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弧光保護(hù)在中壓開關(guān)柜中的應(yīng)用

 更新時(shí)間:2022-08-04 點(diǎn)擊量:462

安科瑞 耿敏花 

   【摘要】:針對(duì)中壓開關(guān)柜弧光故障的特點(diǎn),進(jìn)行弧光保護(hù)選型和方案配置,并介紹其在開關(guān)柜內(nèi)的安裝位置。

  【關(guān)鍵詞】:中壓開關(guān)柜;弧光保護(hù);方案配置;安裝位置

   1.前言

  隨著電力系統(tǒng)配電網(wǎng)容量的逐漸,中低壓設(shè)備故障對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響越來越嚴(yán)重,近年來,中壓開關(guān)柜由于絕緣損壞、操作失誤、設(shè)備老化等因素頻繁發(fā)生弧光故障事故,不僅影響供電系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行,還會(huì)造成嚴(yán)重的人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失。

圖1 開關(guān)柜弧光故障事故圖

圖2 電弧能量-時(shí)間曲線

  弧光故障事故的危害程度取決于弧光電流及切除時(shí)間,電弧產(chǎn)生的能量與I 2t成指數(shù)規(guī)律快速上升。弧光產(chǎn)生初期(總切除時(shí)間不超過100ms)對(duì)設(shè)備損傷比較小,傳統(tǒng)的電流保護(hù)和接地故障保護(hù)由于檢測(cè)周期長(zhǎng),動(dòng)作時(shí)間慢,不能弧光故障的危害。因此,很有必要引入快速切除弧光故障的保護(hù)系統(tǒng)。安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)裝置通過弧光+電流突變量雙重判據(jù)或弧光單判據(jù)啟動(dòng)保護(hù),其弧光單判據(jù)動(dòng)作時(shí)間≤7ms;弧光+電流雙判據(jù)動(dòng)作時(shí)間≤20ms,為快速切除中低壓弧光故障提供了技術(shù)支持。

  2.弧光保護(hù)選型

  我們經(jīng)過仔細(xì)分析,選定安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)進(jìn)行研究。

  ARB5系列弧光保護(hù)裝置主要由ARB5-M主控單元、ARB5-S弧光探頭組成。

  2.1  ARB5-M主控單元特點(diǎn)

 ?。?)啟動(dòng)條件可選弧光單判據(jù)或弧光+電流雙判據(jù)。其中電流突變量啟動(dòng)系數(shù)可整定范圍為0.05~10In,電流常量啟動(dòng)系數(shù)可整定范圍為0.05~10In。

  (2)11路可編程跳閘出口。

  (3)4組3相電流采集。

 ?。?)支持20路弧光探頭信號(hào)采集。

 ?。?)弧光故障點(diǎn)定位。

 ?。?)弧光光纖鏈路自檢及裝置異常自檢。

  (7)4組失靈保護(hù)。

 ?。?)支持IEC61850,便于組建數(shù)字化智能配電站系統(tǒng)。

  2.2  ARB5-S弧光探頭特點(diǎn)

 ?。?)自帶濾光功能。

 ?。?)無源型弧光傳感器。

 ?。?)探測(cè)角度≥180°。

  3.弧光保護(hù)方案及動(dòng)作邏輯

  本文結(jié)合某水廠10kV供電系統(tǒng)工程,介紹安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)配置方案。該工程涉及10kV I、II 段母線,共計(jì)12個(gè)回路,其中01、12柜為進(jìn)線柜,06柜為母聯(lián)柜,07柜為母聯(lián)隔離柜,05、08柜為PT柜,02、03、04、09、10、11柜為出線柜。

圖3 一次圖及弧光配置圖

圖4 開關(guān)柜布局圖

  弧光保護(hù)配置方案是在兩段母線上分別配置一臺(tái)ARB5-M主控單元,安裝位置為進(jìn)線柜(或PT柜)儀表室的柜門上;每柜的母線室、手車室、電纜室(如有)各安裝一個(gè)ARB5-S弧光探頭。

  保護(hù)動(dòng)作邏輯為母線室或手車室弧光故障動(dòng)作于跳閘進(jìn)線和母聯(lián)開關(guān),電纜室弧光故障動(dòng)作于跳閘出線回路開關(guān)。

圖5  ARB5-M弧光主控單元背板接線示意圖

  4.弧光探頭安裝位置

  弧光探頭可面板開孔安裝,亦可支架式安裝。

  ARB5-S弧光探頭有兩種固定方式:卡扣式和螺絲式。

  卡扣固定:

 

圖6 卡扣式固定方式開孔尺寸

  螺絲固定:

 

圖7 螺絲式固定方式開孔尺寸

  安裝探頭時(shí)應(yīng)選擇安裝位置,避免出現(xiàn)檢測(cè)盲區(qū),并且應(yīng)遵循以下原則。

  弧光探頭建議安裝地點(diǎn)包括(但不于)母線室、手車室、電纜室。

  弧光傳感器建議安裝容易產(chǎn)生電弧的位置。在開關(guān)柜有斷路器的情況下:在母線觸頭連接處、上或下隔離開關(guān)(2處)觸頭處、電流互感器觸頭處、電纜接頭處。在開關(guān)柜無斷路器的情況下:在母線觸頭連接處、上和下隔離開關(guān)觸頭處(1處)、電纜接頭處。

  封閉式母線橋架在橋架兩端需要安裝弧光傳感器。若考慮實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜的整體保護(hù),可以在開關(guān)柜的斷路器室和電纜室各安裝1個(gè)弧光傳感器。

  1母線室

 

圖8 母線室開孔位置

  2手車室

 

圖9 手車室開孔位置

  3電纜室

 

圖10 電纜室開孔位置

  5.結(jié)束語

  該水廠10kV開關(guān)柜弧光保護(hù)已投運(yùn)兩年。安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)邏輯清晰、安裝簡(jiǎn)單、動(dòng)作迅速可靠,廣泛應(yīng)用于水務(wù)、電廠、醫(yī)療、工業(yè)、交通等行業(yè)項(xiàng)目。

  參考文獻(xiàn)

  [1].安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版

  [2].NB/T 42076-2016 弧光保護(hù)裝置選用導(dǎo)則

  [3].AFBR-S10PS01XZ-DS100 – April 3, 2017

  [4].王良毅,盧睿,曾治安.弧光保護(hù)在10 kV 開關(guān)柜中的應(yīng)用


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