龔永波
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
摘要：電弧光是發(fā)電廠中常見的帶電危害，中低壓母線中設(shè)置的保護(hù)方案對(duì)于電弧光危害防護(hù)作用是非常微小的，因而想要避免電弧光給運(yùn)維人員和電氣設(shè)備帶來的損傷，需要借助于電弧光保護(hù)系統(tǒng)來減少電弧光帶來的危害。本文主要對(duì)6kV發(fā)電廠中用電系統(tǒng)電弧光保護(hù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，以期能夠?yàn)橥惖谋Ｗo(hù)應(yīng)用提供一些經(jīng)驗(yàn)參考。
關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；電弧光保護(hù)；母線保護(hù)
0前言
隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，電力事業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，線路中所應(yīng)用的中低壓開關(guān)也是越來越大，這就使得線路上的電流負(fù)荷越來越大，也使得開關(guān)柜中的電弧光發(fā)生也越來越頻繁，這不僅會(huì)影響變電站中的設(shè)備的正常運(yùn)行，而且還有可能給電站內(nèi)的運(yùn)維人員帶來人身威脅，因而采取相應(yīng)的保護(hù)措施來減少電弧光危害。
1電弧光及電弧光保護(hù)
電弧光的產(chǎn)生主要是由于兩電之間的電壓升高時(shí)周圍空氣中的正負(fù)離子在電壓的影響下形成高速轉(zhuǎn)動(dòng)的電廠，且在移動(dòng)的過程中不斷與其他分子碰撞出現(xiàn)新的離子，而這些電離子不斷增加，加上溫度的升高變化就會(huì)產(chǎn)生電弧，實(shí)質(zhì)上是一種放電，這種放電對(duì)于電壓要求不是很高，只要兩個(gè)電之間的電壓能夠超過周圍空氣絕緣強(qiáng)度時(shí)就會(huì)出現(xiàn)電弧放電，這種放電會(huì)直接影響電弧周圍的電氣設(shè)備運(yùn)行，而且電弧光的發(fā)生過程中溫度急劇上升，會(huì)給電氣設(shè)備造成較大的影響，放電時(shí)所產(chǎn)生的氣體會(huì)引起開關(guān)柜設(shè)備振動(dòng)劇烈，在振動(dòng)的過程中會(huì)使開關(guān)設(shè)備上的固定元件發(fā)生脫落，電弧光會(huì)直接對(duì)開關(guān)柜中的一次和二次設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p傷，并且會(huì)直接使絕緣電阻失去作用，甚至可能會(huì)引起開關(guān)柜爆炸，直接威脅電站中運(yùn)維人員的人身，基于此要采取相應(yīng)的電弧光保護(hù)措施，以便減少電弧光危害，保護(hù)發(fā)電廠中的電氣設(shè)備能夠正常運(yùn)行。
電弧光對(duì)電氣設(shè)備造成的損傷是由其自身所特性決定的，電弧光對(duì)設(shè)備損壞的程度是隨著時(shí)間的增加而加劇的，因而如何在短時(shí)間內(nèi)將故障排除，就能夠?qū)㈦娀」鈳淼奈：档降汀ｋ娀」獗Ｗo(hù)系統(tǒng)就是利用了的電弧光和電流保護(hù)措施，打破原來常規(guī)保護(hù)，在檢測(cè)到電弧光后就立即執(zhí)行跳閘指令，對(duì)故障部位進(jìn)行排除，從而減少電弧光給電氣設(shè)備帶來的持續(xù)傷害。同時(shí)電弧光保護(hù)系統(tǒng)在檢測(cè)到電弧光之后會(huì)在時(shí)間發(fā)出報(bào)警信號(hào)，這時(shí)裝置會(huì)自動(dòng)執(zhí)行1ms內(nèi)自動(dòng)跳閘命令，對(duì)故障源進(jìn)行快速切除，這樣能夠?qū)㈦娀」鈳淼奈：刂圃?ms之內(nèi)，設(shè)備所受到的電弧光損壞是非常小的，這種保護(hù)模式比傳統(tǒng)的低壓母線保護(hù)速度更快，后期加上斷路器的跳閘時(shí)間，也能夠完全將開關(guān)柜的故障排除時(shí)間控制在100ms之內(nèi)。由此可以看出，電弧光保護(hù)能夠很大程度上降低設(shè)備故障帶來的電弧光損壞，并且為運(yùn)維人員的人身提供保障，因而在實(shí)際發(fā)電廠運(yùn)維過程中電弧光保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置是非常重要的。
2電弧光保護(hù)系統(tǒng)在6kV發(fā)電廠中的應(yīng)用
本次應(yīng)用的發(fā)電廠為6kV發(fā)電廠，以330MW火電機(jī)組為準(zhǔn)，發(fā)電組保護(hù)型號(hào)AM5SE，廠用保護(hù)系統(tǒng)為安科瑞AM5SE系列。6kV發(fā)電廠中的用電系統(tǒng)總共有四段母線，每一段母線上進(jìn)線都是一回，母線發(fā)生側(cè)故障主要是由于進(jìn)線過流保護(hù)導(dǎo)致的，在沒有電弧光保護(hù)時(shí)母線上的故障無法及時(shí)進(jìn)行排除，就會(huì)給母線和電氣設(shè)備造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞。針對(duì)于此，在發(fā)電廠中安裝電弧光保護(hù)系統(tǒng)，本次應(yīng)用的設(shè)備主要包括AM5SE低壓變壓器綜合保護(hù)測(cè)控裝置和ARB5滅弧裝置，其中ARB5快速滅弧器屬于主動(dòng)性電弧保護(hù)設(shè)備，能夠降低母線線路上發(fā)生故障電弧事故時(shí)所產(chǎn)生的高溫，也能夠減少電弧光給電氣設(shè)備帶來的損壞和影響，與傳統(tǒng)電流保護(hù)模式相比，ARB5設(shè)備能夠快速對(duì)線路上的電弧故障進(jìn)行檢測(cè)確定，并且能夠?qū)收想娀∵M(jìn)行快速，減少電弧故障給電路帶來的損壞。