弧光保护装置原理讲课

6KV母线弧光保护装置简介讲课人：徐东导入导入是什么对设备造成了如此严重的破坏？电弧光！一二三电弧光的基本原理新型母线弧光保护装置介绍母线弧光保护装置的应用目录content培训对象继电保护工知识目标能够了解电弧光的产生原因能够掌握6KV母线弧光保护的作用和原理课程目标技能目标通过学习本课程能够独立完成6KV母线弧光保护装置的检验方法和故障处理1第一章安全生产方针的由来和发展1.1安全生产方针的由来1.2安全生产方针的发展历程1电弧光的基本原理1.1电弧光的形成1.2电弧光的产生因素1.3电弧光的危害电弧光的形成1.1.1弧光放电当两电极间电压升高时，在电极最近处空气中的正负离子被电场加速，在移动的过程中与其它空气分子碰撞产生新的离子，这种离子大量增加的现象称为“电离”。空气被电离的同时，温度随之急剧上升产生电弧，这种放电称为弧光放电小间隙大电流弧光放电+电弧光的形成1.1.2电弧光短路起火电弧性短路起火：如将两电极接触后再拉开建立了电弧，则维持此10mm长的电弧只需20V的电压。也就是说只要先接触，之后又分开，很可能产生局部温度很高的电弧而成为起火源。带电导体之间如：两导体之间放电或雷电瞬时过电压引起绝缘击穿接地故障接地故障引起电弧短路起火故障率较高爬电出现在设备绝缘表面上的电弧，如电源插头表面电弧光的产生因素1.2电弧光的产生因素绝缘故障：绝缘材料爬距不足，恶劣条件下发生绝缘故障载流回路不良：接头洁面不够，接触不良，大电流时引发过热外来物体进入：外来小动物进入或检修工器具遗留人为操作错误：走错间隔，误操作，未做好安全措施系统方面原因：系统增容，接地方式改变，系统谐振过电压等电弧光的危害1.3.1电弧光的特点空气弧光产生时候最大的瞬时功率可以达40MW内部温度可以升至10000-20000°C弧光产生时和结束时的温度可以达到4500°C弧光的最大电压可达500-1000V弧光的光强可以超过正常的照明光强2000倍解决问题的关键在于尽快切断电源，熄灭电弧电弧光的危害1.3.1电弧光的特点0100200400msCablefireCopperfireSteelfireI²t,kA²sTotalbreakingtimewitharcprotection7+(35..80)ms开关电弧燃烧产生的能力与短路时间的关系高温度高强度高能量高破坏电弧光的危害1.3.2电弧光的危害对人体的危害弧光的光强很容易使人的眼睛刺伤；电弧爆炸造成的烧伤是最严重的伤害；电爆时产生的巨响对听觉的伤害和爆炸弹力对人体的伤害热能和火焰是可以致命的伤害；电弧周围的空气在弧光强烈辐射作用下，还会产生臭氧、氮氧化物等有毒气体伤害呼吸系统。对设备的危害开关柜的弧光短路故障，往往由于没有得到及时清除，发展为中压母线故障，其危害是非常严重的，象造成发电厂厂用电瓦解、重要用户停电，更严重的导致多组开关柜同时烧毁的“火烧连营”事故等等，而近年来由于母线故障巨大的短路电流冲击造成主变损坏也不少见，这些事故均造成重大的经济损失。章节练习载体不良人为误操作谐振过电压绝缘下降动物入侵遗留工器具电弧光产生的原因过负荷运行本章小结本章简要介绍了电弧光的形成过程，分析了电弧光短路产生的五种原因，通过对电弧光的短路特性进行分析，阐述了电弧光短路对人身和设备的危害，加深学员对电弧光短路的了解程度。1第一章安全生产方针的由来和发展1.1安全生产方针的由来1.2安全生产方针的发展历程2新型母线弧光保护装置介绍2.1传统母线弧光保护方式2.2新型母线弧光保护装置原理传统母线弧光保护方式2.1传统母线弧光保护方式IEC298标准附录AA中规定开关柜内部燃弧时间是100ms，开关柜可以承受电弧燃烧时间为100ms。由于发生弧光故障在断路器动作前，故障短路电弧是一直在燃烧，即保护动作时间加上断路器分闸时间之和，即为电弧燃烧的持续时间。从保护开关柜方面考虑，保护动作时间应在小于100ms切除故障以防止弧光短路进一步发展扩大造成更大的危害和毁坏设备。国际GB1094.5－2003规定的110kV及以上电压等级变压器的热稳定允许时间为2s，动稳定时间为0.25s。但实际上，在低压侧出口短路故障靠过流后备保护切除的动作时间往往在2s以上，离0.25s的变压器的动稳定时间相差甚远。在近区低压侧出口（低压母线）短路，短路故障引起变压器损坏的保护动作时间太长，远大于变压器允许承受的短路电流持续时间。传统母线弧光保护方式2.1传统母线弧光保护方式变压器后备过流保护馈线过流保护闭锁变压器后备环流原理的高阻抗母线保护广泛采用切除母线故障延时较长，一般1.5~2S动作时间有所提升，300~400ms清除故障时间100ms受CT安装限制，保护范围受限，且安装复杂传统母线弧光保护方式2.1传统母线弧光保护方式从实际应用情况来看，现有的保护方案是显然不能满足快速切除母线故障或保护要求覆盖的范围，迫切需要采用一种新型中压母线保护系统，以解决当前实际运行中由于中低压母线发生故障几率较高、延迟切除故障导致故障发展、扩大，从而造成巨大经济损失的问题。因此，新型的电弧光保护应运而生。