高压弧光保护继电器 弧光传感器 质量可靠

南京宏图电气有限公司主要产品弧光保护系统、智能仪表、智能型电动机保护控制器、电气火灾监控产品、消防设备电源监控产品、智能化变配电系统、及能效分析系统。
近几年来, 随着全国电力工业的快速发展, 35kV 中低压开关柜的应用数量越来越多, 由于开关柜弧光短路故障引发的中低压母线故障时有发生, 并且也发生过主变压器由于遭受外部短路电流冲击损坏的事故, 经济损失严重; 另一方面, 用户对供电的可靠性要求也越来越高: 因此, 全国电业局在35 kV开关柜装设了快速母线保护———电弧光保护。
1 装设电弧光保护的必要性
1.1 开关柜内部燃弧耐受时间
当开关柜内部弧光短路故障时, IEC298 标准附录AA 中规定的内部燃弧时间是100 ms, 也就是说,开关柜可以承受的电弧燃烧时间, 即保护动作和断路器切除故障的时间之和应小于100 ms 才能达到保护该开关柜的目的。目前市场上销售的开关柜基本上是按照IEC298 标准生产的, 也就是说, 开关柜可以承受的电弧燃烧时间为100 ms。表1 为国外对各种燃弧持续时间下进行试验得出的对设备造成的损害程度。
1.2 变压器动稳定时间及中低压母线保护动作时间的要求
国标规定的110 kV 及以上电压等级的变压器的热稳定允许时间为2 s, 动稳定时间为0.25 s。但实际上, 在低压侧出口短路故障时过流后备保护切除动作时间往往在2 s 以上, 距变压器的动稳定时间要求0.25 s 相差甚远, 这也是造成变压器损坏的重要原因。
1.3 现有的中低压母线保护方式及存在的问题
1.3.1 变压器后备过流保护
这是目前国内应用广泛的中低压母线保护方式( 乌海电业局也是应用的这种保护方式) 。由于考虑到与馈线和母线分段开关的配合, 保护跳闸时间一般整定为1.0~1.4 s, 有的甚至更长, 达2.0 s 以上。这一动作时间远远不能满足快速切除中低压母线故障的要求。

近几年来, 跟着电力工业的快速发展, 35kV 中低压开关柜的使用数量越来越多, 因为开关柜弧光短路毛病引发的中低压母线毛病时有发作, 而且也发作过主变压器因为遭受外部短路电流冲击损坏的 事故, 经济损失严重; 另一方面, 用户对供电的可靠性要求也越来越高: 因而, 全国电业局在35 kV开关柜装设了快速母线维护———电弧光保护。

电弧光保护结构接线
(1)主控单元用于管理、控制整套电弧光保护系统。它检测故障电流和弧光信号，并对收到的两种信号进行处理、判断，在满足跳闸的条件时，发出跳闸指令切除故障。
主控单元有4个数据输入接口，共可接入24个弧光单元或电流单元；输出接口包括4路快速跳闸输出和6路常规继电器跳闸输出共有4+16个弧光检测口。当弧光信号输入**过16个时。推荐采用弧光单元。主控单元根据弧光单元或者弧光传感器输送的信号，能准确地判断故障点位置。
(2)电流单元用于检测过电流信号，ABC三相电流均可检测，可同时匹配5A、1A的电流互感器，其中电流的整定可通过面板上的电位计来调节，整定范围从50%至500%。电流单元检测到的信号通过光纤和数据线传到主控单元，主控单元依据设定的逻辑判断是否发出跳闸指令。每个电源进线装设一台电流单元。
(3)每个弧光单元包含10个弧光检测接口，这些接口均为光纤接口，用于连接弧光传感器。弧光传感器的感光强度则可以通过弧光单元面板上的电位计来调节设定，可以从10KLux调节至50Klux。弧光单元检测到的信号通过光纤和数据线传到主控单元，主控单元依据设定的逻辑判断是否发出跳闸指令。弧光单元通常安装在选定的某个开关柜中。
(4)弧光传感器是探测弧光的感应原件。当发生弧光故障时，光强度大大增加，弧光传感器直接将光信号传送给主控单元或者弧光单元。
(5)电源模块工作电源为交直流两用，基本上不受现场制约。AC85-264V或者DC80-350V、19-140V，输入频率47-440Hz，输出功率12W。
(6)光纤三工器（可选用）可以在标注数量的保护通道不足的情况下，非常方便的扩展保护点，并且节约相应费用。在不影响电弧光保护系统功能的情况下，
满足了用户扩展保护点的要求，给用户带来了较大方便。
3.系统控制原理
电弧光保护动作判据为故障时产生的两个条件：弧光和过电流。当检测到弧光和电流增量时发出跳闸指令信号；当检测到弧光或者电流增量时发出报警信号，并不发出跳闸指令。

装设电弧光维护的必要性 
 开关柜内部燃弧耐受时刻 当开关柜内部弧光短路毛病时, IEC298 规范附录AA 中规则的内部燃弧时刻是100 ms, 也就是说,开关柜能够承受的电弧焚烧时刻, 即维护动作和断路器切除毛病的时刻之和应小于100 ms 才干到达保 护该开关柜的目的。现在市场上销售的开关柜基本上是依照IEC298 规范生产的, 也就是说, 开关柜能够承受的电弧焚烧时刻为100 ms。表1 为国外对各种燃弧持续时刻下进行试验得出的对设备形成 的危害程度。
变压器动安稳时刻及中低压母线维护动作时刻的要求 国标规则的110 kV 及以上电压等级的变压器的热安稳允许时刻为2 s, 动安稳时刻为0.25 s。但实践上, 在低压侧出口短路毛病时过流后备维护切除动作时刻往往在2 s 以上, 距变压器的动安稳时刻 要求0.25 s 相差甚远, 这也是形成变压器损坏的重要原因。
 现有的中低压母线维护方法及存在的问题 1.3.1 变压器后备过流维护 这是现在国内使用广泛的中低压母线维护方法( 乌海电业局也是使用的这种维护方法) 。因为考虑到与馈线和母线分段开关的配合, 维护跳闸时刻一般整定为1.0~1.4 s, 有的乃至更长, 达2.0 s 以上。这一动作时刻远远不能满意快速切除中低压母线毛病的要求。 
馈线过流维护闭锁变压器过流维护 近年来使用馈线过流元件闭锁变压器过流维护的使用较为广泛, 与变压器后备过流维护方法比较其动作速度有了必定的进步, 典型动作时刻为300~400 ms。但关于要求100 ms 以内切除毛病的, 显然 不能满意要求。
选用环流原理的高阻抗母线维护 这种维护方法典型的维护动作时刻为35~60ms。考虑到断路器的分闸时刻, 这一动作速度对要求100 ms 以内切除毛病来说也慢。而且这种维护方法的接线复杂, 对TA 的质量要求高, 安装在有很多出 线的6~35 kV 母线上非常困难, 也不经济。此外, 因为其维护规模受到TA 安装位置的限制, 不能维护到发作毛病几率较高的电缆室电缆接头处的毛病。因而并不合适使用于中低压母线维护。从实践 使用状况来看, 现有的维护方法显然不能满意快速切除母线毛病或维护覆盖规模的要求,因而, 在中低压母线和开关柜装设一种快速的母线维护是必要的, 也是迫切的。
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