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电弧光保护在发电厂10KV厂用电系统中的设计应用方案

更新时间:2024-03-22      点击次数:279

1电弧光

1.1电弧光的产生

       当两电间电压升高时,在电近处空气中的正负离子被电场加速,在移动的过程中与其它空气分子碰撞产生新的离子,这种离子大量增加的现象称".空气被电离的同时,温度随之急剧上升产生电弧,这种放电称为弧光放.弧光放电一般不需要很高的电压,当两点之间的电压超过其空气绝缘强度时就会发生,只要两端的电压提供的能量足以补偿热损耗并维持适当的温度条件,电弧将会持续发.类似地,如果电路两相发生短路故障也可以产生电.

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1为各种燃弧时间下产生的电弧能量及对柜材料的损坏程度

1各种燃弧持续时间下进行试验得出的对设备造成的损害程度

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1.2电弧光的危害

       电力系统中发生故障而产生的电弧光会造成设备中的压力和温度迅速增加,如不及时切除、将可能造成重大危.故障时电弧光发生产生的气体会导致设备剧烈振动,固定元件松脱,造成一次、二次设备严重污损,绝缘电阻为.甚至柜爆炸导致人员伤亡;故障时电弧光发生产生的高温会导致铜排、铝排、电缆熔毁,绝缘护套着火,燃烧产生的有毒烟气伤害呼吸系统,高温灼伤皮肤,刺伤眼.

2电弧光保护

2.1电弧光保护的原理

       供、配电系统遭受感应雷入侵造成各种短路事故,各种人为误操作引起的事故和操作过电压造成的人员伤亡和设备损坏等都会以瞬间击穿和短路,引起爆炸、燃烧产生电弧光的形式表现出来,电弧光它不仅会对设备造成严重毁灭性的破坏,还会对人身构成直接威.这种破坏和威胁是由于电弧光本身的特性所决定.11:根据电弧光特性原理可知,如果能100ms内切除故障,就能大限度的降低对人身和设备造成的损.母线电弧光保护系统,突破了常规保护的判据原则,采用了检测弧光和电流两个非关联参数(电量和非电量)作为判据(如2所示);

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       当检测到弧光和电流增量时发出跳闸指令信号;当检测到弧光或者电流增量时发出报警信号,并不发出跳闸指.当故障时电弧光发生,装置会发1ms跳闸输出信号,迅速切断故障源,这个速度远远快于传统的母线保护,加上断路3560ms的跳闸时间,这样柜内部切除故障的时间可以控制100ms.因此,电弧光保护系统可以大大降低故障造成的经济损失,确保操作人员,为快速处理故障、恢复供电创造条.

2.2电弧光保护的的系统组成

       母线电弧光保护系统主要由主控单(管理控制整个系)、电流单(电流检测单)、弧光单(电弧光检测单)、弧光传感(把光信号转换为电信号传给弧光单元或主控单)、电源模块及连接各部件之间的光纤和数据线组.3

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3电弧光保护的必要性

3.1现阶10KV中压母线保护存在的问题

       发电厂厂10KV中压母线是全厂辅机和供电系统供电枢纽,当母线发生故障时,将使连接在母线上的所有元件在修复故障母线期间或转换到另一组母线运行以前被迫停电,还可能引起系统稳定性的破坏,造成严重后.随着电力系统的不断发展,对母线保护的快速性、可靠性、灵敏度等要求越来越.

       IEC298标准和国GB3906-1991的规定10KV中压柜承受的内部燃弧时间仅100ms,任何时间的延长都会超出柜设计承受.

       中压母线在国标《电力装置的继电保护和自动装置设计规范(GB5006292)中没有专门要求对中压母线配备专用保.而是利用进线的后备保护来兼顾.但进线与出线的保护需要相互配合:一般速断保护延时的级差至少300毫秒,甚500毫秒;而过流保护的配合级差更是长12.导致在发生母线短路故障时未能在时间切除故障,变压器后备过流保护,是现阶段采用的广泛的中压母线保护,其通常保护动作时间定值1秒以上,显然速度上远远无法满足快速切除母线故障的要.

3.2 10KV中压母线故障几率较高

       10KV中压母线配电系统由于系统出线多、操作频繁、三相导体线间距离与大地的距离比较近,运行条件恶劣,系统运行方式改变频繁,人为误操作也更容易发生,因10KV中压母线的故障几率远远超于高压母线的故障几率,这已是不争的事.据报道,我国电力系统每年中压手车柜就有几百面被烧.究其原因大多是因为没有装设专门的中压母线保护,未能快速切除故障造成.所以,为了保证变压器及母线设备的运行,根据继电保护快速性的要求,迫切需要配置专用中压母线保.

3.3母线弧光保护的可靠性

       电弧光保护系统测量的电和光是两个不同的物理性质的参数,采用光信号和故障电流信号双判据的动作原理决定了它的误动作率比系统中其他主保护(进、馈线、变压器等)要小得.动作迅速可靠,开光柜内的故障切除时间可控制100ms以内,远快于传统母线保护,可将故障损失降低到.

