vamp321电弧光保护系统在电力系统保护中的应用和研究

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1、VAMP321电弧光保护系统在电力系统保护中的应用和研究郑威（云南三环中化化肥有限公司，云南昆明650113）摘要：详细分析了开关柜内部燃弧耐受时间及变压器动稳定时间对电力系统的影响，结合开关柜弧光短路故障下中压母线继电保护方式难以躲过内部燃弧耐受时间，提出了使用电弧光保护系统作为中压母线的积极防护措施。并以云南三环中化化肥有限公司为例，介绍了VAMP321电弧光保护系统的实现以及与SEL继电保护装置配合的逻辑方程。关键字：开关柜；内部燃弧；短路故障；电弧光保护。根据GB/T14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》，35kV以上电力系统

2、不装设母线保护，一般采用过电流保护作为后备保护。然而由于中低压母线上的出线较多，操作频繁，三相导体线间距离与大地的距离比较近，设备绝缘老化和机械磨损等原因，中低压母线的故障随之增加。为了保证变压器及母线开关设备的安全运行以及躲过内部燃弧时间，采用电弧光保护系统无疑增加了电力系统的安全性。1开关柜内部燃弧耐受时间及变压器动稳定时间指标分析IEC298标准附录AA中规定的内部燃弧时间是100ms即开关柜可以承受的电弧燃烧时间为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，保护动作时间应在小于100ms切除故障，开关柜的损坏较小，对

3、再次启动电气设备影响也较小，从而防止了弧光短路故障进一步发展扩大造成更大的危害。变压器各侧母线及其相连间隔的引出设备故障时，若故障设备未配保护（如低压侧母线保护）或保护拒动时，则只能靠变压器后备保护动作跳开相应开关使变压器脱离故障。因后备保护带延时动作，所以变压器必然要承受一定时间段内的区外故障造成的过电流，在此时间段内变压器是否损坏主要取决于变压器的热稳定性。一般而言110kV及以上电压等级的变压器的热稳定允许时间为2秒，动稳定时间为0.25秒。但低压侧出口短路故障的过流后备保护切除的动作时间往往在2秒以上，可见继电保护的不完善也是造成变压器损坏的

4、重要原因。2弧光短路故障防护措施分析开关柜弧光短路故障防护措施一般采用消极性防护措施和积极性防护措施。采用消极性防护措施的目的是限制故障电弧产生的各种连锁效应，如加强开关柜的结构，密封隔离各单元室、设置释放板和泄压通道等。采用这种措施在一定程度上能减少损坏程度，但不能从根本上解决问题，并且需要增加巨大的设备费用。电弧光保护系统就是一种积极性防护措施，它采用高速专用中压母线保护切除故障以限制故障电弧的持续时间，从根本上限制故障电弧，消除其各种效应对设备和人员的危害。3现有的中压母线保护方案及存在的问题3.1变压器后备过流保护目前采用变压器后备过电流流保

5、护作为中压母线的主保护，根据GB/T14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》，需要虑到与馈线和母线分段开关的配合动作，保护出口跳闸时间一般整定为2秒，明显动作速率不能满足快速切除中压母线故障要求的。3.2馈线过流保护闭锁变压器过流保护方案作者简介：郑威（1984—）男，化工电气工程师，电气工程及其自动化、计算机科学与技术双学士，现就读昆明理工大学电气工程及其自动化在职硕士研究生，主要从事电气工程自动化和控制工程设计维护工作。过流闭锁式保护其动作速率有提高，典型动作时间为500ms。但对于要求100ms以内切除故障显然也是不能满足要求。3

6、.3采用环流原理的高阻抗母线保护方案高阻抗母线保护采用的专用电流差动中压母线保护方案，典型的保护动作时间为60ms。显然要求100ms以内切除故障来说不满足要求，并且采用这种方案的接线复杂，对CT的精度要求高，费用投资较大。综上所述，对于中压母线保护以上三种解决方案都不能满足内部燃弧耐受时间小于100ms的要求。4VAMP321电弧光保护系统简介当使用传统时间梯度或基于保护配合闭锁的保护原理时，传统的保护系统不能给电力系统提高足够快的保护。另外，高阻抗类型的接地故障能延长接地故障保护的动作时间，导致了弧光能量的过剩积累。中压母线或电动机控制中心装设电

7、弧光保护，可以使传感器给出精确的故障位置，且故障复位快速，主单元可以同时跳进线和上一级断路器，有利了保护了电力故障的蔓延。电弧光保护系统的选择性需求是根据开关柜结构和电网配电的重要性，在不同的保护区域，一个VAM12LD单元可以在三个区域内选择性跳闸。因此电弧光保护作为积极性防护措施是可行的。VAMP321电弧光保护系统结构如图1所示。图1VAMP321电弧光保护系统结构VAMP321电弧光保护系统主要由主单元、辅助单元、弧光传感器、便携式弧光传感器和温度传感器组成。主单元包含有电流检测和断路器失灵保护，它通过检测短路电流和来自弧光传感器的动作信息，

8、并对收集的数据进行处理、判断，发出跳闸信号以切除故障。辅助单元安装在开关柜中。每个辅助单元可接入10个弧光传