Protecția arcului electric este un tip special de protecție de mare viteză împotriva scurtcircuitelor , bazată pe înregistrarea spectrului de lumină al unui arc electric deschis.
Un pericol semnificativ pentru aparatul de comutare complet ( KRU ) cu o tensiune de 6-10 kV este reprezentat de scurtcircuite interne (SC), însoțite de un arc electric (ED). Temperatura arcului electric poate atinge valori de ordinul 7000 ... 12000 °C în mai puțin de o perioadă de frecvență industrială.
Arcul electric acționează asupra elementelor structurale ale aparatului de comutare, provocând daune de severitate diferită, iar în absența măsurilor adecvate și în timp util pentru a-l elimina, duce inevitabil la distrugerea lor. Experimentele efectuate la Centrul de Cercetare pentru Testarea Echipamentelor de Înaltă Tensiune (NITs VVA) arată că un arc electric deschis în compartimentele izolate ale tabloului de distribuție duce la deteriorarea izolației (de regulă, acestea sunt izolatoare de bucșe). Gradul de deteriorare depinde de tipul de material izolator, de mărimea curentului de scurtcircuit și de durata curgerii acestuia.
Protecția arcului colector (DuZSh) sau protecția împotriva defecțiunii arcului electric (ZDZ) este utilizată pentru a proteja barele colectoare și elementele barelor colectoare ale tablourilor de distribuție de 6-10 kV situate în compartimente închise (KRU sau KRUN). Munca de protecție se bazează în principal pe principiul fizic. Poate reacționa la doi factori: un fulger de lumină în compartimentele aparatului de distribuție și la impactul mecanic al arcului. În acest sens, poate fi utilizat numai în aparatele de comutare, unde toate piesele purtătoare de curent sunt situate în compartimente închise.
Pentru a crește presiunea aerului în compartimentul limitat al celulei de comutație, ZDZ de tip supapă reacționează. În acest tip de supapă cu telecomandă, supapele speciale de descărcare cu întrerupătoare de limită montate în tablou sunt folosite ca senzor care răspunde la creșterea presiunii aerului.
Este un sistem de furtunuri, supape de contrapresiune și un comutator cu membrană. Un furtun este conectat la fiecare compartiment protejat al celulei, furtunurile sunt combinate prin supape de contrapresiune, secțiunea combinată este conectată la un comutator cu membrană care răspunde la undele de presiune create de un arc electric. [unu]
Un ZDZ de tip fototiristor reacționează la un fulger de lumină dintr-un arc electric. Un fototiristor este folosit ca senzor care reacționează la un fulger de lumină dintr-un arc electric.
La fel ca ZDZ de tip fototiristor, acest tip de ZDZ răspunde la un fulger de lumină de la un arc electric. Un senzor cu fibră optică (FOS) este folosit ca senzor care răspunde la un fulger de lumină dintr-un arc electric. Sunt utilizate două tipuri de VOD:
WOD-urile sunt plasate unul câte unul în fiecare compartiment al celulei KRU:
Există, de asemenea, opțiuni economice pentru amplasarea OMC - de exemplu, un WOD poate fi plasat simultan atât în compartimentele barelor colectoare, cât și în compartimentele elementelor retractabile din mai multe celule dintr-o secțiune. În cazul unui scurtcircuit de arc, fiecare FOS detectează un fulger luminos dintr-un arc electric și generează un semnal „declanșator”, care este transmis prin linia de fibră optică la terminalul MP al ZDZ. La rândul său, terminalul MP al ZDZ, pe baza semnalelor „Funcționare” de la FOS, generează comenzi pentru a opri comutatoarele corespunzătoare pentru a elimina scurtcircuitul arcului.
Pentru a preveni funcționarea incorectă a RCPS, se asigură controlul curentului - un semnal de oprire este emis de terminalul MP al RCPS numai dacă există 2 factori:
În prezența doar a semnalului „Funcționare” de la VOD fără semnalul „Start MTZ”, întreruptoarele nu sunt deconectate de la SRZ, iar terminalul MP al SRZ generează semnalul „Eșec VOD”.
Construcția protecției arcului opto-electricProtecția arcului optoelectric în funcție de tipul de senzori utilizați poate fi împărțită în două grupe: cu fotosenzori cu semiconductor și cu senzori cu fibră optică . Tipul de senzor determină nu numai algoritmii de procesare a informațiilor, ci și execuția protecțiilor, care pot fi clasificate ca fiind individuale și centralizate.
Protecția centralizată , de regulă, este concepută pentru a proteja o secțiune sau un grup de celule și nu asigură detectarea selectivă a unei zone de deteriorare. Senzorii optici, cum ar fi fotodispozitivele semiconductoare, sunt conectați în paralel, iar FOS este conectat sub forma unei bucle.
