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弧光保护系统实际应用方案介绍|方德瑞能

弧光保护系统实际应用方案介绍|方德瑞能
2024年04月17日 09:11

  弧光保护的历史

  GIS设备、中高压开关柜、变压器、低压开关柜等均是在电力系统的应用中的重要组成部分。由于电气故障时有发生,对设备和人员造成了严重的影响。

  自20世纪60年代起,国际上的发达国家已经开始了对弧光短路故障的保护方法的研究。大概在90年代,我国电力系统引进了弧光保护系统,在重点项目和大型项目上开始进行应用。随着国内集成电路的发展,以及继电保护产品的升级换代,国内的一些电力行业龙头企业也开始投入对弧光保护相关产品的研发。目前成熟的弧光保护产品也开始慢慢走入大众视野。自2010年起,很多机场,水利,医院,电厂,泵站项目均开始进行改造和升级。其中弧光保护就是其中一种重要的保护装置。2020年后,随着产品的成熟化,越来越多的工矿企业,居配项目,新能源,储能也开始使用中小型弧光保护系统对电力设备进行监测与防护。

  弧光保护种类

  弧光保护的主要功能是当弧光短路事故发生时,快速切除断路器,从而实现对用电设备的保护。预防弧光导致的连续爆炸或者燃烧事故。

  根据应用的环境不同分为如下类型:

  GIS弧光保护系统:对GIS真空室内发生的弧光事故进行监测告警

  高压开关柜弧光保护系统:针对于高压开关柜发生的弧光事故进行保护

  低压开关柜弧光保护系统:针对于低压开关柜发生的弧光事故进行保护

  变压器弧光保护系统:针对于变压器或箱变内发生的弧光事故进行保护

  弧光保护产品组成

  弧光保护系统由四部分组成:弧光保护主控单元(母线弧光保护),弧光监测单元(馈线弧光保护),弧光采集单元(弧光传感器),传输介质(光纤)。

  弧光保护主控单元主要是用来对整段母线进行综合监测。是弧光保护系统的核心。它的主要功能是采集电流和弧光信号。发出跳闸信号给主开关。

  弧光监测单元主要是用来对母线段的所有出线柜进行综合监测,是弧光保护系统的分支保护。它的主要功能是实现弧光保护系统的分区控制功能。减小停电范围。当弧光故障发生在出线柜时,仅跳开故障出线柜断路器。

  弧光传感器通常安装在封闭的电气室内。开关柜主要安装在母线室、手车室、电缆室内。变压器通常监测的是变压器高低压进出线接头位置。GIS设备主要安装在法兰盘上。环网柜通常安装在电缆室内。实时监测封闭区域内光强变化。

  传输截止光纤,实现传感器对光信号的传输,保证绝缘和稳定性。

  弧光保护是以光信号为主要判定依据,通过电流增量的辅助判定来有效实现弧光保护的快速性和准确性。通常弧光保护系统切除故障的时间可以控制在3-7ms范围内。相较其他电流型保护装置的30-40ms动作时间会快出很多。快速的切除,可以有效的降低损失,减小风险。

  弧光保护产品安装

  我们以南京方德瑞能电力科技有限公司生产的FDRN8000系列弧光保护系统在高压开关柜的应用为例:

  传统高压开关柜弧光保护系统,仅仅监测开关柜的母线室事故,但是弧光的事故发生往往是在电缆室和手车室居多。因此FDRN8000系列弧光保护系统,通过多传感器的监测,可以实现对开关柜的全方位监测。

  FDRN8671 母线型弧光保护主控单元,可以接入48路弧光监测点。当项目中传感器接入数量较大时,可以在不使用扩展单元的情况下完成对整段母线的开关柜母线室及进线柜的全方位监测。

  FDRN8610馈线型弧光保护单元,具备多种安装方式,可支持面板安装,也可以支持导轨安装。每台馈线弧光保护可以接入3路弧光监测点。主要监测出线柜手车室和电缆室内的弧光。馈线型弧光保护单元监测出线柜本柜保护电流和零序电流,不仅可实现微机常规的过流保护功能,也可以实现弧光保护跳闸及告警功能。与此同时,馈线弧光保护单元可以通过扩展测温传感器和局部放电传感器,来实现对弧光事故的预防及预警。当出线柜内发生爆炸或者燃烧,还可以通过配置气溶胶灭火单元,实现对开关柜电缆室的灭火功能

  FDRN500系列弧光传感器,具备全光谱监测,紫外光监测两种监测方式。传感器根据安装方式不同,可分为光纤型、法兰型、ST型、可裁切型。根据现场实际安装的不同选择相应的传感器。传感器无电路设计。使用寿命超过10年。

  弧光传感器通常安装在开关柜的母线室内壁。预留10mm圆孔即可安装。安装过程中应注意保持电气安全距离,同时尽量保证传感器的监测角度最小。弧光传感器根据特性的不同,会有个别的差异和误差。这部分误差可以通过硬件和装置的软件功能进行调节校准。保证产品的精度和一致性。弧光传感器建议选用紫外光型弧光传感器。避免使用全光谱传感器或电缆型弧光传感器。这类传感器容易造成误动。如因为误动导致进线柜跳闸,也会容易对用户造成较大的经济损失。

  光纤铺设过程中应尽量保证光纤的平整,务必过度硬拉和折弯,光纤的铺设路径尽量减少弯角。这样会有效避免光纤距离过长导致的信号衰减问题。个别光纤如需要通过地沟或者桥架走线,需要加PVC护套,对光纤进行保护。

  弧光保护产品的应用

  1.低压应用:通常低压安装弧光保护考虑到成本及性价比,通常选用功能简单的母线型弧光保护装置。传感器安装在低压柜的母线室内。

  2.高压应用:高压应用方案主要选用母线+馈线综合监测系统,进线柜、出线柜、母联柜等带断路器的开关柜安装3个弧光传感器,分别在母线室、断路器室、电缆室内。计量柜、PT柜、隔离柜母线室内安装1个弧光传感器,当母线室发生弧光跳进线柜和母联柜,当出线柜断路器室及电缆室内发生弧光跳开出线柜本柜。

  3.箱变变压器应用:箱变应用方案主要是监测位置比较广泛。通常是在高压开关柜,变压器高低压触头,低压侧进线柜和低压母线室安装弧光传感器。实现的动作逻辑为低压侧发生弧光跳开低压进线柜。变压器发生弧光跳高压出线侧,高压区域发生弧光跳闸高压进线侧。同时具备失灵保护。

  4.新能源及储能应用:新能源应用方案更多的是类似于箱变弧光保护方案。此类方案监测的传感器点较多。安装位置也会有很大的差异。因此弧光保护厂家需要根据客户的需求不断完善相关产品和功能以满足不同用户的需求。

  参考标准:

  《弧光保护测试设备技术要求 》能源行业标准BNT 10190-2019

  《弧光保护装置通用技术条件》电力行业标准DLT1504 -2016

  GBT 14598.302-2016 弧光保护装置技术要求

  (来源:News快报)

责任编辑:何奎良

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