微机保护装置在广州中山大学附属医院应用

目前，微机保护装置广泛应用于电力系统中，该类装置能够监测电力系统的运行状况，并实时记录电力系统出现故障的位置及性质，从而为故障的快速处理提供参考信息。本文介绍的微机保护装置，可以针对广州中山大学附属(南沙)医院配电工程中不同保护对象提供对应的保护功能，尤其是针对本次项目的三进线两联络系统，特殊定制了进线备自投逻辑，实现进线备自投功能。微机保护装置能大大提高变电站运行的可靠性、安全性、提高供电质量，有利于实现变电站综合自动化，实现无人或少人值班。

1 概述

广州中山大学附属(南沙)医院位于广州市南沙区横沥镇明珠湾区起步区横沥岛，距离横沥地铁站1km左右，坐落在粤港澳大湾区“一小时生活圈”内，18号地铁快线半小时内可直达广州市中心，总建筑面积50.5万㎡。医院配置了标准直升飞机停机坪，为市民提供即时响应的航空救援服务。海上遇险人员可由舰艇、船艇运送至泊岸码头，医院附近有多条干道，120急救车将及时将病人送至医院，“院前-院内”无缝衔接，救援通道通畅无阻，是名副其实的“海陆空”医院。

本项目为中山大学附属(南沙)医院的配电工程，本工程电房位于广州市南沙区横沥镇明珠湾起步区横沥岛西侧。电源分界点为医院(北区)1号开关房至中山一院(南沙)北区专用综合房高压室的10kV电缆01头;医院(北区)2号开关房至中山一院(南沙)北区专用综合房高压室的10kV电缆01头;医院(南区)1号开关房至中山一院(南沙)南区专用综合房高压室的10kV电缆01头。根据本项目的重要性及相关设计规范要求，按其全部用电负荷等级为三级负荷考虑。本项目北区1号开关房和南区1号开关房采用两主供一备供方式供电，北区2号开关房采用两主供互为备供方式供电。计量方式为高供高计。根据本项目的建筑平面情况，综合考虑运输通道、与周边建筑物的间距、地形地质条件、防洪防涝、景观协调、环境噪音控制等因素，本项目设置新建开关房2间、新建北区专用综合房高压室1间、专变房20间、低压房6间。10kV高压柜采用金属铠装移开式开关柜，进出线方式为电缆下进下出，额定电流：进线开关为1250A，出线开关为630A;额定开断电流：进线开关为31.5kA，出线开关为25kA。变压器选用节能型干式变压器，额定电压为10kV/0.4kV，分接范围为±2×2.5%，联结组别为DYn11，短路阻抗Uk=6%，带风机，设置强迫风冷系统及温度控制器，变压器噪声<50dB，变压器一次及二次侧绕组采用铜质导体，含绝缘护套，绝缘等级为II级。高压电缆采用FY-ZRYJV22-8.7/15kV放白蚁阻燃交联聚乙烯绝缘护套铠装铜芯电力电缆。考虑到广州地区为白蚁高发区，按供电部门的相关要求，电力电缆均为白蚁型。

2 产品需求

本次针对中山大学附属(南沙)医院配电工程中10kV变电所不同保护对象配置不同微机保护装置，进线柜、出线柜、变压器柜配置AM4-I电流型微机保护装置，母联柜配置AM5-B备自投保护测控装置。其中，北区1号开关房和南区1号开关房采用两主供一备供方式供电，即三进线两母联供电系统，针对于此供电系统如图1所示，定制如下备自投功能：

 

1)平时G1、G3、G2合闸，G13、G23分闸;三路进线同时供电，当进线1失电时，跳开G1，确认跳开后合上G13，由3#进线供电;

2)平时G1、G3、G2合闸，G13、G23分闸;三路进线同时供电，当进线2失电时，跳开G2，确认跳开后合上G23，由3#进线供电;

3)平时G1、G3、G2合闸，G13、G23分闸;三路进线同时供电，当进线1和2失电时，先跳开G1，确认跳开后，跳G2，然后通过软压板选择合G13还是G23。

除上述定制的备自投功能外，这两款微机保护装置还通过以下保护功能实现对高压柜的设备运行情况实时监视和保护：

2.1 产品概述

AM5 系列微机保护测控装置(以下简称装置)集保护、测量、控制于一体，适用于 35kV及以下电压等级的用户终端变电站，可实现用户变电站的保护和测控。应用领域覆盖电力、水利、交通、石油、化工、煤炭、冶金等行业。

