微機保護裝置在江漢油田項目能源站中的應用

摘 要：油田開(kāi)發(fā)已成為我國增強國力和提高地位的一個(gè)重要因素，而油田能源站中集中供暖系統機房的安全運行顯得尤為重要。本文介紹的微機保護裝置，可以對不同保護對象提供對應的保護功能，不僅可以使能源站實(shí)現綜合自動(dòng)化，還可以有效地降低工作人員的勞動(dòng)強度，提高設備運行的可靠性。

關(guān)鍵詞：油田能源站；微機保護裝置；自動(dòng)化；可靠運行

0 引言

       微機保護是用來(lái)對電動(dòng)機、變壓器母線(xiàn)、輸配電線(xiàn)路等電氣元件進(jìn)行監視和保護的一種自動(dòng)化裝置。當這些元件發(fā)生故障或出現不正常運行情況時(shí)，能發(fā)出使故障元件退出運行的操作命令，或給值班人員發(fā)出警告信息，它和其它裝置配合工作，可以大大地提高用電系統的安全運行水平。

江漢油田項目能源站在運行過(guò)程中，一旦發(fā)生事故，要求盡快地將故障元件切除，縮小事故范圍，為了避免事故的擴大，切除故障元件的時(shí)間要求很短，靠值班人員手動(dòng)操作有時(shí)無(wú)法辦到，借助微機保護裝置可以實(shí)現。

1 項目概況

      本工程為江漢油田供熱移交改造項目，共有七個(gè)能源站。本工程為集中供暖系統機房，電源進(jìn)線(xiàn)采用WDZ-YJY-6/10kV電力電纜，低壓供電干線(xiàn)采用WDZ-YJY-0.6/1.0kV型電力電纜沿橋架引至各末端配電箱及設備。設有6KV開(kāi)關(guān)柜、變壓器柜和低壓配電柜等，設置一臺1250KVA非晶合金節能型低噪聲干式變壓器，變壓器設置IP30外殼護罩并帶風(fēng)扇和溫度控制設備，6kV配電室設備容量為3718kw，0.4kV配電室設備容量為923.6kw。變電所采用能量監控系統，能實(shí)時(shí)進(jìn)行系統電力參數數據采集，并通過(guò)計算機實(shí)時(shí)監視、控制信號該系統通過(guò)通訊接口可與BAS系統聯(lián)網(wǎng)。變壓器采用過(guò)流、速斷、單相接地保護（零序）、變壓器高溫報警和溫跳閘保護，變壓器低壓側開(kāi)關(guān)采用長(cháng)延時(shí)、短延時(shí)保護。在高壓側及低壓側分別設置無(wú)功補償裝置，以集中補償形式使高壓側功率因數提高到0.95以上。本工程電動(dòng)機啟動(dòng)采用變頻啟動(dòng)方式，所有變頻器均自帶直流電抗器及EMC濾波器，熱源井深井泵采用軟啟動(dòng)方式，高壓主機啟動(dòng)柜自帶逐時(shí)計量電能表，可實(shí)現三相電壓/電流監測、單相電壓/電流監測、頻率監測、有功/無(wú)功/視在功率監測、逐時(shí)計量功能、通訊功能。

2 產(chǎn)品需求

      本次針對江漢油田項目能源站中電動(dòng)機啟動(dòng)柜需要配置電動(dòng)機保護裝置AM5SE-M，主要通過(guò)以下保護功能實(shí)現對能源站電動(dòng)機的運行情況實(shí)時(shí)監視和保護：

1）過(guò)流一段保護

異步電動(dòng)機在啟動(dòng)過(guò)程中電流很大，通常能達到5～8倍額定電流(Ie)，啟動(dòng)時(shí)間能長(cháng)達幾十秒。裝置設兩個(gè)過(guò)流一段定值，在啟動(dòng)過(guò)程中采用“啟動(dòng)時(shí)過(guò)流一段定值”，該值按躲過(guò)電動(dòng)機啟動(dòng)電流整定，等電動(dòng)機啟動(dòng)過(guò)程結束后，自動(dòng)采用“運行時(shí)過(guò)流一段定值”，該值按電動(dòng)機自啟動(dòng)電流和區外出口短路時(shí)電動(dòng)機反饋電流考慮，取兩個(gè)電流中的大者。

