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      智能弧光綜合保護系統

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      產品介紹

      1.1概述

      中、低壓母線發生短路故障時,所產生的電弧光會對設備及人員造成的傷害 。但是目前在國內中低壓母線系統中一般不配置專用的快速母線保護,而是依賴上一級變壓器的后備保護切除母線短路故障,這樣導致了故障切除時間的延長,加大了故障對設備的損傷程度。破壞嚴重時可能造成事故進一步擴大,威脅到整個變配電系統的穩定運行。該問題已引起業內人士的高度重視。

      1.2弧光危害

      1.2.1弧光產生的原因

      電力系統中,由于下列原因可能在開關設備內部造成短路故障并產生弧光:

      絕緣老化、機械磨損

      灰塵、溫度、濕度、腐蝕小動物(例如鼠害)等環境因素 過電壓

      設備故障

      人為誤操作

      錯誤接線

      1.2.2弧光的危害

      弧光一旦產生,其危害程度取決于電弧電流強度與故障持續時間。研究發現弧光產生的能量與電弧電流和故障持續時間成指數規律快速上升(如下圖)。

      智能弧光綜合保護系統

      上圖直觀的展示出,弧光故障持續的時間越長,弧光產生的能量就越大。經測定,弧光中心最高溫度約為20000℃,如若故障總切除時間大于100毫秒,輕則設備局部燒毀,重則造成開關柜爆炸乃至人員傷亡。由于各開關柜之間存在電氣連接,嚴重的弧光事故很可能造成“火燒連營”的重大事故。因此,為了保證設備不受結構性損傷,必須盡量縮短故障切除時間。

      1.3安裝必要性

      1.3.1燃弧時間與設備損壞程度對比表

      燃弧時間 設備損壞程度 

      35毫秒 設備沒有顯著的損壞,一般在檢驗絕緣電阻后可再次投入使用 

      100毫秒 設備損壞程度較小,在設備再次投入運行前需進行清潔和小范圍維修 

      500毫秒 設備嚴重損毀,現場人員會遭受嚴重傷害,須更換部分或全部設備才可以投入運行 

      1.3.2目前國內中、低壓母線保護及其局限性

      按照我國現行的繼電保護設計標準,在中低壓母線系統中一般不配置專用的快速母線保護。然而,由于受到中低壓母線上的出線較多,操作頻繁,三相導體線間距離與大地的距離較近,容易遭受小動物危害,設備制造質量比高壓設備差,設備絕緣老化和機械磨損,運行條件惡劣,系統運行條件改變,操作錯誤等諸多原因的影響,中低壓母線的故障幾率比高壓、超高壓母線要高得多。但長期以來, 人們對中低壓母線的保護一直重視不夠,大多是依賴上一級元件(如變壓器)的后備過流保護來切除母線短路故障,導致了故障切除時間長,致使故障發展、 擴大,從而造成巨大的經濟損失。據統計,我國電力系統中每年中壓手車柜就有幾百面被燒毀。究其原因大多是因為沒有裝設專門的中低壓母線保護裝置,未能快速切除故障而造成的。所以,為了保證變壓器及母線開關設備的安全運行,根據繼電保護快速性的要求,迫切需要配置專用的中低壓母線保護裝置。

      MT-ZB4000系列智能弧光綜合保護系統的解決了這一問題,該系統通過測定系統過電流和弧光信號,在7毫秒之內做出保護動作,用以切除母線或饋線弧光故障,保障設備及人員安全,將經濟損失降到最低。

      1.4應用范圍

      MT-ZB4000系列智能弧光綜合保護系統是我公司參照國外先進的技術理念,結合國內電力系統實際運行情況而研制的新一代智能型弧光保護系統。

      該系統包括MT-ZB4511母線保護裝置、MT-ZB4512饋線保護裝置、MT-ZB4511EX弧光擴展裝置,和MT-VS100遠程管控系統。

      該系列產品主要應用于以下領域:

      開關柜中低壓母線段保護

      開關柜饋線電纜接頭保護

      箱式變電站保護

      整流柜保護

      功能特點

      MT-ZB4000系列智能弧光綜合保護系統,通過檢測電氣設備內部發生故障時候產生弧光這一特點,結合過流閉鎖這一原理,具備動作快速可靠,系統配置簡單,應用范圍廣,適應性強等特點,是目前為理想的中低壓母線及饋線保護解決方案。

      2.1工作原理

      智能弧光綜合保護系統通過安裝于開關柜內部任意位置的弧光傳感器傳遞來的弧光信號,及檢測到的電流增量作為故障判斷的依據。當同時檢測到特定強度的弧光和電流增量時做發出跳閘指令,同時顯示故障位置。

