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Productshth下载地址 陳聰
摘要:根據繼電保護快速性的要求,提出了通過光纖探頭采集配網開關(guan) 櫃故障時產(chan) 生的弧光放電,再通過保護單元來實現快速的切除開關(guan) 櫃內(nei) 部故障這一切入點,研究快速切除開關(guan) 櫃櫃內(nei) 短路故障的新型配電弧光保護裝置,可以保護配網運維人員人身和開關(guan) 櫃及櫃內(nei) 設備的安全,當現場櫃體(ti) 中因短路故障產(chan) 生弧光時,能夠做到快速判斷、切斷電源,減少停電範圍,提高供電效率,降低現場調試及維護工作量,縮短設備檢修及恢複供電時間,提高供電可靠性。
關(guan) 鍵詞:配電;弧光保護;裝置;研究
導言
長期以來,人們(men) 對中低壓母線的保護一直不夠重視,沒有專(zhuan) 用保護來快速切除配電站所內(nei) 部發生的故障,往往使故障發展擴大造成開關(guan) 設備被嚴(yan) 重燒毀,有的甚至發展成“火燒連營”的事故。同時,變電站的變壓器由於(yu) 遭受外部短路電流衝(chong) 擊造成內(nei) 部損傷(shang) 的事故也逐年增加,這些配網事故如果處理不當易被擴大發展為(wei) 輸電網或變電設備事故,造成重大的經濟損失。究其原因大多是因為(wei) 配電站所沒有裝設專(zhuan) 用的中低壓母線保護,不能快速切除故障造成的。所以,為(wei) 了保證上級變電站主變及配網開關(guan) 櫃母線開關(guan) 設備的安全運行,根據繼電保護快速性的要求,迫切需要研發快速切除配電開關(guan) 櫃櫃內(nei) 故障的快速保護技術。
研究內(nei) 容
2.1總體(ti) 思路
為(wei) 有效減少電弧損傷(shang) ,國外對各種燃弧持續時間進行試驗並得出對設備造成的損害程度,開關(guan) 櫃可以承受的電弧燃燒時間為(wei) 100ms,電弧光產(chan) 生後,其危害程度取決(jue) 於(yu) 電弧電流及切除時間,電弧產(chan) 生的能量與(yu) I2t成指數規律快速上升。由於(yu) 弧光故障在斷路器動作前,故障短路電弧是一直在燃燒的,隻有在短時間內(nei) 切除故障才能使設備不遭受損害。若總切除時間大於(yu) 100ms,輕則設備局部燒損,重則造成開關(guan) 櫃爆炸以及人員傷(shang) 亡。
目前,國內(nei) 尚無用於(yu) 配電開關(guan) 櫃母線的專(zhuan) 用保護裝置,而用於(yu) 變電站中、低壓母線的保護主要有三種,一種為(wei) 變壓器後備過流保護,典型的保護動作時間1.2s~2.0s;一種為(wei) 采用饋線過流保護閉鎖變壓器過流保護,典型的保護動作時間為(wei) 300ms~500ms;另一種為(wei) 采用環流原理的高阻抗母線差動保護,典型的保護動作時間為(wei) 30ms~50ms,考慮到斷路器的分閘時間,切除故障時間大於(yu) 100ms。均不滿足小於(yu) 100ms的工作要求。
從(cong) 實際應用情況來看,現有的保護方案是顯然不能滿足快速切除母線故障或保護覆蓋範圍要求的,變壓器後備過流保護動作時間過長,不能起到有效的保護作用,高阻抗母線差動保護範圍受CT安裝位置的限製,接線複雜,CT要求高,不能保護到發生故障幾率較高的電纜室電纜接頭處的故障,且總體(ti) 造價(jia) 昂貴。迫切需要采用一種新型中壓母線保護係統,以解決(jue) 目前實際運行中由於(yu) 中低壓母線發生故障幾率較高、延遲切除故障導致故障發展、擴大,從(cong) 而造成的巨大的經濟損失的問題。
