【应用案例】电弧光保护在变电站中的应用
安科瑞电子商务(上海)有限公司
2023/11/24 10:16:33>> 进入商铺
未晓妃
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
0引言
在变电站运行过程中,安全性和稳定性是一个重要因素。近年来,在变电站建设中,由于室内开关柜占地面积小、操作集中、运行维护方便,由于各种原因,越来越多的开关设备被严重烧毁,变电站事故处理不当将直接影响变电站运行的安全性和稳定性,导致电网事故扩大,不仅造成严重的经济损失,还可能造成人员伤亡。在变电站设计过程中,为确保变压器、母线、开关设备的安全运行,按相关规范配置保护装置,但目前国内35kV及以下母线一般不配备快速母线保护,但由变压器备用过流保护切除母线故障,备用保护动作至少0.5s,这就增加了对设备的损坏程度。因此,变电站低压开关柜配备电弧光保护,一旦出现故障,可及时切除故障,防止故障进一步扩大。
1.低压开关柜设备运行中的问题及运行要求
1.1开关柜设备运行中的问题
在变电站设计过程中,110kV及以上母线设置母线,35kV及以下母线系统电压等级一般不配置快速母线保护,但依靠变压器备用过流保护切除母线短路故障,导致故障切除时间延长,增加设备损坏程度。
在设备使用过程中,母线操作频繁,设备绝缘老化和机械磨损不可避免。运行条件的变化和人工操作错误会导致母线故障率的增加,对变电站的运行存在安全风险。
1.2开关柜安全运行要求
(1)开关柜内的电弧耐受性时间。根据IEC298标准,开关柜内的电弧耐受性为100ms。目前市场上销售的开关柜是按照本标准的要求设计的,开关柜在使用过程中可承受的电弧燃烧时间为100ms。由于电弧光故障一般发生在断路器动作前,故障短路电弧一直处于燃烧状态,保护动作时间与断路器开关时间之和是电弧燃烧的持续时间。因此,从开关柜保护的角度来看,保护动作应在100ms内迅速响应,切除电弧短路故障,防止故障进一步扩大,造成更大的危害。
(2)开关柜弧光故障保护。除加强开关柜结构外,还应快速保护母线配置,在开关柜耐火弧时间内切除故障,从根本上限制故障电弧,损坏开关设备和人员安全。
2.电弧光母线保护系统
弧光保护是一种快速可靠的母线保护系统。根据检测弧光和过流双判据原理,可快速响应变电站故障,适用于各种运行方式,为变电站中低压母线保护提供解决方案。弧光保护系统主要包括以下几个方面:
2.1主单元
主单元是电弧保护系统的主要组成部分,主要检测电弧光传感器的短路电流和动作信息,处理和判断收集到的故障信息,发出故障处理信号,切除故障。电弧光保护系统应在同时检测到电弧光和过流时发出相应的切断指令。如果进线断路器没有及时切断故障,系统将启动断路器故障保护逻辑,并向上级断路器发出跳闸指令进行故障切除。此外,电弧保护系统的主单元还将根据辅助单元传输的电弧光传感器的动作信息确定电弧光故障点的位置,并发送温度报警信息。
2.2辅助单元
电弧保护系统的辅助单元一般安装在开关柜内,每个辅助单元可与10个电弧传感器、1个温度传感器和1个便携式电弧传感器连接。当系统发生电弧故障时,辅助单元可以收集电弧传感器中传输的动作信息,并将其传输给主单元,然后分析和响应故障。辅助单元和电弧传感器的地址号可显示在主单元中,有助于及时解除故障。
2.3弧光传感器
弧光传感器是感应故障的主要部件,安装在开关柜的每个间隔室内。弧光传感器是光感应元件。如果出现弧光故障,光强度显著增加,传感器检测光强度,将光信号转换为电流信号并传输给辅助单元。
2.4电流单元
电流单元主要检测系统中的电流变量,并将其发送到主控单元进行分析和处理,然后将处理结果作为判断系统电流的依据。
2.5电弧光保护系统
系统采用弧光检测和过电流检测,实现整个变电站运行设备的双重检测和判断,如果同时检测弧光和电流增量信号,设备和系统故障,需要快速启动继电器,发出跳闸指令,当系统只检测到一个信号时,只需发出报警信号,通知技术人员系统故障。
安装电弧光保护装置的设备和系统具有断路器故障保护功能,即当进线断路器拒绝移动时,会发出越级跳闸信号,切断上短路信号,确保系统运行稳定。
3电弧光保护在变电站中的应用
本文以变电站为例,分析讨论了电弧光保护在变电站中的应用。
在本项目中,电弧光保护系统应根据实际系统的实际情况,在技术上,电弧光保护装置应能够提供“故障报警信号”、从“故障动作信号”到计算机监控系统,有助于计算机监控系统及时发现变电站设备运行中的故障和问题,提高解决效率,减少对电力传输的影响。同时,电弧光保护的出口跳闸继电器应满足启动功率不小于5W的要求、动作电压介于55-70之间,动作时间不小于10ms。
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。
5安科瑞ARB5-M弧光保护产品功能和技术参数
6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。
7结束语
综上所述,采用电弧光保护系统对变电站进行保护,其动作时间为5-7ms,可以迅速实现对故障的响应和处理,使变电设备的损失减到小,大大提高了变电站运行的安全性和运行效率。