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,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,许继电气股份有限公司,2011.3,大容量电炉变压器,差动保护解决方案简介,主讲：刘星,许继技术中心,项目背景,随着冶炼、化工工业的快速发展，大容量电弧炉变压器已越来越多的应用于冶炼、化工行业。根据相关资料显示，电弧炉的数量在日益增加，单位功率不断扩大，电弧炉变压器的电压等级在逐渐提高；预计到,2012,年，电弧炉的产量的比例将由现在的,25%,左右达到,40%,左右；电弧炉将从中低功率向高功率和超高功率发展；电压等级也从,35kV,逐步向,110kV,和,220kV,过渡。,项目背景,对于高功率电弧炉应用企业，生产中一般采用变压器,-,电弧炉的供电模式，即将,220kV,、,110 kV,等电压等级的高压交流进线，经调压变压器降压调压后，提供达数百千安的电流。,与常规变压器不同，电弧炉变压器低压侧具有低电压和大电流的特点，但由于电弧炉变压器应用的特殊性及次级线圈电流很大，很难用常规电流互感器测量，因负荷变化范围大，很难保证测量精度，造成变压器均无法配置差动保护。,电炉变压器,电炉变压器分类,牵引变、电炉变、整流变属于特种变压器的三个类别。,钢包精炼炉变压器,炼钢电弧炉变压器,电渣炉变压器,矿热炉变压器,工频炉变压器,其应用类型大致可分为：,电阻炉变压器、电弧炉变压器和感应炉变压器,电炉变压器,串联变压器调压的单相电炉变压器,型号为,HCDFPZ,的单相电炉变压器参数：,单相额定容量,10500kVA,，,高压额定相电压,110kV,中压额定电压：,10kV,，单相补偿电容：,6000kVAR,。,低压额定相电压：,204V,，,低压侧电压可调范围为,138,240V,低压侧额定相电流：,51470A,电炉变压器,串联变压器调压的单相电炉变压器,电炉变压器,串联变压器调压的三相电炉变压器,电炉变压器,变磁通调压原理共铁芯式主调合一单相电炉变,电炉变压器的工业应用,工业流程,电炉变压器的工业应用,主接线图,电炉变压器的工业应用,安装特点,电弧炉工作特点,工作特点,二次侧电压为,240138V,可调，中间电压为,204V,，,二次侧额定电流为,51470A,。,电炉变低压侧每相伸出,7,个铜排。,工作短路冲击：,电弧炉变压器工作时在溶化和氧化时期常处于短路状态，,工作短路是变压器的正常状态，,工作短路冲击电流倍数和持续时间是电弧炉变压器重要参数，,运行中不允许超过工作短路冲击电流倍数和持续时间规定值。,大约,70%,以上工作短路电流值高出,2-5,倍额定电流值，持续时间,2-15s,。,电炉变差动保护解决方案,系统配置图,电炉变差动保护解决方案,序号,设备,数量,型号,电子互感器传感头,根据低压侧出线铜排数量而定，此工程每相安装,7,只。,ECBT1-0.5,调理单元,分相变压器需每相装设一台，三相变压器仅设一台。,ECVT-800E,采集器,分相变压器需每相装设一台，三相变压器仅设一台。,DSU-803,差动保护装置,一台,WLB-813A,设备明细,电炉变差动保护解决方案,保护配置方案,电子互感器,需要解决的问题,低压侧出线铜排并联的个数、铜排的尺寸、多路电流并联输出，带来的安装问题；,电弧炉电极及出线铜排没有为罗氏线圈电流互感器提供接线端子，并且厂家也不可能应保护厂家要求提供接线端子，所以带来安装问题。,现场环境恶劣；,由于低压侧电流极大、动态范围宽、带来的测量精度、宽范围线性度。,电子互感器,解决方案,为了满足差动保护对精度的要求，传感元件应能很好的反映一次实际电流，采用基于罗氏线圈的电流互感器是最佳的选择。,空心线圈，测量范围大、线性度好、精度高。每只互感器变比为,15000A/0.3V,7,只串联为,105000A/2.1V,。,采用开口钳接入方式，即采用钳式罗氏线圈传感头。,多传感头级联：针对多路电流并联输出，采用分支测量，二次累加的方式来测量总体电流。,传感器结构及生产工艺的研究：穿心式、对开口结构，可拆卸的结构便于现场安装；高温环氧树脂浇注，适应,级污秽环境和温度环境的要求。,二次接口采用模拟信号输出到调理单元；信号插头采用二芯航孔插头，信号传送电缆采用双层屏蔽电缆，两头接地。,电子互感器,电子互感器传感头,电子互感器,ECVT800E,信号调理装置：积分调理、信号驱动,电子互感器,电子式互感器传感部分、互感器屏蔽电缆、调理装置,以及调理回路屏蔽电缆,现场采集单元,DSU-803,现场采集单元,装置接收电子互感器发送的模拟量,将其转为固定帧格式的数字量，报文符合,IEC60044-8,标准，通过光纤输出，接入间隔层保护装置。