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摘要：電弧光是發(fā)電廠中常見的帶電危害，中低壓母線中設(shè)置的保護(hù)方案對于電弧光危害防護(hù)作用是非常微小的，因而想要避免電弧光給運(yùn)維人員和電氣設(shè)備帶來的損傷，需要借助于電弧光保護(hù)系統(tǒng)來減少電弧光帶來的危害。本文主要對6kV發(fā)電廠中用電系統(tǒng)電弧光保護(hù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，以期能夠?yàn)橥惖谋Ｗo(hù)應(yīng)用提供一些經(jīng)驗(yàn)參考。
關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；電弧光保護(hù)；母線保護(hù)
0前言
隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，電力事業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，線路中所應(yīng)用的中低壓開關(guān)也是越來越大，這就使得線路上的電流負(fù)荷越來越大，也使得開關(guān)柜中的電弧光發(fā)生也越來越頻繁，這不僅會影響變電站中的設(shè)備的正常運(yùn)行，而且還有可能給電站內(nèi)的運(yùn)維人員帶來人身威脅，因而采取相應(yīng)的保護(hù)措施來減少電弧光危害。
1電弧光及電弧光保護(hù)
電弧光的產(chǎn)生主要是由于兩電之間的電壓升時(shí)周圍空氣中的正負(fù)離子在電壓的影響下形成速轉(zhuǎn)動(dòng)的電廠，且在移動(dòng)的過程中不斷與其他分子碰撞出現(xiàn)新的離子，而這些電離子不斷增加，加上溫度的升變化就會產(chǎn)生電弧，實(shí)質(zhì)上是一種放電，這種放電對于電壓要求不是很，只要兩個(gè)電之間的電壓能夠超過周圍空氣絕緣強(qiáng)度時(shí)就會出現(xiàn)電弧放電，這種放電會直接影響電弧周圍的電氣設(shè)備運(yùn)行，而且電弧光的發(fā)生過程中溫度急劇上升，會給電氣設(shè)備造成較大的影響，放電時(shí)所產(chǎn)生的氣體會引起開關(guān)柜設(shè)備振動(dòng)劇烈，在振動(dòng)的過程中會使開關(guān)設(shè)備上的固定元件發(fā)生脫落，電弧光會直接對開關(guān)柜中的一次和二次設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p傷，并且會直接使絕緣電阻失去作用，甚至可能會引起開關(guān)柜爆炸，直接威脅電站中運(yùn)維人員的人身，基于此要采取相應(yīng)的電弧光保護(hù)措施，以便減少電弧光危害，保護(hù)發(fā)電廠中的電氣設(shè)備能夠正常運(yùn)行。
電弧光對電氣設(shè)備造成的損傷是由其自身所特性決定的，電弧光對設(shè)備損壞的程度是隨著時(shí)間的增加而加劇的，因而如何在短時(shí)間內(nèi)將故障排除，就能夠?qū)㈦娀」鈳淼奈：档降?。電弧光保護(hù)系統(tǒng)就是利用了的電弧光和電流保護(hù)措施，打破原來常規(guī)保護(hù)，在檢測到電弧光后就立即執(zhí)行跳閘指令，對故障部位進(jìn)行排除，從而減少電弧光給電氣設(shè)備帶來的持續(xù)傷害。同時(shí)電弧光保護(hù)系統(tǒng)在檢測到電弧光之后會在時(shí)間發(fā)出報(bào)警信號，這時(shí)裝置會自動(dòng)執(zhí)行1ms內(nèi)自動(dòng)跳閘命令，對故障源進(jìn)行快速切除，這樣能夠?qū)㈦娀」鈳淼奈：刂?/span>在1ms之內(nèi)，設(shè)備所受到的電弧光損壞是非常小的，這種保護(hù)模式比傳統(tǒng)的低壓母線保護(hù)速度更快，后期加上斷路器的跳閘時(shí)間，也能夠?qū)㈤_關(guān)柜的故障排除時(shí)間控制在100ms之內(nèi)。由此可以看出，電弧光保護(hù)能夠很大程度上降低設(shè)備故障帶來的電弧光損壞，并且為運(yùn)維人員的人身提供保障，因而在實(shí)際發(fā)電廠運(yùn)維過程中電弧光保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置是非常重要的。
