電弧光保護裝置在某風電場35kV母線的應用

簡婷

韦德1946网址 上海嘉定201801

摘要：文章介紹了某風電場加裝電弧光工程，並分析了針對不同類型開關(guan) 櫃的傳(chuan) 感器安裝方法和保護配置情況，通過實際工程安裝的電弧光保護裝置的動作調試和帶開關(guan) 傳(chuan) 動試驗，證明滿足保護快速性、靈敏性、選擇性和可靠性的要求，能很好實現對母線的快速保護。

關(guan) 鍵詞：弧光故障；電弧光保護；開關(guan) 櫃；中低壓

0 引言

      內(nei) 蒙古西部電網高載能企業(ye) 用戶的接線方式一般是從(cong) 變電站35kV出線直接接至企業(ye) 用戶，線路距離開關(guan) 櫃、電纜頭單相接地故障和相間短路故障較頻繁，這些故障發生的同時伴隨著電氣弧光的產(chan) 生。在保護動作切除35kV母線之前，電氣弧光產(chan) 生的高溫可將電氣設備和機械設備熔化，使單相接地故障發展迅速。由於(yu) 高載能用戶負荷變化頻繁，較易發生相間短路故障，而損壞相鄰間隔的電氣設備，導致35kV係統易發生近端短路故障，甚至將35kV母線故障範圍擴大、故障時間延長等，這些都影響了風電場的穩定運行生產(chan) ，因此中廣核風電有限公司內(nei) 蒙古分公司決(jue) 定選用某風電場進行電弧光保護的改造，效果明顯的話，將推廣應用於(yu) 公司其他風電場。

1 電弧光保護

      弧光保護是一種新型的母線保護方案，係統設計用於(yu) 切除所有低壓或中壓空氣絕緣鎧裝開關(guan) 櫃中可能產(chan) 生弧光短路斷路器的快速保護中。電弧光保護依據故障時產(chan) 生的電弧光來判斷故障並切除，是一種非電氣量保護當係統發生故障時會(hui) 伴有弧光量的產(chan) 生，依據電弧光來判斷切除故障的保護就是電弧光保護。它是非電氣量保護，當發生弧光短路時，在弧光檢測傳(chuan) 感器覆蓋的區域內(nei) 弧光短路點可以被快速定位，這樣的話弧光保護僅(jin) 僅(jin) 靠弧光源作為(wei) 跳閘判據很可能會(hui) 受到一些外來因素光源使得弧光保護誤動作，所以一般的弧光保護都會(hui) 有兩(liang) 個(ge) 判據，就是弧光和電流增量。隻有同時檢測到弧光信號和過流增量，弧光保護才會(hui) 出口跳閘動作，圖1是弧光保護基本原理圖。

      其基本原理是“與(yu) 或"關(guan) 係，當三相電流I或弧光L有一個(ge) 判據時，弧光保護裝置會(hui) 發信;當三相電流I和弧光L同時為(wei) 與(yu) 關(guan) 係時，弧光保護裝置跳閘。

2 電弧光保護的組成部分

      主單元包含有電流檢測和斷路器失靈保護，它通過檢測短路電流和來自電弧光傳(chuan) 感器的動作信息，並對收集的數據進行處理、判斷，在滿足跳閘條件時，發出跳閘命令以切除故障。在進線斷路器不能切除故障時，它將啟動斷路器失靈保護邏輯，發出跳閘命令給上級斷路器來切除故障。此外，主單元根據輔助單元傳(chuan) 送來的弧光傳(chuan) 感器動作信息和溫度傳(chuan) 感器測量的溫度，提供弧光故障點的定位和溫度報警信息。

      輔助單元當係統發生弧光故障時，輔助單元收集來自電弧光傳(chuan) 感器的動作信息並傳(chuan) 送給主單元，在主單元上顯示輔助單元和弧光傳(chuan) 感器的地址編號，有利於(yu) 及時準確故障定位開關(guan) 櫃，為(wei) 檢修提供信息。電弧光傳(chuan) 感器，於(yu) 母線保護的弧光傳(chuan) 感器安裝在開關(guan) 櫃的母線室內(nei) ，它作為(wei) 光感應元件，將檢測在發生弧光故障中突然增加的強光，並將光信號轉換成電流信號傳(chuan) 送給輔助單元。

3 弧光裝置的主要設備配置

      安裝35kV係統弧光保護設備，裸光纖安裝在母線上，每個(ge) 櫃子在電纜室和開關(guan) 室分別安裝2個(ge) 探頭，如表1所示。

4 電弧光保護現場調試情況

      在35kV母線出線,311斷路器開關(guan) 櫃模擬弧光短路故障，動作錄波情況如圖2所示。正常工作時，三相電壓幅值隨時間變化是一致的，如圖3所示。

      正常至故障工作時,AB兩(liang) 項電壓幅值隨時間變化是基本一致的,C相發生故障,電壓基本沒有了為(wei) 零，如圖4所示。

      故障狀態時,AB兩(liang) 項電壓幅值隨時間變化是基本一致的,C相發生故障電壓為(wei) 零。通過現場調試情況以及帶開關(guan) 傳(chuan) 動情況,電弧光保護能很好實現對母線的快速保護，如圖5所示。此時,311斷路器開關(guan) 櫃發生故障,311斷路器電弧光保護裝置接收到光纖傳(chuan) 感器、弧光傳(chuan) 感器的動作信號、過流信號,弧光保護能順利斷開301斷路器，同時也滿足保護快速性、靈敏性、選擇性和可靠性要求。

5 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。

6 安科瑞ARB5-M弧光保護產(chan) 品功能和技術參數

7 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。

8 結論

      某風電場如果使用弧光保護，不僅(jin) 能快速切除開關(guan) 櫃內(nei) 部弧光短路故障，實現中低壓母線的快速保護,而且還能提高電力係統和設備的性和穩定性。具體(ti) 功能體(ti) 現在以下方麵:①保護人員和中低壓開關(guan) 設備的，避免了弧光故障造成的損害;②保護變壓器免受短路電流損壞;③保護升壓站內(nei) 直流係統;④可以預防火災發生;⑤延長開關(guan) 設備使用壽命。

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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。