淺析電弧光保護(hù)在火力發(fā)電廠用電高壓系統(tǒng)中的應(yīng)用 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
閱讀: 時(shí)間:2023/12/20 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
摘要:介紹了電弧光保護(hù)裝置的組成,對火力發(fā)電廠高壓廠用電系統(tǒng)保護(hù)的現(xiàn)狀及存在的不足進(jìn)行了分析,以一個(gè)典型的2×300MW火力發(fā)電廠工程為例,討論了高壓廠用電系統(tǒng)電弧光保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)用方案,對電弧光保護(hù)裝置的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。 關(guān)鍵詞:電弧光保護(hù);高壓廠用電系統(tǒng);應(yīng)用 0引言 隨著我國電網(wǎng)特高壓、大電網(wǎng)發(fā)展的不斷深化,對于發(fā)電廠安全、可靠運(yùn)行的要求不斷提高。作為電網(wǎng)中的主要電源,火力發(fā)電廠的安全可靠性直接影響電網(wǎng)的安全可靠性。高壓廠用電系統(tǒng)的安全運(yùn)行直接關(guān)系到整個(gè)電廠的安全可靠性,因此,高壓廠用電系統(tǒng)的保護(hù)顯得至關(guān)重要。 按照我國現(xiàn)行的廠用電和繼電保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)范,高壓廠用電系統(tǒng)一般不配置快速母線保護(hù),而是由上元件的后備保護(hù)來切除母線短路故障。此種配置導(dǎo)致故障切除時(shí)間延長,加大了設(shè)備的損害。近年來,隨著系統(tǒng)短路電流的不斷增長,由于廠用電系統(tǒng)短路故障切除不及時(shí)引起的電弧光對設(shè)備及人員造成傷害的事故時(shí)有發(fā)生,為防止該問題而設(shè)計(jì)的電弧光保護(hù)系統(tǒng)在火電廠中也有了應(yīng)用。本文主要從電弧光保護(hù)的原理、構(gòu)成及其在火電廠高壓系統(tǒng)應(yīng)用的典型方案出發(fā),對該保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行探討。 1火力發(fā)電廠高壓廠用電系統(tǒng)的保護(hù)現(xiàn)狀 根據(jù)GB/T14285—2006《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》和DL/T5153—2002《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》,針對高壓廠用電源及母線故障的保護(hù)配置一般為:
綜上所述,高壓廠用母線不配置快速母線保護(hù),而是由上元件的后備保護(hù)來切除母線短路故障,故障切除時(shí)間延長。 2電弧危害和電弧光保護(hù)的原理 2.1電弧造成的危害 高壓開關(guān)柜內(nèi)斷路器設(shè)備發(fā)生短路時(shí)產(chǎn)生的電弧使開關(guān)柜內(nèi)的溫度、壓力迅速上升,從而造成重大危害。 (1)電弧溫度高,由于過熱造成母線銅排、鋁排熔毀,電纜熔毀,電纜絕緣層著火,嚴(yán)重時(shí)引發(fā)配電室或電纜溝火災(zāi)。 (2)壓力、溫度劇增造成開關(guān)設(shè)備爆炸。 (3)碎片飛射、高溫、強(qiáng)光、有害氣體、爆炸音等造成人員傷害。 (4)由于弧光引起事故擴(kuò)大,會造成更大面積的停電和火災(zāi)事故,導(dǎo)致停機(jī)或全廠停電。 2.2電弧光保護(hù)的原理 電弧光保護(hù)系統(tǒng)主要是基于弧光增量動(dòng)作判據(jù),并輔以電流增量動(dòng)作判據(jù),當(dāng)2個(gè)判據(jù)均發(fā)出跳閘令時(shí),動(dòng)作跳閘。電弧光保護(hù)系統(tǒng)主要由2部分組成:弧光傳感器和控制保護(hù)主單元?;」鈧鞲衅鞣稚⒉贾迷诟邏洪_關(guān)柜內(nèi)的母線室和斷路器室內(nèi);控制保護(hù)單元集中布置在電源柜內(nèi),采集弧光傳感器及電流傳感器的動(dòng)作數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)控制保護(hù)邏輯及跳閘輸出。電弧光保護(hù)系統(tǒng)的故障切除時(shí)間為80~100ms,可避免設(shè)備受電弧危害而損壞。 2.3電弧光保護(hù)的特點(diǎn) 電弧光保護(hù)采用弧光作為故障主判據(jù)并采用過電流作為閉鎖條件,原理簡單,同時(shí)也保證了可靠性。另外,該整套保護(hù)系統(tǒng)具有較好的速動(dòng)性,可快速切除高壓廠用母線的短路故障,防止設(shè)備損壞和人員損傷。由于弧光傳感器定值的整定無成熟的規(guī)范依據(jù),因此,該保護(hù)系統(tǒng)需要更多的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),弧光傳感器的元件質(zhì)量也直接影響保護(hù)系統(tǒng)的性能。 3電弧光保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成 電弧光保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示,該系統(tǒng)一般包含4個(gè)部分。
