微機(jī)保護(hù)裝置在廣州中山大學(xué)附屬醫(yī)院應(yīng)用

目前，微機(jī)保護(hù)裝置廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，該類裝置能夠監(jiān)測電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，并實(shí)時記錄電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的位置及性質(zhì)，從而為故障的快速處理提供參考信息。本文介紹的微機(jī)保護(hù)裝置，可以針對廣州中山大學(xué)附屬(南沙)醫(yī)院配電工程中不同保護(hù)對象提供對應(yīng)的保護(hù)功能，尤其是針對本次項(xiàng)目的三進(jìn)線兩聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)，特殊定制了進(jìn)線備自投邏輯，實(shí)現(xiàn)進(jìn)線備自投功能。微機(jī)保護(hù)裝置能大大提高變電站運(yùn)行的可靠性、安全性、提高供電質(zhì)量，有利于實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動化，實(shí)現(xiàn)無人或少人值班。

1 概述

廣州中山大學(xué)附屬(南沙)醫(yī)院位于廣州市南沙區(qū)橫瀝鎮(zhèn)明珠灣區(qū)起步區(qū)橫瀝島，距離橫瀝地鐵站1km左右，坐落在粵港澳大灣區(qū)“一小時生活圈”內(nèi)，18號地鐵快線半小時內(nèi)可直達(dá)廣州市中心，總建筑面積50.5萬㎡。醫(yī)院配置了標(biāo)準(zhǔn)直升飛機(jī)停機(jī)坪，為市民提供即時響應(yīng)的航空救援服務(wù)。海上遇險人員可由艦艇、船艇運(yùn)送至泊岸碼頭，醫(yī)院附近有多條干道，120急救車將及時將病人送至醫(yī)院，“院前-院內(nèi)”無縫銜接，救援通道通暢無阻，是名副其實(shí)的“海陸空”醫(yī)院。

本項(xiàng)目為中山大學(xué)附屬(南沙)醫(yī)院的配電工程，本工程電房位于廣州市南沙區(qū)橫瀝鎮(zhèn)明珠灣起步區(qū)橫瀝島西側(cè)。電源分界點(diǎn)為醫(yī)院(北區(qū))1號開關(guān)房至中山一院(南沙)北區(qū)專用綜合房高壓室的10kV電纜01頭;醫(yī)院(北區(qū))2號開關(guān)房至中山一院(南沙)北區(qū)專用綜合房高壓室的10kV電纜01頭;醫(yī)院(南區(qū))1號開關(guān)房至中山一院(南沙)南區(qū)專用綜合房高壓室的10kV電纜01頭。根據(jù)本項(xiàng)目的重要性及相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求，按其全部用電負(fù)荷等級為三級負(fù)荷考慮。本項(xiàng)目北區(qū)1號開關(guān)房和南區(qū)1號開關(guān)房采用兩主供一備供方式供電，北區(qū)2號開關(guān)房采用兩主供互為備供方式供電。計量方式為高供高計。根據(jù)本項(xiàng)目的建筑平面情況，綜合考慮運(yùn)輸通道、與周邊建筑物的間距、地形地質(zhì)條件、防洪防澇、景觀協(xié)調(diào)、環(huán)境噪音控制等因素，本項(xiàng)目設(shè)置新建開關(guān)房2間、新建北區(qū)專用綜合房高壓室1間、專變房20間、低壓房6間。10kV高壓柜采用金屬鎧裝移開式開關(guān)柜，進(jìn)出線方式為電纜下進(jìn)下出，額定電流：進(jìn)線開關(guān)為1250A，出線開關(guān)為630A;額定開斷電流：進(jìn)線開關(guān)為31.5kA，出線開關(guān)為25kA。變壓器選用節(jié)能型干式變壓器，額定電壓為10kV/0.4kV，分接范圍為±2×2.5%，聯(lián)結(jié)組別為DYn11，短路阻抗Uk=6%，帶風(fēng)機(jī)，設(shè)置強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)及溫度控制器，變壓器噪聲<50dB，變壓器一次及二次側(cè)繞組采用銅質(zhì)導(dǎo)體，含絕緣護(hù)套，絕緣等級為II級。高壓電纜采用FY-ZRYJV22-8.7/15kV放白蟻?zhàn)枞冀宦?lián)聚乙烯絕緣護(hù)套鎧裝銅芯電力電纜?？紤]到廣州地區(qū)為白蟻高發(fā)區(qū)，按供電部門的相關(guān)要求，電力電纜均為白蟻型。

