VAMP321电弧光保护

VAMP321弧光保护系统概述及应用首先，在电源系统中，35kV以下电压级别的总线通常没有安装总线保护，因此没有稳定问题。但是，中低压母线有更多的插座，工作频繁，三相导体线之间的距离与大地的距离比较近，容易受到小动物的危险，设备的制造质量比高压设备差。设备的绝缘老化和机械磨损、运行条件差、系统运行条件变化、人和运行错误等原因，导致中低压母线故障的概率比高压、超高压母线高得多。但是中长期公共汽车保护大部分采用有大延迟的备份保护体系消除公共汽车故障，故障发展、扩大，造成巨大经济损失的情况较多。近年来，由于多种原因，开关设备严重着火，发展为“营地火灾”的事故也发生了。主变压器由于外部短路电流冲击损失引起的事故也逐年增加，配电网事故处理不足，电网事故扩大，带来了相当大的经济损失，已经成为电力部门关注的焦点。大部分原因是没有安装中低压母线保护装置，无法快速消除故障。因此，为了确保变压器和总线开关设备的安全运行，根据继电保护的快速要求，配置专用低压母线保护迫在眉睫。本文首先介绍了低压母线保护动作时间对开关齿轮电弧短路故障和变压器动态稳定时间的要求。其次，介绍了开关齿轮电弧短路故障保护措施及现有中低压母线保护方案。最后，介绍了一种新的电弧中低压母线保护系统。二、开关设备内部弧允许时间和变压器动态稳定时间指标2.1、开关设备内部弧允许时间IEC298标准附录AA中规定的内部燃烧电弧时间为100毫秒，目前市场上销售的开闭设备基本按IEC298标准生产。也就是说，开闭装置能承受的电弧燃烧时间为100毫秒。故障短路弧一直在燃烧，直到发生电弧故障，断路器运行。也就是说，保护动作时间加上断路器切断时间的总和就是电弧燃烧持续时间。在保护开关齿轮方面，保护措施时间不足100毫秒，意味着防止电弧短路故障进一步增大，会造成更大的危害。上表显示了在海外进行各种点号期间的实验结果，对设备造成的损害程度。图1显示了不同电弧燃烧时间下的电弧能量和开合装置材料的损伤程度。图1 .电弧能量和燃烧时间与破坏第三，变压器的动态稳定性时间据有关数据显示，在一些地区，110kV以上的变压器在短路故障电流的冲击下直接损坏的事故占总事故的50%以上，与之前几年的统计相比有明显增长的趋势。这种故障的例子很多，特别是变压器低压侧出口(低压总线)短路时发生的故障一般需要更换绕组，严重的话，更换整个绕组，会造成非常严重的后果和损失。国家标准规定的110kV以上电压等级变压器的热稳定性允许时间为2秒，移动稳定性时间为0.25秒。但是实际上，低压侧出口处的短路故障往往与过流备份保护切断的动作时间超过2秒，与0.25秒变压器的动态稳定性时间相距甚远。可以说继电保护不完整，是变压器损坏的重要原因。目前，对近(低压母线)短路故障引起的变压器损坏的保护措施过长，明显比变压器允许的短路电流时间长，不能满足变压器保护要求，变压器保护功能满足小于变压器允许动态稳定时间0.25秒的要求，亟待改进。四、开关柜弧短路故障保护措施1消极保护措施该措施的目的是限制缺陷弧的各种效果，例如加强开关设备的结构、个别单元房隔离密封、释放板设置和释压通道。使用此措施可以在一定程度上减少损坏程度。相反，为了大幅提高开关设备的抗电弧性，要加强结构，大大增加设备费用。下表是海外评估开关设备内部电弧允许时间的增加及由此产生的增加成本的结果。2积极的保护措施使用高速专用中压母线保护功能，限制故障电弧的持续时间，从根本上限制故障电弧，消除对设备和人员的各种影响。如果中低压母线保护装置可以在开关设备的允许弧时间内消除故障，则最大限度地减少由弧故障引起的开关设备损坏。另一方面，限制开关设备的损坏，也就是说，防止发生故障的可能性，防止主变压器因长时间短路电流的冲击而损坏。还迫切需要限制电弧短路故障损坏开关设备及变压器的最有效的保护措施。五、现有中压母线保护方案和现有问题在上述保护开关设备中，当前常用的中压总线保护方案如下：1变压器后备过流保护方案：这是目前国内使用最广泛的中压母线保护方案。考虑到与馈线和总线段交换机的操作，保护跳闸时间通常设置为1.0-1.4秒，有些时间大于2.0秒。显然，这种动作速度远远不能满足中压总线故障排除的快速要求。2馈线过流保护锁变压器过流保护方案：近年来，微机过流保护在中压馈线上得到了广泛的应用，国外提出了利用馈线过流要素锁定变压器过流保护的更广泛的过流锁定保护方案。此方案与正常运行时间为300-400毫秒的变压器备份过电流保护方案相比，运行速度有所提高。显然，100毫秒以内的切除要求也不能得到满足。采用三循环原理的高阻抗母线保护方案：这是国外一些重要项目采用的专用电流差动中压母线保护方案，一般保护动作时间为35-60毫秒。考虑到断路器的制动时间，即使需要100毫秒以内的切断错误，此动作速度也很慢。采用这种方案的布线复杂，对CT要求高，插座多的6-35kV总线上安装，既困难又不经济。此外，由于CT安装位置限制了保护范围，因此无法保护可能出错的电缆室电缆连接器的故障。也不适用于中压总线保护应用。