在結(jié)構(gòu)上主要是有檢測(cè)控制裝置和一次主元件構(gòu)成，其中檢測(cè)控制裝置的作用主要在于能夠在2ms之內(nèi)對(duì)電弧光故障進(jìn)行檢測(cè)，并且確定故障電流信號(hào)，然后將其傳遞給一次主元件，主元件在接受相關(guān)指令之后能夠在僅僅1.5ms之內(nèi)發(fā)生動(dòng)作，對(duì)故障電弧進(jìn)行熄滅，由此可以看出，ARB5設(shè)備能夠快速在短時(shí)間內(nèi)對(duì)故障電弧進(jìn)行熄滅，且這種防護(hù)是屬于主動(dòng)型防護(hù)的，也是目前比較先進(jìn)的一種電弧保護(hù)設(shè)備，對(duì)于6kV的低電壓電廠來說非常適合。ARB5的應(yīng)用能夠顯著提高運(yùn)維人員自身的性，即使是在IAC防護(hù)要求不足的開關(guān)設(shè)備當(dāng)中也能夠發(fā)揮保護(hù)作用，控制電弧光的損壞范圍，同時(shí)ARB5設(shè)備的使用還能夠整個(gè)用電系統(tǒng)使用效率的提升，能夠減輕電弧光給開關(guān)帶來的損壞，使開關(guān)設(shè)備在故障電弧之后能夠快速進(jìn)行，從而保證用電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。而AM5SE保護(hù)測(cè)控裝置則是適用于低壓變壓器的綜合保護(hù)測(cè)控裝置，能夠?qū)Φ蛪鹤儔浩麟娏鳌⑦^負(fù)荷等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且在出現(xiàn)故障或異常電流時(shí)發(fā)生保護(hù)動(dòng)作，保證低壓變壓器的，這一裝置與ARB5設(shè)備的合用能夠提升6kV電廠用電系統(tǒng)的保護(hù)級(jí)別，阻斷電弧光給線路和設(shè)備帶來的損壞。對(duì)于低壓電廠來說，母線是全廠供電系統(tǒng)和用電系統(tǒng)的供電樞紐，一旦母線發(fā)生故障，那么連接在母線上的所有元件都會(huì)受到影響，同時(shí)還會(huì)轉(zhuǎn)換到另一組母線上，對(duì)另一組母線也造成損壞，從而導(dǎo)致被迫停電事故的發(fā)生，影響整個(gè)用電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，給電廠運(yùn)營帶來較大的嚴(yán)重后果和威脅，因而加強(qiáng)對(duì)母線的保護(hù)是非常必要的，而其中電弧光對(duì)母線的影響程度也是的，需要電廠設(shè)置相應(yīng)的電弧光保護(hù)系統(tǒng)來保護(hù)母線，減少電弧光給母線帶來的損壞。
3安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品選型說明
ARB5-弧光主控單元
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技術(shù)參數(shù)代碼 |
代碼說明 |
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弧光主控板數(shù) |
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0 |
0塊主控板，可接0塊采集板信號(hào) |
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1 |
1塊主控板，可接6塊采集板信號(hào) |
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2 |
2塊主控板，可接12塊采集板信號(hào) |
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3 |
3塊主控板，可接18塊采集板信號(hào) |
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4 |
4塊主控板，可接24塊采集板信號(hào) |
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弧光采集板數(shù) |
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0 |
0塊采集板，可直接采集0個(gè)弧光探頭信號(hào) |
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1 |
1塊采集板，可直接采集5個(gè)弧光探頭信號(hào) |
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2 |
2塊采集板，可直接采集10個(gè)弧光探頭信號(hào) |
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3 |
3塊采集板，可直接采集15個(gè)弧光探頭信號(hào) |
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4 |
4塊采集板，可直接采集20個(gè)弧光探頭信號(hào) |
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電流輸入 |
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1 |
1A |
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5 |
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電源 |
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1 |
裝置電源為DC110V，開入電源DC110V |
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2 |
裝置電源為DC220V，開入電源DC220V |
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3 |
裝置電源為AC110V，開入電源DC24V（裝置自帶） |
