1、需求分析
舰船的电气化水平在逐步提高,舰船电站容量在不断增加,舰船电网有向中压发展的趋势。中压成套设备由于其本身的缺陷、异常的工作条件、谐振过电压、绝缘故障、载流回路不良、外来物体的进入以及人为操作错误等原因,都可能引起弧光短路故障,造成气体间隙击穿而引燃电弧。舰船供电系统由于空间有限,设备较多,发生弧光故障的可能性大。
2、弧光故障事故的危害性
弧光产生时温度可达到4500℃,内部温度可达到10000~20000℃。弧光产生时较大瞬时功率可达到40MW,弧光光强可超过正常照明光强2000多倍。因此中低压开关柜内因故障而产生电弧时若不能及时采取合理措施,则会产生诸多危害。
对设备的危害:电弧发生时产生大量高温高压气体,气体瞬时冲击波可造成开关柜体变形、破碎;冲击波爆破震动可造成开关柜剧烈震动,使各连接处紧固件松脱;产生的高温可引起电缆燃烧、铜排融化、铝排气化,甚至将开关柜外壳金属融化、元器件严重损坏并引起火灾。
对人的危害:高温灼伤皮肤;熔化的金属蒸发并渗入人的皮肤表层造成皮肤金属化;高强度弧光伤害眼睛,甚至造成角膜脱落;高温燃烧产生的粉尘和有毒有害气体损伤呼吸系统;弧光电流作用于人体可使肌肉产生非自主剧烈收缩,也可损伤肌腱、皮肤、血管、神经组织等。
电弧产生的能量与I 2t成指数规律快速上升,其不仅与故障电流的大小有关,还与燃弧时间有关。根据故障点的不同,通常情况下故障短路电流会在几千安至几十安,故障若不能及时切除以熄灭电弧,则会产生巨大能量。总之,开关柜发生内部电弧故障,不论是对开发设备还是对附近的工作人员,其危险性都很大。
将弧光保护应用至舰船电力系统,对舰船电网中的中压电气开关设备进行快速保护,在短路故障电弧发生初始就切除故障,降低故障电弧所造成的危害,避免人员伤亡,减少设备维护费用,提高舰船电力系统的安全性及经济效益。
3、弧光保护威廉希尔官方网站 的现状和原理
从20世纪60年代起,国际上的一些发达国家已经开始了对弧光短路故障保护的研究,到80~90年代已经对这种故障特性有了深入的了解,并且提出各种弧光短路的防护措施。20世纪90年代,我国引进了弧光保护装置。随着微电子威廉希尔官方网站 和光传感器威廉希尔官方网站 的不断发展,弧光保护威廉希尔官方网站 不断成熟,国内对弧光保护的认识不断提高,弧光保护的市场需求不断扩大。国内很多单位都进行了弧光保护威廉希尔官方网站 的研发,如安科瑞的ARB5系列弧光保护。
弧光保护的动作判据为电弧故障时产生的两个条件: 弧光和电流增量。当同时检测到弧光和电流增量时发出跳闸指令,当仅检测到弧光时亦可只发出报警信号。
4、安科瑞ARB系列弧光保护
集中式母线弧光保护方案:中压场景应用
集中式母线弧光保护方案:低压场景应用
集中式母线弧光保护方案,由弧光保护主控单元、弧光探头及塑料光纤等构成。
ARB6 弧光保护装置
硬件接口:
30路弧光探头接入
4组三相电流采集
3组零序电压采集
4个可编程快速跳闸出口
10个可编程跳闸出口
2个可编程常闭出口
5/22路开入量输入
1路USB
1路对时接口
2路RS485
3路以太网
主要功能:
自定义多组弧光保护逻辑
弧光故障点定位
弧光探头及光纤链路实时自检
弧光动作值可自由整定
4组失灵保护
4组非电量保护
CT断线告警
4组电流回路TA监测
装置故障告警
检修状态闭锁
支持Modbus RTU/Modbus TCP/IEC103
性能特点:
每台装置可选采集6/12/18/24/30路探头
弧光探头通过塑料光纤直接传输光信号至弧光保护装置
单判据动作时间3.8ms,双判据动作时间7.8ms
高可靠性,通过国家权威检测机构认证
弧光探头ARB-S
检测范围:
角度≥180°
半径≥0.5m
感光类型:可见光/紫外光
功能特点:
自带滤光功能
无源型弧光传感器
探头及光纤链路实时自检
弧光光纤:双股、阻燃
不含金属件,没有电气安全隐患
审核编辑 黄宇
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