Trt与gis组合电器集中控制及保护装置的制作方法

专利名称：Trt与gis组合电器集中控制及保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力系统集中自动化控制技术，特别是与TRT发电及GIS组合电器的自动控制及保护有关。
背景技术：
TRT是"高炉煤气余压透平发电装置"的縮写，是国际公认的钢铁企业很有价值的二次能源回收装置，它利用高炉炉顶煤气所具有的压力能和热能，通过透平机膨胀做功转化为机械能，从而驱动发电机发电。这种发电方式既不消耗任何燃料，也不产生环境污染，发电成本极低，是高炉冶炼工序的重大节能项目，经济效益十分显著。TRT装置代替了原来煤气系统的高压阀组，不同的是，原煤气系统的高压阀组将煤气的压力能白白泄漏掉了，而TRT装置可以回收高炉鼓风能量的30%左右。但是，TRT发出的电能在向电网回馈过程中，由于保护
装置的精度及保护功能的不完善，自动集中控制程度低，以及原有变电站空气绝缘的敞开式开关设备(AIS)的缺陷等问题，经常造成TRT系统误动作或拒动作，
造成TRT解裂或甩负荷。另外，由于电流互感器二次接线出现松动或检修时人为失误造成电流互感器二次开路，或一次电流过大，经常造成电流互感器烧毁或过压损害设备等，引起重大损失。发明内容
为了解决背景技术中所述缺陷，本实用新型提供了一种有效控制和保护高炉煤气余压发电相关设备安全运行的TRT与GIS组合电器集中控制及保护装置。
本实用新型所提供的TRT与GIS组合电器集中控制及保护装置，其特征在于包括具有检测TRT主回路电流功能的电流互感器LH和具有电流互感器开路保护、滤波功能的过压保护器GYB的检测单元，还包括燃气压力和SFe气体密度检测功能、数据通讯功能、控制GIS组合电器执行功能的控制单元，还包括具有控制GIS组合电器变电站断路器1DL功能的执行单元；所述的检测单元中的电流互感器LH 二次与控制单元电流输入端连接，其中检测单元的电流互感器2LH二次还与过压保护器GYB连接，控制单元的检测端分别与燃气压力、SFe气体密度检测装置相连接，控制单元的电源端子连接直流电源，控制单元的电压检测端子连接变压器二次侧的电压互感器，控制单元的输出端连接执行单元的GIS组合电器变电站断路器1DL，执行单元中GIS组合电器变电站断路器1DL分别与发电机F出口 2DL和变压器二次相连。
根据上述的TRT与GIS组合电器集中控制及保护装置，其所述的控制单元具有复合电压闭锁方向过流保护、过流负序电压闭锁、PT断线退电流保护功能。
本实用新型有益效果在于
1、 在电流互感器二次应用了过压保护装置，解决了在运行中如果二次绕组开路，或一次绕组流过异常电流(如雷电流、谐振过电流、电容充电电流、电感启动电流等)，在二次侧产生高压给二次系统绝缘造成危害，使互感器过激而烧损，甚至危及工作人员的生命安全等问题。
2、 该装置对电网到TRT方向的电能采用功率方向I段过流、功率方向II段过流等瞬时、限时保护，保护角度在+ 45° -135° ，过流低压闭锁，过流负序电压闭锁，PT断线闭锁等，保障了来自于TRT发电机的电能畅通无阻的馈送到电网，而当该装置至发电机线路出现短路或接地及不平横电流(负序电流)达到设定值时，该装置启动保护，保证有选择的跳闸；
3、 该装置可通过以太网操作，数据在线修改，通过以太网与整个发变电站的综合保护构成一个完整的监控平台，实现后台机监控，无人看守。TRT和GIS系统采用集中优化控制，资源得到充分利用。4、 GIS采用绝缘性能和灭弧性能优异的SF6气体作为绝缘和灭弧介质，并将 所有的高压电器元件密封在铝接地金属筒中，与传统开放式发变电装置相比， GIS占地面积小、元件全部密封不受环境干扰、运行可靠性高、运行方便、检修 周期长、维护工作量小、安装迅速、运行费用低、无电磁干扰等优点。TRT采用 透平膨胀发电技术，高炉煤气余压发电原理是利用透平膨胀机将原损耗在减压 阀组上高炉煤气的压力能和一部分潜热能转换为机械能，再通过发电机将机械 能变为电能输送给电网。高炉煤气余压发电不仅回收了高炉煤气一部分能量(约 占高炉风机能量的30%)，减少了噪音等环境污染，同时改善了高炉顶压的调节 品质，更利于高炉生产。


本实用新型的具体结构由以下附图给出。 图1是本实用新型机构原理示意图2是本实用新型控制单元中的复合电压闭锁方向过流保护功能逻辑图。 图1中，检测单元1的1LH是0. 5级的高精度电流互感器，用于测量，2LH 是10P级的电流互感器，用于相间短路保护，3LH是零序电流互感器，用于接地 保护，控制单元2的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚、6脚为电流输入端，7脚为 输出端，8脚、9脚、IO脚为电压检测端子，11脚、12脚为控制器电源端子， 用以连接直流电源L+、 L-， 13脚、14脚分别为压力和密度检测端，执行单元3的 变压器为66/10KV、 240000KVA, GIS组合电器为全部采用绝缘性能和灭弧性能 优异的SF6气体作为绝缘介质的金属封闭开关设备，它是由断路器、母线、隔离 开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、套管7种高压电器组合而成的高压 发变电装置，具有可以实现在线监测和智能化控制功能，GIS所配断路器采用"热 膨胀+助吹"的自能式灭弧原理。TRT采用透平膨胀发电技术。图2中，Ia、 Ic为故障电流，Il为电流保护整定值，Umin故障时电压，Uz 为低电压整定值，Uf为故障时负序电压，Ufz为负序电压整定值，Tl为定时器。
具体实施方式

