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浅谈电弧光保护装置在水电站的配置方案

 更新时间:2023-05-22 点击量:221

本文介绍了水电站电弧光保护的配置和应用,供相关人员参考。


关键词:水电站;开关柜;电弧光


0前言

电弧光是由相间短路或接地短路时的空气电离引起的。在我国电力系统中,开关柜内的电弧光故障时有发生,一旦发生电弧光故障,会对人身和设备造成很大的损坏。


水轮发电机组出口母线开关柜是水电站发电的重要输电枢纽。发生内部故障时,能否快速切除故障,对电站的生产至关重要。由于国家标准《电力装置继电保护和自动装置设计规范》(GB50062)和现行电力行业规范未明确规定6KV(10KV)母线保护,因此水电站发电机出口母线一般不配备特殊的快速母线保护,根据目前水电站中压母线保护配置的现状,非常有必要增加快速保护。一些国内专家一直强调安装专用中低压母线保护的重要性。用户还希望提供一种低成本、简单原理、适用于6-35KV的母线保护,以减少母线故障对设备的损坏,提输电可靠性。


1配置弧光保护的必要性


在电力系统中,35kV及以下电压等级的母线一般没有母线保护,因为没有稳定性问题。但由于中低压母线出线多,操作频繁,三相导线距离接近大地,容易受到小动物的伤害。设备制造质量比压设备差,设备绝缘老化,机械磨损,运行条件差,系统运行条件变化,人为操作错误,中低压母线故障概率远于压母线。然而,长期以来,人们对中低压母线的保护不够重视,也没有找到先进合理的解决方案。因此,大多数人使用较大的延迟储备保护来消除母线上的故障,这往往会发展和扩大故障,造成巨大的经济损失。大部分原因是中低压母线没有安装保护,故障没有迅速切除。因此,为了保证变压器和母线开关设备的运行,迫切需要根据继电保护快速性的要求配置专用的中低压母线保护。


在这种情况下,电弧光保护已成为水电站用户中低压母线保护的理想选择。与其他特殊母线保护相比,特殊母线电弧光保护不仅运行速度快,可靠性,而且具有价g优势。


2004年,我国开始使用进口专用母线电弧光保护,目前的电力系统,特别是发电系统,


新建电厂约70-80家采用专用母线电弧光保护。


2采用特殊母线电弧光保护的优点


由于光电弧光保护系统测量的光和电是两个不同物理性质的参数,故障电流信号的动作原理决定了其误动率小于系统中其他主保护(包括发电机、变压器、线路),既能保证压开启运行,又不影响电站的正常生产。


采用专用母线电弧光保护具有以下优点:


1)保护附近工作人员免受电弧光对人体的伤害。


2)保护中低压设备免受严重损坏,防止火灾发生。


3)保护主变压器或工厂变压器免受严重冲击而损坏环。


4)防止对站用直流系统的影响,避免巨大的经济损失。


5)大大降低用户停电时间(用户停电恢复时间从原来的2-3周减少到几个小时)。


6)延长现有开关设备的使用寿命。


3水电站电弧光保护系统配置方案


3.11电弧保护系统配置


电弧光保护系统一般由主单元、扩展单元和电弧光传感器组成。由于使用电弧光传感器检测电弧光,断路器跳闸信号通过速固态出口输出,从检测到电弧光到发出跳闸信号,系统对电弧光的反应速度不超过7毫秒。


电弧光系统的保护动作机制:传感器检测到母线弧光故障后,将弧光信号传输给扩展单元,然后扩展单元通过总线将信号传输给主单元。主单元收到信号后,将跳闸信号发送到断路器,从而发展电弧光。


当传感器检测到电缆室的弧光故障时,扩展单元可以在不影响进线的情况下直接跳入本柜的断路器。


3.2电气原理方案


1)正常情况下,设备自检和弧光传感器自检。如发现弧光故障,可提供弧光故障信息。同时,如果设备出现故障,锁定跳闸出口,避免误操作;该信号可从报jin节点输出到报jin小母线或信号采集装置。


2)母线因某种原因产生电弧光。检测到相应母线室的弧光传感器后,将信号上传到扩展单元。


3)如果母线分段运行,主单元在收到弧光信号时比较自己收集的电流信号。如果弧光和电流符合判断要求,则本段母线发生弧光,发出跳闸信号,本段进线断路器跳闸,熄灭电弧,给出跳闸信号。


4)如电缆室出现弧光故障,则相应的扩展单元动作,跳转相应的本柜断路器。


5)如果单进线运行带I、Ⅱ当每条母线的主单元收到弧信号时,立即将弧信号转发到另一个主单元。工作进线的主单元收到弧信号(本段传输信号或另一个主单元转发),电流满足条件时,发出跳闸信号,跳过分段断路器,熄灭电弧,给出跳跃信号,确保其他母线正常运行。


6)故障保护:如果母联断路器故障,则启动故障保护跳低压侧进线;如果低压侧进线故障,则启动故障保护跳压侧断路器。


7)如果各段母线主单元退出运行,则该段弧光保护退出。


安科瑞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

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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

随着人们对电弧光故障的进一步研究和认识,许多水电站已开始应用电弧光保护系统,像我公司设计的斜卡水电站、撒多水电站10kV压开关柜均配置了电弧光保护。

我们建议水电站35kV以下母线增设电弧光保护系统作为母线主保护,从而弥补目前只有母线后备保护的技术缺陷。减少或避免开关柜内部电弧光故障带来的人身伤害,提生产率:使开关及变压器等主要设备损失降到低,在短时间内恢复生产;为水电站“无人值班、少人值守"生产模式提供必要的保障。

参考文献:

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[5]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5(版).