淺析電弧光保護在火力發電廠用電高壓係統中的應用

程瑜

开云体育手机下载教程 上海嘉定 201801

摘要：介紹了電弧光保護裝置的組成,對火力發電廠高壓廠用電係統保護的現狀及存在的不足進行了分析,以一個(ge) 典型的2×300MW火力發電廠工程為(wei) 例,討論了高壓廠用電係統電弧光保護裝置的設計應用方案,對電弧光保護裝置的應用前景進行了展望。

關(guan) 鍵詞：電弧光保護；高壓廠用電係統；應用

0引言

隨著我國電網特高壓、大電網發展的不斷深化,對於(yu) 發電廠安全、可靠運行的要求不斷提高。作為(wei) 電網中的主要電源,火力發電廠的安全可靠性直接影響電網的安全可靠性。高壓廠用電係統的安全運行直接關(guan) 係到整個(ge) 電廠的安全可靠性,因此,高壓廠用電係統的保護顯得至關(guan) 重要。

按照我國現行的廠用電和繼電保護設計規程規範,高壓廠用電係統一般不配置快速母線保護,而是由上元件的後備保護來切除母線短路故障。此種配置導致故障切除時間延長,加大了設備的損害。近年來,隨著係統短路電流的不斷增長,由於(yu) 廠用電係統短路故障切除不及時引起的電弧光對設備及人員造成傷(shang) 害的事故時有發生,為(wei) 防止該問題而設計的電弧光保護係統在火電廠中也有了應用。本文主要從(cong) 電弧光保護的原理、構成及其在火電廠高壓係統應用的典型方案出發,對該保護係統的應用進行探討。

1火力發電廠高壓廠用電係統的保護現狀

根據GB/T14285—2006《繼電保護和安全自動裝置技術規程》和DL/T5153—2002《火力發電廠廠用電設計技術規定》,針對高壓廠用電源及母線故障的保護配置一般為(wei) :

1. 相間短路故障保護。廠用變壓器裝設過電流保護,用於(yu) 保護變壓器及相鄰元件的相間短路故障,保護裝於(yu) 變壓器電源側(ce) ;在二次側(ce) (3kV,6kV,10kV)母線斷路器上裝設電流速斷保護,帶時限動作於(yu) 該分支斷路器。

2. 單相接地故障保護。300MW機組高壓廠用電源多為(wei) 低電阻接地係統,其廠用母線和廠用電源回路的單相接地保護由接於(yu) 電源變壓器中性點的電阻取得零序電流來實現,保護動作後帶時限切除該回路斷路器。

綜上所述,高壓廠用母線不配置快速母線保護,而是由上元件的後備保護來切除母線短路故障,故障切除時間延長。

2電弧危害和電弧光保護的原理

2.1電弧造成的危害

高壓開關(guan) 櫃內(nei) 斷路器設備發生短路時產(chan) 生的電弧使開關(guan) 櫃內(nei) 的溫度、壓力迅速上升,從(cong) 而造成重大危害。

(1)電弧溫度高,由於(yu) 過熱造成母線銅排、鋁排熔毀,電纜熔毀,電纜絕緣層著火,嚴(yan) 重時引發配電室或電纜溝火災。

(2)壓力、溫度劇增造成開關(guan) 設備爆炸。

(3)碎片飛射、高溫、強光、有害氣體(ti) 、爆炸音等造成人員傷(shang) 害。

(4)由於(yu) 弧光引起事故擴大,會(hui) 造成更大麵積的停電和火災事故,導致停機或全廠停電。

2.2電弧光保護的原理

電弧光保護係統主要是基於(yu) 弧光增量動作判據,並輔以電流增量動作判據,當2個(ge) 判據均發出跳閘令時,動作跳閘。電弧光保護係統主要由2部分組成:弧光傳(chuan) 感器和控製保護主單元。弧光傳(chuan) 感器分散布置在高壓開關(guan) 櫃內(nei) 的母線室和斷路器室內(nei) ;控製保護單元集中布置在電源櫃內(nei) ,采集弧光傳(chuan) 感器及電流傳(chuan) 感器的動作數據,實現控製保護邏輯及跳閘輸出。電弧光保護係統的故障切除總時間為(wei) 80～100ms,可避免設備受電弧危害而損壞。

2.3電弧光保護的特點

電弧光保護采用弧光作為(wei) 故障主判據並采用過電流作為(wei) 閉鎖條件,原理簡單,同時也保證了可靠性。另外,該整套保護係統具有較好的速動性,可快速切除高壓廠用母線的短路故障,防止設備損壞和人員損傷(shang) 。由於(yu) 弧光傳(chuan) 感器定值的整定無成熟的規範依據,因此,該保護係統需要更多的運行經驗,弧光傳(chuan) 感器的元件質量也直接影響保護係統的性能。