根据实际应用情况，传统的保护方式显然不能迅速消除总线故障或保护复盖范围，目前实际运行中低压总线故障的可能性很高，迫切需要采用新的中压总线保护系统，解决延迟消除故障引起的故障发展和扩大带来的巨大经济损失问题。六、新型弧光总线保护系统及其应用1系统配置弧形总线保护系统是一种快速稳定的专用低压总线保护系统，采用电弧检测和过流双重基准原理，原理简单，动作快，对变电站一级设备没有特殊要求，适应各种操作方式，在各种操作模式下保护切换不需要，是目前电厂、变电站、工业和商业分配系统380V-35kV低压总线保护的理想解决方案。2周单位主单元包括电流检测和断路器故障保护功能，用于检测短路电流和电弧传感器的动作信息，发送跳闸信号以消除故障。系统仅在检测到弧和过电流时发出跳闸命令。如果输入断路器不起作用，请启动断路器故障保护逻辑，然后运行跳闸命令以消除上游断路器中的故障。主单元还根据由辅助单元发送的电弧传感器的运动信息和温度传感器测量的温度，提供电弧故障点的位置和温度报警信息。每个主单元最多可以访问10个使用RS485总线与次单元通信的次单元。主单元具有二进制I/O接口，用于在主单元之间交换过流和电弧传感器动作信息，以实现可选的剪切总线故障。3辅助设备辅助设备安装在开闭设备上。每个辅助设备可以访问10个电弧传感器、1个便携式电弧传感器和1个温度传感器。辅助设备的地址通过选项卡式开关设置。系统发生电弧故障时，辅助设备收集电弧传感器的动作信息，并将其传送到主设备，显示辅助设备和电弧传感器的地址号，有助于快速解决问题和解决问题。4弧传感器安装在开关齿轮垫片上的电弧传感器为低压开关设备提供了选择性保护，从简单布线到各种复杂布线。电弧传感器是检测发生电弧故障时突然增加的亮度的光学检测装置，它将光信号作为电流信号发送到辅助设备。5便携式电弧传感器除了可以在连接电缆允许的范围内自由移动外，它提供了与以前的电弧传感器相同的功能和性能。该设备可以临时连接到辅助设备，可以放置接近工作空间的位置(如胸袋)，从而提高操作人员在操作现场服务开关时的安全性。6温度传感器温度传感器可用于监测交换机齿轮内关键组件(如总线连接器)的温度，如果主设备超过该值，则发出警告信号。专用弧灯保护系统的运行时间为5-7毫秒，比传统总线保护方案快得多。开关设备中每个单位房间的故障排除总时间可以控制在100毫秒以内。因此，在电弧故障机柜内的压力和温度急剧增加之前，可以消除供给的短路电流，从而使损失最小化。开闭装置在消除弧问题的原因后，进行了有限的清理工作后继续工作，电源可以快速恢复。7应用案例简单、快速、稳定的工作方式，广泛的保护范围，易于安装和维护的电弧光保护系统，目前在包括中国在内的20多个国家的400V-20kV低压开关设备上运行了1000多台VAMP电弧光保护系统，最大规模的系统遍布发电厂、变电站、工业业务用户等领域，达20个主要单位。南非是应用电弧光保护系统最多的国家之一。据不完全统计，到2002年7月为止，安装了最多12个主要单元的140多个电弧光保护系统已经启动。1999年以前，南非Eskom配电线路未在装甲开关设备上指定内部电弧额定时间，通常采用制造商按照IEC298标准提供的100毫秒额定燃烧电弧时间指标。此后，Eskom深入研究了开关齿轮技术规范，特别是内部弧额定时间和当时使用的总线保护方案，确定了使用200毫秒内部弧额定时间的开关齿轮，并确保了使用的总线保护在此指定时间内检测和消除各种弧短路故障的足够裕度。为此，决定使用弧光保护作为中压母线保护，部分变电站开始安装弧光保护系统。Eskom流通网在2000年发生了3次开闭装置电弧短路事故。North变电站的11kV开关设备断路器因没有安装弧保护系统的连续过载和下游横向故障而受到广泛破坏。由于这个故障，50%的线路24小时停止运行，邻近变电站供给了剩余负荷。Ascot North 66/11kV变电站的11kV开关设备17个总线保护设备。电缆箱中电缆终端的故障首先引起单相接地故障，发展为两相接地故障。从66kV输入线上安装的故障记录装置记录的故障波形来看，当时变电站的故障水平为000A，由于电弧光保护安装为主保护，故障消除总时间为85毫秒。弧灯保护系统主单元提供的位置信息表明故障在电缆箱部分。由于弧光灯保护的快速移除故障，损坏仅限于电缆箱，开关在外观上没有明显的损坏。通过电缆终端的简单维修，这个馈线在很短的时间内恢复了电源。Rietvlei 66/11kV变电站安装了21个使用弧形总线保护系统的11kV开关设备。在附近地区的发掘工程中，一根三相电缆裂开，000A的三相电缆坏了。这个故障开始被馈线保护装置清除，如果断路器切断失败，则是弧光灯保护动作。传感器寻址显示故障位置在断路器操作车中。Eskom决定评估运行的系统，为新的开闭设备配置弧光保护，现有的开闭设备将根据性能指标、运行环境条件等逐步配置弧光保护系统。七、结论随着现代电力系统的发展配电网的容量逐渐增加，中低压母线故障对电力系统安全运行的影响越来越大。除了严重燃烧中压开关设备外，还导致了“营地火灾”事故。也可能损坏昂贵的变压器，造成严重的经济损失。此外，如果处理不当，这种事故将发展为