弧光保護(hù)在中壓開關(guān)柜中的應(yīng)用

    【摘要】:針對中壓開關(guān)柜弧光故障的特點,進(jìn)行弧光保護(hù)選型和方案配置,并介紹其在開關(guān)柜內(nèi)的安裝位置。

    【關(guān)鍵詞】:中壓開關(guān)柜;弧光保護(hù);方案配置;安裝位置


    1前言

    隨著電力系統(tǒng)配電網(wǎng)容量的逐漸,中低壓設(shè)備故障對電力系統(tǒng)運行的影響越來越嚴(yán)重,近年來,中壓開關(guān)柜由于絕緣損壞、操作失誤、設(shè)備老化等因素頻繁發(fā)生弧光故障事故,不僅影響供電系統(tǒng)平穩(wěn)運行,還會造成嚴(yán)重的人身傷害和財產(chǎn)損失。

     

    圖1 開關(guān)柜弧光故障事故圖

    圖2 電弧能量-時間曲線

    弧光故障事故的危害程度取決于弧光電流及切除時間,電弧產(chǎn)生的能量與I 2t成指數(shù)規(guī)律快速上升?;」猱a(chǎn)生初期(總切除時間不**過100ms)對設(shè)備損傷比較小,傳統(tǒng)的電流保護(hù)和接地故障保護(hù)由于檢測周期長,動作時間慢,不能弧光故障的危害。因此,很有必要引入快速切除弧光故障的保護(hù)系統(tǒng)。安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)裝置通過弧光+電流突變量雙重判據(jù)或弧光單判據(jù)啟動保護(hù),其弧光單判據(jù)動作時間≤7ms;弧光+電流雙判據(jù)動作時間≤20ms,為快速切除中低壓弧光故障提供了技術(shù)支持。


    2弧光保護(hù)選型

    我們經(jīng)過仔細(xì)分析,選定安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)進(jìn)行研究。

    ARB5系列弧光保護(hù)裝置主要由ARB5-M主控單元、ARB5-S弧光探頭組成。

    2.1  ARB5-M主控單元特點

    (1)啟動條件可選弧光單判據(jù)或弧光+電流雙判據(jù)。其中電流突變量啟動系數(shù)可整定范圍為0.05~10In,電流常量啟動系數(shù)可整定范圍為0.05~10In。

    (2)11路可編程跳閘出口。

    (3)4組3相電流采集。

    (4)支持20路弧光探頭信號采集。

    (5)弧光故障點定位。

    (6)弧光光纖鏈路自檢及裝置異常自檢。

    (7)4組失靈保護(hù)。

    (8)支持IEC61850,便于組建數(shù)字化智能配電站系統(tǒng)。


    2.2  ARB5-S弧光探頭特點

    (1)自帶濾光功能。

    (2)無源型弧光傳感器。

    (3)探測角度≥180°。

     

    3弧光保護(hù)方案及動作邏輯

    本文結(jié)合某水廠10kV供電系統(tǒng)工程,介紹安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)配置方案。該工程涉及10kV I、II 段母線,共計12個回路,其中01、12柜為進(jìn)線柜,06柜為母聯(lián)柜,07柜為母聯(lián)隔離柜,05、08柜為PT柜,02、03、04、09、10、11柜為出線柜。

     

    圖4 開關(guān)柜布局圖

    弧光保護(hù)配置方案是在兩段母線上分別配置一臺ARB5-M主控單元,安裝位置為進(jìn)線柜(或PT柜)儀表室的柜門上;每柜的母線室、手車室、電纜室(如有)各安裝一個ARB5-S弧光探頭。

    保護(hù)動作邏輯為母線室或手車室弧光故障動作于跳閘進(jìn)線和母聯(lián)開關(guān),電纜室弧光故障動作于跳閘出線回路開關(guān)。

     

    圖5  ARB5-M弧光主控單元背板接線示意圖

    4弧光探頭安裝位置

    弧光探頭可面板開孔安裝,亦可支架式安裝。

    ARB5-S弧光探頭有兩種固定方式:卡扣式和螺絲式。

    卡扣固定:

     

    圖6 卡扣式固定方式開孔尺寸

    螺絲固定:

     

    圖7 螺絲式固定方式開孔尺寸

    安裝探頭時應(yīng)選擇安裝位置,避免出現(xiàn)檢測盲區(qū),并且應(yīng)遵循以下原則。

    弧光探頭建議安裝地點包括(但不于)母線室、手車室、電纜室。

    弧光傳感器建議安裝容易產(chǎn)生電弧的位置。在開關(guān)柜有斷路器的情況下:在母線觸頭連接處、上或下隔離開關(guān)(2處)觸頭處、電流互感器觸頭處、電纜接頭處。在開關(guān)柜無斷路器的情況下:在母線觸頭連接處、上和下隔離開關(guān)觸頭處(1處)、電纜接頭處。

    封閉式母線橋架在橋架兩端需要安裝弧光傳感器。若考慮實現(xiàn)開關(guān)柜的整體保護(hù),可以在開關(guān)柜的斷路器室和電纜室各安裝1個弧光傳感器。

    1母線室

     

    5結(jié)束語

    該水廠10kV開關(guān)柜弧光保護(hù)已投運兩年。安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)邏輯清晰、安裝簡單、動作迅速可靠,廣泛應(yīng)用于水務(wù)、電廠、醫(yī)療、工業(yè)、交通等行業(yè)項目。


    參考文獻(xiàn)

    [1].安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版

    [2].NB/T 42076-2016 弧光保護(hù)裝置選用導(dǎo)則

    [3].AFBR-S10PS01XZ-DS100 – April 3, 2017

    [4].王良毅,盧睿,曾治安.弧光保護(hù)在10 kV 開關(guān)柜中的應(yīng)用


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