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電弧光保護裝置在某風電場35kV母線的應(yīng)用

時間:2023/6/1閱讀:582
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摘要:文章介紹了某風電場加裝電弧光工程,并分析了針對不同類型開關(guān)柜的傳感器安裝方法和保護配置情況,通過實際工程安裝的電弧光保護裝置的動作調(diào)試和帶開關(guān)傳動試驗,證明滿足保護快速性、靈敏性、選擇性和可靠性的要求,能很好實現(xiàn)對母線的快速保護。


關(guān)鍵詞:弧光故障;電弧光保護;開關(guān)柜;中低壓

引言

內(nèi)蒙古西部電網(wǎng)高載能企業(yè)用戶的接線方式一般是從變電站35kV出線直接接至企業(yè)用戶,線路距離開關(guān)柜、電纜頭單相接地故障和相間短路故障較頻繁,這些故障發(fā)生的同時伴隨著電氣弧光的產(chǎn)生。在保護動作切除35kV母線之前,電氣弧光產(chǎn)生的高溫可將電氣設(shè)備和機械設(shè)備熔化,使單相接地故障發(fā)展迅速。由于高載能用戶負荷變化頻繁,較易發(fā)生相間短路故障,而損壞相鄰間隔的電氣設(shè)備,導致35kV系統(tǒng)易發(fā)生近端短路故障,甚至將35kV母線故障范圍擴大、故障時間延長等,這些都影響了風電場的穩(wěn)定運行生產(chǎn),因此中廣核風電有限公司內(nèi)蒙古分公司決定選用某風電場進行電弧光保護的改造,效果明顯的話,將推廣應(yīng)用于公司其他風電場。

一電弧光保護

弧光保護是一種新型的母線保護方案,系統(tǒng)設(shè)計用于切除所有低壓或中壓空氣絕緣鎧裝開關(guān)柜中可能產(chǎn)生弧光短路斷路器的快速保護中。電弧光保護依據(jù)故障時產(chǎn)生的電弧光來判斷故障并切除,是一種非電氣量保護當系統(tǒng)發(fā)生故障時會伴有弧光量的產(chǎn)生,依據(jù)電弧光來判斷切除故障的保護就是電弧光保護。它是非電氣量保護,當發(fā)生弧光短路時,在弧光檢測傳感器覆蓋的區(qū)域內(nèi)弧光短路點可以被快速定位,這樣的話弧光保護僅僅靠弧光源作為跳閘判據(jù)很可能會受到一些外來因素光源使得弧光保護誤動作,所以一般的弧光保護都會有兩個判據(jù),就是弧光和電流增量。只有同時檢測到弧光信號和過流增量,弧光保護才會出口跳閘動作,圖1是弧光保護基本原理圖。

圖1.png

其基本原理是“與或"關(guān)系,當三相電流I或弧光L有一個判據(jù)時,弧光保護裝置會發(fā)信;當三相電流I和弧光L同時為與關(guān)系時,弧光保護裝置跳閘。

二電弧光保護的組成部分

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電弧光傳感器的動作信息,并對收集的數(shù)據(jù)進行處理、判斷,在滿足跳閘條件時,發(fā)出跳閘命令以切除故障。在進線斷路器不能切除故障時,它將啟動斷路器失靈保護邏輯,發(fā)出跳閘命令給上級斷路器來切除故障。此外,主單元根據(jù)輔助單元傳送來的弧光傳感器動作信息和溫度傳感器測量的溫度,提供弧光故障點的定位和溫度報警信息。

輔助單元當系統(tǒng)發(fā)生弧光故障時,輔助單元收集來自電弧光傳感器的動作信息并傳送給主單元,在主單元上顯示輔助單元和弧光傳感器的地址編號,有利于及時準確故障定位開關(guān)柜,為檢修提供信息。電弧光傳感器,專用于母線保護的弧光傳感器安裝在開關(guān)柜的母線室內(nèi),它作為光感應(yīng)元件,將檢測在發(fā)生弧光故障中突然增加的強光,并將光信號轉(zhuǎn)換成電流信號傳送給輔助單元。

三弧光裝置的主要設(shè)備配置

安裝35kV系統(tǒng)弧光保護設(shè)備,裸光纖安裝在母線上,每個柜子在電纜室和開關(guān)室分別安裝2個探頭,如表1所示。

表1.png

四電弧光保護現(xiàn)場調(diào)試情況

在35kV母線出線,311斷路器開關(guān)柜模擬弧光短路故障,動作錄波情況如圖2所示。正常工作時,三相電壓幅值隨時間變化是一致的,如圖3所示。

圖23.png


正常至故障工作時,AB兩項電壓幅值隨時間變化是基本一致的,C相發(fā)生故障,電壓基本沒有了為零,如圖4所示。

圖4.png

故障狀態(tài)時,AB兩項電壓幅值隨時間變化是基本一致的,C相發(fā)生故障電壓為零。通過現(xiàn)場調(diào)試情況以及帶開關(guān)傳動情況,電弧光保護能很好實現(xiàn)對母線的快速保護,如圖5所示。此時,311斷路器開關(guān)柜發(fā)生故障,311斷路器電弧光保護裝置接收到光纖傳感器、弧光傳感器的動作信號、過流信號,弧光保護能順利斷開301斷路器,同時也滿足保護快速性、靈敏性、選擇性和可靠性要求。

圖5.png


五安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品選型說明

ARB5-弧光主控單元

單元.png

(1)*表示可選附件,需要另外增加費用1500元。

(2)主控板和采集板數(shù)量之和不能大于4。

(3)弧光探頭到采集板的長度不能超過20米。

(4)如有特殊要求,請?zhí)貏e注明。

六安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)

七安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品現(xiàn)場安裝

弧光保護主控單元、探頭安裝圖如下。

八結(jié)論

某風電場如果使用弧光保護,不僅能快速切除開關(guān)柜內(nèi)部弧光短路故障,實現(xiàn)中低壓母線的快速保護,而且還能提高電力系統(tǒng)和設(shè)備的性和穩(wěn)定性。具體功能體現(xiàn)在以下方面:①保護人員和中低壓開關(guān)設(shè)備的,避免了弧光故障造成的損害;②保護變壓器免受短路電流損壞;③保護升壓站內(nèi)直流系統(tǒng);④可以預防火災(zāi)發(fā)生;⑤延長開關(guān)設(shè)備使用壽命。



參考文獻:

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[3]張明亮,郟廣震,陳雪峰,等.化工裝置交付檢修前的工藝過程控制[J].化工管理,2016,(20):295-296.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.5(版).


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