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弧光保護在船舶中壓配電板的應用

更新時間:2024-11-15點擊次數(shù):2034次
弧光保護在船舶中壓配電板的應用

摘要:船舶中壓配電板弧光故障導致的設備損壞和停電事故,不僅會造成較大的經(jīng)濟損失,而且嚴重影響船舶電站的安全穩(wěn)定運行,威脅船舶電站操作人員的安全?;」獗Wo是基于電力系統(tǒng)開關(guān)柜發(fā)生弧光故障時而設計的一套母線保護系統(tǒng),能夠快速切除開關(guān)柜體內(nèi)的故障及縮小故障范圍。在船舶中壓配電板應用弧光保護,可解決母排故障短路問題,對于提高船舶電站的安全性、穩(wěn)定性,降低經(jīng)濟損失具有重要意義。

關(guān)鍵詞:船舶;中壓配電板;弧光保護;母排故障

1、引言

艦船的電氣化水平在逐步提高,艦船電站容量在不斷增加,艦船電網(wǎng)有向中壓發(fā)展的趨勢。中壓成套設備由于其本身的缺陷、異常的工作條件、諧振過電壓、絕緣故障、載流回路不良、外來物體的進入以及人為操作錯誤等原因,都可能引起弧光短路故障,造成氣體間隙擊穿而引燃電弧。艦船供電系統(tǒng)由于空間有限,設備較多,發(fā)生弧光故障的可能性大。

2、弧光故障事故的危害性

弧光產(chǎn)生時溫度可達到4500℃,內(nèi)部溫度可達到10000~20000℃?;」猱a(chǎn)生時較大瞬時功率可達到40MW,弧光光強可超過正常照明光強2000多倍。因此中低壓開關(guān)柜內(nèi)因故障而產(chǎn)生電弧時若不能及時采取合理措施,則會產(chǎn)生諸多危害。

對設備的危害:電弧發(fā)生時產(chǎn)生大量高溫高壓氣體,氣體瞬時沖擊波可造成開關(guān)柜體變形、破碎;沖擊波爆破震動可造成開關(guān)柜劇烈震動,使各連接處緊固件松脫;產(chǎn)生的高溫可引起電纜燃燒、銅排融化、鋁排氣化,甚至將開關(guān)柜外殼金屬融化、元器件嚴重損壞并引起火災。

對人的危害:高溫灼傷皮膚;熔化的金屬蒸發(fā)并滲入人的皮膚表層造成皮膚金屬化;高強度弧光傷害眼睛,甚至造成角膜脫落;高溫燃燒產(chǎn)生的粉塵和有毒有害氣體損傷呼吸系統(tǒng);弧光電流作用于人體可使肌肉產(chǎn)生非自主劇烈收縮,也可損傷肌腱、皮膚、血管、神經(jīng)組織等。

電弧產(chǎn)生的能量與I 2t成指數(shù)規(guī)律快速上升,其不僅與故障電流的大小有關(guān),還與燃弧時間有關(guān)。根據(jù)故障點的不同,通常情況下故障短路電流會在幾千安至幾十安,故障若不能及時切除以熄滅電弧,則會產(chǎn)生巨大能量。總之,開關(guān)柜發(fā)生內(nèi)部電弧故障,不論是對開發(fā)設備還是對附近的工作人員,其危險性都很大。


 


 

 

圖片

圖1 電弧能量-時間曲線

將弧光保護應用至艦船電力系統(tǒng),對艦船電網(wǎng)中的中壓電氣開關(guān)設備進行快速保護,在短路故障電弧發(fā)生初始就切除故障,降低故障電弧所造成的危害,避免人員傷亡,減少設備維護費用,提高艦船電力系統(tǒng)的安全性及經(jīng)濟效益。

 

3、安科瑞 ARB5系列弧光保護的原理及系統(tǒng)組成

弧光保護裝置通過弧光+電流突變量雙重判據(jù)或弧光單判據(jù)啟動保護,其動作時間為

弧光單判據(jù)動作時間≤7ms;

弧光+電流雙判據(jù)時間≤20ms。

 

 

ARB5系列弧光保護裝置由ARB5-M主控單元、ARB5-E擴展單元、ARB5-S弧光探頭、弧光光纖以及尾纖等配件構(gòu)成。

 

 

 


 

 

型號

主要功能

技術(shù)參數(shù)

ARB5-M弧光保護主控單元

 

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8組弧光保護

可選配4塊采集板,1塊采集板可采集5路探頭,共支持20路弧光探頭直接采集。

亦可選配4塊主控板(即可接入4臺ARB5-E擴展單元)1塊主控板可接收6塊采集板的探頭,共支持120路弧光探頭采集。

4組失靈保護

4組電流回路TA監(jiān)測

4組三相電流采集

11路可編程跳閘出口

非電量保護

裝置故障告警

2路RS485

2路以太網(wǎng)

1路打印接口

1路IRIG-B碼對時接口

支持IEC61850、modbusRTU、modbusTCP、IEC103

支持GOOSE輸入輸出(選配)

 

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ARB5-E弧光保護擴展單元

 

弧光信號采集

可選配6塊采集板,1塊采集板可采集5路探頭,共支持30路弧光探頭直接采集。

模擬狀態(tài)傳輸

需要配合ARB5-M主控單元使用

 

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ARB5-S弧光探頭

 

弧光信號監(jiān)測

點式弧光傳感器,可安裝于母線室、電纜室或斷路器室。

現(xiàn)場調(diào)試及工程服務費

 

視項目情況核價

 





































 

 

4、結(jié)語

本文簡析了船舶電力推進系統(tǒng)相較于陸上配電系統(tǒng)的特點,介紹了安科瑞ARB5系列弧光保護,并對弧光保護邏輯進行了說明,對弧光保護系統(tǒng)在船舶電力系統(tǒng)上的應用提供了一定的參考作用。

 

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