圖1電弧光保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖 (1)控制保護(hù)主單元。主單元包含電流檢測和控制保護(hù)功能,通過分析處理電流檢測數(shù)據(jù)和來自弧光傳感器的動(dòng)作信息,在滿足跳閘條件時(shí),發(fā)跳閘令切除故障。主單元一般具有斷路器失靈保護(hù)功能,在進(jìn)線斷路器不能切除故障時(shí),啟動(dòng)失靈保護(hù)邏輯,跳上斷路器。此外,主單元還應(yīng)具有數(shù)據(jù)傳輸、故障信息上傳、就地顯示等功能。 (2)弧光傳感器?;」鈧鞲衅鞣稚惭b于開關(guān)柜母線室和斷路器室內(nèi),作為光感應(yīng)元件,應(yīng)檢測在故障中增強(qiáng)的光強(qiáng)并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號傳送給輔助單元。 (3)輔助單元。輔助單元分散安裝在開關(guān)柜內(nèi),收集來自弧光傳感器的故障動(dòng)作信息并匯上傳給主單元。每個(gè)輔助單元可接入多個(gè)弧光傳感器。 (4)輔助元件有通信電纜等,主要用于聯(lián)結(jié)以上3部分設(shè)備,共同組成完整的電弧光保護(hù)系統(tǒng)。 4高壓廠用電系統(tǒng)電弧光保護(hù)典型方案 在典型的2×300MW火力發(fā)電廠工程中,每臺機(jī)組設(shè)1臺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(cè)采用雙分裂繞組,2個(gè)繞組分別接入對應(yīng)的高壓母線段,高壓母線備用電源引自全廠公用的啟動(dòng)備用變壓器。下面介紹一種應(yīng)用于上述工程條件的高壓廠用電系統(tǒng)電弧光保護(hù)的典型設(shè)計(jì)方案。 4.1主單元的配置 電弧光保護(hù)系統(tǒng)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(hù)系統(tǒng)。在工作電源進(jìn)線開關(guān)柜配置1臺主單元,用于工作進(jìn)線的電流檢測和整個(gè)系統(tǒng)的控制保護(hù);同時(shí),在備用電源進(jìn)線柜配置1臺電流輔助單元,用于備用電源進(jìn)線的電流檢測。 4.2弧光傳感器的配置 在每面高壓開關(guān)柜的母線室和斷路器室分別配置弧光傳感器,用于檢測開關(guān)柜在故障時(shí)的增強(qiáng)光強(qiáng)。也可根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,僅在母線室配置弧光傳感器。 4.3輔助單元的配置 單臺輔助單元可接入多臺弧光傳感器,因此,輔助單元的配置數(shù)量根據(jù)實(shí)際選用的弧光保護(hù)裝置輔助單元的接入能力確定。應(yīng)保證電弧光傳感器的接線距離短,8~10面開關(guān)柜設(shè)置1臺輔助單元。 4.4保護(hù)跳閘出口 按母線段配置的電弧光保護(hù)系統(tǒng),當(dāng)弧光判據(jù)和電流判據(jù)均滿足動(dòng)作條件時(shí),應(yīng)發(fā)跳閘令動(dòng)作于該母線段工作電源進(jìn)線斷路器和備用電源進(jìn)線斷路器跳閘。是否投入斷路器失靈功能,需根據(jù)系統(tǒng)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(hù)產(chǎn)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(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過20米。 (4)如有特殊要求,請?zhí)貏e注明。 6安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)
7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。
8結(jié)束語 電弧光保護(hù)作為一種原理簡單、速動(dòng)性好的*保護(hù)系統(tǒng),為火力發(fā)電廠高壓廠用電系統(tǒng)母線故障保護(hù),減少設(shè)備損壞和人員損傷,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(xiàng)目的高壓廠用電系統(tǒng)中,電弧光保護(hù)系統(tǒng)已得到了應(yīng)用,至今運(yùn)行情況良好。今后的工程項(xiàng)目中,電弧光保護(hù)系統(tǒng)在火力發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)中的應(yīng)用必將更加廣泛,隨著應(yīng)用實(shí)例的不斷增加,其運(yùn)行整定也將更加完善和成熟。 |
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