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電弧光保護在中低壓母線系統(tǒng)中的應(yīng)用方案
更新時間:2023-11-21   點擊次數(shù):290次

1概述

在電力系統(tǒng)中,35kV及以下電壓等級的母線一般不考慮穩(wěn)定問題,因此一般未裝設(shè)單獨的母線保護。南于中低壓母線上的出線多,操作頻繁,三相導(dǎo)體線間距離與大地的距離比較近,容易受小動物危害等原因,中低壓母線的故障幾率比高壓、壓母線高得多。由于人們對中低壓母線保護不夠重視,多采用帶有較大延時的后備保護來切除母線上的故障,往往造成事故的發(fā)展和擴大,造成了巨大的經(jīng)濟損失。究其原因大多是因為沒有裝設(shè)單獨設(shè)置的中低壓母線保護,未能快速切除故障造成的。在設(shè)備的使用過程中母線上的操作比較頻繁,設(shè)備絕緣老化、機械磨損是必然現(xiàn)象,運行條件發(fā)生改變以及人為操作錯誤,會導(dǎo)致母線故障率升高,對變電站的運行存在安全隱患。

2電弧光短路特性分析

2.1故障電弧產(chǎn)生的原因

發(fā)生在開關(guān)柜內(nèi)部的弧光短路故障,究其原因可歸納為兩類,一類是設(shè)備原因,另一類是人為原因。將這些原因做具體分析,得到以5種情況:

(1)設(shè)備絕緣故障。目前開關(guān)柜內(nèi)部空間越來越小,造成開關(guān)柜中部分絕緣材料爬距不夠,絕緣強度不足,長期運行容易造成絕緣擊穿放電事故。

(2)載流回路接觸不良。這類因素一般是一次設(shè)備的連接部分不牢靠引起的。

(3)外來物體的影響。一般是老鼠等小動物的進入或工作人員工作結(jié)束后誤將扳手物品在開關(guān)柜內(nèi)部。

(4)人為誤操作。由于操作人員操作目的不清楚,操作時精神不集中,會造成誤人其他帶電間隔、誤操作等。

(5)系統(tǒng)的原因。主要有系統(tǒng)容量逐年遞增、系統(tǒng)接地方式變化、電力電纜的廣泛應(yīng)用、系統(tǒng)的諧振、繼保設(shè)備和安全自動裝置選型、配置不當(dāng)?shù)纫蛩亍?/span>

2.2故障電弧的危害

發(fā)生弧光故障時產(chǎn)生的明亮弧光,不但可能引起運行維護人員暫時性失明,巨大的聲響效應(yīng)還可能引起人的休克,這些對人體的傷害都是巨大的。一旦燃弧時間超過lOOms,其所釋放的便會迅速,而隨著燃燒時間的延長,將陸續(xù)造成開關(guān)柜內(nèi)的各種電纜、連接銅排和鋼板等材料的燃燒、熔化。如果故障發(fā)生時,恰好有檢修、運行人員在開關(guān)柜周圍工作,特別是開關(guān)柜門因為工作需要已經(jīng)打開的情況下,則故障電弧產(chǎn)生的巨大將會對工作人員造成巨大的傷害。

3現(xiàn)有中低壓母線保護方案存在的問題

3.1主變中低壓側(cè)后備保護方案

此方案需考慮母線上的出線與母分開關(guān)的配合問題,因此其動作時限一般較長,通常時間定值1014秒。很明顯,如此長動作時限的保護來隔離故障是無法滿足快f生這一繼電保護的基本要求的,很有可能造成事故的發(fā)展擴大,造成更大的損失。

3.2出線的過流保護方案

此方案利用出線線路保護中的過流保護來實現(xiàn)。當(dāng)過流保護動作后,跳開出線開關(guān)的同時閉鎖主變相應(yīng)側(cè)的過流保護。這種方案保護動作時限一般整定3001400ms,在這段時間內(nèi),造成事故發(fā)展擴大的概率依然較高,所以,此方案仍然不能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的需要。

3.3高阻抗母線差動保護方案

此方案專門裝設(shè)一套中低壓母線電流差動保護,保護的動作時間經(jīng)驗值一35,-60ms,如果要加上斷路器固有的分閘時間,從故障開始到故障切除之間的時間則顯得偏長。同時,此方案CT的要求相對較高,保護范圍cT安裝位置影響,舊站改造該型保護工程量較大。

4新型電弧光保護系統(tǒng)

4.1電弧光保護的原理

電弧光保護的原理簡單,其通過安裝于開關(guān)柜或電纜溝等地的光感探頭感受到光的增量變化,同時檢CT中二次電流的增量,兩者構(gòu)"門,從而發(fā)出跳閘命令。如果偶爾光線信號超過光線設(shè)定值或者電流信號超過電流設(shè)定值,系統(tǒng)不會輸出跳閘信號,也不會記憶在跳閘回路中,但可在主控單元上顯示報警信號,有利于運行人員及時發(fā)現(xiàn)不正常狀態(tài)。

4.2電弧光保護的系統(tǒng)組成

(1)主控單元。主控單元猶如人的大腦,負(fù)責(zé)控制、管理整個系統(tǒng)。它通過接收電流單元傳來的過流信號和弧光傳感器或弧光單元傳來的弧光信號,并對其進行分析、判斷,在滿足過流信號與弧光信號"邏輯時,發(fā)出跳閘指令以故障。

(2)電流單元。電流單元用于檢測過電流信號,可A,B,c三相分別檢測。其檢測到的信號通過光纖和數(shù)據(jù)線傳輸?shù)街骺貑卧?,主控單元依?jù)設(shè)定的邏輯,判斷是否發(fā)出跳閘指令。

