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淺談電弧光保護裝置在電網(wǎng)中的應(yīng)用

時間:2023/3/27閱讀:513
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摘要:隨著我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日益強大和發(fā)展,對電網(wǎng)繼電保護設(shè)備“四性"的要求越來越高,特別是對快速度的要求。但目前,我國變電站低壓側(cè)沒有配備母線差動保護。當(dāng)?shù)蛪簜?cè)母線短路時,只能依靠主變低壓側(cè)后備保護動作,不能立即切除故障。對于電力系統(tǒng),縮短1s切除時間不僅可以避免大多數(shù)設(shè)備損壞事故,而且可以防止人身傷亡事故。



關(guān)鍵詞:優(yōu)勢;系統(tǒng);方案配置;弧光短路;電弧光保護

 針對上述問題,本文著重探討了電弧光保護裝置的優(yōu)點和組成。認真分析了電弧光產(chǎn)生的原因,認真研究了變電站低壓側(cè)幾種典型接線方式下的電弧光保護配置。

引言

 內(nèi)蒙古烏蘭察布電網(wǎng)是蒙西電網(wǎng)的重要組成部分。近年來,其電力銷售一直在蒙西電網(wǎng)中。2016年,烏蘭察布電業(yè)局完成供電273億KW·h,位于蒙西電網(wǎng)名稱。該地區(qū)主要由三個電壓級組成:500KV主框架支撐500KV變電站;21個220KV變電站雙環(huán)網(wǎng)布局框架;220KV以下35KV以上變電站61個。隨著經(jīng)濟的發(fā)展,區(qū)域負荷不斷增加。

 高載能作為專線用戶,多為變電站低壓側(cè)35kV、10kV電纜出線供電。這種出線方式導(dǎo)致不接地系統(tǒng)對地電容電流急劇增加。一旦線路接地,容易產(chǎn)生間歇性過電壓,造成設(shè)備過電壓、電纜頭爆炸等危害。因此,它會對主變壓器產(chǎn)生嚴重影響,需要快速切除。但考慮到保護的選擇性和靈敏度,傳統(tǒng)的保護在主變壓器低壓側(cè)母線和區(qū)域故障往往無法快速切除。這對主變壓器和電網(wǎng)系統(tǒng)造成了很大的損壞。

一弧光保護的優(yōu)點

1、快速可靠:

 采用可靠的快速算法,可在短時間內(nèi)判斷弧光變化信號和電流變化信號,快速出口。從發(fā)現(xiàn)故障到出口跳閘的間隔優(yōu)于7ms,確保開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備的弧光在100ms內(nèi)切除。

2、全數(shù)字化設(shè)計:

 該裝置采用全數(shù)字設(shè)計,配置靈活,動作精度高,消除了旋鈕或其他機械設(shè)計造成的誤差隱患。

3、保護原則簡單合理

 根據(jù)弧光產(chǎn)生時的特點,該裝置采用弧光和電流雙重判證,判證簡單,能有效保證動作的準確性。

4、電氣性能強

 故障弧探頭和連接線均采用耐高溫、阻燃的聚合物材料,具有電氣隔離效果。該裝置完quan符合EMC標準,確?;”Wo系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和動作的可靠性。

5、故障信息記錄

 故障弧光發(fā)生并導(dǎo)致裝置跳閘后,主控單元或饋線保護單元可準確記錄哪個弧光探頭檢測到故障弧光,并可詳細記錄動作時間的三相電流值和動作時間的故障弧光強度。

6、各種輔助保護功能

 主控單元不僅有弧光保護,還有過流保護、接地保護、斷路器故障等輔助保護,是弧光保護的合理配置和有效補充。

二弧光保護系統(tǒng)的組成

1、主控單元

 主控制單元是母線弧光保護系統(tǒng)的核心。它檢測和分析故障信號,接收和分析采集單元的弧光故障信號,并對這兩個信號進行綜合分析和判斷。滿足跳閘條件時,發(fā)出跳閘指令,切除故障。主控制單元一般安裝在進線柜或接近進線柜的開關(guān)柜的二次控制門板上。

