弧光保护系统安装优化方法、弧光保护系统及电力系统与流程

1.本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种弧光保护系统安装优化方法、弧光保护系统及电力系统。


背景技术：

2.某电气系统母线主接线为双母线分段接线形式，前后开关柜无挡板隔离。目前市面上主流的母线弧光保护技术采用弧光传感器和光纤信号传输，通过光源判据或者光源+电流判据实现故障母线的切除。
3.发明人发现，目前市面上主流弧光保护装置适用范围为单母线和单母线分段等单母线电气主接线形式，且基本应用于配电侧中压母线，在面临电源侧双母线接线形式或3/2接线形式以及前后刀闸仓无封闭隔断的情况，弧光保护装置将不适用；部分品牌装置要解决电源侧双母线接线形式或3/2接线形式保护的问题，也需经扩展单元、通过人为拔插光纤通道接口才能处理，此种方式增加了成本同时很可能造成本光纤或相邻接口光纤损伤，导致保护、测控装置异常。


技术实现要素：

4.本发明为了解决上述问题，提出了一种弧光保护系统安装优化方法。针对双母线接线形式或3/2接线形式，将电源刀闸辅助节点引入弧光保护主控单元，通过新增电源刀闸常闭接点信号判据，来精准定位电源点位置，无需人为操作，不受刀闸仓是否封闭影响，在现有条件下可有效保证故障母线的正确切除。
5.为了实现上述目的，第一方面，以双母线分段接线形式为例，本发明提供了一种弧光保护系统安装优化方法，采用如下技术方案，包括：
6.在主母线及旁路维修母线刀闸仓内进行光带及感光元件穿线开孔，旁路维修又称付母线；
7.为弧光保护主控单元敷设电源电缆，保证装置供电；
8.采用电流信号电缆，将母线上各个电源点通过电流信号电缆与第一主控单元和第二主控单元连接；主母线刀闸仓室和付母线刀闸仓室内设置有光带，电源点包括发电机和主变等；
9.采用感光信号电缆，将主母线刀闸仓室和付母线刀闸仓室内各个负荷与第一主控单元和第二主控单元连接；
10.采用跳闸信号电缆，将母联及分段开关跳闸出口、发电机进线开关跳闸出口和主变开关跳闸出口与第一主控单元和第二主控单元连接；
11.利用跳闸信号电缆，将母线上各个电源点刀闸位置信号与第一主控单元和第二主控单元连接，此处的电缆采用一根电缆不同线方式。
12.进一步的，在电力系统原二次线槽下方安装新二次线槽。
13.进一步的，电流信号电缆和跳闸信号电缆沿新二次线槽敷设。
14.进一步的，通过安装的新二次线槽敷设的电源电缆，将间隔开关电源分支开关与第一主控单元和第二主控单元连接。
15.进一步的，在主母线刀闸和付母线刀闸的刀闸隔板上开孔，安装感光探头。
16.进一步的，在每一个母线仓内的左下角及右下角进行打孔。
17.进一步的，光带环绕每一段母线，每一段母线间隔安装感光探头。
18.进一步的，将发电机刀闸位置辅助接点和发电机出线开关电流信号接入主控单元。
19.进一步，增加导轨，增加保护压板；完成二次接线并按要求套好线号，确保极性正确。
20.为了实现上述目的，第二方面，本发明还提供了一种弧光保护系统，采用如下技术方案，确保单台弧光主控单元故障时，不影响其余主控单元电流信号接收，适用于多种运行方式：
21.一种弧光保护系统，包括主控单元、感光探头和光带；
22.所述主控单元包括分别设置在发电机的进线开关和母线电压互感器处的第一主控单元和第二主控单元；
23.采用电流信号电缆，将发电机的进线开关、母联开关和母线分段开关与第一主控单元和第二主控单元连接。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
25.1、本发明将刀闸辅助接点信号引入弧光主控单元，通过判别母线上电源点位置，解决了弧光保护在双母线接线形式中无法准确切除故障母线的问题，避免了正常电源点误切除的问题；
26.2、本发明同时适用于双母线前后刀闸仓未封闭的情形。解决了弧光在主母线产生时，付母线感光探头可能采集到光源而产生误动的问题，通过电流+弧光+刀闸位置三方判据杜绝保护误动可能性。
27.3、本发明解决了因单台弧光主控单元故障，而影响其余主控单元无法采集电流信号而造成全部弧光保护退出的问题。
附图说明
28.构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
29.图1为本发明实施例1的逻辑原理图；
30.图2为本发明实施例1的现有技术中以市面主流品牌a弧光保护为例，双母线分段动作逻辑图；
31.图3为本发明实施例1的现有技术中以市面主流品牌b弧光保护为例，双母线分段动作逻辑图；
32.图4为本发明实施例1的双母线分段动作逻辑；
33.图5为本发明实施例1的双母线封闭母线仓示意图；
