淺談電弧光保護裝置在水電站的配置方案

本文介紹了水電站電弧光保護的配置和應用，供相關人員參考。

關鍵詞：水電站；開關柜；電弧光

0前言

電弧光是由相間短路或接地短路時的空氣電離引起的。在我國電力系統中，開關柜內的電弧光故障時有發生，一旦發生電弧光故障，會對人身和設備造成很大的損壞。

水輪發電機組出口母線開關柜是水電站發電的重要輸電樞紐。發生內部故障時，能否快速切除故障，對電站的生產至關重要。由于國家標準《電力裝置繼電保護和自動裝置設計規范》（GB50062）和現行電力行業規范未明確規定6KV（10KV）母線保護，因此水電站發電機出口母線一般不配備特殊的快速母線保護，根據目前水電站中壓母線保護配置的現狀，非常有必要增加快速保護。一些國內專家一直強調安裝專用中低壓母線保護的重要性。用戶還希望提供一種低成本、簡單原理、適用于6-35KV的母線保護，以減少母線故障對設備的損壞，提輸電可靠性。

1配置弧光保護的必要性

在電力系統中，35kV及以下電壓等級的母線一般沒有母線保護，因為沒有穩定性問題。但由于中低壓母線出線多，操作頻繁，三相導線距離接近大地，容易受到小動物的傷害。設備制造質量比壓設備差，設備絕緣老化，機械磨損，運行條件差，系統運行條件變化，人為操作錯誤，中低壓母線故障概率遠于壓母線。然而，長期以來，人們對中低壓母線的保護不夠重視，也沒有找到先進合理的解決方案。因此，大多數人使用較大的延遲儲備保護來消除母線上的故障，這往往會發展和擴大故障，造成巨大的經濟損失。大部分原因是中低壓母線沒有安裝保護，故障沒有迅速切除。因此，為了保證變壓器和母線開關設備的運行，迫切需要根據繼電保護快速性的要求配置專用的中低壓母線保護。

在這種情況下，電弧光保護已成為水電站用戶中低壓母線保護的理想選擇。與其他特殊母線保護相比，特殊母線電弧光保護不僅運行速度快，可靠性，而且具有價g優勢。

2004年，我國開始使用進口專用母線電弧光保護，目前的電力系統，特別是發電系統，

新建電廠約70-80家采用專用母線電弧光保護。

2采用特殊母線電弧光保護的優點

由于光電弧光保護系統測量的光和電是兩個不同物理性質的參數，故障電流信號的動作原理決定了其誤動率小于系統中其他主保護（包括發電機、變壓器、線路），既能保證壓開啟運行，又不影響電站的正常生產。

采用專用母線電弧光保護具有以下優點：

1)保護附近工作人員免受電弧光對人體的傷害。

2)保護中低壓設備免受嚴重損壞，防止火災發生。

3)保護主變壓器或工廠變壓器免受嚴重沖擊而損壞環。

4)防止對站用直流系統的影響，避免巨大的經濟損失。

5)大大降低用戶停電時間(用戶停電恢復時間從原來的2-3周減少到幾個小時)。

6)延長現有開關設備的使用壽命。

3水電站電弧光保護系統配置方案

3．11電弧保護系統配置

電弧光保護系統一般由主單元、擴展單元和電弧光傳感器組成。由于使用電弧光傳感器檢測電弧光，斷路器跳閘信號通過速固態出口輸出，從檢測到電弧光到發出跳閘信號，系統對電弧光的反應速度不超過7毫秒。

電弧光系統的保護動作機制：傳感器檢測到母線弧光故障后，將弧光信號傳輸給擴展單元，然后擴展單元通過總線將信號傳輸給主單元。主單元收到信號后，將跳閘信號發送到斷路器，從而發展電弧光。

當傳感器檢測到電纜室的弧光故障時，擴展單元可以在不影響進線的情況下直接跳入本柜的斷路器。

3．2電氣原理方案

1)正常情況下，設備自檢和弧光傳感器自檢。如發現弧光故障，可提供弧光故障信息。同時，如果設備出現故障，鎖定跳閘出口，避免誤操作；該信號可從報jin節點輸出到報jin小母線或信號采集裝置。

2)母線因某種原因產生電弧光。檢測到相應母線室的弧光傳感器后，將信號上傳到擴展單元。

3）如果母線分段運行，主單元在收到弧光信號時比較自己收集的電流信號。如果弧光和電流符合判斷要求，則本段母線發生弧光，發出跳閘信號，本段進線斷路器跳閘，熄滅電弧，給出跳閘信號。

4)如電纜室出現弧光故障，則相應的擴展單元動作，跳轉相應的本柜斷路器。

5)如果單進線運行帶I、Ⅱ當每條母線的主單元收到弧信號時，立即將弧信號轉發到另一個主單元。工作進線的主單元收到弧信號（本段傳輸信號或另一個主單元轉發），電流滿足條件時，發出跳閘信號，跳過分段斷路器，熄滅電弧，給出跳躍信號，確保其他母線正常運行。

6)故障保護：如果母聯斷路器故障，則啟動故障保護跳低壓側進線；如果低壓側進線故障，則啟動故障保護跳壓側斷路器。

7)如果各段母線主單元退出運行，則該段弧光保護退出。

安科瑞ARB5-M弧光保護產品選型說明

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于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弧光保護產品功能和技術參數

6安科瑞ARB5-M弧光保護產品現場安裝

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系統，像我公司設計的斜卡水電站、撒多水電站10kV壓開關柜均配置了電弧光保護。

我們建議水電站35kV以下母線增設電弧光保護系統作為母線主保護，從而彌補目前只有母線后備保護的技術缺陷。減少或避免開關柜內部電弧光故障帶來的人身傷害，提生產率：使開關及變壓器等主要設備損失降到低，在短時間內恢復生產；為水電站“無人值班、少人值守"生產模式提供必要的保障。

參考文獻：

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