微机综保在杜儿坪矿瓦斯电站的应用

摘?要 通过微机综保在杜儿坪矿瓦斯电站应用的实例介绍，探索了小型瓦斯电站电气及继电保护的配置方案和整定方法，引进学习国外继电保护装置，并与国产微机综保和后台系统进行整合优化，为瓦斯电站的电气系统安全运行提供了有力的保证，适合在瓦斯电站推广应用。

关键词 瓦斯发电站；微机综保；SIEMENS；继电保护

中图分类号 TD712 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)062-0190-02

近年来，随着国家能源结构的调整和瓦斯利用扶持鼓励政策的相继出台，瓦斯作为一种绿色清洁能源开始走上了产业化的道路，其中使用内燃式往复发电机组进行瓦斯发电是目前最经济、最有效的一种途径。

从瓦斯气体输配角度考虑，煤矿瓦斯电站一般均靠近矿井瓦斯抽排站建设，发电机组单机规模不大，目前从500 kW到4000 kW可选，采用内燃机发电，辅机设备数量不多，负荷也不大，电站主接线系统相对灵活。根据气量平衡，煤矿瓦斯电站的总装机规模一般不超过30 MW，多就近以6 kv～35 kV电压等级接入矿井变电所，所发电力补充矿井用电。

瓦斯作为新型能源，国内还没有明确的瓦斯电站的设计规范可依，在进行电气微机综保配置和整定时只能参考相关设计规程规范和设备资料，在充分考虑电站内人员及设备的安全的前提下摸索合理的方案。

1 电气系统概述

1.1 瓦斯电站概述

杜儿坪矿瓦斯电站位于古交市北石沟村的黄土山地，北与杜儿坪矿北石沟瓦斯抽放站相邻。电站一期工程投资建设3x1703 kW发电机组，二期工程投资建设4x1703 kW发电机组，采用进口道依茨瓦斯内燃机组，发电机出口电压选用6.3 kV。

1.2 电气主接线

电站一期3台发电机均接入6.3 kV I段母线，电站馈出1回6.3 kV联络线至北石沟变电所。二期工程建设时4台发电机接入6.3 kV II段母线，两段母线联络至一期预留0段开关柜后经一台16000 kVA变压器升压至38.5 kV，电站38.5 kV以线路变压器组接线方式馈出1回联络线接入北石沟风机房35 kV箱式变电站。电站正常工况下通过35 kV线路向电网输电，同时保留一期工程建设的至北石沟

6 kV联络线作为应急电源使用。

1.3 主要设备选型及布置

瓦斯电站内为爆炸危险区域，考虑消防、防火等因素，电气设备均选用干式无油化产品，充分考虑使用安全、布置空间、操作维护、平均无故障时间等因素，变压器和开关设备均选用ABB公司产品，同时受限于山体软基场地难于布置等实际情况，为节约场地、缩短建设周期，电站电气系统设备均采用集装箱式安装。其中，电气集装箱1布置6.3 kV I段及0段母线开关设备，该箱设备随一期机组进口；电气集装箱2布置电站站用低压ABB MNS 380 V开关设备、65 Ah DC220V直流屏、38.5 kV线路变压器组保护组屏、干式站用变压器等；电气集装箱3布置6.3 kV II段母线开关设备及电站38.5 kV开关设备，考虑安全、布置及维护方便，

38.5 kV开关柜选用ABB SF6气体绝缘开关设备；电气集装箱4布置ABB SCR10-16000/35干式低损耗升压变压器。

2 主要继电保护方案

电气二次部分采用微机综保装置和电站综合自动化系统实现对电站电气设备的保护和监控，综合自动化系统具有远动信息接口，同时将电站电气设备运行参数上传至地调。

2.1 电站6.3 kV继电保护

电站6.3 kV发电机保护装置随主设备供货，设置发电机差动保护为主保护，后备保护主要包括相间短路带时限过流保护、无时限速断保护、频率保护、失步保护、磁饱和V/F保护、失磁保护、电压保护、逆功率保护、接地保护及零序保护等，机组保护装置通过Profibus工业控制网络接入电站综合自动化后台。

电站其他6.3 kV线路、母联、站用变等回路的继电保护装置均使用SIEMENS公司7SJ68多功能产品，设置常规电流和电压保护，整定计算根据设计手册并参考综保要求进行。

2.2 升压变压器保护配置和整定如下

1）保护配置和功能：设置差动保护为升压变主保护，使用SIEMENS公司7UT612保护装置，在升压变两侧差流超过整定时联动变压器高、低压侧断路器。

同时在升压变高、低压侧各设置一套后备保护，高、低后备均选用SIEMENS公司7SJ68产品，设带时限过电流保护、过负荷等常规保护。

差动保护装置7UT612常用于两卷变保护，其保护跳闸特性见下图，

该跳闸特性图中，Idiff为差动电流，Idiff = | I1+I2 | ，Istab为制动电流，Istab = | I1 | + | I2 |。其中I1和I2分别为变压器高低压侧电流互感器的二次电流值，INTr为变压器额定电流。

为防止二次及高次谐波造成装置误动，在图中闭锁区可以设置谐波制动，当谐波超过整定值限值可实现闭锁差动出口不动作，闭锁时间也可设定。

装置具有CT饱和指示器，当区外故障流过很大的穿越电流引起CT饱和而产生差流，装置可判别该情况。当由于CT饱和导致的差流，刚开始时，电流特性必落在“附加稳定区”中，这时可闭锁差动保护约8个周波，不致差动误动。

当故障由区外向区内发展时，电流点将落故障特性上，需2周波时间来确定是区内故障，从而中断CT饱和闭锁，差动动作。因此，差动在这种情况下不会拒动。

2）保护整定。差动保护整定：差动保护动作门槛值Idiff>即最小保护动作电流，按躲过变压器额定负载下的最大不平衡电流原则整定，即Idiff>=Krel*(Ker+U)*Ie，Ie为升压变二次额定电流，Krel可靠系数取1.3-1.5，升压变各侧电流互感器的比误差Ker按照规程取0.06，变压器调压引起的误差U取调压范围中偏离额定值的最大值，经计算并考虑防止误动Idiff取0.55Ie。