4电弧光保护在福建省东南电化股份有限公司热电10KV厂用电系统中的应用

4.1福建省东南电化股份有限公司热电10KV厂用电系统介绍

       福建省东南电化股份有限公司热电10KV厂用电的接线方案为10KV中厂用电母线按炉分段,每台锅炉设置一段高压母线,锅炉负荷按炉分段引接,总共四10kV线.10kVIIV段互为备用10kVIIIII段互为备.10kVIIV10kVIIIII段之间设快切联.

4.2电弧光保护方案

       电弧光保护的对象10KV厂用IIIIIIIV段母线,现10KV厂用IIV段母线为例进行方案说明(见410KV厂用IIIII段母线方案IIV段母线相同,仅是弧光传感器数量变.10KV厂用IIV段母线各158个柜,两段母线1号柜均为其各10KV厂用电母线段的工作电源进线.电弧光保护系统RIZN-ER-EagleEye

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母线电弧光保护系统,整套系统由主控单元EagleEye-MU)、弧光单元EagleEyeACR)、电流单元EagleEye-CR)、弧光传感器EagleEye-FLS)、电源模块POWER-UNIT)及连接各部件之间的光纤和数据线组.

       主控单元1MU)装设10KV厂用I段工作电源进线柜二次控制室门板上,主控单元4个数据传输接口,共可24个弧光单元或者电流单元;输出接口包4路快速跳闸输出6路常规继电器跳闸输出,还16个弧光检测接口,若系统超16个弧光信号的输入,可选择采用弧光单.考虑10KV厂用I段母线系统要求的弧光检测点15个,将剩1个弧光传感器接口做为备.主控单元根据弧光传感器输送的信息,能准确的判断故障点的位置(见5.

       电流单1CR安装10KV厂用I段的工作电源进线柜,电流单2CR安装10KV厂用IV段的工作电源进线柜,电流单元用于检测过电流信号ABC三相电流均可检.只要其中一相超过过流启动值便会发出告警信号,电流信号取10KV厂用IIV段母线工作电源进线柜电流互感器,为了确保连接可靠,电流互感器二次电流端子是直接连接EagleEye-CR电流单元的端子上.10KV厂用IIV段的工作电源进线电流互感器均2000/1,电流单元可匹1A的电流互感器,电流的整定从面板上的电位计来调节,整定范

0.5In5In.考虑到整定值应按躲过本段母线上大一台电动机起动时流过进线的电流总值,二次额定电流1A,设置流I段的整定值2In=2A,设置流IV段的整定值1.5In=1.(见5.光纤HFBREUS)使用单芯塑性纤维光纤,易于安装和使用,光纤线传输抗电磁干扰,并确保了电弧光保护系统小的响应时.

       弧光单1ACR安装10KV厂用IV段的工作电源进线.弧光传感器是探测弧光的光感应元,安装KYN28柜的母线隔室上侧中部内,既保证足够的绝缘距离,同时又有足够的角度能检测到柜内弧.当发生电弧光故障时,光的强度大幅度增加弧光传感器就会把光信号传送给主控单元或者弧光单.每个弧光单元具10个弧光检测接口,这些接口均为光纤接口,用于连接弧光传感器,弧光单元的地址可以通过拨码来设.考虑10KV厂用I段母线系统要求的弧光检测点8个,将剩2个弧光传感器接口做为备用(见5.弧光传感器的感光强度则通过弧光单元面板上的电位计来调节设定,可以10KLUX调节50KLUX.调试使20B5型闪光灯照射弧光传感器,根据现场实际环境情况,光整定值30KLUX.

       设置了独立的电源模块,电源给主控单元供电,再由主控单元提供给电流单元和弧光单元,该模块装在与主控单元同一个柜的二次仓内(见5.

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4.3整体调试和运行情况

       10KV厂用IIV段工作电源进线柜电流互感器通入二次电流,逐步加大到母线段流过的整定值,用大30KLUX闪光灯照射弧光传感器,报警和跳闸动作正确,保护动作时间均小70ms,满足切除故障的时间100ms以内的保护要.

    电弧光保护系统投入运行已一年时间,运行稳定,仅发生过一次光信号超过光整定值的报警情况发.未发生误动、拒动等现.

5安科ARB5-M弧光保护产品选型说明

       ARB5-弧光主控单元

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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。

 

5安科ARB5-M弧光保护产品功能和技术参数

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6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。

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7结论

       10KV中压柜弧光短路故障事故时有发生,装设专门的中压母线保护装置是十分必要.电弧光保护系统可以快速而有选择的切除故障,从而大限度的减少弧光短路对设备的危害,提高供电的可靠性,实际应用效果良.

 

参考文献:

[1].电弧光保护在热电10KV厂用电系统的应用与分析20138

[2]田广.电弧光保护及其在中低压柜和母线保护中的应.电工技术杂志20044.

[3]朱根.浅议中压柜的事故调查中的故障分.高压电20025.

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手2022.5(版.

 

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