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电弧光保护在火力发电厂用电高压系统中的应用

更新时间:2023-12-22      点击次数:131

随着我国电网特高压、大电网发展的不断深,对于发电厂安全、可靠运行的要求不断提高。作为电网中的主要电,火力发电厂的安全可靠性直接影响电网的安全可靠性。高压厂用电系统的安全运行直接关系到整个电厂的安全可靠,,高压厂用电系统的保护显得至关重要。

按照我国现行的厂用电和继电保护设计规程规,高压厂用电系统一般不配置快速母线保,而是由上元件的后备保护来切除母线短路故障。此种配置导致故障切除时间延,加大了设备的损害。近年,随着系统短路电流的不断增,由于厂用电系统短路故障切除不及时引起的电弧光对设备及人员造成伤害的事故时有发,为防止该问题而设计的电弧光保护系统在火电厂中也有了应用。本文主要从电弧光保护的原理、构成及其在火电厂高压系统应用的典型方案出,对该保护系统的应用进行探讨。

1火力发电厂高压厂用电系统的保护现状

GB/T142852006《继电保护和安全自动装置技术规程》DL/T51532002《火力发电厂厂用电设计技术规定,针对高压厂用电源及母线故障的保护配置一般:

.       相间短路故障保护。厂用变压器装设过电流保,用于保护变压器及相邻元件的相间短路故,保护装于变压器电源;在二次(3kV,6kV,10kV)母线断路器上装设电流速断保,带时限动作于该分支断路器。

.       单相接地故障保护300MW机组高压厂用电源多为低电阻接地系,其厂用母线和厂用电源回路的单相接地保护由接于电源变压器中性点的电阻取得零序电流来实,保护动作后带时限切除该回路断路器。

综上所,高压厂用母线不配置快速母线保,而是由上元件的后备保护来切除母线短路故,故障切除时间延长。

2电弧危害和电弧光保护的原理

2.1电弧造成的危害

高压开关柜内断路器设备发生短路时产生的电弧使开关柜内的温度、压力迅速上,从而造成重大危害。

(1)电弧温度,由于过热造成母线铜排、铝排熔,电缆熔,电缆绝缘层着,严重时引发配电室或电缆沟火灾。

(2)压力、温度剧增造成开关设备爆炸。

(3)碎片飞射、高温、强光、有害气体、爆炸音等造成人员伤害。

(4)由于弧光引起事故扩,会造成更大面积的停电和火灾事,导致停机或全厂停电。

2.2电弧光保护的原理

电弧光保护系统主要是基于弧光增量动作判,并辅以电流增量动作判,2个判据均发出跳闸令,动作跳闸。电弧光保护系统主要2部分组:弧光传感器和控制保护主单元。弧光传感器分散布置在高压开关柜内的母线室和断路器室;控制保护单元集中布置在电源柜,采集弧光传感器及电流传感器的动作数,实现控制保护逻辑及跳闸输出。电弧光保护系统的故障切除总时间80100ms,可避免设备受电弧危害而损坏。

2.3电弧光保护的特点

电弧光保护采用弧光作为故障主判据并采用过电流作为闭锁条,原理简,同时也保证了可靠性。另,该整套保护系统具有较好的速动,可快速切除高压厂用母线的短路故,防止设备损坏和人员损伤。由于弧光传感器定值的整定无成熟的规范依,,该保护系统需要更多的运行经,弧光传感器的元件质量也直接影响保护系统的性能。

3电弧光保护系统的构成

电弧光保护系统的构成如1,该系统一般包4个部分。

img1 

1电弧光保护系统构成示意图

(1)控制保护主单元。主单元包含电流检测和控制保护功,通过分析处理电流检测数据和来自弧光传感器的动作信,在满足跳闸条件,发跳闸令切除故障。主单元一般具有断路器失灵保护功,在进线断路器不能切除故障,启动失灵保护逻,跳上断路器。此,主单元还应具有数据传输、故障信息上传、就地显示等功能。

(2)弧光传感器。弧光传感器分散安装于开关柜母线室和断路器室,作为光感应元,应检测在故障中增强的光强并将光信号转换为电信号传送给辅助单元。

(3)辅助单元。辅助单元分散安装在开关柜,收集来自弧光传感器的故障动作信息并汇总上传给主单元。每个辅助单元可接入多个弧光传感器。

(4)辅助元件有通信电缆,主要用于联结以3部分设,共同组成完整的电弧光保护系统。

4高压厂用电系统电弧光保护典型方案

在典型2×300MW火力发电厂工程,每台机组1台高压厂用工作变压器2段高压厂用母线。高压厂用工作变压器低压侧采用双分裂绕,2个绕组分别接入对应的高压母线,高压母线备用电源引自全厂公用的启动备用变压器。下面介绍一种应用于上述工程条件的高压厂用电系统电弧光保护的典型设计方案。

