摘 要：目前，微機保護裝置廣泛應用于電力系統(tǒng)中，該類裝置能夠有效監(jiān)測電力系統(tǒng)的運行狀況，并實時記錄電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的位置及性質，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線路保護裝置逆功率保護功能，可以對低壓進線柜的電壓、電流進行實時監(jiān)測，當檢測到回路有逆向電流流過且逆向功率值超過設定值時，裝置發(fā)出逆功率跳閘命令跳開斷路器，防止燃油發(fā)電機通過配電變壓器向電力系統(tǒng)反向送電，影響電力系統(tǒng)的安全運行。
1概述
上海市公用事業(yè)學校創(chuàng)建于1960年8月，隸屬于上海市交通委員會。2005年被命名為“市行為規(guī)范示范校”，1995年以來連續(xù)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”。學校擁有三個校區(qū)(凱旋校區(qū)、漕寶校區(qū)，嘉定校區(qū))，學校建有覆蓋校區(qū)聯(lián)通INTERNET的校園網(wǎng)絡系統(tǒng)、配有先進的多媒體教學設施和信息控制中心、衛(wèi)星小站、210座的多功能報告廳、大小會議室及705臺電腦的計算機房、電子閱覽室，圖書館藏書10萬余冊。學校還建有配套齊全的校內實驗、實習、實訓場所，學校還與相關企業(yè)聯(lián)合，建立了穩(wěn)固的實習、實訓基地。
本次項目為上海市公用事業(yè)學校嘉定校區(qū)修繕工程二期10/0.4KV用戶變電站項目，該變電站供電系統(tǒng)為兩段母線系統(tǒng)，每段母線分別為一個變壓器進線帶所有用電負荷，此外，此次改造新增天然氣發(fā)電機組并網(wǎng)柜，原有低壓變壓器進線柜增加低壓電流互感器1000/5A，共6只，且在兩個進線柜上增加逆功率保護功能，出線柜采用低壓母線槽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)學校嘉定校區(qū)修繕工程二期10/0.4KV用戶變電站裝設AM5-F線路保護裝置，主要是利用裝置中的逆功率保護功能實現(xiàn)對整個系統(tǒng)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(tǒng)中，對于本項目而言，正常運行時，由市電經(jīng)由10/0.4KV變壓器給整個變電站用電負荷供電，當市電停電時，此時需要利用燃氣發(fā)電給整個變電站供電，若此時燃氣發(fā)電機的功率過高，發(fā)出的電除供給整個變電站使用，還會通過配電變壓器向電力系統(tǒng)反向送電，影響電力系統(tǒng)的安全運行，同時也需要合理使用燃氣發(fā)電機供電，減少用戶用電成本，因此，需要對并網(wǎng)柜進行安全控制。
逆功率保護功能主要是監(jiān)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且逆向功率值超過設定值時，裝置經(jīng)可設置延時發(fā)出逆功率跳閘命令跳開斷路器，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，每段低壓母線有一個變壓器進線柜，四個負載配電柜，新增的發(fā)電機并網(wǎng)柜需分別向兩段母線供電，對于此項目，需要在并網(wǎng)柜處裝設AM5-F線路保護裝置，由于有兩個進線柜，所以需要裝設兩臺AM5-F線路保護裝置分別實現(xiàn)并網(wǎng)柜和兩臺進線柜之間的逆功率保護功能，整個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(xiàn)場測試
在與客戶進行了有效溝通的基礎上，我司本著客戶至上的服務原則，于2020年11月21日至上海市公用事業(yè)學校對該兩臺線路保護裝置逆功率保護功能進行現(xiàn)場調試。
1、測試儀器和保護裝置
圖5 現(xiàn)場AE型繼電保護測試儀電壓電流接線
圖6 AM5-F線路保護裝置一次模擬圖 圖7 現(xiàn)場調試環(huán)境
2、測試項目
根據(jù)現(xiàn)場施工圖紙及客戶需求，本次逆功率保護按功率22kW、相電壓220V、功率因數(shù)為1考慮，有功功率按照±3%下限整定，現(xiàn)場整定值為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(xiàn)場所需380V線電壓，特將PT變比設為2進行測試。裝置定值設置見下表：
表1 AM5-F現(xiàn)場定值設置
CT變比200
PT變比2
接線方式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0s
3、測試流程
根據(jù)表1所示進行現(xiàn)場接線與定值設置。
在交流輸入端子X1.11-X1.12、X1.13-X1.14、X1.15-X1.16施加0.17A電流信號，在端子X1.17-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(shù)角為0°，具體設置如圖8、圖9所示。此時，保護不動作，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°，此時功率因數(shù)為-1，滿足逆功率保護動作條件，保護瞬間完成動作，裝置液晶屏顯示動作事件記錄，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線路保護裝置進行了逆功率保護功能驗證，測試結果均符合用戶技術要求。AM5-F線路保護裝置的逆功率保護功能能夠有效防止電路回流，逆功率保護動作時功率為-21.375kW，功率因數(shù)為-0.992，*現(xiàn)場技術要求。
5 結語
逆功率保護功能是不可逆并網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分，許多重要場所0.4kV的低壓變電站都會引入燃油發(fā)電機或者小型光伏變電站，這些基本為用戶側自備式電源系統(tǒng)，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線路保護裝置逆功率保護功能，可以對低壓進線柜的電壓、電流進行實時監(jiān)測，當檢測到回路有逆向電流流過且逆向功率值超過設定值時，裝置發(fā)出逆功率跳閘命令跳開斷路器，防止燃油發(fā)電機通過配電變壓器向電力系統(tǒng)反向送電，影響電力系統(tǒng)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(tǒng)設計與產(chǎn)品二次原理圖集.2020.10月版
[3] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2020.5月版