2電弧光保護(hù)系統(tǒng)在6kV發(fā)電廠中的應(yīng)用
本次應(yīng)用的發(fā)電廠為6kV發(fā)電廠，以330MW火電機(jī)組為準(zhǔn)，發(fā)電組保護(hù)型號AM5SE，廠用保護(hù)系統(tǒng)為安科瑞AM5SE系列。6kV發(fā)電廠中的用電系統(tǒng)總共有四段母線，每一段母線上進(jìn)線都是一回，母線發(fā)生側(cè)故障主要是由于進(jìn)線過流保護(hù)導(dǎo)致的，在沒有電弧光保護(hù)時(shí)母線上的故障無法及時(shí)進(jìn)行排除，就會給母線和電氣設(shè)備造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞。針對于此，在發(fā)電廠中安裝電弧光保護(hù)系統(tǒng)，本次應(yīng)用的設(shè)備主要包括AM5SE低壓變壓器綜合保護(hù)測控裝置和ARB5滅弧裝置，其中ARB5快速滅弧器屬于主動(dòng)性電弧保護(hù)設(shè)備，能夠降低母線線路上發(fā)生故障電弧事故時(shí)所產(chǎn)生的溫，也能夠減少電弧光給電氣設(shè)備帶來的損壞和影響，與傳統(tǒng)電流保護(hù)模式相比，ARB5設(shè)備能夠快速對線路上的電弧故障進(jìn)行檢測確定，并且能夠?qū)收想娀∵M(jìn)行快速，減少電弧故障給電路帶來的損壞。在結(jié)構(gòu)上主要是有檢測控制裝置和一次主元件構(gòu)成，其中檢測控制裝置的作用主要在于能夠在2ms之內(nèi)對電弧光故障進(jìn)行檢測，并且確定故障電流信號，然后將其傳遞給一次主元件，主元件在接受相關(guān)指令之后能夠在僅僅1.5ms之內(nèi)發(fā)生動(dòng)作，對故障電弧進(jìn)行熄滅，由此可以看出，ARB5設(shè)備能夠快速在短時(shí)間內(nèi)對故障電弧進(jìn)行熄滅，且這種防護(hù)是屬于主動(dòng)型防護(hù)的，也是目前比較先進(jìn)的一種電弧保護(hù)設(shè)備，對于6kV的低電壓電廠來說非常適合。ARB5的應(yīng)用能夠顯著提運(yùn)維人員自身的性，即使是在IAC防護(hù)要求不足的開關(guān)設(shè)備當(dāng)中也能夠發(fā)揮保護(hù)作用，控制電弧光的損壞范圍，同時(shí)ARB5設(shè)備的使用還能夠整個(gè)用電系統(tǒng)使用效率的提升，能夠減輕電弧光給開關(guān)帶來的損壞，使開關(guān)設(shè)備在故障電弧之后能夠快速進(jìn)行，從而保證用電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。而AM5SE保護(hù)測控裝置則是適用于低壓變壓器的綜合保護(hù)測控裝置，能夠?qū)Φ蛪鹤儔浩麟娏鳌⑦^負(fù)荷等進(jìn)行監(jiān)測，并且在出現(xiàn)故障或異常電流時(shí)發(fā)生保護(hù)動(dòng)作，保證低壓變壓器的，這一裝置與ARB5設(shè)備的合用能夠提升6kV電廠用電系統(tǒng)的保護(hù)級別，阻斷電弧光給線路和設(shè)備帶來的損壞。對于低壓電廠來說，母線是全廠供電系統(tǒng)和用電系統(tǒng)的供電樞紐，一旦母線發(fā)生故障，那么連接在母線上的所有元件都會受到影響，同時(shí)還會轉(zhuǎn)換到另一組母線上，對另一組母線也造成損壞，從而導(dǎo)致被迫停電事故的發(fā)生，影響整個(gè)用電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，給電廠運(yùn)營帶來較大的嚴(yán)重后果和威脅，因而加強(qiáng)對母線的保護(hù)是非常必要的，而其中電弧光對母線的影響程度也是的，需要電廠設(shè)置相應(yīng)的電弧光保護(hù)系統(tǒng)來保護(hù)母線，減少電弧光給母線帶來的損壞。