配電弧光保護裝置圓滿的解決(jue) 了這一問題,該裝置根據檢測到的電弧光信號,在短時間內(nei) (<7ms保護動作出口)即可切除母線(及饋線)故障,可有效防止35kV和10kV母線和斷路器故障引起主變壓器損壞事故的發生,保障設備及人員安全,降低損失,現已應用於(yu) 電力相關(guan) 行業(ye) 。
2.2裝置構成
配電弧光保護裝置是一種快速可靠的專(zhuan) 用中低壓母線保護裝置,它采用檢測弧光和過流雙判據原理,具有原理簡單、動作可靠迅速、對變電站一次設備無特殊要求、適應於(yu) 各種運行方式、且在各種運行方式下保護不需要切換等優(you) 點,為(wei) 目前發電廠、變電站、工業(ye) 及商業(ye) 配電係統380V~35kV中低壓母線保護理想的解決(jue) 方案。配電弧光保護裝置是在長期電氣自動化產(chan) 品設計研發的基礎上,吸收技術理念研製的新一代智能型弧光保護產(chan) 品。主要包括弧光保護主單元、弧光采集單元、饋線保護和弧光傳(chuan) 感器等四個(ge) 單元,分別介紹如下:2.2.1弧光保護主單元
主單元包含有電流檢測和斷路器失靈保護,它通過檢測短路電流和來自弧光傳(chuan) 感器的動作信息,並對收集的數據進行處理、判斷,發出跳閘信號以切除故障。該裝置隻要在同時檢測到弧光和過流時才發出跳閘指令。在進線斷路器未能動作切除故障時,它將啟動斷路器失靈保護邏輯,發出跳閘指令給上遊斷路器切除故障。此外,主單元根據采集單元傳(chuan) 送來的弧光傳(chuan) 感器的動作信息,提供弧光故障點的定位及報警信息。主單元接入若幹弧光采集單元,並且可以支持RS485、以太網等多種接口方式,支持Profibus、ModBus、CAN、IEC103、IEC104等多種通訊規約。
2.2.2弧光采集單元
每個(ge) 采集單元可接入8個(ge) 弧光傳(chuan) 感器。采集單元的地址通過麵板進行設定。當係統發生弧光故障時,采集單元收集來自弧光傳(chuan) 感器的動作信息並傳(chuan) 送給主單元,在主單元上顯示采集單元和弧光傳(chuan) 感器的地址編號,有利於(yu) 及時檢修和排除故障。
2.2.3饋線采集單元
該單元作為(wei) 饋線型弧光保護的單元獨立使用,每個(ge) 單元可提供3個(ge) 弧光采集輸入,采用探頭方式采集弧光,當饋線櫃中發生弧光時跳開該饋線櫃中的斷路器。
2.2.4弧光傳(chuan) 感器
弧光傳(chuan) 感器安裝在開關(guan) 櫃各間隔室中,可實現對由簡單到各種複雜接線中、低壓開關(guan) 櫃提供有選擇性的保護。弧光傳(chuan) 感器作為(wei) 光感應元件,將檢測在發生弧光故障時突然增加的光強,並將光信號轉換成電流信號傳(chuan) 送給采集單元。
2.3裝置功能
配電弧光保護裝置是一種快速可靠的專(zhuan) 用中低壓母線保護裝置,它采用檢測弧光和過流雙判據原理,具有原理簡單、動作可靠迅速、對配電站一次設備無特殊要求、適應於(yu) 各種運行方式、且在各種運行方式下保護不需要切換等優(you) 點,為(wei) 目前電力係統380V~35kV中低壓母線保護提供了理想的解決(jue) 方案,實現了對配網開關(guan) 設備的弧光故障的監測與(yu) 保護,保證了電網的安全穩定運行;有效的增強了對變壓器、配電開關(guan) 櫃等設備的防護措施,消除了弧光產(chan) 生故障可能對設備和人身產(chan) 生的安全隱患:
1)全數字化設計,整定參數時無需撥碼開關(guan) 及電位器等機械元件,精度高,無振動、磨損等隱患。
2)弧光信號可在采集單元之間串行傳(chuan) 輸,從(cong) 而使監測點的數量可任意增加,且大大減少了傳(chuan) 輸光纖的成本。