装置采用先进成熟可靠的保护原理和算法，抗干扰性能强，可靠性高，保护实现方式灵活，通讯采用冗余设计。装置具备独立的高精度电流测量回路，16 路开关量采集和 10 路继电器输出，能与 Acrel-2000Z 电力监控软件配合，可以实现无人值班的终端用户变电站配电自动化系统。

2.2 产品特点

1)成熟完善的保护功能

装置针对不同一次设备可以灵活配置不同的保护功能，可以实现 35kV 及以下电压等级变配电站保护测控功能，适用于线路、母联、配电变压器、高压电动机、高压电容器等设备的保护和自动控制功能。

2)高性能硬软件平台

装置采用高性能的硬件平台，全部采用工业级元器件，专业的 EMC 设计，配合完善的在线自检测试程序，采用高性能处理器作为保护 CPU，配置以大容量的 RAM 和 Flash，使本产品具有较强的数据处理、逻辑运算和信息存储能力。

3)人性化

装置采用全汉化大屏幕液晶显示，人机界面清晰易懂;灵活、按钮设计，菜单式操作简单、便捷;配备的计算机界面的调试与分析软件，调试及维护简单方便。

4)丰富的接口资源

8 路交流电流通道、4 路交流电压通道;16 路开关量输入通道(交直流两用)、10 路开关量输出通道;2 个 RS485 通讯接口、1 个 RS232 维护口、1 个 IRIG-B 对时口。

5)灵活方便的接线方式

装置的交流电压输入端口可接相电压，也可接线电压或零序电压或不平衡电压，适应各种 PT 接线方式。保护电流和测量电流通道可分别接三相电流;另外两个交流电流通道可以接零序电流、不平衡电流或者线路电流。

6)透明化

实时记录交流量、开入量、开出量和所有保护模块的状态;记录内部各元件动作行为、动作时间和录波数据。

7)强大的图形可编程

采用全图形化编程技术，可以根据需要对装置进行逻辑编程，满足多数用户的要求。如果装置在使用过程中需要更换保护功能，只需通过装置的维护端口更新内置逻辑图即可，实现方式简单灵活。

8)高可靠性设计

通过 5 项电磁兼容检测认证，电快速瞬变脉冲群、静电放电、浪涌抗干扰性能均达到IV 级标准。

9)开放性

装置内置两种通讯规约：Modbus-RTU 和 IEC 60870-5-103 ，两种方式可以通过选择组合，支持双网冗余。可实现远方定值修改和切换、事件记录及录波数据上传、压板遥控投退和遥测、遥信、遥控跳合闸。

3 产品方案

本工程10kV配电工程共有3个变电所，以北区1号开关房为例，上图方案如下：

图2 北区1号开关房上图(一)

图3 北区1号开关房上图(二)

图4 北区1号开关房上图(三)

整个10kV配电工程所设微机保护型号与数量如下：

4 现场安装图片

本项目微机保护就地分散安装在各个高压开关柜上，现场安装如下图所示，该项目已于2021年送电使用，运行正常。

装置采用面板嵌入式安装，首先在屏体面上按开孔尺寸开孔。再将装置放入开孔中，直到装置面板靠住机柜的面板。将支架放置于机柜面板的内部(上下各有一个支架)，旋转 4 个固定螺丝，使装置牢固固定在机柜面板上，盖上 4个翻盖即可。(翻盖上方有小缺口，拆卸时需用一字螺丝刀插入小缺口将翻盖取下。)

 

 

 

图5 微机保护在中山大学附属(南沙)医院配电工程现场安装图片

5 结语

在10kV电力系统中采用微机保护装置是电网智能化发展的必然趋势，尽管微机保护的价格比传统继电器高出了许多，但它能大大提高变电站运行的可靠性、安全性、提高供电质量，有利于实现变电站综合自动化，实现无人或少人值班，以另一种方式大大节约了成本。本文介绍的中山大学附属(南沙)医院配电工程通过对各个保护对象装设对应的保护装置，不但使整个配电工程实现了综合自动化，还降低了工作人员的劳动强度，提高了设备运行的可靠性。

6 维护及其他问题处理

装置为免维护产品，只要安装运行环境满足要求，正常运行期间不需要日常及定期保养维护。但要留意因长期轻微震动引起的螺丝松动情况。

下表是在装置使用过程中可能会遇到的问题及相应处理建议。

审核编辑：汤梓红