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电弧光保护在变电站的应用

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在变电站运行过程中,安全性和稳定性是重要因素.近年来在变电站的建设中,由于户内开关柜占地面积小,操作集中,方便运行和维护等特点,在变电站中大量配置中低压开关柜,运行过程中由于各种原因造成开关设备被严重烧毁的事故越来越多,对变电站事故的处理不当会直接影响变电站运行的安全性与稳定性,导致电网事故不断扩大,不仅会带来严重的经济损失,还可能造成人员伤亡事故。
在变电站设计过程中,110kV及以上的母线会设置母线保护、电压等级在35kV及以下的母线系统中一般不配置专用的快速母线保护,而是依赖上一级变压器的后备过流保护来切除母线短路故障,这样导致了故障切除时间的延长,加大了设备的损伤程度。在设备的使用过程中母线上的操作比较频繁,设备绝缘老化、机械磨损是必然现象,运行条件发生改变以及人为操作错误、会导致母线故障率升高,对变电站的运行在在安全隐患。
开关柜内部燃弧耐受时间,根据IEC28标准、开关柜内部燃弧耐受时间为100ms。由于电弧光故障一般都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分闸时间之和为电弧燃烧的持续时间。因此,从开关柜保护的角度来讲,保护动作应该要在100ms内迅速做出响应,对电弧短路故障进行切除,防止故障进一步扩大而造成更大的危害。

 

开关柜弧光故障防护。
除了加强开关柜的结构外, 还应对母线配置专用的快速保护,在开关柜耐受燃弧时间以内切除故障,从根本上限制故障电弧,消除对开关设备的损坏和人员安全的危害。
电弧光母线保护系统
电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,能够迅速对变电站中出现的故障进行响应,对于各种运行方式都适用,为变电站中低压的母线保护提供了解决方案。
电弧光保护系统主要包括以下几个方面的内容:
主单元
主单元是电弧保护系统中的主要部分,主要对短路电流以及来自电弧光传感器的动作信息进行检测,并且对收集到的故障信息进行处理、判断,从而发出故障处理信号,对故障进行切除。电弧光保护系统要在同时检测到弧光和过流时才会发出相应地切断闸指令,如果进线断路器没有及时动作对故障进行切除,则系统会启动断路器失灵保护逻辑,发出跳间指令跳上级的断路器进行故障切除。此外,电弧保护系统的主单元还会根据辅助单元传递的弧光传
感器的动作信息,对弧光故障点的位置进行确定,发出温度报警信息。
辅助单元
电弧保护系统的辅助单元一般都安装在开关柜中,每一个辅助单元可以与10个弧光传感器、1个温度传感器、1个便携式弧光传感器相连。当系统发生弧光故障的时候。辅助单元可以对弧光传感器中传递来的动作信息进行收集,并且将其传递给主单元,主单元再对故障进行分析和响应。在主单元中可以显示辅助单元和弧光传感器的地址编号,有助于及时对故障进行解除。
弧光传感器
弧光传感器是对故障进行感应的主要部件,安装在开关柜的各间隔室中,弧光传感器是光感应元件,如果出现弧光故障时,光强度大幅度增加、传感器检测光强,将光信号转换成电流信号、并且传输给辅助单元。
电流单元
电流单元主要检测系统中电流的变量,并且可以将其送到主控单元上,对这些数据进行分析和处理,然后将处理结果作为判断系统电流情况的依据。
电弧光保护系统

该系统采用弧光检测和过电流检测的方式,实现对整个变电站运行设备的双重检测与判断、如果同时检测到弧光与电流增量信号,说明设备和系统出现了故障,则需要快速启动继电器、发出跳闸的指令、当系统中只检测到其中一个信号的时候,则只需要发出报警信号、通知技术人员系统出现故障即可安装了电弧光保护装置的设备和系统具有断路器大灵保护功能、即当进线断路器发生柜动的时候、会发出越级跳闸的信号、从而对上级短路信号进行切断、确保系统运行稳定。

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