3電弧光保護係統的構成

電弧光保護係統的構成如圖1所示,該係統一般包含4個(ge) 部分。

圖1電弧光保護係統構成示意圖

(1)控製保護主單元。主單元包含電流檢測和控製保護功能,通過分析處理電流檢測數據和來自弧光傳(chuan) 感器的動作信息,在滿足跳閘條件時,發跳閘令切除故障。主單元一般具有斷路器失靈保護功能,在進線斷路器不能切除故障時,啟動失靈保護邏輯,跳上斷路器。此外,主單元還應具有數據傳(chuan) 輸、故障信息上傳(chuan) 、就地顯示等功能。

(2)弧光傳(chuan) 感器。弧光傳(chuan) 感器分散安裝於(yu) 開關(guan) 櫃母線室和斷路器室內(nei) ,作為(wei) 光感應元件,應檢測在故障中增強的光強並將光信號轉換為(wei) 電信號傳(chuan) 送給輔助單元。

(3)輔助單元。輔助單元分散安裝在開關(guan) 櫃內(nei) ,收集來自弧光傳(chuan) 感器的故障動作信息並匯總上傳(chuan) 給主單元。每個(ge) 輔助單元可接入多個(ge) 弧光傳(chuan) 感器。

(4)輔助元件有通信電纜等,主要用於(yu) 聯結以上3部分設備,共同組成完整的電弧光保護係統。

4高壓廠用電係統電弧光保護典型方案

在典型的2×300MW火力發電廠工程中,每台機組設1台高壓廠用工作變壓器和2段高壓廠用母線。高壓廠用工作變壓器低壓側(ce) 采用雙分裂繞組,2個(ge) 繞組分別接入對應的高壓母線段,高壓母線備用電源引自全廠公用的啟動備用變壓器。下麵介紹一種應用於(yu) 上述工程條件的高壓廠用電係統電弧光保護的典型設計方案。

4.1主單元的配置

電弧光保護係統及主單元按高壓廠用電母線段配置,即每段高壓廠用母線配置1套電弧光保護係統。在工作電源進線開關(guan) 櫃配置1台主單元,用於(yu) 工作進線的電流檢測和整個(ge) 係統的控製保護;同時,在備用電源進線櫃配置1台電流輔助單元,用於(yu) 備用電源進線的電流檢測。

4.2弧光傳(chuan) 感器的配置

在每麵高壓開關(guan) 櫃的母線室和斷路器室分別配置弧光傳(chuan) 感器,用於(yu) 檢測開關(guan) 櫃在故障時的增強光強。也可根據技術經濟分析,僅(jin) 在母線室配置弧光傳(chuan) 感器。

4.3輔助單元的配置

單台輔助單元可接入多台弧光傳(chuan) 感器,因此,輔助單元的配置數量根據實際選用的弧光保護裝置輔助單元的接入能力確定。應保證電弧光傳(chuan) 感器的接線距離短,8～10麵開關(guan) 櫃設置1台輔助單元。

4.4保護跳閘出口

按母線段配置的電弧光保護係統,當弧光判據和電流判據均滿足動作條件時,應發跳閘令動作於(yu) 該母線段工作電源進線斷路器和備用電源進線斷路器跳閘。是否投入斷路器失靈功能,需根據係統條件和電弧光故障情況綜合分析確定。

5安科瑞ARB5-M弧光保護產(chan) 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）主控板和采集板數量之和不能大於(yu) 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，請特別注明。

6安科瑞ARB5-M弧光保護產(chan) 品功能和技術參數

7安科瑞ARB5-M弧光保護產(chan) 品現場安裝

弧光保護主控單元、探頭安裝圖如下。

8結束語

電弧光保護作為(wei) 一種原理簡單、速動性好的新型保護係統,為(wei) 火力發電廠高壓廠用電係統母線故障保護,減少設備損壞和人員損傷(shang) ,提供了一種良好的途徑。目前,在渭河電廠2×300MW工程、灞橋電廠2×300MW工程等項目的高壓廠用電係統中,電弧光保護係統已得到了應用,至今運行情況良好。今後的工程項目中,電弧光保護係統在火力發電廠廠用電係統中的應用必將更加廣泛,隨著應用實例的不斷增加,其運行整定也將更加完善和成熟。

參考文獻：

1. 鄒瑄.電弧光保護在火電廠高壓廠用電係統中的應用．

[2] 安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) 2022.5（版）.

作者簡介：

程瑜，女，本科，开云体育手机下载教程，主要研究中低壓綜合保護及絕緣監測係統，