      智能弧光綜合保護系統

      2.2技術特點

      一體化設計,安裝方便,可靠性高。

      采用32位工業級微處理器,速度快、精度高。

      彩色大屏幕液晶動態顯示,界面友好,操作簡便。

      關鍵元器件均采用進口優質產品。

      具備故障定位功能。

      獨有的快速電流算法,保證電流判據的快速、可靠性。

      豐富的通訊接口設計實現靈活的組網方案。

      全數字化設計,無需撥碼開關及電位器等機械元件進行參數設定,精度高。無振動、磨損等安全隱患。

      可設定為帶延時的電流保護,用作開關柜的二級過流保護。

      動作判據邏輯可選,可設置為弧光加電流保護或單弧光保護。

      弧光探頭通過絕緣材料制成的光纖與控制裝置無源連接,電氣隔離及抗干擾能力極強。

      具備事故記錄、故障錄波、遙信、電流測量、自檢等輔助功能。

      全金屬外殼設計,有效屏蔽外界電磁干擾。

      通過了“繼電器質量監督檢驗中心” IV級電磁兼容檢驗。

      具備獨立遠控系統,可通過計算機進行遠程監測和控制。

      2.3國內外同類產品對比

      序號 技術要點 MT-ZB4000 國內外同類產品 

      1 系統組成 各保護裝置采用一體化設計,便于安裝調試以及后期維護。 由主控、弧光、電流、電源等模塊組成,安裝施工復雜,不便于后期調試與維護。 

      2 人機界面 彩色大屏幕液晶顯示,中英文可選操作菜單,界面友好,操作簡便。獨有的動態故障顯示,畫面生動。 指示燈、數碼管或字段式英文顯示。界面死板,操作復雜。 

      3 弧光信號 無源弧光探頭探測弧光,絕緣材料光纖傳遞信號,速度快,抗干擾,可靠性高,保證電氣隔離。 有源探頭,電纜傳遞信號,易受外界干擾,不能保證電氣隔離。 

      4 故障定位 具備故障定位功能,可通過通訊接口向后臺傳遞故障位置信息。 不具備定位功能 

      5 參數設置 所有設定均通過彩色液晶界面,可靠、簡便。 撥碼開關或者旋鈕,精度低,有震動和磨損的隱患。 

      6 通訊組網 提供多種通訊接口供用戶選擇,支持RS-485、以太網、光纖環網等??蓾M足現場不同的組網需求。 通訊接口單一。 

      系統組成

      3.1     MT-ZB4511母線保護裝置

      MT-ZB4511母線保護裝置適用于母線弧光保護,負責輸入量的采集、測量、計算、邏輯判斷等工作,實現系統的各項保護邏輯、與站內監控系統通訊,自檢及其他輔助功能。

      MT-ZB4511母線保護裝置自身具備16路弧光輸入和1路三相進線電流輸入,也可配合MT-ZB4511EX弧光擴展裝置進行多路弧光擴展。

      當母線發生弧光故障時,MT-ZB4511母線保護裝置會跳開進線柜斷路器,對故障線路進行保護。

      每臺MT-ZB4511母線保護裝置提供以下接口:

      16路弧光輸入

      1路三相進線電流輸入

      4路獨立開關量輸出,分別用于跳閘和告警輸出

      1路光信號輸入

      1路光信號輸出

      遠方復歸輸入

      1路RS-485通訊接口,1路可選通訊接口(RS485、以太網、光纖環網)

      3.2    MT-ZB4512饋線保護裝置

      MT-ZB4512饋線保護裝置適用于饋線弧光保護,負責輸入量的采集、測量、計算、邏輯判斷等工作,實現系統的各項保護邏輯、與站內監控系統通訊、自檢及其他輔助功能。

      當饋線柜中發生弧光故障時,MT-ZB4512饋線保護裝置會跳開該饋線柜中的斷路器以切斷故障源。

      每臺MT-ZB4512饋線保護裝置提供以下接口:

      3路弧光輸入

      1路三相進線電流輸入

      4路獨立開關量輸出,分別用于跳閘和告警輸出

      1路遠方復歸輸入

      2路RS-485通訊接口

       3.3     MT-ZB4511EX 弧光采集裝置

      當一段母線中需要探測弧光的點數超過16個點,需要采用MT-ZB4511EX弧光采集裝置進行弧光采集擴展,并配合MT-ZB4511母線保護裝置完成整段母線的保護工作。

      每臺MT-ZB4511EX弧光采集裝置提供以下接口:

      16路弧光輸入

      1路光信號輸入

      1路光信號輸出

      1路RS-485通訊接口

      3.4     MT-VS110遠程管控系統

      MT-VS110遠程管控系統是MT-ZB4000系列弧光綜合保護裝置的獨立后臺監控系統,對整個保護系統進行遠程實時監控。

      該系統采用面向對象的高級語言編寫而成并配有數據庫系統,能將故障數據保存于監控室的計算機中。同時可遠程對安裝于開關柜中的MT-ZB4000系列保護裝置進行遙控、遙測、遙信、遙技術參數

      4.1電氣參數

      裝置電源 

      額定電壓 AC220V、DC220V、DC110V 

      工作范圍 85V~265V 

      裝置功耗 

      裝置功耗 不大于5W 

      弧光檢測范圍 

      弧光強度檢測范圍 100Lux~500Klux 

      交流回路 

      額定電流In 1A

      額定頻率 45~65Hz 

      功率消耗 小于0.1VA 

      動作整定 

      相電流 0.5~10In 

      精度 5% 

      輸出觸點容量 

      輸出觸點容量   250VAC/30VDC 

      環境溫度 

      允許的工作溫度/貯存溫度 -20℃~+50℃ /  -25℃~+70℃ 

      動作時間 

      裝置出口時間 小于7毫秒 

      通訊 

      通訊方式 RS-485/以太網/光纖環網 

      通訊協議 ModBus@RTU/IEC103 

      傳輸速率 ModBus最大19.2Kbps以太網最大100Mbps光纖環網最大100Mbps 

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