專利名稱：Trt與gis組合電器集中控制及保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)集中自動(dòng)化控制技術(shù)，特別是與TRT發(fā)電及GIS組合電器的自動(dòng)控制及保護(hù)有關(guān)。
背景技術(shù)：
TRT是"高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置"的縮寫，是國(guó)際公認(rèn)的鋼鐵企業(yè)很有價(jià)值的二次能源回收裝置，它利用高爐爐頂煤氣所具有的壓力能和熱能，通過透平機(jī)膨脹做功轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。這種發(fā)電方式既不消耗任何燃料，也不產(chǎn)生環(huán)境污染，發(fā)電成本極低，是高爐冶煉工序的重大節(jié)能項(xiàng)目，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。TRT裝置代替了原來煤氣系統(tǒng)的高壓閥組，不同的是，原煤氣系統(tǒng)的高壓閥組將煤氣的壓力能白白泄漏掉了，而TRT裝置可以回收高爐鼓風(fēng)能量的30%左右。但是，TRT發(fā)出的電能在向電網(wǎng)回饋過程中，由于保護(hù)
裝置的精度及保護(hù)功能的不完善，自動(dòng)集中控制程度低，以及原有變電站空氣絕緣的敞開式開關(guān)設(shè)備(AIS)的缺陷等問題，經(jīng)常造成TRT系統(tǒng)誤動(dòng)作或拒動(dòng)作，
造成TRT解裂或甩負(fù)荷。另外，由于電流互感器二次接線出現(xiàn)松動(dòng)或檢修時(shí)人為失誤造成電流互感器二次開路，或一次電流過大，經(jīng)常造成電流互感器燒毀或過壓損害設(shè)備等，引起重大損失。發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中所述缺陷，本實(shí)用新型提供了一種有效控制和保護(hù)高爐煤氣余壓發(fā)電相關(guān)設(shè)備安全運(yùn)行的TRT與GIS組合電器集中控制及保護(hù)裝置。
本實(shí)用新型所提供的TRT與GIS組合電器集中控制及保護(hù)裝置，其特征在于包括具有檢測(cè)TRT主回路電流功能的電流互感器LH和具有電流互感器開路保護(hù)、濾波功能的過壓保護(hù)器GYB的檢測(cè)單元，還包括燃?xì)鈮毫蚐Fe氣體密度檢測(cè)功能、數(shù)據(jù)通訊功能、控制GIS組合電器執(zhí)行功能的控制單元，還包括具有控制GIS組合電器變電站斷路器1DL功能的執(zhí)行單元；所述的檢測(cè)單元中的電流互感器LH 二次與控制單元電流輸入端連接，其中檢測(cè)單元的電流互感器2LH二次還與過壓保護(hù)器GYB連接，控制單元的檢測(cè)端分別與燃?xì)鈮毫ΑFe氣體密度檢測(cè)裝置相連接，控制單元的電源端子連接直流電源，控制單元的電壓檢測(cè)端子連接變壓器二次側(cè)的電壓互感器，控制單元的輸出端連接執(zhí)行單元的GIS組合電器變電站斷路器1DL，執(zhí)行單元中GIS組合電器變電站斷路器1DL分別與發(fā)電機(jī)F出口 2DL和變壓器二次相連。
根據(jù)上述的TRT與GIS組合電器集中控制及保護(hù)裝置，其所述的控制單元具有復(fù)合電壓閉鎖方向過流保護(hù)、過流負(fù)序電壓閉鎖、PT斷線退電流保護(hù)功能。
本實(shí)用新型有益效果在于
1、 在電流互感器二次應(yīng)用了過壓保護(hù)裝置，解決了在運(yùn)行中如果二次繞組開路，或一次繞組流過異常電流(如雷電流、諧振過電流、電容充電電流、電感啟動(dòng)電流等)，在二次側(cè)產(chǎn)生高壓給二次系統(tǒng)絕緣造成危害，使互感器過激而燒損，甚至危及工作人員的生命安全等問題。
2、 該裝置對(duì)電網(wǎng)到TRT方向的電能采用功率方向I段過流、功率方向II段過流等瞬時(shí)、限時(shí)保護(hù)，保護(hù)角度在+ 45° -135° ，過流低壓閉鎖，過流負(fù)序電壓閉鎖，PT斷線閉鎖等，保障了來自于TRT發(fā)電機(jī)的電能暢通無阻的饋送到電網(wǎng)，而當(dāng)該裝置至發(fā)電機(jī)線路出現(xiàn)短路或接地及不平橫電流(負(fù)序電流)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，該裝置啟動(dòng)保護(hù)，保證有選擇的跳閘；