2 產(chǎn)品需求

本次針對中山大學(xué)附屬(南沙)醫(yī)院配電工程中10kV變電所不同保護(hù)對象配置不同微機(jī)保護(hù)裝置，進(jìn)線柜、出線柜、變壓器柜配置AM4-I電流型微機(jī)保護(hù)裝置，母聯(lián)柜配置AM5-B備自投保護(hù)測控裝置。其中，北區(qū)1號開關(guān)房和南區(qū)1號開關(guān)房采用兩主供一備供方式供電，即三進(jìn)線兩母聯(lián)供電系統(tǒng)，針對于此供電系統(tǒng)如圖1所示，定制如下備自投功能：

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1)平時G1、G3、G2合閘，G13、G23分閘;三路進(jìn)線同時供電，當(dāng)進(jìn)線1失電時，跳開G1，確認(rèn)跳開后合上G13，由3#進(jìn)線供電;

2)平時G1、G3、G2合閘，G13、G23分閘;三路進(jìn)線同時供電，當(dāng)進(jìn)線2失電時，跳開G2，確認(rèn)跳開后合上G23，由3#進(jìn)線供電;

3)平時G1、G3、G2合閘，G13、G23分閘;三路進(jìn)線同時供電，當(dāng)進(jìn)線1和2失電時，先跳開G1，確認(rèn)跳開后，跳G2，然后通過軟壓板選擇合G13還是G23。

除上述定制的備自投功能外，這兩款微機(jī)保護(hù)裝置還通過以下保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)對高壓柜的設(shè)備運(yùn)行情況實(shí)時監(jiān)視和保護(hù)：

2.1 產(chǎn)品概述

AM5 系列微機(jī)保護(hù)測控裝置(以下簡稱裝置)集保護(hù)、測量、控制于一體，適用于 35kV及以下電壓等級的用戶終端變電站，可實(shí)現(xiàn)用戶變電站的保護(hù)和測控。應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋電力、水利、交通、石油、化工、煤炭、冶金等行業(yè)。

裝置采用先進(jìn)成熟可靠的保護(hù)原理和算法，抗干擾性能強(qiáng)，可靠性高，保護(hù)實(shí)現(xiàn)方式靈活，通訊采用冗余設(shè)計。裝置具備獨(dú)立的高精度電流測量回路，16 路開關(guān)量采集和 10 路繼電器輸出，能與 Acrel-2000Z 電力監(jiān)控軟件配合，可以實(shí)現(xiàn)無人值班的終端用戶變電站配電自動化系統(tǒng)。

2.2 產(chǎn)品特點(diǎn)

1)成熟完善的保護(hù)功能

裝置針對不同一次設(shè)備可以靈活配置不同的保護(hù)功能，可以實(shí)現(xiàn) 35kV 及以下電壓等級變配電站保護(hù)測控功能，適用于線路、母聯(lián)、配電變壓器、高壓電動機(jī)、高壓電容器等設(shè)備的保護(hù)和自動控制功能。

2)高性能硬軟件平臺

裝置采用高性能的硬件平臺，全部采用工業(yè)級元器件，專業(yè)的 EMC 設(shè)計，配合完善的在線自檢測試程序，采用高性能處理器作為保護(hù) CPU，配置以大容量的 RAM 和 Flash，使本產(chǎn)品具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理、邏輯運(yùn)算和信息存儲能力。

3)人性化

裝置采用全漢化大屏幕液晶顯示，人機(jī)界面清晰易懂;靈活、按鈕設(shè)計，菜單式操作簡單、便捷;配備的計算機(jī)界面的調(diào)試與分析軟件，調(diào)試及維護(hù)簡單方便。

4)豐富的接口資源

8 路交流電流通道、4 路交流電壓通道;16 路開關(guān)量輸入通道(交直流兩用)、10 路開關(guān)量輸出通道;2 個 RS485 通訊接口、1 個 RS232 維護(hù)口、1 個 IRIG-B 對時口。

