7SJ686综合保护器在化工厂用400V系统分段自切中的应用

杨新强 陆斗平 王帅 李元 施耀飞

摘 要：选用7SJ686综合保護单元实现400V系统分段自切的备自投控制及保护。提高了系统的可靠性、灵敏性、快速性和选择性。同时简化系统的复杂度和为全系统SCADA提供节点的遥信遥测数据。

关键词：失压自投;互为备用;综合保护

重化工行业的生产装置运行中的断电事件将会造成严重的经济损失，故其故其负荷应视作为二级负荷。这就要求对供电稳定性和安全性提出更高的要求。选用西门子7SJ686-A型号装置，具有线路失压自投功能，能以最快速度恢复供电，保障现场设备正常运转，此外还具有多方位的线路和设备故障保护，和经过数据通讯上传节点遥信遥测信息。

1 低压供配电系统及原理图

低压配电系统采用TN-S供电系统，工作零线与保护零线在变压器中性点分开，此后两者单独敷设，变压器中性点采用直接接地。电流互感器共有三组，一组用于计量接入表计，一组用于保护接入西门子7SJ686，另外一组是差动保护用。保护级CT采用同名端标记法接入Q1～Q6端口，为防止CT开路形成高电压，负极端采用等电位接地，以保护人身安全。

电压互感器采用Yyn0接线方式进行电压采样，二次侧线电压为100V，接入R1～R4口，以开口三角电压形式监视零序电压，接R5，R6口。为防止雷电波入侵，其低压母线增加浪涌保护器，以保护母线。主开关采用手摇抽出式，方便操作。设置工作/试验/隔离三个位置，并带有相应标识。

西门子7SJ686工作电源由直流屏供电，其电压为DC220V，电源稳定可靠。考虑合环时电压的不平衡造成环流引起继电保护误动作，增加三选二闭锁功能。另外西门子7SJ686备自投需要采样两段电压电流，开关状态以及保护动作情况，这就需要盘柜联络线以满足备自投充电条件。为应对倒闸操作电气状态变化、机械位置变化，设计分合闸指示灯、储能灯。新《安规》规定电气设备操作要以设备实际位置为准，无法看到位置可通过设备机械位置指示、仪表、遥测、遥信变化，且至少应有两个及以上同时发生对应变化才能确认该设备已操作到位。该设计中开关位置以及状态均以开关量送入西门子7SJ686，上送至SCADA系统。

2 7SJ686自投逻辑及要求

正常运行方式下，1#变压器带0.4kV I段母线运行，2#变压器带0.4kVII段母线运行，两台变压器互为备用，0.4kV1#主开关、2#主开关运行，0.4kV母联热备用，备自投功能投入，联锁投入。7SJ686保护充电指示灯常亮，表示保护装置充电完毕，母联备自投处于投用中。

当任意一条线路失压（例如1#线路），失压时间大于1.1s及以上，另外一条线路电压正常，7SJ686装置发出1#主开关分闸，确认主开关分闸，发出母联命令合闸，确认母联合后且电流正常，本此母联备自投动作成功，同时上报报文至后台提示运行人员。

当线路发生PT断线或者发生误操作等故障或外部闭锁系统将闭锁备自投操作。

3 系统设计

7SJ686输入输出配置由下二表描述。

利用西门子提供的专用软件参照图4逻辑对7SJ686编程组态，已达到系统实现自动投切的功能。同上对7SJ686的辅助功能予以设定。显示屏和通讯口等。可以在软件支持下先行离线4模拟仿真试验，使得工程过程调试大大简化。

4 工程中需要重视的若干的问题

在调试过程中的一些问题：

①编写低压备自投逻辑程序输入的DI信号有的是脉冲性质的，为了可靠起见需要在程序的输入端放上信号锁存延时环节。保证7SJ686的DI端能用上该逻辑状态;

②系统调试前需要在线核对每个DI段的联结状态。在系统核对非常重要。只有一个准确外部输入联结才会有一个准确控制结果。继电器接点需要手动继电器确认，主开关辅助接点条件允许同样需要动作开关予以确认。输出联结需要由7SJ686强制调试操作予以确认。测量点的每一个需要输入调试信号同时在7SJ686上通过编程组态软件核对确认;

③验证备自投的同时，也同时校验了西门子7SJ686保护的灵敏度，灵敏度均达到了工程上要求，误差在允许范围之内。

一个良好准确的外部系统加上优良的综合保护元件，系统的长期安全的连续运行才是有保证。

5 结语

工厂供电是重化工企业中十分重要的一个环节，采用变电所分段自切的备自投技术是提高系统有电可靠性的有效技术途径。在400V电气系统上的备自投有许多的成熟技术方法、早期的大多采用继电器逻辑实现该功能。当然由于继电器的局限性，许多功能没法实现，灵活性亦欠缺。需要连接工厂SCADA系统需要另配相应模块才可以实现。采用7SJ686综合保护装置在400V系统实现备自投是一个尝试。过去由于综合保护装置的价格因素限制了其在400V系统上应用，好在装置价格的下调和工厂对备自投的重视和SCADA系统装置的要求。7SJ686的应用应该是综合因素考虑是较为合适的。

参考文献：

[1]刘天琪，邱晓燕.电力系统分析理论（第三版）[M].北京：科技出版社，2017.

[2] SIEMENS.SIPROTEC多功能保护装置7SJ686用户手册[Z].西门子公司，2009.

[3]刘介才.工厂供电（第5版）[M].北京：机械工业出版社， 2010.