3安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品選型說明
ARB5-弧光主控單元
技術(shù)參數(shù)代碼 | 代碼說明 |
弧光主控板數(shù) | |
0 | 0塊主控板，可接0塊采集板信號 |
1 | 1塊主控板，可接6塊采集板信號 |
2 | 2塊主控板，可接12塊采集板信號 |
3 | 3塊主控板，可接18塊采集板信號 |
4 | 4塊主控板，可接24塊采集板信號 |
弧光采集板數(shù) | |
0 | 0塊采集板，可直接采集0個(gè)弧光探頭信號 |
1 | 1塊采集板，可直接采集5個(gè)弧光探頭信號 |
2 | 2塊采集板，可直接采集10個(gè)弧光探頭信號 |
3 | 3塊采集板，可直接采集15個(gè)弧光探頭信號 |
4 | 4塊采集板，可直接采集20個(gè)弧光探頭信號 |
電流輸入 | |
1 | 1A |
5 |
|
電源 | |
1 | 裝置電源為DC110V，開入電源DC110V |
2 | 裝置電源為DC220V，開入電源DC220V |
3 | 裝置電源為AC110V，開入電源DC24V（裝置自帶） |
4 | 裝置電源為AC220V，開入電源DC24V（裝置自帶） |
電源 | |
0 | 不需要 |
1 | 支持MMS |
2 | 支持MMS，GOOSE |
（1）＊表示可選附件，需要另外增加費(fèi)用1500元。
（2）主控板和采集板數(shù)量之和不能大于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?zhí)貏e注明。
4安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)
型號 | 主要功能 | 技術(shù)參數(shù) |
ARB5-M弧光保護(hù)主控單元
| 8組弧光保護(hù) | 可選配4塊采集板，1塊采集板可采集5路探頭，共支持20路弧光探頭直接采集。 亦可選配4塊主控板（即可接入4臺ARB5-E擴(kuò)展單元）1塊主控板可接收6塊采集板的探頭，共支持120路弧光探頭采集。 |
4組失靈保護(hù) | ||
4組電流回路TA監(jiān)測 | ||
4組三相電流采集 | ||
11路可編程跳閘出口 | ||
非電量保護(hù) | ||
裝置故障告警 | ||
2路RS485 | ||
2路以太網(wǎng) | ||
1路打印接口 | ||
1路IRIG-B碼對時(shí)接口 | ||
支持IEC61850、modbusRTU、modbusTCP、IEC103 | ||
支持GOOSE輸入輸出（選配） | ||
ARB5-E弧光保護(hù)擴(kuò)展單元 | 弧光信號采集 | 可選配6塊采集板，1塊采集板可采集5路探頭，共支持30路弧光探頭直接采集。 |
模擬狀態(tài)傳輸 | ||
需要配合ARB5-M主控單元使用 | ||
ARB5-S弧光探頭 | 弧光信號監(jiān)測 | 點(diǎn)式弧光傳感器，可安裝于 母線室、電纜室或斷路器室。 |
現(xiàn)場調(diào)試及工程服務(wù)費(fèi) |
| 視項(xiàng)目情況核價(jià) |
5安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品現(xiàn)場安裝
弧光保護(hù)主控單元、探頭安裝圖如下。
6結(jié)束語
加裝AM5SE型號低壓變壓器綜合保護(hù)測控裝置和ARB5滅弧保護(hù)裝置能夠減少電弧光給發(fā)電廠電氣設(shè)備和運(yùn)維人員帶來的危害，且這兩種保護(hù)在低壓電廠當(dāng)中的適用性比較強(qiáng)，能夠靈活運(yùn)用在各個(gè)場合當(dāng)中，從而能夠減少電廠中安裝保護(hù)設(shè)備的工作量，而且還能夠增加6kV發(fā)電廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行性，這對于發(fā)電廠來說是非常難得的。
參考文獻(xiàn)：
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[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.5（版）.