34.其中，1、工作母线室；2、备用母线室；3、工作隔离开关；4、备用隔离开关；5、断路器；6、电流互感器。
35.图6为本发明实施例1的主控单元之间电流信号接线示意图。
具体实施方式：
36.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
37.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
38.首先，在现有产品及技术中，如图2所示为市面主流品牌a弧光保护下，10kv主ⅲ段母线弧光故障，动作逻辑：进线开关1318或进线开关1309进线的主控单元rea101检测到电流信息，同时接收到母线室弧光传感器发来的弧光信号，主控单元rea101跳开进线开关1318或进线开关1309。另外安装于分段开关1302的扩展单元rea105也检测到光信号，同时接收到主控单元rea101发来的电流信号，扩展单元rea105将跳开分段开关1302，切断10kv主ⅲ段故障母线，保证其余母线正常运行。
39.品牌a弧光保护下存在的问题：10kv主ⅲ段母线上的所有电源点3#发电机和8#发电机，以及2#主变和分段开关1302均需随运行方式的改变，通过人为手动调整光纤通道来确定电源点位置，方可确保故障母线弧光动作时不会误断开正常电源点；但在运行方式调整频繁的发电厂，主控单元的通道连接的光纤接头频繁拔插，极易损伤，导致保护和测控装置异常；同时自动化水平也不高，需人为调整，因此不适用于运行方式频繁调整的发电厂或变电站。
40.其次，在现有产品及技术中，如图3所示为市面主流品牌b弧光保护下，10kv主ⅲ段母线弧光故障：主控单元3nt检测到过流信号，同时接收到ⅲ段母线室光带或ⅲ段1闸刀弧光传感器发来的弧光信号，主控单元3nt跳开3#发电机出线断路器1309、8#发电机出线断路器1318、2#主变开关1310、分段开关1302和主付母联开关1303。
41.品牌b弧光保护下存在的问题：3#发电机和#8号发电机等电源点无法精确定位，当电源点倒至付母线运行时，此时主母线故障，将依然跳闸电源点，可靠性及准确性不满足双母线接线所需；且一旦某台主控单元故障或电流电缆故障，将造成其余各台主控单元无法检测到电流信号而退出运行。
42.针对上述问题，本实施例提供了一种弧光保护系统安装优化方法，如图4所示，主要包括弧光保护主控单元2nt、感光探头和光带、电流信号电缆、跳闸信号电缆组成。光带环绕每一段母线，每一段母线间隔安装感光探头，接入主控单元。
43.以10kv主ⅱ段母线为例，将主ⅱ段母线电源点#2发电机刀闸位置辅助接点、#2发电机出线开关电流信号转换成光信号，通过光纤接入主控单元2nt，形成弧光+电流+刀闸位置三判据。当故障母线出现弧光时，主控单元经感光探头检测到光信号、再检测到故障短路电流达到启动值，最后通过刀闸位置定位故障母线上的所有电源点，不在故障母线上的电源点严禁断电，防止事故扩大，三方确定后才能准确断开故障母线上电源点，隔离故障母线。
44.具体的，进线开关1318或进线开关1309进线的扩展单元检测到电流信息，同时接收到母线室弧光传感器发来的弧光信号，主控单元跳开进线开关1318或进线开关1309。另外安装于分段开关1302的扩展单元也检测到光信号，同时接收到主单元发来的电流信号，
扩展单元将跳开分段开关1302，切断10kv主ⅲ段故障母线，保证其余母线正常运行。
45.其中弧光保护装置主控单元的电源点：3#发电机出线断路器1309、8#发电机出线断路器1318、2#主变1310开关和分段开关1302开关均接入电源点1刀闸辅助接点位置，实现电源点开关不挂主ⅲ段母线时闭锁跳闸。同时避免了任一主控单元故障或电流电缆故障造成所有主控单元因电流检测网络断开而造成的所有主控单元全部退出。
46.在某电厂电气系统优化改造项目中，针对复杂的接线形式及灵活多变的运行调整方式，在实施母线弧光保护改造过程中，成功在该项目改造中实施，复杂的接线形式是指双母线分段、母线通过分段开关及母联开关连接的形式，分段开关可以是带限流电抗器。以10kv主ⅱ段母线为例，具体步骤如下：
47.s1、安装二次线槽：10kv主ⅱ段母线二次线槽制作及安装，在原二次线槽下方安装新二次线槽，安装前需在本段16个刀闸仓间隔进行开孔穿线，孔径开孔位置每一间隔原二次线槽下方3cm处，要求：所有铁屑随时清理不得遗留在开关柜内；清理后的铁屑集中存放；所有空洞必须高度一致，左右对齐，偏差度≤2mm；
48.s2、开孔完毕后：在16个刀闸仓间隔的1刀闸仓的孔洞穿上的pp螺纹管，用于保护光纤和电流电缆，两头分别露出10mm，用强力胶将塑料法兰与管及柜体牢固粘和。要求：管材无破损裂纹，粘和后凝固1小时后检查二次线槽的牢固程度；