3、 該裝置可通過以太網(wǎng)操作，數(shù)據(jù)在線修改，通過以太網(wǎng)與整個(gè)發(fā)變電站的綜合保護(hù)構(gòu)成一個(gè)完整的監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)后臺(tái)機(jī)監(jiān)控，無人看守。TRT和GIS系統(tǒng)采用集中優(yōu)化控制，資源得到充分利用。4、 GIS采用絕緣性能和滅弧性能優(yōu)異的SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)，并將 所有的高壓電器元件密封在鋁接地金屬筒中，與傳統(tǒng)開放式發(fā)變電裝置相比， GIS占地面積小、元件全部密封不受環(huán)境干擾、運(yùn)行可靠性高、運(yùn)行方便、檢修 周期長(zhǎng)、維護(hù)工作量小、安裝迅速、運(yùn)行費(fèi)用低、無電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。TRT采用 透平膨脹發(fā)電技術(shù)，高爐煤氣余壓發(fā)電原理是利用透平膨脹機(jī)將原損耗在減壓 閥組上高爐煤氣的壓力能和一部分潛熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械 能變?yōu)殡娔茌斔徒o電網(wǎng)。高爐煤氣余壓發(fā)電不僅回收了高爐煤氣一部分能量(約 占高爐風(fēng)機(jī)能量的30%)，減少了噪音等環(huán)境污染，同時(shí)改善了高爐頂壓的調(diào)節(jié) 品質(zhì)，更利于高爐生產(chǎn)。


本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下附圖給出。 圖1是本實(shí)用新型機(jī)構(gòu)原理示意圖2是本實(shí)用新型控制單元中的復(fù)合電壓閉鎖方向過流保護(hù)功能邏輯圖。 圖1中，檢測(cè)單元1的1LH是0. 5級(jí)的高精度電流互感器，用于測(cè)量，2LH 是10P級(jí)的電流互感器，用于相間短路保護(hù)，3LH是零序電流互感器，用于接地 保護(hù)，控制單元2的1腳、2腳、3腳、4腳、5腳、6腳為電流輸入端，7腳為 輸出端，8腳、9腳、IO腳為電壓檢測(cè)端子，11腳、12腳為控制器電源端子， 用以連接直流電源L+、 L-， 13腳、14腳分別為壓力和密度檢測(cè)端，執(zhí)行單元3的 變壓器為66/10KV、 240000KVA, GIS組合電器為全部采用絕緣性能和滅弧性能 優(yōu)異的SF6氣體作為絕緣介質(zhì)的金屬封閉開關(guān)設(shè)備，它是由斷路器、母線、隔離 開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、套管7種高壓電器組合而成的高壓 發(fā)變電裝置，具有可以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)和智能化控制功能，GIS所配斷路器采用"熱 膨脹+助吹"的自能式滅弧原理。TRT采用透平膨脹發(fā)電技術(shù)。圖2中，Ia、 Ic為故障電流，Il為電流保護(hù)整定值，Umin故障時(shí)電壓，Uz 為低電壓整定值，Uf為故障時(shí)負(fù)序電壓，Ufz為負(fù)序電壓整定值，Tl為定時(shí)器。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型的實(shí)施例。
如圖1所示，當(dāng)GIS組合電器變電站斷路器1DL與TRT裝置中發(fā)電機(jī)F出 口 2DL之間線路發(fā)生三相對(duì)稱短路或相間短路及接地故障時(shí)，控制單元2根據(jù) 電流互感器2LH對(duì)1DL與2DL之間的電流取樣的變化(相位和大小)，以及變壓 器二次電壓互感器電壓的相位和大小的變化，與設(shè)定值進(jìn)行比較、分析及計(jì)算， 做出相應(yīng)處理，當(dāng)Ia與Ubc、 Ib與Uca、 Ic與Uab的相角在+ 45° -135° 之間，故障電流達(dá)到電流設(shè)定值，且過流低壓閉鎖或過流負(fù)序電壓閉鎖投入并 達(dá)到設(shè)定值，PT未斷線，功率方向?yàn)檎?，即故障功率為由GIS到TRT，則控制 單元2的7腳輸出高電平控制執(zhí)行單元3中相應(yīng)GIS組合電器變電站斷路器1DL 切斷，做出相應(yīng)保護(hù)?？刂破?同時(shí)通過13腳、14腳監(jiān)視燃?xì)鈮毫癎IS中 SF6氣體密度，也做出相應(yīng)保護(hù)，上述兩項(xiàng)保護(hù)都由后臺(tái)機(jī)通過控制器2的通訊 口 (以太網(wǎng))隨時(shí)監(jiān)控；