Un proiect de protecție individuală vă permite să acționați asupra întreruptorului unei celule deteriorate, să asigurați selectivitatea acțiunii de protecție și să identificați zona deteriorată.
Construcția protecției arcului opto-electric (OEDS)Protecția împotriva arcului electric al aparatului de comutare ar trebui să fie construită ținând cont de caracteristicile sale de proiectare și de tipurile de dispozitive de comutare. Pentru a face acest lucru, este necesar să se evidențieze ca elemente speciale ale aparatului de comutare, care includ celulele comutatorului de intrare, celula comutatorului secțional, zonele speciale (compartimentele) celulelor aparatului de distribuție: compartimentul puntea barelor colectoare, compartimentele a întrerupătoarelor de înaltă tensiune, a transformatorului de tensiune etc. O astfel de împărțire a aparatului de comutare în zone va permite efectuarea cât mai optimă a acțiunilor asupra dispozitivelor de comutare cu minimizarea volumelor de deteriorare.
În cazul unui scurtcircuit în elemente speciale, este necesară deconectarea secțiunii fără întârziere, iar în cazul unui scurtcircuit în zone speciale, de exemplu, în compartimentele transformatoarelor de curent de măsurare, terminațiile cablurilor și bucșele, este posibil să se deconecteze numai celula deteriorată, de exemplu, atunci când se utilizează întrerupătoarele cu vid.
Arderea arcului în celula comutatorului introductiv necesită impactul asupra opririi nu numai a comutatorului secțional, ci și a comutatorului din partea de înaltă tensiune a transformatorului de putere. Deteriorarea comutatorului secțional necesită deconectarea comutatoarelor de intrare. Având în vedere cele de mai sus, protecția ar trebui să asigure detectarea selectivă a scurtcircuitelor cu arc în celule și în compartimentele acestora.
Există, de asemenea, o altă abordare a construcției protecției arcului electric al aparatului de comutare, conform căreia orice scurtcircuit din aparatul de comutare trebuie oprit de întrerupătorul introductiv, ceea ce duce la „răscumpărarea” secțiunii. Această abordare simplifică implementarea protecției și permite combinarea senzorilor, de exemplu, face posibilă realizarea unui senzor optoelectric ca unul singur, care are loc atunci când se utilizează o linie de comunicație cu fibră optică conectată într-o „buclă”. La implementarea protecției conform primei opțiuni, este posibil să combinați OEPD și dispozitivele care acționează pe aceleași comutatoare.
Tipurile de relee de protecție de mai sus (relee de protecție de tip supapă și membrană, protecție cu releu cu comutator cu membrană, protecție cu releu de fototiristor și tip fibră optică) aparțin clasei de înregistratoare (senzori) de defect de arc.
Sistemul de protecție a arcului de bare care utilizează astfel de înregistratoare depinde de dispozitivele de protecție cu relee care asigură controlul curentului și de relee intermediare care acționează pentru declanșarea întreruptorului de înaltă tensiune. Viteza totală a unor astfel de sisteme, de regulă, este de 30 ms sau mai mult.
Protecția releului independent de distribuție elimină necesitatea de a utiliza dispozitive de pornire de curent terțe și relee intermediare, ceea ce crește semnificativ fiabilitatea sistemului și crește foarte mult viteza acestuia.
ZDZ independent de distribuție are următoarele caracteristici principale:
Pentru a crește viteza în dispozitivele moderne, transformata Fourier discretă a fost abandonată în favoarea unor metode mai rapide de funcționare a elementului curent (lucrare asupra valorilor instantanee, analiza primei și a doua derivate ale curentului etc.)
Trebuie remarcat faptul că cerințele și metodele de testare pentru rezistența la arc a elementelor echipamentelor de comutație, cerințele pentru viteză și tipul de protecție a arcului nu sunt reglementate astăzi. În directivele existente (Ordinele RAO „UES din Rusia” din 01.07.98 N 120 „Cu privire la măsurile de îmbunătățire a siguranței la explozie și la incendiu a instalațiilor energetice” și din 29.03.2001 N 142 „Cu privire la măsurile prioritare pentru îmbunătățirea fiabilității lucrări ale RAO „UES din Rusia”) și reglementare („ Reguli pentru funcționarea tehnică a centralelor și rețelelor electrice, ediția a 15-a, clauza 5.4.19), există doar cerințe pentru necesitatea protecției de mare viteză împotriva scurtcircuitelor arcului electric. în interiorul dulapurilor de comutație.
| Controale | |
|---|---|