以下结合附图说明本实用新型的实施例。
如图1所示，当GIS组合电器变电站断路器1DL与TRT装置中发电机F出 口 2DL之间线路发生三相对称短路或相间短路及接地故障时，控制单元2根据 电流互感器2LH对1DL与2DL之间的电流取样的变化(相位和大小)，以及变压 器二次电压互感器电压的相位和大小的变化，与设定值进行比较、分析及计算， 做出相应处理，当Ia与Ubc、 Ib与Uca、 Ic与Uab的相角在+ 45° -135° 之间，故障电流达到电流设定值，且过流低压闭锁或过流负序电压闭锁投入并 达到设定值，PT未断线，功率方向为正，即故障功率为由GIS到TRT，则控制 单元2的7脚输出高电平控制执行单元3中相应GIS组合电器变电站断路器1DL 切断，做出相应保护。控制器2同时通过13脚、14脚监视燃气压力及GIS中 SF6气体密度，也做出相应保护，上述两项保护都由后台机通过控制器2的通讯 口 (以太网)随时监控；
当在运行中如果电流互感器2LH 二次绕组开路，或一次绕组流过异常电流 (如雷电流、谐振过电流、电容充电电流、电感启动电流等)，在二次侧产生的 高压可以通过装置过压保护器GYB限制在允许范围，元件t在过压限压通流升 温后，能可靠自动短路，短路电流通过电流继电器LC的线圈，LC的常开接点K 把元件t短路，形成自补回路，有效的保护了元件t由于温升过高烧毁的可能， 继电器LC还向后台监控机送一路接点，提示监控人员查找故障及复位。过压保 护器GYB还具有滤波功能，主要通过元件C对电流进行滤波，用谐波分析仪检 测现场谐波情况，根据谐波选择元件C的不同组合，防止互感器烧毁及谐波干扰控制器2。
如图2所示，控制单元2的复合电压由低电压和负序电压的或门组成，低 压元件取线电压，当Uab、 Ubc、 Uca三个线电压中的任意一个低于过流低电压 闭锁定值时动作，开放被闭锁电流保护元件。当过流负序电压大于负序电压闭 锁定值时，同样开放被闭锁电流保护元件。低电压闭锁判据可以判断是否真正 发生短路故障，如果电流大于定值的同时电压也低于定值，这时就表示线路发 生短路故障了，保护要动作，切断故障。在不投入方向元件的情况下，当三相 保护电流中任一相大于相应整定值时，启动相应定时器T1经延时出口动作。此 处应用为双电源线路，相间电流保护应加方向元件。在投入了方向保护功能情 况下，出现故障时，必须功率方向为正时保护才动作，即故障功率为由GIS到 TRT。此外，出现PT断线故障时，方向元件自动退出，不起闭锁作用。当任一 电压小于70V且任一相电流大于0.1In时，认为是PT断线。附加电流条件是为 防止进线失压时误告警。PT断线闭锁保护功能投入时，某段电流保护只有在其 低压闭锁(负序电压闭锁)或方向元件投入的情况下，发生PT断线才闭锁该段 保护；低压闭锁(负序电压闭锁)或方向元件均退出情况下，PT断线闭锁该段 保护功能自动消失。
权利要求1、TRT与GIS组合电器集中控制及保护装置，其特征在于包括具有检测TRT主回路电流功能的电流互感器LH和具有电流互感器开路保护、滤波功能的过压保护器GYB的检测单元(1)，还包括具有燃气压力和SF6气体密度检测功能、数据通讯功能、复合电压闭锁方向过流保护、过流负序电压闭锁、PT断线退电流保护功能的控制单元(2)，还包括具有控制GIS组合电器变电站断路器1DL功能的执行单元(3)；所述的检测单元(1)中的电流互感器LH二次与控制单元(2)电流输入端连接，其中检测单元(1)的电流互感器2LH二次还与过压保护器GYB连接，控制单元(2)的检测端分别与燃气压力、SF6气体密度检测装置相连接，控制单元(2)的电源端子连接直流电源，控制单元(2)的电压检测端子连接变压器二次侧的电压互感器，控制单元(2)的输出端连接执行单元(3)的GIS组合电器变电站断路器1DL，执行单元(3)中GIS组合电器变电站断路器1DL分别与发电机F出口2DL和变压器二次相连。
专利摘要一种涉及冶金、电力系统集中自动化控制技术的TRT发电及GIS组合电器的自动控制及保护装置，它包括检测单元、控制单元、执行单元，所述的检测单元中的电流互感器LH二次与控制单元电流输入端连接，检测单元的电流互感器2LH二次还与过压保护器GYB连接，控制单元的检测端分别与燃气压力、SF₆气体密度检测装置相连，控制单元的电源端子连接直流电源，控制单元的电压检测端子连接变压器二次侧的电压互感器，控制单元的输出端连接执行单元的GIS组合电器变电站断路器1DL，执行单元中GIS组合电器变电站断路器1DL分别与发电机F出口2DL和变压器二次相连。本实用新型能有效控制和保护高炉煤气余压发电相关设备安全运行。
文档编号H02H3/00GK201426039SQ20092001388
公开日2010年3月17日 申请日期2009年5月22日 优先权日2009年5月22日
发明者田印福 申请人:田印福