,采用,FT3,格式光纤数字信号输出，工作波长,820nm,860nm,。,宽温工作范围：温度在,40,60 ,环境均可正常工作,安装方便：装置采用小机箱，可现场壁挂式,，,或端子箱就地安装。,传输距离： 小于,1km,采样率：每周波固定,160,点。,输出延时：输出固定延时,250S,，误差小于,1S,差动保护装置,数据采集,接收,3,路光纤数字信号。由于低压侧模拟信号经多环节转换，任一环节出问题则应闭锁相应保护逻辑，基本原则为：当低压侧通道异常时立即闭锁差动保护。,解决方案：当任一通道异常（接收不到数据或数据不连续，灵敏度,1,点），前端采集器故障或光纤中断时，保护,CPU,能快速感知前端采样回路异常（分相），可靠闭锁保护并延时告警；,电炉变高中压侧采用传统,CT,，高、中压侧电流以模拟量的形式进入保护,CPU,装置。低压侧采用电子,CT,，低压侧电流采用数字量的形式进入保护装置。差动保护装置利用软件算法解决采样同步问题。,差动保护装置,差动保护原理,保护配置：比率差动、差流速断。,成熟的励磁涌流识别判据、,TA,饱和判据。,平衡系数根据调压档位信息自动计算。,主保护动作时间,差流速断保护：不大于,30ms,（,1.5,倍动作电流整定值）。,比率差动保护： 固有时间不大于,40ms,差动保护装置,调压档位处理,将电炉变低压侧电压调节信息通过,BCD,码的方式输给保护装置,装置根据约定的,BCD,码信息调节各相差动保护的平衡系数，,达到正常运行情况下的差动电流平衡。,档位判别：档位开入消抖确认、档位超界或档位变化不连续等档位异常判别,闭锁保护：上电时档位一直超界则闭锁保护直到超界返回；,有两相,BCD,码错时闭锁保护；,七、成果推广应用的范围、条件及应用前景,推广应用的范围、条件,推广应用的范围：使用高功率电炉变压器,矿热炉、电弧炉进行冶炼的冶金、化工企业。,推广应用的条件：国家电力设备运行规程、继电保护标准以及电炉变压器应用企业的现实情况说明了推广应用的必要性和紧迫性；大容量电炉变压器差动保护解决方案通过产品化后的成功挂网试运行证明了已经具备推广应用的条件。,七、成果推广应用的范围、条件及应用前景,推广应用的前景,2010,年，国家工信部统计数据显示宁夏地区有不少于,300,台电炉变压器。,目前全国有不少于,1500,台电炉变压器。,八、项目产生经济效益及社会效益,经济效益,大容量电炉变压器差动保护成套产品投入使用，降低了电炉变压器故障烧坏的风险，减少了电炉变压器更换费用。以一台,31500kVA,容量的电炉变压器造价,600,万来计算，可为冶炼企业节省,600,万元的设备更换费用。,八、项目产生经济效益及社会效益,经济效益,差动保护成套产品的投入使用，极大降低了电炉变压器的维修费用和企业生产损失。,变压器内部故障时因常规过流保护动作慢，会使电炉变压器承受短路电流时间较长，造成电炉变压器损坏严重，如电炉变压器内部绕组烧坏、壳体变形，一般要更换绕组，甚至要更换变压器。按变压器维修、运输及拆卸安装过程需要,30,天来计，目前每座中等规模容量电炉每天生产,200,吨电石，每吨电石,3400,元、利润,1000,元，将造成企业损失产值,2040,万元、利润,600,万元。如差动保护成套产品投入使用，因差动保护动作迅速，电炉变压器损坏程度将大大降低。宁夏地区有上百家冶炼企业，每年减少的经济损失将会更多。,八、项目产生经济效益及社会效益,经济效益,由于电炉变压器后备保护与系统保护定值配合困难，将造成越级跳闸和电网的大面积停电等严重事故。,1999,年台湾大停电造成约,150,亿新台币,(,约,37.5,亿人民币,),的损失，,1999,年台湾地区的,GDP,约,2600,亿美元，宁夏,2010,年,GDP,超过,1200,亿人民币，如果宁夏电网发生类似,20,年一遇大停电，按照事故损失,2.47,亿人民币,(37.5/(2600*7/1200),计算，初步估算该项目每年可实现经济效益,1200,万元左右，如果按照,2003,年美加大停电,100,亿美元的损失考虑，则本项目的经济效益和社会效益将会更大。,八、项目产生经济效益及社会效益,社会效益,电炉变差动保护成套产品量产后，能带动相关企业，增加大量的就业机会，并可为国家上交利税,3000,万，其社会效益显著。,九、订货注意事项、,参数：,电炉变压器结构、容量、额定电流、电压等级、接线方式、三相,/,分相、有载调压档位、档位控制器接口,出线铜管组数、外径,现场环境（户内户外）、变电站至电炉变距离,采集器需要直流工作电源，参数、安装方式,工艺控制系统与采集器的关系,保护配置,敬请各位专家指导,!,
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