4.1主单元的配置

电弧光保护系统及主单元按高压厂用电母线段配,即每段高压厂用母线配1套电弧光保护系统。在工作电源进线开关柜配1台主单,用于工作进线的电流检测和整个系统的控制保;,在备用电源进线柜配1台电流辅助单,用于备用电源进线的电流检测。

4.2弧光传感器的配置

在每面高压开关柜的母线室和断路器室分别配置弧光传感,用于检测开关柜在故障时的增强光强。也可根据技术经济分,仅在母线室配置弧光传感器。

4.3辅助单元的配置

单台辅助单元可接入多台弧光传感,,辅助单元的配置数量根据实际选用的弧光保护装置辅助单元的接入能力确定。应保证电弧光传感器的接线距离,810面开关柜设1台辅助单元。

4.4保护跳闸出口

按母线段配置的电弧光保护系,当弧光判据和电流判据均满足动作条件,应发跳闸令动作于该母线段工作电源进线断路器和备用电源进线断路器跳闸。是否投入断路器失灵功,需根据系统条件和电弧光故障情况综合分析确定。

5安科ARB5-M弧光保护产品选型说明

ARB5-弧光主控单元

技术参数代码

代码说明

弧光主控板数

0

0块主控板,可0块采集板信号

1

1块主控板,可6块采集板信号

2

2块主控板,可12块采集板信号

3

3块主控板,可18块采集板信号

4

4块主控板,可24块采集板信号

弧光采集板数

0

0块采集板,可直接采0个弧光探头信号

1

1块采集板,可直接采5个弧光探头信号

2

2块采集板,可直接采10个弧光探头信号

3

3块采集板,可直接采15个弧光探头信号

4

4块采集板,可直接采20个弧光探头信号

电流输入

1

1A

5

 

电源

1

装置电源DC110V,开入电DC110V

2

装置电源DC220V,开入电DC220V

3

装置电源AC110V,开入电DC24V(装置自带)

4

装置电源AC220V,开入电DC24V(装置自带)

电源

0

不需要

1

MMS

2

MMSGOOSE

1)*表示可选附件,需要另外增加费1500元。

2)主控板和采集板数量之和不能大4

3)弧光探头到采集板的长度不能超20米。

4)如有特殊要求,请特别注明。

6安科ARB5-M弧光保护产品功能和技术参数

型号

主要功能

技术参数

img2ARB5-M弧光保护主控单元

8组弧光保护

可选4块采集板1块采集板可采5路探头,共支20路弧光探头直接采集。

亦可选4块主控板(即可接4ARB5-E扩展单元1块主控板可接6块采集板的探头,共支120路弧光探头采集。

4组失灵保护

4组电流回TA监测

4组三相电流采集

11路可编程跳闸出口

非电量保护

装置故障告警

2RS485

2路以太网

1路打印接口

1IRIG-B码对时接口

IEC61850modbusRTUmodbusTCPIEC103

GOOSE输入输出(选配)

img3ARB5-E弧光保护扩展单元

弧光信号采集

可选6块采集板1块采集板可采5路探头,共支30路弧光探头直接采集。

模拟状态传输

需要配ARB5-M主控单元使用

img4ARB5-S弧光探头

弧光信号监测

点式弧光传感器,可安装于

母线室、电缆室或断路器室。

现场调试及工程服务费

 

视项目情况核价

7安科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。

img5 

img6img7 

8结束语

电弧光保护作为一种原理简单、速动性好的新型保护系,为火力发电厂高压厂用电系统母线故障保,减少设备损坏和人员损,提供了一种良好的途径。目,在渭河电2×300MW工程、灞桥电2×300MW工程等项目的高压厂用电系统,电弧光保护系统已得到了应,至今运行情况良好。今后的工程项目,电弧光保护系统在火力发电厂厂用电系统中的应用必将更加广,随着应用实例的不断增,其运行整定也将更加完善和成熟。

参考文献:

.       .电弧光保护在火电厂高压厂用电系统中的应用.

[2] 安科瑞企业微电网设计与应用手2022.5(版.

 


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