淺談電弧光保護(hù)裝置在電網(wǎng)中的應(yīng)用

    朱鹍
    安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
    摘要:隨著我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日益堅(jiān)強(qiáng)與壯大,對電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)備“四性”的要求也越來越高,尤其是對快速性的要求達(dá)到了的高度。但我國目前變電站低壓側(cè)均未配置母線差動(dòng)保護(hù),在低壓側(cè)母線發(fā)生短路時(shí),只能依靠主變低壓側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作,無法立即切除故障。對于電力系統(tǒng)來說,縮短1s的切除時(shí)間,不僅能夠避免多數(shù)的設(shè)備損壞事故,較有可能防止人身傷亡事故。 
    關(guān)鍵詞:優(yōu)勢;系統(tǒng);方案配置;弧光短路;電弧光保護(hù)
            介于以上問題,本文著重討論了電弧光保護(hù)裝置的優(yōu)點(diǎn)及構(gòu)成。認(rèn)真剖析了電弧光產(chǎn)生的原因,認(rèn)真研究了幾種變電站低壓側(cè)典型接線方式下的弧光保護(hù)配置。
    0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,其售電量近幾年在蒙西電網(wǎng)中一直,2016年烏蘭察布電業(yè)局完成供電量273億KW·h,**蒙西電網(wǎng)名。轄區(qū)內(nèi)主要由三個(gè)電壓層級構(gòu)成:層級為以慶云變、察右中變、汗海變、旗下營變、豐泉變五個(gè)500KV變電站為支撐的500KV主架;層級為21座220KV變電站的雙環(huán)網(wǎng)布局網(wǎng)架;*三層級為220KV以下35KV以上的變電站61座。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,地區(qū)負(fù)荷不斷增加。
    高載能作為專線用戶,多由變電站低壓側(cè)35kV、10kV電纜出線供電。這樣的出線方式致使不接地系統(tǒng)對地電容電流猛增,一旦線路發(fā)生接地時(shí),*產(chǎn)生間歇性過電壓,引起設(shè)備過電壓、電纜頭爆炸等危害。因此對主變會(huì)造成嚴(yán)重的沖擊,需要快速切除。但考慮到保護(hù)選擇性和靈敏性等原因,傳統(tǒng)的保護(hù)在主變低壓側(cè)母線及近區(qū)故障往往不能快速切除。這樣對主變以及電網(wǎng)系統(tǒng)的損害是非常大的。
    1弧光保護(hù)的優(yōu)勢
    1、動(dòng)作*可靠:
          采用了可靠的快速算法,可以在短時(shí)間內(nèi)判斷弧光變化信號和電流變化信號并*出口,從發(fā)現(xiàn)故障到出口跳閘時(shí)間間隔**7ms,確保開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備的弧光在100ms以內(nèi)切除。
    2、全數(shù)字化設(shè)計(jì):
          本裝置采用全數(shù)字化設(shè)計(jì),配置靈活,動(dòng)作精度高,而且排除了由于旋鈕或其他機(jī)械設(shè)計(jì)導(dǎo)致的誤差隱患。
    3、保護(hù)原理簡單、合理
          根據(jù)弧光產(chǎn)生時(shí)的特點(diǎn),裝置采用弧光和電流雙重判據(jù),判據(jù)簡單且可以有效的保證動(dòng)作的準(zhǔn)確性。
    4、強(qiáng)大的電氣性能
          故障弧光探頭、連接線全部采用耐高溫、阻燃的高分子材料,具有的電氣隔離效果。裝置完全滿足EMC的標(biāo)準(zhǔn),保證了弧光保護(hù)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和動(dòng)作的可靠性。
    5、故障信息記錄
          在故障弧光發(fā)生并引起裝置跳閘后,主控單元或饋線保護(hù)單元可以準(zhǔn)確的記錄是哪個(gè)弧光探頭檢測到了故障弧光,且可以詳細(xì)記錄動(dòng)作時(shí)刻的三相電流值以及動(dòng)作時(shí)刻的故障弧光光強(qiáng)。
    6、多種輔助保護(hù)功能
          主控單元不但有弧光保護(hù),還有過流保護(hù),接地保護(hù)、斷路器失靈等輔助保護(hù),這些保護(hù)是弧光保護(hù)的合理配置和有效補(bǔ)充。
    2弧光保護(hù)的系統(tǒng)組成
    1、主控單元
             主控單元是母線型弧光保護(hù)系統(tǒng)的**。它檢測分析故障信號、接析采集單元的弧光故障信號,并對兩種信號進(jìn)行綜合分析判斷。在滿足跳閘條件時(shí),發(fā)出跳閘指令以切除故障。主控單元一般安裝在進(jìn)線柜或緊鄰進(jìn)線柜的開關(guān)柜的二次控制門板上。主控單元有:
            (1)3個(gè)弧光信號檢測接口,主要用于接收來自弧光采集單元的弧光故障信號;一個(gè)弧光信號輸出口,主要用于弧光故障信號輸出,用于內(nèi)部連接。
            (2)3個(gè)數(shù)據(jù)通訊接口,其中一個(gè)用于輸入數(shù)據(jù),其他的用于輸出數(shù)據(jù)。
            (3)4路快速跳閘輸出接口,符合IEC255-23繼電器標(biāo)準(zhǔn)。
            (4)2路報(bào)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
           弧光采集單元與主控單元配合使用,是弧光保護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分,主要用于采集故障弧光,并將判斷后的結(jié)果通過光信號傳遞給主控單元。單個(gè)弧光采集單元可以安裝8個(gè)弧光探頭,根據(jù)系統(tǒng)的大小可以任意增減弧光采集單元的數(shù)量?;」獠杉瘑卧ǔ0惭b在選定的開關(guān)柜內(nèi)中,選擇的原則是保證該單元相關(guān)光纖用量盡量少。
    3、弧光傳感器
           專門用于故障弧光采集,是無源的弧光探測傳感器,安裝在開關(guān)柜的母線室內(nèi)或饋線柜內(nèi)電氣元件的連接處。當(dāng)發(fā)生弧光故障時(shí),光照度大幅度增加,弧光傳感器直接將光信號傳給弧光采集單元或饋線保護(hù)單元。
    3弧光保護(hù)的方案配置
          分布式弧光保護(hù)系統(tǒng)由弧光保護(hù)主機(jī)單元和若干弧光采集單元組成。弧光主機(jī)單元采集母線的進(jìn)線電流,接收弧光單元采集到的弧光信號,采集開關(guān)位置等,并實(shí)時(shí)進(jìn)行邏輯運(yùn)算。發(fā)生弧光故障時(shí),弧光主機(jī)單元?jiǎng)幼?,跳開相應(yīng)的進(jìn)線、或分段開關(guān)?;」鈫卧獙?shí)時(shí)采集弧光傳感器的信號,并通過光纖將弧光信號級聯(lián)給弧光主機(jī)單元。
          一般情況,整個(gè)母線段配置1臺弧光主機(jī)單元;每臺弧光保護(hù)主機(jī)單元多可以接入8個(gè)弧光采集單元;每個(gè)弧光單元可以采集8路弧光傳感器的信號。配置弧光采集單元的數(shù)量需根據(jù)母線段間隔的多少、以及每個(gè)間隔安裝弧光傳感器的個(gè)數(shù)來確定。

