在长距离控制保护回路调试中遇到的问题及解决方法.doc

长距离控制保护回路调试遇到问题和解决方法及电机绝缘在线检测技术应用摘要:宝应泵站是南水北调东线工程第一个开工建设、建成，并通过试运行验收，发挥作用的泵站，在施工中遇到的问题能及时解决；电机绝缘在线检测等方面采用了一系列新技术。应用结果表明，新技术效果明显，达到了泵站运行安全可靠的目的。关键词:南水北调;宝应泵站;保护回路调试；新技术应用1工程概述宝应站是南水北调东线一期工程首批开工项目，是东线工程第一座开工建设的泵站，是南水北调东线水源工程。南水北调宝应站位于扬州市宝应县范水镇境内，其主要作用是与江都站共同组成第一级抽水站，以满足南水北调规划确定的东线一期工程抽江水500m3/s北送的要求，并可结合抽排里下河地区涝水。2长距离控制保护回路调试中遇到的问题南水北调宝应站是当年江苏省的一个水利项目的重点工程，主体工程由泵站，下游清污机桥，扬淮公路桥,灌溉涵洞及室内 110/10 千伏变电所和相应的管理设施等组成。选用 3500HDQ-7.6型立式导叶液压全调节混流泵，配TL-3400/48 立式同步电动机 4 台套，水泵叶轮球面直径 3500mm ，设计扬程 7.6m，单机设计流量 33.4m3/s ，配套电机功率 3400 千瓦，总装机容量 13600 千瓦。宝应站新建一座 110kv专用变电所，由 110kv架空线接入，设备选用GIS SF6组合开关、空压机和真空破坏阀等辅机系统。本站10KV/0.4KV站变一路，10/0.4KV所变一路，站变、所变可互换运行。本站电气施工严格按图施工，严格执行国家相关施工规范，发现问题及时与业主、监理联系，在监理确认、签证后进行施工。在工程前期，主要进行管路预埋机接地装置安装引上，每次预埋均经过监理的严格检查后才予以覆盖。2005年4月电缆到工，在电缆敷设施工工程中，按规范要求对电缆进行绝缘电阻测量，严格认真布好每一根电缆，及时挂好电缆标牌，按国家规范捆扎好电缆，注意电缆弯曲半径，不使电缆受一点伤害。动力电缆施工过程中严格标明相色，横平竖直。控制电缆所有电缆均配有线套号码管。电缆头施工严格按照规范要求，接线紧固，排列整齐。11个盘柜等设备接线准确无误。2005年5月至7月接线了相关电气设备的电气试验，电气调整试验是电气施工的主要内容，是确保机组试运行的可靠、正确的依据。机组的控制、保护、信号、计量回路转为复杂，我们还承接了室外35KV变电所安装项目，该变电所离泵房的距离大致在100米左右。所以泵房至户外变电所的控制电缆也很长。在电气安装二次接线完毕后，做控制保护二次回路整组联动试验中，我们发现在户外35KV高压油开关控制回路中的分闸线圈被烧坏，由于开关的分、合闸线圈不能长期通电，分合闸线圈一旦动作，它的自身回路中的限位开关将会给本电路自动断开。分闸线圈被烧坏就是线圈长期带电所引起的后果，我们当时怀疑是回路中二次电缆芯线接错，可能引起其它回路的误动作，结果查找校核对线，并没有接错线，再重新更换了新线圈后，再次做试验，又烧坏了分闸线圈，这就引起了我的高度重视。我查阅有关专业著作，同时会同有多年丰富经验的老专家，我们共同参与了回路试验分析原因，结果是得出这样一条结论：在长距离敷设的控制保护电缆芯线中，芯线与芯线之间实际上是存在着一个自然形成的电容。当通电以后，线与线即会产生一个微弱的电容电流流过线路上的负载，这个电容电流，足以使不应该动作的线圈带电产生误动作，引起分闸线圈长期带电，而烧坏线圈。我们研究后认为利用电容器充、放电的原理：因为电容器接到直流电路中充电的过程往往是短暂的，只在短暂的时间里有电流，充电完毕后电流停止，电路就处于开路状态，所以电容器有隔断直流的“隔直”作用。如果把一个电容器接到交流电源上去，由于交流电源电压的大小和方向不断变化，使电容器反复地充电放电，电路中就不断有电流，所以电容器有通过交流电的作用。我们在保护出口继电器BCJ上并联1只250V100UF的电容，利用C电容通交隔直的功能来防止继电器误动作。