更快！更灵敏！新型母线弧光保护装置原理2.2新型母线弧光保护装置原理电弧光保护主要动作依据为故障产生的两个不同因素：弧光及电流增量。当同时检测到弧光和电流增量时发出跳闸命令。电弧光保护由三部分组成：电弧光保护主单元、电弧光保护辅助单元和弧光传感器。弧光保护动作逻辑图新型母线弧光保护装置原理2.2新型母线弧光保护装置原理主单元主单元通过检测短路电流和来自电弧光传感器的动作信息，并对收集的数据进行处理、判断，在满足跳闸条件时，发出跳闸命令以切除故障。此外，主单元根据辅助单元传送来的弧光传感器动作信息，提供弧光故障点的定位。辅助单元当系统发生弧光故障时，辅助单元收集来自电弧光传感器的动作信息并传送给主单元，在主单元上显示弧光传感器的地址编号，有利于及时准确故障定位开关柜，为检修提供信息弧光探头专用于母线保护的弧光传感器安装在开关柜的母线室内，它作为光感应元件，将检测在发生弧光故障中突然增加的光强，并将光信号转换成电流信号传送给辅助单元。新型母线弧光保护装置原理2.2新型母线弧光保护装置原理章节练习填空题新型母线弧光保护装置的主要组成部分包括____________、______________、_____________。主单元辅助单元弧光探头本章小结原理简单结构简单动作迅速故障定位结论：电弧光保护改进了传统母线保护的概念，提高故障处理速度，可以有效解决短路故障弧光所造成的危害，减少设备维护及人员伤亡，提高电力系统的安全及经济效益。1第一章安全生产方针的由来和发展1.1安全生产方针的由来1.2安全生产方针的发展历程3母线弧光保护装置的应用3.1母线弧光保护的安装3.2母线弧光保护的检验母线弧光保护的安装3.1.1主单元的安装主单元安装位置：主单元弧光保护主单元安装在U6A段工作电源进线PT26001开关柜内，新增一个空气开关，开关名称弧光保护，编号ZD，开关电源取自直流110V母排。母线弧光保护的安装3.1.1主单元的安装母线弧光保护的安装3.1.2电流辅助单元的安装电流辅助单元的安装：弧光保护辅助单元安装在U6A段备用电源进线开关26007柜内，辅助单元通过与主单元连接的网线取电。母线弧光保护的安装3.1.2电流辅助单元的安装“互传功能”母线弧光保护的安装3.1.3通讯辅助单元的安装U6A段共有3台通讯单元，分别装在26015、26031、26043开关柜内，通讯单元通过与主单元连接的网线取电，通讯单元采集弧光探头信息，通过网线将信息传输给主单元及辅助单元。母线弧光保护的安装3.1.4弧光探头的安装U6A段每一台6kV开关都安装有弧光探头，弧光探头安装位置在6kV开关母排室。弧光探头采集光信息，并将光信息送至通讯单元。母线弧光保护的检验3.2.1装置、二次接线检查及报警试验经外观检查，弧光保护装置无损伤，与主单元通讯正常；装置接线可靠，端子接线紧固，网络口接线可靠；经二次回路确认，模拟量及开关量信号均按要求接入弧光保护装置；对二次回路进行绝缘检查无异常，包括模拟量回路，直流电源回路，报警回路等。母线弧光保护的检验3.2.2主单元试验电流加量是否模拟弧光动作情况1.05A是主单元动作，IInt灯亮0.95A是主单元不动作，IInt灯不亮1.05A否主单元不动作，IInt灯亮，0.95A否主单元不动作，IInt灯不亮根据现场实际，U6A段弧光保护装置整定为1.0A，用继电保护测试仪在U6A段工作电源进线开关柜端子排X1:6、X1:7、X1:8、X1:9上分别通入电流。母线弧光保护的检验3.2.2电流辅助单元试验辅助单元动作定值为1.0A，用继电保护测试仪在备用电源进线开关柜端子排X1:6、X1:7、X1:8、X1:9上通入电流，观察L1、L2、L3灯情况。电流加量动作情况A相：1.05A辅助单元动作，L1灯亮B相：1.05A辅助单元动作，L2灯亮C相：1.05A辅助单元动作，L3灯亮A相：0.95A辅助单元不动作，L1灯不亮B相：0.95A辅助单元不动作，L2灯不亮C相：0.95A辅助单元不动作，L3灯不亮母线弧光保护的检验3.2.3开关传动及互传功能试验主单元电流辅助电源电流弧光保护压板投退情况保护动作情况加入1.2A不加电流压板不投弧光保护主单元和辅助电源显示动作，26003开关和26007开关未跳闸加入1.2A不加电流压板投入弧光保护主单元和辅助电源显示动作，26003开关和26007开关跳闸不加电流加入1.2A压板不投弧光保护主单元和辅助电源显示动作，26003开关和26007开关未跳闸不加电流加入1.2A压板投入弧光保护主单元和辅助电源显示动作，26003开关和26007开关跳闸章节练习新型母线弧光保护装置的检验项目？装置外观检查装置绝缘检查弧光探头检查主单元功能检查辅助单元功能检查开出回路检查开关传动检查课程总结本次课程主要内容电弧光的基本定义新型母线弧光保护装置的原理组成新型母线弧光保护装置的安装与检验方法新型弧光保护装置，基于电弧光信号与过流信号的综合采集判断，能够迅速切除中低压柜内母线故障，限制弧光短路对人身和设备的危害，大大减少了设备维修费用和恢复时间，具有明显的经济效益。