10kV侧保护方案.doc

110kV水井湾变电站10kV侧为带旁路母线的单母线分段，1段母线和2段母线分别带有3回出线到用户端。根据事故统计，发生内部燃弧故障时，相关设备必然受到严重损坏，系统必须停机。因此设计方案当电弧发生时，通过直接跳相应断路器来达到保护的目的。针对单母线分段系统而言，由于其故障电流可以从两个方向流入，所以装设两台REA101主单元，即每台进线放一个是必要的。每台主单元独立配置缠绕式光纤传感器各一根，光纤传感器绕经自身进线所在母线的所有开关柜及母联开关柜母线室，用于检测母线弧光。每台REA101主单元均接入进线电流信号，通过电流互感器检测5A或者1A的电流信号用于过流判别。由于可以使用弧光和电流两个判据放出动作信号，也可以单独采用弧光判据进行动作，对于水井湾变采用前者作为判据。2台REA101之间通过光纤链路进行通信，用于传输电流信号，保证了1条进线带两段母线运行时发生区域性故障进行选择性跳闸。发生跳闸断路器失灵时可通过弧光保护继电器的断路器失灵保护跳开上级断路器。由于水井湾10kV出线不是很多，部分出线为电缆出线。在实际运行中，由于电缆头的爆炸或电缆沟起火引起的开关柜事故很多。因此，如何能在电缆头爆炸后在最短时间内将该台开关柜的断路器切断成为弧光综合保护装置应该而且必须做到的功能。因此在合理成本控制下采用6台REA105扩展单元用于扩展保护区， REA105扩展单元拥有直接跳闸出口，可以用于检测弧光并执行跳闸输出，可将保护对象分成较小的区域。例如当弧光故障发生在某一个REA105扩展单元的监视区域回路时，只有该回路的断路器会动作分闸，因此就可以获得选择性跳闸，而且此时系统其他健全相的部分任然在供电状态，因此这种配置方案可以更大选择性的保护系统。水井湾变10kV侧弧光保护配置方案具体见图4.8所示。其中虚线圈为单元监测区域，虚线箭头为跳闸单元动作输出线路，实线为设备通信联络。图4.8 水井湾变10kV侧弧光保护配置方案Fig.4.8 Acheme of ABB arc protection relay in Shui jingwan substation该系统还可以在发生跳闸断路器失灵时通过弧光保护继电器的断路器失灵保护跳开上级断路器，即假如REA105扩展单元的断路器失灵保护功能也在使用，而且该单元所监视区域的断路器分闸后仍然无法在延迟时间（150ms）内消除故障电流的话，此时该REA105扩展单元的上级中央单元将会令上一级断路器动作分闸，同样的，如果REA101中央单元的断路器失灵保护功能也在使用，而且该单元所监视区域的断路器分闸后仍然无法在延迟时间内消除故障电流的话，此时中央单元会将变压器110kV侧的断路器动作而分闸。整个系统弧光保护方案采用母线和馈线弧光故障保护相结合，无论母联处于何种位置，母线或馈线任何部位发生弧光均跳开相应断路器或母联断路器。即使当采用1条进线带两段母线并列运行时，两台REA101主单元之间可通过光纤传输电流信号，保证了弧光故障所在母线的进线单独跳闸。根据变电站实际运行情况，具体的动作方式可以如下：1) 当两进线同时供电、母联开关Q3断开、两段母线单独运行时：(a) 1#段母线弧光故障。此时1#段的REA101主单元检测到弧光信号，同时电流单元采集到过流信号，主控单元出口跳开1#段进线电源断路器Q2，同时闭锁母联开关备自投;(b) 出线1弧光故障。此时故障区域在扩展单元S1检测范围内，因此只有断路器Q4动作而分闸，母线继续带电，其他健全相不受影响。如果规定时间电流故障信号没有消除，主单元随即跳闸Q2断路器，闭锁母联开关备自投;(c) 2#段和1#段保护原理相同。2) 当两进线同时供电、母联开关Q3合上时：(a) 1#段母线弧光故障。此时1#和2#段的REA101主单元检测到过流信号，1#段的REA101主单元检测到弧光信号。主控单元判断后跳闸1#段进线电源断路器Q2和母联开关Q3;(b) 出线1弧光故障。扩展单元S1检测到出线1的弧光信号，同时1#和2#段的REA101主单元的电流单元采集到过流信号。扩展单元S1跳开出线1的断路器Q4。如果规定时间电流故障信号没有消除，主单元随即跳闸Q1断路器1#段进线电源断路器Q2和母联开关Q3；(c) 2#段和1#段保护原理相同。3) 当仅1#段进线电源供电，母联开关Q3合上时：(a) 当1#母线弧光故障。1#段的REA101主单元检测到弧光信号，主单元采集到1#进线过流信号。主单元出口跳开1#段进线电源断路器Q2。如果规定时间电流故障信号没有消除，主单元随即跳闸Q1断路器；(b) 当2#母线弧光故障。2#段的REA101主单元检测到弧光信号，主单元采集到1#进线过流信号。主控单元出口跳开母联开关断路器Q3。如果规定时间电流故障信号没有消除，主单元随即跳闸Q2断路器；(c) 出线1弧光故障。当扩展单元S1检测到出线1的弧光信号，主单元采集到1#进线过流信号。主单元判断后随即命令S1单元跳闸Q4。如果规定时间电流故障信号没有消除，主单元随即跳闸Q2断路器；(d) 出线6弧光故障。当扩展单元S6检测到出线6的弧光信号，主单元采集到1#进线过流信号。主单元判断后随即命令S6单元跳闸Q5。如果规定时间电流故障信号没有消除，主单元随即跳闸Q3断路器；4) 仅2#段进线单独供电时，原理同上。通过分析，采用ABB先进的弧光保护技术对水井