淺談電弧光保護裝置在水電站的配置方案

簡婷

韦德1946网址 上海嘉定 201801

摘要：本文介紹了電弧光保護在水電站的配置及應用，提供給相關(guan) 人員參考。

關(guan) 鍵詞：水電站；開關(guan) 櫃；電弧光

0 前言

      電弧光是由於(yu) 發生相間短路或接地短路時空氣電離而形成的。在我國電力係統中開關(guan) 櫃內(nei) 部電弧光故障時有發生，而一旦發生弧光故障將對人身及設備會(hui) 帶來大的損害。

      水輪發電機組出口母線開關(guan) 櫃是水電站發電的重要輸電樞紐。在發生內(nei) 部故障時，是否能迅速地切除故障，對電站的生產(chan) 至關(guan) 重要。因為(wei) 國標《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規範》(GB50062)及現行的電力行業(ye) 規程規範未對6KV(10KV)母線保護作明確規定，因此水電站發電機出口母線一般未配置的快速母線保護，針對目前水電站中壓母線保護配置的現狀，非常有必要增設快速保護。國內(nei) 一些專(zhuan) 家也一直強調裝設中低壓母線保護的重要性，用戶也希望可以提供一種造價(jia) 較低，原理簡單、適用於(yu) 6-35KV的母線保護，以大限度減少母線故障對設備的損害，提高輸電可靠性。

1 配置弧光保護的必要性

      在電力係統中，35kV及以下電壓等級的母線由於(yu) 沒有穩定問題，一般未裝設母線保護。然而，由於(yu) 中低壓母線上的出線多，操作頻繁，三相導體(ti) 線間距離與(yu) 大地的距離比較近，容易受小動物危害，設備製造質量比高壓設備差，設備絕緣老化和機械磨損，運行條件惡劣，係統運行條件改變，人為(wei) 和操作錯誤等原因，中低壓母線的故障幾率比高壓、壓母線高得多。但長期以來，人們(men) 對中低壓母線的保護一直不夠重視，也未發現先進合理的解決(jue) 方案，因此，大多采用帶有較大延時的後備保護來切除母線上的故障，往往使故障被發展、擴大，從(cong) 而造成巨大的經濟損失。究其原因大多是因為(wei) 沒有裝設中低壓母線保護，未能快速切除故障所造成。所以，為(wei) 了保證變壓器及母線開關(guan) 設備的運行，根據繼電保護快速性的要求，迫切需要配置中低壓母線保護。

      在這種情況下，電弧光保護成為(wei) 了廣大水電站用戶中低壓母線保護的理想選擇。母線電弧光保護不僅(jin) 動作速度快，可靠性高而且與(yu) 其它母線保護相比具有價(jia) 格優(you) 勢。

      我國於(yu) 2004年開始使用進口母線電弧光保護，目前電力係統，尤其是發電係統，

      約70-80的新建電廠均采用了母線電弧光保護。

2 采用母線電弧光保護的好處

      由於(yu) 光電式電弧光保護係統測量的光和電是兩(liang) 個(ge) 不同物理性質的參數，采用光信號，故障電流信號雙判據的動作原理決(jue) 定了他的誤動率要比係統中其他主保護(包括發電機，變壓器、線路)誤動概率要小，既能保障高壓開櫃運行，又不會(hui) 影響電站正常生產(chan) 。

      采用母線電弧光保護具有以下幾個(ge) 優(you) 點：

      1）保護附近工作人員免受電弧光對人身的傷(shang) 害。

      2）保護中低壓設備免受嚴(yan) 重破壞，防止火災發生。

      3）保護主變壓器或者廠用變壓器免受嚴(yan) 重衝(chong) 擊而損環。

      4）防止波及站用直流係統，避免造成巨大的經濟損失。

      5）大限度地減少用戶的停電時間(用戶停電恢複時間，由原來的2-3個(ge) 星期減少到幾個(ge) 小時以內(nei) ）。

      6）延長現有開關(guan) 設備的使用壽命。

3 水電站電弧光保護係統的配置方案

3.1電弧光保護係統配置

      電弧光保護係統一般由主單元、擴展單元及電弧光傳(chuan) 感器組成，由於(yu) 采用弧光傳(chuan) 感器檢測電弧光，並通過高速固態出口輸出斷路器跳閘信號，該係統對電弧光的反應速度從(cong) 檢測到電弧光到發出跳閘信號快時間不超過7毫秒。