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4 |
裝置電源為AC220V，開入電源DC24V（裝置自帶） |
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電源 |
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0 |
不需要 |
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1 |
支持MMS |
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2 |
支持MMS，GOOSE |
（1）＊表示可選附件，需要另外增加費(fèi)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(qǐng)?zhí)貏e注明。
4安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)
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型號(hào) |
主要功能 |
技術(shù)參數(shù) |
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8組弧光保護(hù) |
可選配4塊采集板，1塊采集板可采集5路探頭，共支持20路弧光探頭直接采集。 亦可選配4塊主控板（即可接入4臺(tái)ARB5-E擴(kuò)展單元）1塊主控板可接收6塊采集板的探頭，共支持120路弧光探頭采集。 |
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4組失靈保護(hù) |
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4組電流回路TA監(jiān)測(cè) |
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4組三相電流采集 |
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11路可編程跳閘出口 |
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非電量保護(hù) |
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裝置故障告警 |
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2路RS485 |
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2路以太網(wǎng) |
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1路打印接口 |
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1路IRIG-B碼對(duì)時(shí)接口 |
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支持IEC61850、modbusRTU、modbusTCP、IEC103 |
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支持GOOSE輸入輸出（選配） |
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弧光信號(hào)采集 |
可選配6塊采集板，1塊采集板可采集5路探頭，共支持30路弧光探頭直接采集。 |
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模擬狀態(tài)傳輸 |
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需要配合ARB5-M主控單元使用 |
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弧光信號(hào)監(jiān)測(cè) |
點(diǎn)式弧光傳感器，可安裝于 母線室、電纜室或斷路器室。 |
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現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及工程 |
視項(xiàng)目情況核價(jià) |
5安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)安裝
弧光保護(hù)主控單元、探頭安裝圖如下。
6結(jié)束語
加裝AM5SE型號(hào)低壓變壓器綜合保護(hù)測(cè)控裝置和ARB5滅弧保護(hù)裝置能夠減少電弧光給發(fā)電廠電氣設(shè)備和運(yùn)維人員帶來的危害，且這兩種保護(hù)在低壓電廠當(dāng)中的適用性比較強(qiáng)，能夠靈活運(yùn)用在各個(gè)場(chǎng)合當(dāng)中，從而能夠減少電廠中安裝保護(hù)設(shè)備的工作量，而且還能夠增加6kV發(fā)電廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行性，這對(duì)于發(fā)電廠來說是非常難得的。
參考文獻(xiàn)：
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[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.5（版）.
作者簡(jiǎn)介：
龔永波，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電，Email: 28801392115@qq.com手機(jī)：18702101301 QQ:2881392115
ARB5-M弧光保護(hù)主控單元
ARB5-E弧光保護(hù)擴(kuò)展單元
ARB5-S弧光探頭