ABB综合保护器的实践应用

ABB综合保护器的实践应用

邬建

中国石化股份有限公司广州分公司 广东省广州市 510725

摘要：主要对ABB综合保护器应用过程中出现的一些问题进行了简单的阐述及应用效果小结，它还有许多功能需要我们进一步的研究，以便将来更好的加以利用。

关键词：综合保护器 ；过流； 保护； 程序

一　引言

我厂部分6KV高压柜的原电流保护采用DL－32型电磁继电器，这种继电器容易误动，由于其接线端子绝缘性能变差，容易造成短路导致保护回路误动，影响生产。因此决定选用新型综合保护继电器予以替代，经过对国内外多种新型综合保护器调研，选择ABB的SPA系列综合保护器，以取代原先使用的分立式保护继电器，在装置大修期间进行实施。该SPA系列综合保护器为多功能，数字式保护继电器，它集控制、保护、监测于一体，具有可靠性高、设计统一、功能层次完善的特点，代表了当今保护和控制领域的优良品质，它采用了功能强大的微处理器，对测量、采集的数据进行数字式的计算和处理，从而大大抑制了高频干扰和直流暂态分量的影响。广泛应用于辐射状配电系统与电机保护系统，也能用于线路、变压器和发电机保护的后备保护装置，带定叶限或反时限（IDMT）特性的三相低定值过电流元件，瞬时或定时限功能的三相高定值过电流元件等，提供过流，速断、接地等保护，同时本身带有内部故障自动诊断的连续自检装置。此外，通过SPA总线的光缆串行通信口，可获得任何继电器的数据，对应于继电器的参数以及测量记录和记录变量，结果等具有功能强大的支持性软件。

建厂投产初期投用的部分6KV高压柜为铠装落地式封闭开关柜，提供过流，速断、接地保护功能的均为感应式传统继电器，已不适应现代保护集成化、智能化、系统化的自动控制要求。同时原进口的保护继电器已月超老化，其备品备件已难以在市面购置，急需进行更新和替代。经过对各型综保的选型筛选，以及电网公司中压综合保护器多年的实际使用经验，选用ABB的SPA系列综合保护器，其中电动机配出柜选用SPAM150C型综合保护器、进线与变压器配出柜选用SPAJ140C与SPAJ142C型综合保护器，暂不考虑综保的系统组网问题，全部为现场调试和就地测量、显示和监控。在大修中实施，经过近两年的运行考验，证明改造是成功的并富有成效的。下面就以电动机保护继电器SPAM150C的改造过程作一简单介绍。

二　ABB综合保护器简介

基于微处理器的电动机保护继电器SPAM150C是一种综合设计了电流测量多功能继电器，用于交流电动机的完全保护。该继电器主要应用于大型或中型的带有各种型号的常规接触器或者断路器的三相电动机。继电器主要可以用于以下两种形式：一种是具有一个合闸弹跳接点，另一种是具有一个分闸弹跳接点。继电器的保护可采用单相、双相或三相过流或过载保护以及无方向接地故障保护。就动作原理而言，SPAM150C型组合式多功能电动机保护继电器是一个二次继电器，它被接到被保护电动机的电流互感器上，被保护装置的三相电流以及零序电流被连续地测量，并且以此为基准。电动机的发热可以计算，同时还可以查出网络的故障。在故障情况下，继电保护单元全发生报警信号或使断路器跳闸，通过输出继电器矩阵的适当编程，过流或无方向的接地故障元件的启动信号可作为接点功能接收。它包含有一个外部的逻辑控制输入，它可以通过一个具有辅助电压等级的控制信号驱动，控制输入信号对继电器的作用取决了测量模块上的编程开关组。这个控制输入信号可以用来闭锁一个或多个保护手段，以传输一个外部的跳闸指令，在手动复位方式下对一个输出信号进行解锁。