3)動作判據可設,動作判據可設置為(wei) 弧光加電流或僅(jin) 弧光。
4)弧光探頭330度大角度采集弧光信號,保證動作的準確性和可靠性。
5)定時發送光秒脈衝(chong) 信號,檢測光纖回路是否有破損及斷開等故障隱患。
3.應用情況
基於(yu) 該研究成果,在石家莊奧北公元小區開閉所安裝了14套配電弧光保護裝置,目前該配電弧光保護裝置運行穩定可靠。配電站開關(guan) 櫃弧光保護係統的投入使用,消除了弧光產(chan) 生故障可能對設備和人身產(chan) 生的安全隱患,保護運維人員人身和開關(guan) 櫃及櫃內(nei) 設備的安全,可實現快速切除開關(guan) 櫃本體(ti) 故障,能在開關(guan) 櫃耐受燃弧時間以內(nei) 切除故障,從(cong) 根本上限製故障電弧,將大限度地限製弧光故障對開關(guan) 設備的損壞,並降低對配網運維人員的傷(shang) 害。限製開關(guan) 設備的損壞,即阻斷了故障發展的可能性,從(cong) 而可避免上級變電站主變壓器長時間遭受短路電流的衝(chong) 擊而損壞。配電弧光保護裝置有效的限製了弧光短路故障損壞開關(guan) 設備及上級變壓器,為(wei) 電力企業(ye) 節省了對設備的大量維護費用,各方麵提升生產(chan) 現場的作業(ye) 水平,達到安全生產(chan) 的目的。
4.hth下载地址 ARB5係列弧光保護的原理及係統組成
弧光保護裝置通過弧光+電流突變量雙重判據或弧光單判據啟動保護,其動作時間為(wei)
弧光單判據動作時間≤7ms;
弧光+電流雙判據時間≤20ms。
ARB5係列弧光保護裝置由ARB5-M主控單元、ARB5-E擴展單元、ARB5-S弧光探頭、弧光光纖以及尾纖等配件構成。
型號 | 主要功能 | 技術參數 |
ARB5-M弧光保護主控單元 | 8組弧光保護 | 可選配4塊采集板,1塊采集板可采集5路探頭,共支持20路弧光探頭直接采集。 亦可選配4塊主控板(即可接入4台ARB5-E擴展單元)1塊主控板可接收6塊采集板的探頭,共支持120路弧光探頭采集。 |
4組失靈保護 | ||
4組電流回路TA監測 | ||
4組三相電流采集 | ||
11路可編程跳閘出口 | ||
非電量保護 | ||
裝置故障告警 | ||
2路RS485 | ||
2路以太網 | ||
1路打印接口 | ||
1路IRIG-B碼對時接口 | ||
支持IEC61850、modbusRTU、modbusTCP、IEC103 | ||
支持GOOSE輸入輸出(選配) | ||
| 弧光信號采集 | 可選配6塊采集板,1塊采集板可采集5路探頭,共支持30路弧光探頭直接采集。 |
模擬狀態傳(chuan) 輸 | ||
需要配合ARB5-M主控單元使用 | ||
| 弧光信號監測 | 點式弧光傳(chuan) 感器,可安裝於(yu) 母線室、電纜室或斷路器室。 |
現場調試及工程服務費 | 視項目情況核價(jia) |
5.結語
配電弧光保護裝置為(wei) 中低壓母線提供了一個(ge) 理想的防護解決(jue) 方案,可以保護運維人員人身和開關(guan) 櫃及櫃內(nei) 設備的安全,當現場櫃體(ti) 中產(chan) 生弧光時,能夠做到快速判斷、切斷電源,減少停電範圍,保證了電網的安全穩定運行,有效的增強了對變壓器、配電開關(guan) 櫃等設備的防護措施,提升了安全生產(chan) 管理水平、社會(hui) 和經濟效益及效果**,具備良好的應用效果和推廣前景。
參考文獻:
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