當(dāng)在運(yùn)行中如果電流互感器2LH 二次繞組開路，或一次繞組流過異常電流 (如雷電流、諧振過電流、電容充電電流、電感啟動(dòng)電流等)，在二次側(cè)產(chǎn)生的 高壓可以通過裝置過壓保護(hù)器GYB限制在允許范圍，元件t在過壓限壓通流升 溫后，能可靠自動(dòng)短路，短路電流通過電流繼電器LC的線圈，LC的常開接點(diǎn)K 把元件t短路，形成自補(bǔ)回路，有效的保護(hù)了元件t由于溫升過高燒毀的可能， 繼電器LC還向后臺(tái)監(jiān)控機(jī)送一路接點(diǎn)，提示監(jiān)控人員查找故障及復(fù)位。過壓保 護(hù)器GYB還具有濾波功能，主要通過元件C對(duì)電流進(jìn)行濾波，用諧波分析儀檢 測(cè)現(xiàn)場(chǎng)諧波情況，根據(jù)諧波選擇元件C的不同組合，防止互感器燒毀及諧波干擾控制器2。
如圖2所示，控制單元2的復(fù)合電壓由低電壓和負(fù)序電壓的或門組成，低 壓元件取線電壓，當(dāng)Uab、 Ubc、 Uca三個(gè)線電壓中的任意一個(gè)低于過流低電壓 閉鎖定值時(shí)動(dòng)作，開放被閉鎖電流保護(hù)元件。當(dāng)過流負(fù)序電壓大于負(fù)序電壓閉 鎖定值時(shí)，同樣開放被閉鎖電流保護(hù)元件。低電壓閉鎖判據(jù)可以判斷是否真正 發(fā)生短路故障，如果電流大于定值的同時(shí)電壓也低于定值，這時(shí)就表示線路發(fā) 生短路故障了，保護(hù)要?jiǎng)幼?，切斷故障。在不投入方向元件的情況下，當(dāng)三相 保護(hù)電流中任一相大于相應(yīng)整定值時(shí)，啟動(dòng)相應(yīng)定時(shí)器T1經(jīng)延時(shí)出口動(dòng)作。此 處應(yīng)用為雙電源線路，相間電流保護(hù)應(yīng)加方向元件。在投入了方向保護(hù)功能情 況下，出現(xiàn)故障時(shí)，必須功率方向?yàn)檎龝r(shí)保護(hù)才動(dòng)作，即故障功率為由GIS到 TRT。此外，出現(xiàn)PT斷線故障時(shí)，方向元件自動(dòng)退出，不起閉鎖作用。當(dāng)任一 電壓小于70V且任一相電流大于0.1In時(shí)，認(rèn)為是PT斷線。附加電流條件是為 防止進(jìn)線失壓時(shí)誤告警。PT斷線閉鎖保護(hù)功能投入時(shí)，某段電流保護(hù)只有在其 低壓閉鎖(負(fù)序電壓閉鎖)或方向元件投入的情況下，發(fā)生PT斷線才閉鎖該段 保護(hù)；低壓閉鎖(負(fù)序電壓閉鎖)或方向元件均退出情況下，PT斷線閉鎖該段 保護(hù)功能自動(dòng)消失。
權(quán)利要求1、TRT與GIS組合電器集中控制及保護(hù)裝置，其特征在于包括具有檢測(cè)TRT主回路電流功能的電流互感器LH和具有電流互感器開路保護(hù)、濾波功能的過壓保護(hù)器GYB的檢測(cè)單元(1)，還包括具有燃?xì)鈮毫蚐F6氣體密度檢測(cè)功能、數(shù)據(jù)通訊功能、復(fù)合電壓閉鎖方向過流保護(hù)、過流負(fù)序電壓閉鎖、PT斷線退電流保護(hù)功能的控制單元(2)，還包括具有控制GIS組合電器變電站斷路器1DL功能的執(zhí)行單元(3)；所述的檢測(cè)單元(1)中的電流互感器LH二次與控制單元(2)電流輸入端連接，其中檢測(cè)單元(1)的電流互感器2LH二次還與過壓保護(hù)器GYB連接，控制單元(2)的檢測(cè)端分別與燃?xì)鈮毫?、SF6氣體密度檢測(cè)裝置相連接，控制單元(2)的電源端子連接直流電源，控制單元(2)的電壓檢測(cè)端子連接變壓器二次側(cè)的電壓互感器，控制單元(2)的輸出端連接執(zhí)行單元(3)的GIS組合電器變電站斷路器1DL，執(zhí)行單元(3)中GIS組合電器變電站斷路器1DL分別與發(fā)電機(jī)F出口2DL和變壓器二次相連。
專利摘要一種涉及冶金、電力系統(tǒng)集中自動(dòng)化控制技術(shù)的TRT發(fā)電及GIS組合電器的自動(dòng)控制及保護(hù)裝置，它包括檢測(cè)單元、控制單元、執(zhí)行單元，所述的檢測(cè)單元中的電流互感器LH二次與控制單元電流輸入端連接，檢測(cè)單元的電流互感器2LH二次還與過壓保護(hù)器GYB連接，控制單元的檢測(cè)端分別與燃?xì)鈮毫?、SF₆氣體密度檢測(cè)裝置相連，控制單元的電源端子連接直流電源，控制單元的電壓檢測(cè)端子連接變壓器二次側(cè)的電壓互感器，控制單元的輸出端連接執(zhí)行單元的GIS組合電器變電站斷路器1DL，執(zhí)行單元中GIS組合電器變電站斷路器1DL分別與發(fā)電機(jī)F出口2DL和變壓器二次相連。本實(shí)用新型能有效控制和保護(hù)高爐煤氣余壓發(fā)電相關(guān)設(shè)備安全運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02H3/00GK201426039SQ20092001388
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者田印福 申請(qǐng)人:田印福