电机柜SPAM150C型综保选用三相馈电单元继电保护功能，瞬时动作或高定值定时限过流保护功能、及时限功能的相间不平衡保护功能，定时限接地故障保护功能。下图是过流和接地故障单元的及时限特性曲线，其设置在综保的编程开关组和输入参数模块中完成。由于是由我们自己对SPAM150C进行配线、调试，面对传统的分立式继电器保护，许多改动均是全新的尝试，尽管综保本身的紧凑型结构已经使配线工作量大大地减小，但同时对调试又提出了新的要求。主要的保护均由特性曲线选择来完成，因此选择合理的保护特征曲线成了整个调试过程关键。以下是两组保护曲线：

A）P＝50％特性曲线 B）P＝20％特性曲线

三　改造方法

1、采用综合保护器可行性

此次综合保护器改造工作成败的关键，特别是空压机、风机一类的大起动转矩，长起动时间负荷电机，须选择合适的反时限过流曲线才能躲过起动电流峰值，完成电同启动。否则在电机尚未完成启动过程前保护动作而造成启动失败。当然，起动条件更恶劣的负荷电机其综合保护器可选择通过大范围的启动电流和动作时间设置下的欠流保护功能，以保证电机能完成启动过程的同时不失对电机的保护作用。对于一些相对小负荷电机综保的特征曲线选择上，则要考虑与电流互感器（CT）的阳抗匹配和灵敏度的问题。由于开关柜的流互感器受与断路器额定电流匹配的影响，通常电流互感器选择一般都比较大，75/5至150/5不等。这样对于一些额定功率只有300KW甚至不到200KW的电机来说，其运行额定电流相对偏小，如电机大多数情况都额定功率下运行，这电流互感器二次侧感应电流就更小了，其值受电流互感器的误差曲线影响增大，另一方面更为关键的是综保也无法整定这样小的特征曲线，在这种情况下，综保的选择性就没有传统分立式继电器的灵活。一般的解决办法是在原电流互感器出来的二次回路串按升流互感器，变比为1/4或5/10，变电所配出的压机就选择了变比为1/4的升流器，进料泵电机则选择了变比为5/10的升流器，上述电机额定功率由250KW至300KW不等。调试运行结果证明，这样的处理和选择解决方法是合理的、可行的，相对来说比较经济，因为开关柜（6KV）的主回路电流互感器都是比较巨大且配套使用，更换不经济也不方便，诸如此类问题的解决，每解决一次，我们就前进一步，综保的先进功能得以进一步在实践中加以应用。还有综合保护器无工艺跳闸信号指示等，我们对线路进行了改动并加以完善。

2、综合保护器接线原理

接线原理图如图1所示：

图 1

3、综合保护器整定

空压机为绕线型低速高压机，功率250KV，电压6KV电流29A，励磁电压44V（36.4V），励磁电流165A（250A），转速428转/分，型号TK250-14/1180，功率因素0.9。

原来保护定值：

速断10.1/0（8.8/0）

过流1.2/9（1.4/9） 

过负荷1.1/50，20（1.1/50，20）

零序3/0（3/0）

根据综合保护器的P＝50％特性曲线，我们选取了t6x为20s的保护曲线，基本能满足电机的速断、过流保护需要。

四　结束语

综合上述，ABB综保SPA系列以其强大的集成功能，简捷的配线结构，以及灵活的细网方式使其在中高压配电系统中得以广泛应用。我厂中压变电所ABB综保产品的替代是比较先进的，为今后的自动化水平提高仍有许大的发展空间，可以方便地连接基于ABB Inelustry^ⅡT工艺信息技术设计思想开发，为变配电系统的中高压、低压、变压器及其他设备提供智能化、一体化的监控平台ESD2000变电站监控系统，实现变配电系统各类设备综合自动化的无缝连接并提供完善的控制与管理信息。

参考文献：

[1]ABB SPAJ 140C使用手册[M].ABB，2004

[2]ABB SPAM 150C使用手册[M].ABB，2004

[3]任元会，卞铠生，姚家祎.工业与民用配电设计手册[M].北京：中国电力出版社，2005

作者简介：邬建（1968-11），女，汉族，籍贯：广东兴宁，职称：工程师，学历：大专，主要从事研究方向：电气管理方向