采用電弧光技術(shù)優(yōu)化中低壓母線保護(hù)

孫啟國

摘 ? 要：目前中低壓母線系統(tǒng)僅通過上一級(jí)變壓器的保護(hù)來切除母線短路故障，因而導(dǎo)致母線故障不能瞬時(shí)切除，甚至可能造成事故進(jìn)一步擴(kuò)大，已嚴(yán)重影響到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。在電力系統(tǒng)中，35kV及以下電壓等級(jí)的母線回路出線間隔較多，因經(jīng)常頻繁操作而機(jī)械磨損和絕緣老化，故母線的故障機(jī)率較高壓母線高。需要采用電弧光技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化中低壓母線保護(hù)，保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電弧光技術(shù) ?優(yōu)化 ?中低壓母線保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM77 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）06（b）-0047-02

1 ?概述

在電力系統(tǒng)中，35kV及以下電壓等級(jí)的母線回路出線間隔較多，母線開關(guān)設(shè)備由于停送電投入、切除操作次數(shù)較多，因經(jīng)常頻繁操作而機(jī)械磨損和絕緣老化，故母線的故障機(jī)率較高壓母線高。當(dāng)母線發(fā)生三相、兩相短路故障時(shí)，所產(chǎn)生的弧光短路會(huì)造成母線開關(guān)等設(shè)備損壞、人員損傷。

1.1 電弧光對(duì)設(shè)備造成的危害

在電力系統(tǒng)開關(guān)設(shè)備間隔內(nèi)部發(fā)生短路故障時(shí)，故障短路電流很大，產(chǎn)生的電弧光會(huì)以280m/s以上的高速度向設(shè)備四周散開，產(chǎn)生爆炸，直接造成周圍設(shè)備損壞，人員損傷，在故障點(diǎn)處電弧光中心溫度可高達(dá)18000余℃，產(chǎn)生的高溫可將附近銅母線燒融;進(jìn)線、出線電纜燒毀，甚至電氣開關(guān)設(shè)備發(fā)生爆炸現(xiàn)象，產(chǎn)生的短路電流對(duì)上一級(jí)變壓器造成很大的沖擊，甚至使上一級(jí)開關(guān)越級(jí)跳閘。

2 ?現(xiàn)有的中低壓母線保護(hù)方案及存在的問題

2.1 采用母線差動(dòng)保護(hù)方案

采用母線差動(dòng)保護(hù)僅能將兩側(cè)電流互感器范圍內(nèi)進(jìn)行保護(hù)，由于考慮到電流互感器安裝位置的影響，不能保護(hù)到開關(guān)進(jìn)線、出線電纜接頭處，而電纜接頭處最易發(fā)生短路故障，且連接接線比較復(fù)雜，投入成本較高。其保護(hù)動(dòng)作時(shí)間約為15～20ms。已不能滿足快速切除故障母線要求。

2.2 變壓器后備過流保護(hù)方案

由于考慮到故障短路電流與進(jìn)出饋線和母線分段開關(guān)的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間配合問題，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間約為1.1～1.8s。也不能滿足快速切除中低壓母線故障要求。

目前現(xiàn)有的保護(hù)方案因保護(hù)覆蓋范圍及保護(hù)動(dòng)作時(shí)間已不能滿足快速切除開關(guān)母線故障要求，為了解決因中低壓母線發(fā)生故障機(jī)率較高、延遲切除故障導(dǎo)致故障擴(kuò)大，造成的設(shè)備損壞、人員損傷問題，故采用電弧光技術(shù)優(yōu)化中壓母線保護(hù)系統(tǒng)。

3 ?新型電弧光母線保護(hù)系統(tǒng)

電弧光保護(hù)系統(tǒng)通過采用弧光檢測(cè)、過電流檢測(cè)進(jìn)行邏輯判斷，控制啟動(dòng)開關(guān)失靈保護(hù)，主要包括主控單元、電流單元、弧光傳感器及弧光單元等部分組成。電弧光保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)主要有電弧光保護(hù)和開關(guān)失靈保護(hù)。

電弧光保護(hù)以每一個(gè)電流單元作為一個(gè)分組，弧光探頭可以固定到任意一組，通過采集短路故障時(shí)產(chǎn)生電弧中的紫外光，當(dāng)弧光單元把光信號(hào)從通過弧光傳感器傳輸?shù)街骺貑卧骺貑卧c電流單元、主弧光單元、弧光擴(kuò)展單元之間采用單模通信光纜連接。主控單元通過弧光探頭、弧光單元、弧光傳感器采集弧光動(dòng)作信息，電流單元進(jìn)行采集檢測(cè)電流，通過主控單元對(duì)所采集的信息進(jìn)行分析判斷處理，當(dāng)主控單元過電流啟動(dòng)元件動(dòng)作，電弧光保護(hù)發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，電流啟動(dòng)元件分為突變量啟動(dòng)元件和電流常量啟動(dòng)元件，兩個(gè)元件取或邏輯;裝置可選擇弧光信號(hào)動(dòng)作單判據(jù)作為動(dòng)作邏輯判斷。只有同時(shí)檢測(cè)到弧光及過流時(shí)才發(fā)出指令，控制控制啟動(dòng)開關(guān)失靈保護(hù)去跳閘，同時(shí)主控單元和站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)通信，可選配2路以太網(wǎng)或2路CAN網(wǎng)，通信規(guī)約可方便地接入站內(nèi)綜自系統(tǒng)。

3.1 開關(guān)失靈保護(hù)

開關(guān)失靈保護(hù)由弧光保護(hù)動(dòng)作主控單元啟動(dòng)、發(fā)出信號(hào)指令，通過檢測(cè)電流元件進(jìn)行判斷。接受指令后，通過繼電器迅速使開關(guān)動(dòng)作跳閘，切斷故障母線。從檢測(cè)到保護(hù)跳閘動(dòng)作時(shí)間小于4ms，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的保護(hù)裝置。

4 ?結(jié)語

隨著電力系統(tǒng)用電負(fù)荷的增加，中低壓母線出現(xiàn)短路故障的頻率加大，它不僅影響企業(yè)的正常生產(chǎn)、居民的用電安全，還造成電力設(shè)備的損壞、人員傷亡，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。采用電弧光保護(hù)系統(tǒng)，具有保護(hù)動(dòng)作時(shí)間短，結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠迅速、適應(yīng)于各種運(yùn)行方式等優(yōu)點(diǎn)，為用戶提供了一個(gè)理想的中低壓母線保護(hù)解決方案。

參考文獻(xiàn)

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