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船舶中压配电板弧光故障导致的设备损坏和停电事故,不仅会造成较大的经济损失,而且严重影响船舶电站的稳定运行,威胁船舶电站操作人员的。弧光保护是基于电力系统开关柜发生弧光故障时而设计的一套母线保护系统,能够快速切除开关柜体内的故障及缩小故障范围。在船舶中压配电板应用弧光保护,可解决母排故障短路问题,对于提高船舶电站的性、稳定性,降低经济损失具有重要意义。
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。
电弧能量-时间曲线
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性及经济效益。
在某船舶中压配电板的应用
某船务1600T海上风电安装平台,共有3组中压配电板。其中A段母线有两台发电机进线和一个联络柜,B段母线有两台发电机进线和两个联络柜,C段母线有两台发电机进线和一个联络柜。
不难看出,与陆上配电系统不同,船舶电力推进系统有以下特点:能量来源众多(多组发电机进线)、电缆联结多采用环状结构(母联开关、跨接开关等横向结构较多)、能量流向不定(根据需要通过母联开关、跨接开关变船舶电力系统的能量流向,以**供电系统的连续性)。
为船舶电站稳定运行,该项目要求装设弧光保护,监控母线弧光故障。
ARB 系列弧光保护ARB 系列弧光保护装置集保护、测量、监视、控制、通讯、故障录波、事件记录等多种功能于一体,能实时监测弧光信号、保护电流或电压信号增量,可快速切除 0.4kV~35kV 中低压配电系统的电弧光故障。ARB 系列弧光保护装置硬件采用一体化设计(装置内部集成了电源模块、CPU 模块、弧光采集模块、电流电压采集模块、开入开出模块、通讯模块、人机接口模块等),可实现直接采集直接控制方式,以节省大量信号处理和设备间信号传输及交换的时间,从而好地满足弧光保护的快速性、性要求;装置软件配以专门的保护算法,抗干扰性能强,性高,保护实现方式灵活,能与 Acrel-2000 电力监控系统配套使用,为电力系统的运行提供。ARB 系列弧光保护装置操作便捷、**、稳定、维护方便,广泛应用于电力、水利、交通、工业、矿产、新能源、舰船、建筑楼宇等行业。
产品资质ARB 系列弧光保护装置通过了国家继电保护及自动化设备质量检验检测的检验检测,并且了电气性能及检验报告和电磁兼容检验报告。
产品型号
ARB6 系列弧光保护主要由 ARB6 弧光保护装置、ARB-S 弧光探头及弧光塑料光纤组成。ARB6 装置选型
ARB-S 探头选型
配置说明
开孔尺寸ARB6 弧光保护装置外形和开孔尺寸如下
ARB-S 探头开孔尺寸ARB-S 弧光探头固定在卡扣支架上,卡扣支架需要开孔安装。卡扣支架的开孔尺寸为 20mm(直径)。
ARB6 装置安装位置ARB6 弧光保护装置安装时需考虑开关柜安装空间,与保护范围内电源进线回路的 TA 回路连接、保护跳闸回路连接,原则上采用就近安装方式,避免 TA 采集回路、跳闸回路连线过长,一般安装于主变压器中、低压侧进线柜或 TV 柜柜门上,建议采用面板开孔安装。
ARB-S 探头安装位置根据项目实际需求,可在每面开关柜的母线室、手车室、电缆室各安装一个 ARB-S 弧光探头。母线室