49.s3、光带及感光元件穿线孔开孔：打开所有母线上1刀闸仓门和2刀闸仓门，在母线刀闸仓前后隔板的左上方开孔用于安装感光探头，孔径为所有铁屑随时清理不得遗留在开关柜内；清理后的铁屑集中存放；所有空洞必须高度一致，左右对齐，偏差度≤2mm；
50.s4、作业人员登上母线桥上方，将所有主ⅱ段母线盖板打开，共16块盖板。打开盖板后，在每一个母线仓内某一方向上的左下角及右下角10cm处用的钻头将每个母线仓打穿用于安装光带，要求：所有铁屑随时清理不得遗留在开关柜内；清理后的铁屑集中存放；所有空洞必须高度一致，左右对齐，偏差度≤2mm
51.s5、10kv付母线光带安装：作业人员登上封闭母线桥上方，将所有10kv付母线盖板打开，打开盖板后，在每一个母线仓内左下角及右下角10cm处用的钻头将每个母线仓打穿用于安装光带。要求：所有铁屑随时清理不得遗留在开关柜内；清理后的铁屑集中存放；所有空洞必须高度一致，左右对齐，偏差度≤2mm
52.s6、装置安装及固定：在2#电机的出线断路器1214二次仓门上开长方形孔洞用于安装主控单元，孔洞尺寸：高179mm
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宽86mm，要求：孔洞内径＞装置外径1mm，孔洞横平竖直，不影响柜内其他元器件的正常使用，其他元器件比如端子排和继电器等。
53.s7、将主控单元嵌入到孔洞中用固定卡将装置牢固固定在柜门上。
54.s8、电缆及光缆敷设：每段母线共敷设4类光缆，分别为：装置电源电缆、本段电源开关间隔的电流信号、感光光缆、跳闸信号电缆
55.s8.1、电源电缆：沿新装二次线槽敷设至2#电机的出线断路器1214二次仓门上2台弧光保护装置处；
56.s8.2、电流信号电缆：从2#电机的出线断路器1214开关、主ⅱ段母线母联1204开关、主ⅰ段母线和主ⅱ段母线的分段开关1113、2#主变开关1302、主ⅱ段母线和主ⅲ段母线之间的分段开关的二次回路仓沿新增二次电缆线槽敷设3*4+1*2.5mm2电流信号电缆至新
增弧光保护装置处，要求：电缆敷设整齐、固定绑扎牢固、留有余量；
57.s8.3、感光信号电缆：从每个母线开关间隔的1刀闸和2刀闸仓室敷设光纤至新增保护装置处，从柜顶母线仓敷设感光带沿母线仓内转一周，感光带首尾端光纤敷设新增弧光保护装置；要求：光纤敷设整齐、所有转角处光纤弯曲半径＞10cm；
58.s8.4、跳闸出口及刀闸位置信号电缆(刀闸位置信号电缆与跳闸信号电缆共用一根电缆)：10kv主i段主付母线联络柜开关1112跳闸出口、1#发电机进线出线柜开关1111跳闸出口和刀闸分位、10kv主ⅱ段主付母联络开关1204跳闸出口、#2发电机进线开关1214跳闸出口、10kv主ⅲ段主付母联络开关1303跳闸出口、#3发电机进线开关1309跳闸出口和刀闸分位、#8发电机进线开关1318跳闸出口和刀闸分位。
59.s8.5、输出信号：在2台新增弧光保护装置处敷设输出跳闸报警信号至ecs系统测控装置处，所有光缆敷设时横平竖直，绑扎牢固，两侧做好标识，敷设完毕后进行绝缘测试，相间及对地绝缘值均应＞2mω。
60.实施例2：
61.本实施例提供了一种弧光保护系统，包括主控单元、感光探头和光带；所述主控单元包括分别设置在发电机的进线开关和母线电压互感器处的第一主控单元和第二主控单元；
62.采用电流信号电缆，将主母线刀闸仓室和付母线刀闸仓室内的感光探头分别与第一主控单元和第二主控单元连接；主母线刀闸仓室和付母线刀闸仓室内设置有光带；
63.采用感光信号电缆，将主母线刀闸仓室和付母线刀闸仓室分别与第一主控单元和第二主控单元连接；采用电流信号电缆，将发电机的进线开关、母联开关和母线分段开关与第一主控单元和第二主控单元连接；
64.采用跳闸信号电缆，将母联开关跳闸出口、发电机进线开关跳闸出口和刀闸分位分别与第一主控单元和第二主控单元连接；
65.采用电流信号电缆，将发电机的进线开关、母联开关和母线分段开关与第一主控单元和第二主控单元连接如图6所示；当任一主控单元，如a1故障退出后，其余4台主控单元仍可进行相互间的电流信号采集。
66.实施例3：
67.本实施例提供了一种电力系统，采用了如实施例2中所述的弧光保护系统。
68.本实施例通过增加刀闸位置辅助接点，进而精准定位故障母线，避免弧光保护发生误动；另外节省了费用，完善了弧光保护适用的电气主接线范围。针对弧光保护仅适用于配电系统单母线接线形式，在双母线接线形式或3/2接线形式中无法实现准确、方便的缺点，通过引入电源点刀闸辅助接点，判别电源点位置，解决了弧光保护在双母线接线形式中无法准确切除故障母线的问题，避免了正常电源点误切除的问题。