      電弧光係統的保護動作機製：傳(chuan) 感器在檢測到母線弧光故障後，將弧光信號傳(chuan) 送給擴展單元，然後擴展單元通過總線將信號再傳(chuan) 遞給主單元。主單元在收到信號後，將向斷路器發出跳閘信號將進線斷路器跳聞，從(cong) 而電弧光的發展。

      當傳(chuan) 感器檢測到電纜室的弧光故障時，擴展單元可直接跳本櫃的斷路器，而不會(hui) 影響到進線。

3.2電氣原理方案

      1）正常情況下，裝置自檢、弧光傳(chuan) 感器自檢，如果發現弧光故障，均能給出弧光故障信息，同時，如果是裝置故障，將閉鎖跳閘出口，避免誤動作；此信號可由一個(ge) 告警節點輸出至告警小母線或信號采集裝置。

      2)母線因故產(chan) 生電弧光，相應母線室的弧光傳(chuan) 感器檢測到弧光後，將信號上傳(chuan) 到擴展單元。

      3）若為(wei) 母線分段運行，各主單元在收到弧光信號的同時，比較自身采集到的電流信號。弧光和電流均滿足判據，則為(wei) 本段母線發生弧光，發出跳閘信號，本段進線斷路器跳閘，從(cong) 而熄滅電弧，同時給出跳閘信號。

      4）如果電纜室發生弧光故障，則相應的擴展單元動作，跳相應的本櫃斷路器。

      5）若為(wei) 單進線運行帶I、Ⅱ段母線，各母線的主單元收到弧光信號的同時，立即將弧光信號同步轉發至另外一個(ge) 主單元。則工作進線的主單元收到弧光信號(本段傳(chuan) 來信號或者另一台主單元轉發),且電流滿足條件，則發出跳閘信號，跳開分段斷路器，從(cong) 而熄滅電弧，同時給出跳間信號，並保證其它母線正常運行。

      6）失靈保護：若母聯斷路器失靈，則啟動失靈保護跳低壓側(ce) 進線；若低壓側(ce) 進線失靈，則啟動失靈保護跳高壓側(ce) 斷路器。

      7）若各段母線的主單元退出運行，則該段弧光保護退出。

4 安科瑞ARB5-M弧光保護產(chan) 品選型說明

ARB5-弧光主控單元

（1）＊表示可選附件，需要另外增加費用1500元。

（2）主控板和采集板數量之和不能大於(yu) 4。

（3）弧光探頭到采集板的長度不能超過20米。

（4）如有特殊要求，請特別注明。

5 安科瑞ARB5-M弧光保護產(chan) 品功能和技術參數

6 安科瑞ARB5-M弧光保護產(chan) 品現場安裝

弧光保護主控單元、探頭安裝圖如下。

7 結束語

      隨著人們(men) 對電弧光故障的進一步研究和認識，許多水電站已開始應用電弧光保護係統，像我公司設計的斜卡水電站、撒多水電站10kV高壓開關(guan) 櫃均配置了電弧光保護。

      我們(men) 建議水電站35kV以下母線增設電弧光保護係統作為(wei) 母線主保護，從(cong) 而彌補目前隻有母線後備保護的技術缺陷。減少或避免開關(guan) 櫃內(nei) 部電弧光故障帶來的人身傷(shang) 害，提高生產(chan) 率：使開關(guan) 及變壓器等主要設備損失降到低，在短時間內(nei) 恢複生產(chan) ；為(wei) 水電站“無人值班、少人值守"生產(chan) 模式提供必要的保障。

參考文獻：

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作者簡介：

簡婷，女，本科，韦德1946网址，主要研究中低壓綜合保護及絕緣監測係統。