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浅析电弧光保护在中低压母线系统中的应用方案

文章更新时间:2023-11-27 点击量:154

摘要:近年来,中低压开关柜在电力系统中得到了广泛的应用,中低压开关柜体积小,可以标准化生产。因此,它占据了电力市场的重要份额。但中低压开关柜体积小,设备间距小,机柜内弧光短路故障时有发生,导致开关设备严重烧毁事故频发。本文分析了弧光短路的特点和现有保护方案中存在的问题,介绍了一种新型的中低压母线弧光保护系统,强调配置该系统的必要性。


关键字:中低压母线;电弧保护系统;应用;


1概述

在电力系统中,35kV及以下电压等级的母线一般不考虑稳定性,所以一般不安装单独的母线保护。南部低压母线出线较多,操作频繁,三相导线与大地的距离相对较近,容易受到小动物的伤害。中低压母线的故障概率远高于高压和压母线。由于人们对中低压母线的保护不够重视,所以他们经常使用延迟较大的后备保护来切除母线上的故障,这往往会导致事故的发展和扩大,造成巨大的经济损失。大部分原因是在没有安装的情况下,机器可以单独设置。


2电弧短路特性分析

2.1造成故障电弧的原因

开关柜内部出现弧光短路故障的原因可以概括为两类,一类是设备原因,另一类是人为原因。通过对这些原因的具体分析,我们可以得到以下五种情况:

(1)设备绝缘故障。目前开关柜内部空间越来越小,导致开关柜内部部分绝缘材料缺乏攀爬距离,绝缘强度不足,长期运行容易造成绝缘击穿放电事故。

(2)载流电路接触不良。这种因素通常是由于一次设备的连接部分不牢固造成的。

(3)外来物体的影响。通常情况下,老鼠等小动物进入或工作人员在工作结束后误将扳手物品放在开关柜内。

(4)人为误操作。因操作人员操作目的不明确,操作时精神不集中,会造成误人其它带电间隔、误操作等。

(6)系统的原因。主要包括系统容量逐年增加、系统接地方式发生变化、电力电缆应用广泛、系统谐振、继保设备和安全自动装置选择、配置不当等因素。


2.2故障电弧的危害

弧光故障时产生的明亮弧光,不仅可能导致运维人员暂时失明,还可能导致人体休克,对人体造成极大的伤害。一旦弧线燃烧时间超过lOOms,释放速度会很快。随着燃烧时间的延长,开关柜内的各种电缆、连接铜排、钢板等材料会相继燃烧熔化。如果故障发生,正好有维修人员在开关柜周围工作,尤其是因为工作需要开关柜门的时候,故障电弧会对工作人员造成很大的伤害。


3现有中低压母线保护方案存在的问题

3.1主变中低压侧备件保护方案

这个方案需要考虑母线上的出线和母分开关的配合,所以它的动作时限一般都比较长,一般时间定值取1。.0~1.4秒钟。显然,如此长时间的保护来隔离故障,并不能满足快速f生继电保护的基本要求,很可能会导致事故发展扩大,造成更大的损失。


3.2出线过流保护方案

这个方案是通过线路保护中的过流保护来实现的。过流保护动作后,跳开出线开关,锁定主变相应侧的过流保护。该方案的保护动作期限一般为300。~1400ms,在此期间,造成事故发展扩大的可能性仍然很高,因此,该方案仍不能满足系统稳定性的需要。


3.3高阻抗母线差动保护方案

该方案专门安装了一套中低压母线电流差动保护,保护动作时间体验值一般为35-60ms。如果要增加断路器固有的开关时间,从故障开始到故障切除的时间会比较长。同时,该方案对CT的要求相对较高,保护范围受CT安装位置影响,旧站改造的保护工程量较大。


4新型电弧保护系统

4.1电弧保护原理

电弧光保护的原理很简单。它通过安装在开关柜或电缆沟等地方的光探头感受到光的增量变化,同时检测CT中二次电流的增量,形成“和"门,从而发出跳闸命令。如果光信号偶尔超过光设定值或电流信号超过电流设定值,系统不会输出跳闸信号,也不会记住跳闸电路,但报警信号可以显示在主控单元上,有利于运行人员及时发现异常情况。


4.2电弧光保护的系统组成

主控单元;电流单元;弧光单元;弧光传感器


4.3电弧光保护的优点

电弧光保护已逐步发展为现阶段中低压母线系统中较为理想的母线保护。其具有以下优点:

(1)保护原理简单。通过感受故障点电弧光和采集电源进线电流构成“与"门,系统的组成也相对简单。

(2)动作迅速可靠。通过采用快速动作的继电器,能够保证发生故障时在短的时间内发出跳闸命令,确保设备外观不受损坏。

(3)故障点定位功能。根据弧光传感器的实际安装位置可以实现分区保护的功能。

(4)具有较强的抗干扰能力。电弧光保护系统采用无源弧光传感器探测弧光,各组成部分采用光纤连接,确保了整个弧光保护系统的可靠性及高强的抗干扰能力。

(5)配置灵活、适应性强。系统使用处理器技术,通过对弧光和过电流动作信号的灵活编程,可对各段母线提供选择性保护,适用于不同类型的接线和运行方式。


5安科瑞ARB5-M弧光保护产品选型说明

ARB5-弧光主控单元



(1)*表示可选附件,需要另外增加费用1500元。

(2)主控板和采集板数量之和不能大于4。

(3)弧光探头到采集板的长度不能超过20米。

(4)如有特殊要求,请特别注明。


6安科瑞ARB5-M弧光保护产品功能和技术参数


7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。




8结束语

随着国民经济的快速发展,电力系统也在不断发展壮大,各地配网容量逐年递增,中低压母线故障对系统安全运行造成了严重的影响。如何解决中低压母线系统的保护问题已成为各电厂、电力公司当前的一项重要工作。新型电弧光保护具有原理简单、动作迅速、配置灵活等特点,为解决中低压母线系统的保护问题提供了理想的方案。



参考文献:

[1]于兴羽,方宇,刘学敏,王华锋.浅谈新型电弧光保护中低压母线系统中的应用

[2]田广青.电弧光保护及其在中低压开关柜和母线保护中的应用[J]电工技术杂志,20O4(O1).

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5(版).