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1. 云平臺：變電所運(yùn)維云平臺、分布式光伏運(yùn)維云平臺、建筑能耗云平臺、企業(yè)能源管控平臺、遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)管控云平臺、宿舍預(yù)付費(fèi)管控云平臺、充電樁收費(fèi)運(yùn)營云平臺、智慧消防云平臺、安全用電管理云平臺、環(huán)保用電監(jiān)管云平臺；
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3. 中壓測控裝置：環(huán)網(wǎng)柜綜合保護(hù)裝置、微機(jī)保護(hù)裝置、開關(guān)柜綜合測控裝置、線路保護(hù)裝置、配電變保護(hù)裝置、電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置、備自投保護(hù)裝置、電容器保護(hù)裝置、PT檢測裝置、低壓備自投裝置、公共測控裝置、防孤島保護(hù)裝置、電流互感器過電壓保護(hù)器、溫濕度控制器、無源無線測溫傳感器、CT取電無線測溫傳感器；
4. 電力監(jiān)控與保護(hù)：弧光保護(hù)裝置、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、電氣接點(diǎn)在線測溫裝置（智能濕度巡檢儀）、電動(dòng)機(jī)(馬達(dá)）保護(hù)器、低壓線路保護(hù)器、智能剩余電流繼電器、三遙單元；
5. 電能管理：可編程交流電測儀表、可編程直流電測儀表、多功能全電量電表、精度網(wǎng)絡(luò)電力儀表、諧波表、電能質(zhì)量表、海拔儀表、逆電流監(jiān)測電表、電子式電能表、導(dǎo)軌式電能表、面板表嵌入式電表、預(yù)付費(fèi)表、多用戶計(jì)量箱、物聯(lián)網(wǎng)儀表、無線多回路計(jì)量交流/直流表、無線多回路環(huán)保檢測模塊、正反向直流電能表、無線通訊轉(zhuǎn)換器、智能照明控制裝置；
6. 電能質(zhì)量治理：有源電力濾波器、中線安防保護(hù)器、諧波保護(hù)器、靜止無功發(fā)生器、濾波補(bǔ)償裝置、電力電容補(bǔ)償裝置、集成式諧波抑制電力電容補(bǔ)償裝置、投切開關(guān)、功率因數(shù)補(bǔ)償控制器、自愈式低壓并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器；
7. 電氣安全：電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、剩余電流探測器、電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置、在線監(jiān)控路燈計(jì)量、無線測溫顯示單元、故障電弧探測器、故障電弧傳感器、隔離電源絕緣監(jiān)測裝置、醫(yī)療機(jī)構(gòu)絕緣報(bào)警顯示儀、醫(yī)療醫(yī)院用隔離變壓器、工業(yè)用絕緣監(jiān)測裝置、電氣防火限流式保護(hù)器；
8. 新能源：光伏采集裝置、電瓶車智能充電樁、汽車充電樁、光伏匯流采集裝置；
9. 數(shù)據(jù)中心/鐵塔基站：數(shù)據(jù)采集模塊、機(jī)房數(shù)據(jù)柜監(jiān)控裝置、多回路電表、母線監(jiān)控裝置、電力監(jiān)控屏；
10. 智能網(wǎng)關(guān)：通信管理機(jī)、無線通信終端（無線通訊轉(zhuǎn)換器）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、串口服務(wù)器；
11. 電量傳感器：低壓電流互感器、開口式互感器、一次小電流互感器、0.2級電流互感器、低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器專用互感器、剩余電流互感器、霍爾傳感器、羅氏線圈電流變送器、模擬信號隔離器、有功功率變送器、無功功率變送器、直流電壓傳感器、浪涌保護(hù)器；
12. 環(huán)保監(jiān)控：油煙在線監(jiān)測儀、環(huán)保數(shù)據(jù)采集傳輸裝置；
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