)1.11-X1.12、X1.13-X1.14、X1.15-X1.16施加0.17A電流信號，在端子X(jué)1.17-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角為0°，具體設置如圖8、圖9所示。此時(shí)，保護不動(dòng)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)
將施加的電壓相位調整180°，此時(shí)功率因數為-1，滿(mǎn)足逆功率保護動(dòng)作條件，保護瞬間完成動(dòng)作，裝置液晶屏顯示動(dòng)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180° 圖13 逆功率保護動(dòng)作事件記錄
圖14 斷路器分閘狀態(tài)
4、測試結論
本次測試對兩臺AM5-F線(xiàn)路保護裝置進(jìn)行了逆功率保護功能驗證，測試結果均符合用戶(hù)技術(shù)要求。AM5-F線(xiàn)路保護裝置的逆功率保護功能能夠有效防止電路回流，逆功率保護動(dòng)作時(shí)功率為-21.375kW，功率因數為-0.992，*現場(chǎng)技術(shù)要求。
5 結語(yǔ)
逆功率保護功能是不可逆并網(wǎng)系統中的重要組成部分，許多重要場(chǎng)所0.4kV的低壓變電站都會(huì )引入燃油發(fā)電機或者小型光伏變電站，這些基本為用戶(hù)側自備式電源系統，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(xiàn)路保護裝置逆功率保護功能，可以對低壓進(jìn)線(xiàn)柜的電壓、電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，當檢測到回路有逆向電流流過(guò)且逆向功率值超過(guò)設定值時(shí)，裝置發(fā)出逆功率跳閘命令跳開(kāi)斷路器，防止燃油發(fā)電機通過(guò)配電變壓器向電力系統反向送電，影響電力系統的安全運行。
參考文獻
[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.6月版
[2] 安科瑞35KV以及下變電所智能配電系統設計與產(chǎn)品二次原理圖集.2020.10月版
[3] 安科瑞用戶(hù)變電站綜合自動(dòng)化與運維解決方案.2020.5月版