(3)弧光單元?;」鈫卧渲萌舾蓚€弧光檢測接口,這些121均為光纖15,用于

連接弧光傳感器?;」鈫卧獧z測到弧光信號后,通過光纖盒數(shù)據(jù)線傳輸?shù)街骺貑卧?,主控單元依?jù)設(shè)定的邏輯,判斷是否發(fā)出跳閘指令。

(4)弧光傳感器。母線保護的無源弧光傳感器是探測弧光的光感應(yīng)原件。當(dāng)發(fā)生電弧光故障時,光的強度大幅度增加,弧光傳感器就會把光信號傳送給主控單元或者弧光單元。

4.3電弧光保護的優(yōu)點

電弧光保護已逐步發(fā)展為現(xiàn)階段中低壓母線系統(tǒng)中較為理想的母線保護。其具有以下優(yōu)點:

(1)保護原理簡單。通過感受故障點電弧光和采集電源進線電流構(gòu)"門,系統(tǒng)的組成也相對簡單。

(2)動作迅速可靠。通過采用快速動作的繼電器,能夠保證發(fā)生故障時在短的時間內(nèi)發(fā)出跳閘命令,確保設(shè)備外觀不受損壞。

(3)故障點定位功能。根據(jù)弧光傳感器的實際安裝位置可以實現(xiàn)分區(qū)保護的功能。

(4)具有較強的抗干擾能力。電弧光保護系統(tǒng)采用無源弧光傳感器探測弧光,各組成部分采用光纖連接,確保了整個弧光保護系統(tǒng)的可靠性及高強的抗干擾能力。

(5)配置靈活、適應(yīng)性強。系統(tǒng)使用處理器技術(shù),通過對弧光和過電流動作信號的靈活編程,可對各段母線提供選擇性保護,適用于不同類型的接線和運行方式。

5安科ARB5-M弧光保護產(chǎn)品選型說明

ARB5-弧光主控單元

技術(shù)參數(shù)代碼

代碼說明

弧光主控板數(shù)

0

0塊主控板,可0塊采集板信號

1

1塊主控板,可6塊采集板信號

2

2塊主控板,可12塊采集板信號

3

3塊主控板,可18塊采集板信號

4

4塊主控板,可24塊采集板信號

弧光采集板數(shù)

0

0塊采集板,可直接采0個弧光探頭信號

1

1塊采集板,可直接采5個弧光探頭信號

2

2塊采集板,可直接采10個弧光探頭信號

3

3塊采集板,可直接采15個弧光探頭信號

4

4塊采集板,可直接采20個弧光探頭信號

電流輸入

1

1A

5

 

電源

1

裝置電源DC110V,開入電DC110V

2

裝置電源DC220V,開入電DC220V

3

裝置電源AC110V,開入電DC24V(裝置自帶)

4

裝置電源AC220V,開入電DC24V(裝置自帶)

電源

0

不需要

1

MMS

2

MMS,GOOSE

1)*表示可選附件,需要另外增加費1500元。

2)主控板和采集板數(shù)量之和不能大4。

3)弧光探頭到采集板的長度不能超20米。

4)如有特殊要求,請?zhí)貏e注明。

6安科ARB5-M弧光保護產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)

型號

主要功能

技術(shù)參數(shù)

img1ARB5-M弧光保護主控單元

8組弧光保護

可選4塊采集板,1塊采集板可采5路探頭,共支20路弧光探頭直接采集。

亦可選4塊主控板(即可接4ARB5-E擴展單元1塊主控板可接6塊采集板的探頭,共支120路弧光探頭采集。

4組失靈保護

4組電流回TA監(jiān)測

4組三相電流采集

11路可編程跳閘出口

非電量保護

裝置故障告警

2RS485

2路以太網(wǎng)

1路打印接口

1IRIG-B碼對時接口

IEC61850、modbusRTUmodbusTCP、IEC103

GOOSE輸入輸出(選配)

img2ARB5-E弧光保護擴展單元

弧光信號采集

可選6塊采集板1塊采集板可采5路探頭,共支30路弧光探頭直接采集。

模擬狀態(tài)傳輸

需要配ARB5-M主控單元使用

img3ARB5-S弧光探頭

弧光信號監(jiān)測

點式弧光傳感器,可安裝于

母線室、電纜室或斷路器室。

現(xiàn)場調(diào)試及工程服務(wù)費

 

視項目情況核價

7安科ARB5-M弧光保護產(chǎn)品現(xiàn)場安裝

弧光保護主控單元、探頭安裝圖如下。

img4 

img5img6 

8結(jié)束語

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,電力系統(tǒng)也在不斷發(fā)展壯大,各地配網(wǎng)容量逐年遞增,中低壓母線故障對系統(tǒng)安全運行造成了嚴(yán)重的影響。如何解決中低壓母線系統(tǒng)的保護問題已成為各電廠、電力公司當(dāng)前的一項重要工作。新型電弧光保護具有原理簡單、動作迅速、配置靈活等特點,為解決中低壓母線系統(tǒng)的保護問題提供了理想的方案。

參考文獻:

[1]于興,,劉學(xué),王華鋒.淺談新型電弧光保護中低壓母線系統(tǒng)中的應(yīng)用

[2]田廣.電弧光保護及其在中低壓開關(guān)柜和母線保護中的應(yīng)[J]電工技術(shù)雜志20O4

(O1)

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手2022.5(版.

 



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