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,還會造成嚴(yán)重的人身傷害和財產(chǎn)損失。
圖1 開關(guān)柜弧光故障事故圖
弧光故障事故的危害程度取決于弧光電流及切除時間,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(總切除時間不超過100ms)對設(shè)備損傷比較小,傳統(tǒng)的電流保護(hù)和接地故障保護(hù)由于檢測周期長,動作時間慢,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)啟動保護(hù),其弧光單判據(jù)動作時間≤7ms;弧光+電流雙判據(jù)動作時間≤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)
(1)啟動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系數(shù)可整定范圍為0.05~10In,電流常量啟動系數(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。
(4)支持20路弧光探頭信號采集。
(5)弧光故障點(diǎn)定位。
(6)弧光光纖鏈路自檢及裝置異常自檢。
(7)4組失靈保護(hù)。
(8)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)
(1)自帶濾光功能。
(2)無源型弧光傳感器。
(3)探測角度≥180°。
3弧光保護(hù)方案及動作邏輯
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12個回路,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ARB5-S弧光探頭。
保護(hù)動作邏輯為母線室或手車室弧光故障動作于跳閘進(jìn)線和母聯(lián)開關(guān),電纜室弧光故障動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
安裝探頭時應(yīng)選擇安裝位置,避免出現(xiàn)檢測盲區(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個弧光傳感器。
1母線室
2手車室
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、安裝簡單、動作迅速可靠,廣泛應(yīng)用于水務(wù)、電廠、、工業(yè)、交通等行業(yè)項目。
參考文獻(xiàn)
[1]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊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