0引言
內(nèi)蒙古西部電網(wǎng)高載能企業(yè)用戶的接線方式一般是從變電站35kV出線直接接至企業(yè)用戶,線路距離開關(guān)柜、電纜頭單相接地故障和相間短路故障較頻繁,這些故障發(fā)生的同時伴隨著電氣弧光的產(chǎn)生。在保護動作切除35kV母線之前,電氣弧光產(chǎn)生的高溫可將電氣設備和機械設備熔化,使單相接地故障發(fā)展迅速。由于高載能用戶負荷變化頻繁,較易發(fā)生相間短路故障,而損壞相鄰間隔的電氣設備,導致35kV系統(tǒng)易發(fā)生近端短路故障,甚至將35kV母線故障范圍擴大、故障時間延長等,這些都影響了風電場的穩(wěn)定運行生產(chǎn),因此中廣核風電有限公司內(nèi)蒙古分公司決定選用某風電場進行電弧光保護的改造,效果明顯的話,將推廣應用于公司其他風電場。
1電弧光保護
弧光保護是一種新型的母線保護方案,系統(tǒng)設計用于切除所有低壓或中壓空氣絕緣鎧裝開關(guān)柜中可能產(chǎn)生弧光短路斷路器的快速保護中。電弧光保護依據(jù)故障時產(chǎn)生的電弧光來判斷故障并切除,是一種非電氣量保護當系統(tǒng)發(fā)生故障時會伴有弧光量的產(chǎn)生,依據(jù)電弧光來判斷切除故障的保護就是電弧光保護。它是非電氣量保護,當發(fā)生弧光短路時,在弧光檢測傳感器覆蓋的區(qū)域內(nèi)弧光短路點可以被快速定位,這樣的話弧光保護僅僅靠弧光源作為跳閘判據(jù)很可能會受到一些外來因素光源使得弧光保護誤動作,所以一般的弧光保護都會有兩個判據(jù),就是弧光和電流增量。只有同時檢測到弧光信號和過流增量,弧光保護才會出口跳閘動作,圖1是弧光保護基本原理圖。
其基本原理是“與或”關(guān)系,當三相電流I或弧光L有一個判據(jù)時,弧光保護裝置會發(fā)信;當三相電流I和弧光L同時為與關(guān)系時,弧光保護裝置跳閘。
2電弧光保護的組成部分
主單元包含有電流檢測和斷路器失靈保護,它通過檢測短路電流和來自電弧光傳感器的動作信息,并對收集的數(shù)據(jù)進行處理、判斷,在滿足跳閘條件時,發(fā)出跳閘命令以切除故障。在進線斷路器不能切除故障時,它將啟動斷路器失靈保護邏輯,發(fā)出跳閘命令給上級斷路器來切除故障。此外,主單元根據(jù)輔助單元傳送來的弧光傳感器動作信息和溫度傳感器測量的溫度,提供弧光故障點的定位和溫度報警信息。
輔助單元當系統(tǒng)發(fā)生弧光故障時,輔助單元收集來自電弧光傳感器的動作信息并傳送給主單元,在主單元上顯示輔助單元和弧光傳感器的地址編號,有利于及時準確故障定位開關(guān)柜,為檢修提供信息。電弧光傳感器,專用于母線保護的弧光傳感器安裝在開關(guān)柜的母線室內(nèi),它作為光感應元件,將檢測在發(fā)生弧光故障中突然增加的強光,并將光信號轉(zhuǎn)換成電流信號傳送給輔助單元。
3弧光裝置的主要設備配置
安裝35kV系統(tǒng)弧光保護設備,裸光纖安裝在母線上,每個柜子在電纜室和開關(guān)室分別安裝2個探頭,如表1所示。
4電弧光保護現(xiàn)場調(diào)試情況
在35kV母線出線,311斷路器開關(guān)柜模擬弧光短路故障,動作錄波情況如圖2所示。正常工作時,三相電壓幅值隨時間變化是一致的,如圖3所示。
正常至故障工作時,AB兩項電壓幅值隨時間變化是基本一致的,C相發(fā)生故障,電壓基本沒有了為零,如圖4所示。
故障狀態(tài)時,AB兩項電壓幅值隨時間變化是基本一致的,C相發(fā)生故障電壓為零。通過現(xiàn)場調(diào)試情況以及帶開關(guān)傳動情況,電弧光保護能很好實現(xiàn)對母線的快速保護,如圖5所示。此時,311斷路器開關(guān)柜發(fā)生故障,311斷路器電弧光保護裝置接收到光纖傳感器、弧光傳感器的動作信號、過流信號,弧光保護能順利斷開301斷路器,同時也滿足保護快速性、靈敏性、選擇性和可靠性要求。
5安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品選型說明
ARB5-弧光主控單元
(1)*表示可選附件,需要另外增加費用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?zhí)貏e注明。
6安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)
7安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品現(xiàn)場安裝
弧光保護主控單元、探頭安裝圖如下。
8結(jié)論
某風電場如果使用弧光保護,不僅能快速切除開關(guān)柜內(nèi)部弧光短路故障,實現(xiàn)中低壓母線的快速保護,而且還能提高電力系統(tǒng)和設備的性和穩(wěn)定性。具體功能體現(xiàn)在以下方面:①保護人員和中低壓開關(guān)設備的,避免了弧光故障造成的損害;②保護變壓器免受短路電流損壞;③保護升壓站內(nèi)直流系統(tǒng);④可以預防火災發(fā)生;⑤延長開關(guān)設備使用壽命。