    4安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品選型說明

    1

    ARB5-弧光主控單元
    (1)*表示可選附件,需要另外增加費(fèi)用1500元。
    (2)主控板和采集板數(shù)量之和不能大于4。
    (3)弧光探頭到采集板的長度不能**過20米。
    (4)如有特殊要求,請?zhí)貏e注明。
    5安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)
    2
    6安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品現(xiàn)場安裝
          弧光保護(hù)主控單元、探頭安裝圖如下。
    4
    7結(jié)論
          高壓開關(guān)柜時(shí)常會(huì)發(fā)生弧光短路故障事故,安裝專門的母線保護(hù)設(shè)施是非常有必要的。電弧光保護(hù)系統(tǒng)具有原理簡單、靈敏度高、動(dòng)作*可靠等優(yōu)點(diǎn),從而的減小弧光短路對設(shè)備的危害。目前,國華寶日希勒電廠等一批項(xiàng)母的高壓廠電系統(tǒng)中,電弧光保護(hù)裝置已得到了應(yīng)用,至今運(yùn)行良好。隨著應(yīng)用實(shí)例的不斷增加,其運(yùn)行可靠性也將較加完善。
    參考文獻(xiàn):
    [1] 李潔,李慧勇.淺談弧光保護(hù)的組成及優(yōu)點(diǎn) [M]. . 
    [2] 陳壽孫.高等電力網(wǎng)絡(luò)分析 [M]. 北京:*大學(xué)出版 社,1996. 
    [3] 電力系統(tǒng)計(jì)算程序及其實(shí)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(jì)與應(yīng)用手冊2022.5(版).
     
    作者簡介:
    朱鹍,女,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究中低壓綜合保護(hù)及絕緣監(jiān)測系統(tǒng)

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