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浅谈电弧光保护装置在电网中的应用

文章更新时间:2023-03-27 点击量:138

摘要:随着我国电网结构的日益强大和发展,对电网继电保护设备“四性"的要求越来越高,特别是对快速度的要求。但目前,我国变电站低压侧没有配备母线差动保护。当低压侧母线短路时,只能依靠主变低压侧后备保护动作,不能立即切除故障。对于电力系统,缩短1s切除时间不仅可以避免大多数设备损坏事故,而且可以防止人身伤亡事故。



关键词:优势;系统;方案配置;弧光短路;电弧光保护

 针对上述问题,本文着重探讨了电弧光保护装置的优点和组成。认真分析了电弧光产生的原因,认真研究了变电站低压侧几种典型接线方式下的电弧光保护配置。

引言

 内蒙古乌兰察布电网是蒙西电网的重要组成部分。近年来,其电力销售一直在蒙西电网中。2016年,乌兰察布电业局完成供电273亿KW·h,位于蒙西电网名称。该地区主要由三个电压级组成:500KV主框架支撑500KV变电站;21个220KV变电站双环网布局框架;220KV以下35KV以上变电站61个。随着经济的发展,区域负荷不断增加。

 高载能作为专线用户,多为变电站低压侧35kV、10kV电缆出线供电。这种出线方式导致不接地系统对地电容电流急剧增加。一旦线路接地,容易产生间歇性过电压,造成设备过电压、电缆头爆炸等危害。因此,它会对主变压器产生严重影响,需要快速切除。但考虑到保护的选择性和灵敏度,传统的保护在主变压器低压侧母线和区域故障往往无法快速切除。这对主变压器和电网系统造成了很大的损坏。

一弧光保护的优点

1、快速可靠:

 采用可靠的快速算法,可在短时间内判断弧光变化信号和电流变化信号,快速出口。从发现故障到出口跳闸的间隔优于7ms,确保开关柜内设备的弧光在100ms内切除。

2、全数字化设计:

 该装置采用全数字设计,配置灵活,动作精度高,消除了旋钮或其他机械设计造成的误差隐患。

3、保护原则简单合理

 根据弧光产生时的特点,该装置采用弧光和电流双重判证,判证简单,能有效保证动作的准确性。

4、电气性能强

 故障弧探头和连接线均采用耐高温、阻燃的聚合物材料,具有电气隔离效果。该装置完quan符合EMC标准,确保弧保护系统的整体稳定性和动作的可靠性。

5、故障信息记录

 故障弧光发生并导致装置跳闸后,主控单元或馈线保护单元可准确记录哪个弧光探头检测到故障弧光,并可详细记录动作时间的三相电流值和动作时间的故障弧光强度。

6、各种辅助保护功能

 主控单元不仅有弧光保护,还有过流保护、接地保护、断路器故障等辅助保护,是弧光保护的合理配置和有效补充。

二弧光保护系统的组成

1、主控单元

 主控制单元是母线弧光保护系统的核心。它检测和分析故障信号,接收和分析采集单元的弧光故障信号,并对这两个信号进行综合分析和判断。满足跳闸条件时,发出跳闸指令,切除故障。主控制单元一般安装在进线柜或接近进线柜的开关柜的二次控制门板上。

主控制单元包括:

(1)三个弧光信号检测接口主要用于接收弧光采集单元的弧光故障信号;弧光信号输出口主要用于弧光故障信号输出和内部连接。

(2)三个数据通信接口,其中一个用于输入数据,另一个用于输出数据。

(3)4路快速跳闸输出接口,符合IEC255-23继电器标准。

(4)2路报警出口,其中一路为装置故障出口。

(5)电流输入,用于判断故障电流。

2、辅助单元

 弧光采集单元和主控单元是弧光保护系统的重要组成部分,主要用于采集故障弧光,并通过光信号将判断结果传递给主控单元。单个弧光采集单元可安装8个弧光探头,可根据系统大小随意增减弧光采集单元数量。弧光采集单元通常安装在选定的开关柜内,选择的原则是保证单元相关光纤的用量尽可能少。

3、弧光传感器

 专门用于故障弧光采集,是一种无源弧光探测传感器,安装在开关柜母线室或馈线柜内电气元件的连接处。当发生弧光故障时,光照度显著增加,弧光传感器直接将光信号传输到弧光采集单元或馈线保护单元。

三弧光保护方案配置

 分布式弧光保护系统由弧光保护主机单元和多个弧光采集单元组成。弧光主机单元采集母线进线电流,接收弧光采集单元采集的弧光信号、采集开关位置等。,并实时进行逻辑操作。当弧光故障发生时,弧光主机单元移动并跳出相应的进线或分段开关。弧光采集单元实时采集弧光传感器信号,并通过光纤将弧光信号级别连接到弧光主机单元。

 一般情况下,整个母线段配备一个弧光主机单元;每个弧光保护主机单元可连接8个弧光采集单元;每个弧光采集单元可采集8个弧光传感器的信号。配置弧光采集单元的数量应根据母线段间隔的数量和每个间隔安装的弧光传感器的数量来确定。

四安科瑞ARB5-M弧光保护产品选型说明

ARB5-弧光主控单元

单元.png

(1)*表示可选附件,需额外增加费用1500元。

(2)主控板和采集板数量之和不得大于4。

(3)从弧光探头到采集板的长度不得超过20米。

(4)如有特殊要求,请特别注明。

五安科瑞ARB5-M弧光保护产品功能及技术参数

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六安科瑞ARB5-M弧光保护产品现场安装

弧光保护主控单元、探头安装图如下。

2.png

七结论

 高压开关柜经常发生弧短路故障事故,需要安装特殊的母线保护设施。弧光保护系统具有原理简单、灵敏度高、动作快速可靠等优点,减少了弧光短路对设备的危害。目前,在国华宝日希勒电厂等一批母高压厂电系统中,弧光保护装置已得到应用,运行良好。随着应用实例的增加,其运行可靠性也将更加完善。



参考文献:

[1] 李洁,李慧勇.浅谈弧光保护的组成及优点 [M]. .

[2] 陈寿孙.高等电力网络分析 [M]. 北京:清华大学出版 社,1996.

[3] 电力系统计算程序及其实现 [M]. 北京:中国电力出 版社,1995.

[4] 安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5(版).