主控制單元包括:

(1)三個弧光信號檢測接口主要用于接收弧光采集單元的弧光故障信號;弧光信號輸出口主要用于弧光故障信號輸出和內(nèi)部連接。

(2)三個數(shù)據(jù)通信接口,其中一個用于輸入數(shù)據(jù),另一個用于輸出數(shù)據(jù)。

(3)4路快速跳閘輸出接口,符合IEC255-23繼電器標準。

(4)2路報警出口,其中一路為裝置故障出口。

(5)電流輸入,用于判斷故障電流。

2、輔助單元

 弧光采集單元和主控單元是弧光保護系統(tǒng)的重要組成部分,主要用于采集故障弧光,并通過光信號將判斷結(jié)果傳遞給主控單元。單個弧光采集單元可安裝8個弧光探頭,可根據(jù)系統(tǒng)大小隨意增減弧光采集單元數(shù)量?;」獠杉瘑卧ǔ0惭b在選定的開關(guān)柜內(nèi),選擇的原則是保證單元相關(guān)光纖的用量盡可能少。

3、弧光傳感器

 專門用于故障弧光采集,是一種無源弧光探測傳感器,安裝在開關(guān)柜母線室或饋線柜內(nèi)電氣元件的連接處。當(dāng)發(fā)生弧光故障時,光照度顯著增加,弧光傳感器直接將光信號傳輸?shù)交」獠杉瘑卧蝠伨€保護單元。

三弧光保護方案配置

 分布式弧光保護系統(tǒng)由弧光保護主機單元和多個弧光采集單元組成。弧光主機單元采集母線進線電流,接收弧光采集單元采集的弧光信號、采集開關(guān)位置等。,并實時進行邏輯操作。當(dāng)弧光故障發(fā)生時,弧光主機單元移動并跳出相應(yīng)的進線或分段開關(guān)?;」獠杉瘑卧獙崟r采集弧光傳感器信號,并通過光纖將弧光信號級別連接到弧光主機單元。

 一般情況下,整個母線段配備一個弧光主機單元;每個弧光保護主機單元可連接8個弧光采集單元;每個弧光采集單元可采集8個弧光傳感器的信號。配置弧光采集單元的數(shù)量應(yīng)根據(jù)母線段間隔的數(shù)量和每個間隔安裝的弧光傳感器的數(shù)量來確定。

四安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品選型說明

ARB5-弧光主控單元

單元.png

(1)*表示可選附件,需額外增加費用1500元。

(2)主控板和采集板數(shù)量之和不得大于4。

(3)從弧光探頭到采集板的長度不得超過20米。

(4)如有特殊要求,請?zhí)貏e注明。

五安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品功能及技術(shù)參數(shù)

參數(shù).png

六安科瑞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。

2.png

七結(jié)論

 高壓開關(guān)柜經(jīng)常發(fā)生弧短路故障事故,需要安裝特殊的母線保護設(shè)施。弧光保護系統(tǒng)具有原理簡單、靈敏度高、動作快速可靠等優(yōu)點,減少了弧光短路對設(shè)備的危害。目前,在國華寶日希勒電廠等一批母高壓廠電系統(tǒng)中,弧光保護裝置已得到應(yīng)用,運行良好。隨著應(yīng)用實例的增加,其運行可靠性也將更加完善。



參考文獻:

[1] 李潔,李慧勇.淺談弧光保護的組成及優(yōu)點 [M]. .

[2] 陳壽孫.高等電力網(wǎng)絡(luò)分析 [M]. 北京:清華大學(xué)出版 社,1996.

[3] 電力系統(tǒng)計算程序及其實現(xiàn) [M]. 北京:中國電力出 版社,1995.

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



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