5)靈活方便的接線方式

裝置的交流電壓輸入端口可接相電壓，也可接線電壓或零序電壓或不平衡電壓，適應(yīng)各種 PT 接線方式。保護(hù)電流和測量電流通道可分別接三相電流;另外兩個交流電流通道可以接零序電流、不平衡電流或者線路電流。

6)透明化

實(shí)時記錄交流量、開入量、開出量和所有保護(hù)模塊的狀態(tài);記錄內(nèi)部各元件動作行為、動作時間和錄波數(shù)據(jù)。

7)強(qiáng)大的圖形可編程

采用全圖形化編程技術(shù)，可以根據(jù)需要對裝置進(jìn)行邏輯編程，滿足多數(shù)用戶的要求。如果裝置在使用過程中需要更換保護(hù)功能，只需通過裝置的維護(hù)端口更新內(nèi)置邏輯圖即可，實(shí)現(xiàn)方式簡單靈活。

8)高可靠性設(shè)計

通過 5 項(xiàng)電磁兼容檢測認(rèn)證，電快速瞬變脈沖群、靜電放電、浪涌抗干擾性能均達(dá)到IV 級標(biāo)準(zhǔn)。

9)開放性

裝置內(nèi)置兩種通訊規(guī)約：Modbus-RTU 和 IEC 60870-5-103 ，兩種方式可以通過選擇組合，支持雙網(wǎng)冗余?？蓪?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方定值修改和切換、事件記錄及錄波數(shù)據(jù)上傳、壓板遙控投退和遙測、遙信、遙控跳合閘。

3 產(chǎn)品方案

本工程10kV配電工程共有3個變電所，以北區(qū)1號開關(guān)房為例，上圖方案如下：

圖2 北區(qū)1號開關(guān)房上圖(一)

圖3 北區(qū)1號開關(guān)房上圖(二)

圖4 北區(qū)1號開關(guān)房上圖(三)

整個10kV配電工程所設(shè)微機(jī)保護(hù)型號與數(shù)量如下：

4 現(xiàn)場安裝圖片

本項(xiàng)目微機(jī)保護(hù)就地分散安裝在各個高壓開關(guān)柜上，現(xiàn)場安裝如下圖所示，該項(xiàng)目已于2021年送電使用，運(yùn)行正常。

裝置采用面板嵌入式安裝，首先在屏體面上按開孔尺寸開孔。再將裝置放入開孔中，直到裝置面板靠住機(jī)柜的面板。將支架放置于機(jī)柜面板的內(nèi)部(上下各有一個支架)，旋轉(zhuǎn) 4 個固定螺絲，使裝置牢固固定在機(jī)柜面板上，蓋上 4個翻蓋即可。(翻蓋上方有小缺口，拆卸時需用一字螺絲刀插入小缺口將翻蓋取下。)

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圖5 微機(jī)保護(hù)在中山大學(xué)附屬(南沙)醫(yī)院配電工程現(xiàn)場安裝圖片

5 結(jié)語

在10kV電力系統(tǒng)中采用微機(jī)保護(hù)裝置是電網(wǎng)智能化發(fā)展的必然趨勢，盡管微機(jī)保護(hù)的價格比傳統(tǒng)繼電器高出了許多，但它能大大提高變電站運(yùn)行的可靠性、安全性、提高供電質(zhì)量，有利于實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動化，實(shí)現(xiàn)無人或少人值班，以另一種方式大大節(jié)約了成本。本文介紹的中山大學(xué)附屬(南沙)醫(yī)院配電工程通過對各個保護(hù)對象裝設(shè)對應(yīng)的保護(hù)裝置，不但使整個配電工程實(shí)現(xiàn)了綜合自動化，還降低了工作人員的勞動強(qiáng)度，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

6 維護(hù)及其他問題處理

裝置為免維護(hù)產(chǎn)品，只要安裝運(yùn)行環(huán)境滿足要求，正常運(yùn)行期間不需要日常及定期保養(yǎng)維護(hù)。但要留意因長期輕微震動引起的螺絲松動情況。

下表是在裝置使用過程中可能會遇到的問題及相應(yīng)處理建議。

審核編輯：湯梓紅