2）過(guò)流二段保護

在電動(dòng)機運行過(guò)程中，當三相電流有一相大于過(guò)流保護的整定值時(shí)，經(jīng)延時(shí)保護動(dòng)作，該功能在電動(dòng)機啟動(dòng)完畢后有效。

3）兩段式負序過(guò)流保護

當電動(dòng)機出現三相電壓不平衡、斷相、反相、匝間短路時(shí)，會(huì )產(chǎn)生負序電流。裝置設有兩段定時(shí)限負序過(guò)流保護，均由獨立控制字選擇功能投退，負序過(guò)流一段用于跳閘，負序二段用于告警。

4）兩段式零序過(guò)流保護

當零序電流大于零序電流定值時(shí)，裝置經(jīng)延時(shí)保護動(dòng)作。裝置設有兩段式零序過(guò)流保護，均由獨立控制字實(shí)現投退

5）熱過(guò)載保護

電動(dòng)機過(guò)負荷、啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(cháng)、堵轉等會(huì )產(chǎn)生較大的正序電流；而斷相、不對稱(chēng)短路、輸入電壓不對稱(chēng)時(shí)會(huì )同時(shí)產(chǎn)生較大的正序和負序電流，根據電動(dòng)機定子正序和負序電流引起的發(fā)熱特征，可對上述故障提供熱過(guò)載保護。

6）過(guò)負荷保護

電動(dòng)機運行過(guò)程中，出現超過(guò)電機正常運行電流時(shí)的保護。裝置設有過(guò)負荷告警、過(guò)負荷跳閘保護，由獨立控制字實(shí)現功能投退，保護功能在電機處于運行狀態(tài)時(shí)有效，在啟動(dòng)過(guò)程中失效。

7）堵轉保護

電機由于負荷過(guò)大或自身機械原因造成電機軸被卡住等故障電流很大的保護。在電動(dòng)機啟動(dòng)過(guò)程中堵轉保護閉鎖，電機進(jìn)入運行狀態(tài)后堵轉保護才有效。

8）FC回路配合的過(guò)流閉鎖功能

本裝置設置了大電流閉鎖保護動(dòng)作的功能，用于斷路器開(kāi)斷容量不足或現場(chǎng)為FC回路的情況。當故障電流大于電流閉鎖保護定值時(shí)，閉鎖裝置保護出口，以保證熔斷器首先熔斷。當故障電流小于閉鎖保護定值時(shí)，經(jīng)延時(shí)開(kāi)放所有保護出口。

此外，本裝置還設有反時(shí)限過(guò)流保護、負序反時(shí)限過(guò)流保護、啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(cháng)保護、非電量保護、低電壓保護、電壓不平衡保護、相序保護、電壓斷相保護、過(guò)電壓保護、PT斷線(xiàn)告警、控制回路斷線(xiàn)告警、零序過(guò)壓告警功能。

3 產(chǎn)品方案

      整個(gè)項目共設7個(gè)能源站，每個(gè)能源站的進(jìn)線(xiàn)柜和變壓器柜此次不設微機保護裝置，電動(dòng)機柜裝設電動(dòng)機保護裝置AM5SE-M，以其中一個(gè)能源站為例，上圖方案如下：

            每個(gè)能源站所設微機保護型號與數量如下：

4 現場(chǎng)安裝圖片

      本項目微機保護就地分散安裝在各個(gè)高壓開(kāi)關(guān)柜上，現場(chǎng)安裝如下圖所示，該項目已于2019年送電使用，運行正常。

圖1 微機保護在江漢油田項目現場(chǎng)安裝圖片

5 結語(yǔ)

      繼電保護技術(shù)未來(lái)的趨勢是向計算機化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化，保護、控制、測量和數據通信一體化發(fā)展。隨著(zhù)油田的不斷開(kāi)發(fā)，對油田能源站的電氣二次系統要求也相應提高，要求保護設備的功能加齊全，性能加完善。江漢油田能源站通過(guò)對電動(dòng)機出線(xiàn)柜裝設電動(dòng)機保護裝置，不但使能源站實(shí)現了綜合自動(dòng)化，還有效地降低了工作人員的勞動(dòng)強度，提高了設備運行的可靠性。

參考文獻

[1] 李蕙.微機保護在泵站改造中的應用[M].排灌機械，2007. 

[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11月版

[3] 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.2019.7月版

[4] 安科瑞用戶(hù)變電站綜合自動(dòng)化與運維解決方案.2020.1月版