电容器的电压等级和容量的选择要与本电路的电压等级相适应。电容称为通交隔直电容，把电容并接于线圈的两端，它能隔离直流使回路的工作状态不受外界因素的干扰，利用电容吸收电荷的原理把一部分电容电流吸收掉，使分闸线圈不会引起误动作或长期带电运行。通过重新试验，回路恢复了正常状态，而不会引起分闸线圈再次长期带电而烧坏。通过这个问题的发现，说明：除了人为制造的电容器外，电路中还存在着自然形成的电容器。例如：两根架空输电线路和其间的空气介质形成电容器，一般情况下它的作用可以忽略，但在输电线的电压很高和输电距离很远时，就要考虑到它对电路的其它影响。变压器绕组的每匣之间，绕组与地（壳）之间都形成电容器，在研究变压器的过电压时就必需要考虑它们的作用。又如在电子电路里，晶体管的电极之间、导线与机壳之间存在着所谓寄生电容，电路的频率很高时，它们的影响也是不能忽略的。3 先进的电机绝缘在线检测技术 该项 目是 水利部“948”项目。宝应泵站引进了加拿大IRIS公司生产的“电机在线局部放电监测仪”及相应的软件，该设备技术具有国际领先水平，可以改善目前我国电机绝缘监测状况，极大地提高电机绝缘监测的自动化水平，提高了电机运行的可靠性，实现电机场状况的遥测和预警，在我国泵站具有广泛的市场和推广前景。传统 上 ， 通常采取周期性做交流耐压试验的方法，了解电机的绝缘情况，一般1一3年一次。这种周期人工绝缘监测存着诸多不足，例如:需要停机测试，会影响正常的运行工作;检测周期较长，不利于及时发现缺陷;每次这种试验本身都是对电动机绝缘的一次冲击和损伤，降低了电机的使用寿命。而应用先进的绝缘在线监测技术，能够及时发现绕组绝缘下降或破坏情况，从而保证电机的正常安全运行。 电机绝缘性能主要反映在电机的局部放电特性上。局部放电脉冲具有如下特性:(1) 上升时间极快的小电流脉冲，即:超窄脉宽的脉冲;(2)在放电原点处，脉冲的上升时间大约只有1一5 ns;(3) 局 部 放电脉冲的频率f大约在50 一250MH:之间。因此，监测局部放电信号必须在高频段监测，至少在50一250MHz，具体见图2;图3是局部放电脉冲和噪声脉冲频率的分布图。It 15ns 图2 电机局部放电特性 噪音 检 测 频 率 局部放电 0 20 40 50 250 350 脉冲频率/MHZ 图3 电机局部放电脉冲和噪声脉冲分布 由图 3 可 以看出，噪声脉冲的频率通常小于20MHz，在高频谱范围内监测局部放电信号可以获得较高的信噪比(信噪比=局部放电信号/噪声信号)。如果噪声信号不能被仪器自动分离，则监测的结果将难以应用;如果噪声信号能够被仪器自动分离，则监测结果可以应用。IRIS公司设计和生产的藕合器和局部放电仪成功地分离了噪声信号和局部放电信号，母线藕合器是80pF的环氧云母电容器，简称EMC。PDTracTM仪局部放电监测仪将母线祸合器的低压端及湿度传感器通过电缆接人PDTrac，从PDTrac的以太网接口通过一个网络集线器(Hub)直接连接到控制室的主机上，在控制室的主机上安装了IRIS电力工程公司的PDPro及PDview软件，安装成功后，在软件上进行了各种参数的设置;用笔记本电脑通过PDTrdc面板上的RS232口分别与4台PDTrac相连，通过IRIS电力工程公司的相应软件设置4台PDTrac的IP地址。 PDTracTM局部放电监测仪是通过PDTrac来采集并存储数据的，PDTrac最长可以存储两年的数据。通过安装在控制室主机的软件可以连接PDTrac仪器并下载PDTrac内存储的最新或历史数据，通过软件还可以得到电机每相的放电值Qm(放电值Qm 局部放电脉冲幅度在每秒10个脉冲处的峰值)、放电量NQN(放电量NQN- 局部放电脉冲活动的总数)及每相的局部放电图。宝应泵站的“DPTarcMT局部放电监测仪”可以提供2维局部放电脉冲幅值分析图，还可提供2个综合性数据:放电值Qm，放电量刃口刃。可以通过测量得到的局部放电图及0m值和刃口N值与IRIS公司的数据库中的数值进行比较，从而查找出电机当前的局部放电指标，反映出电机的绝缘特性。结论