電弧光保護(hù)在變電站中的應(yīng)用研究

王新恒

（廈門ABB 開關(guān)有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

變電站運行時受穩(wěn)定性和安全性影響，近些年來在建設(shè)變電站時，因戶內(nèi)開關(guān)柜的優(yōu)勢使用于中、低壓開關(guān)柜，因此被變電站大量使用。在運行中由于多種原因?qū)е麻_關(guān)設(shè)備被大量損壞，若是變電站處理不當(dāng)，則會產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失，因此設(shè)計變電站時有必要配置電弧光保護(hù)，當(dāng)有事故出現(xiàn)，可及時切除故障，防止擴(kuò)大故障范圍。

1 中低壓開關(guān)柜設(shè)備運行概述

1.1 問題分析

在設(shè)計變電站時，母線的電壓等級超出110kV 以上均會設(shè)置保母線保護(hù)，而母線電壓等級小于35kV 的則不會配備母線保護(hù)，而是通過上級的變壓器中的后備過流保護(hù)來切除短路障礙，延長了故障的切除時間，加速損壞設(shè)備。在使用設(shè)備時，母線若是操作次數(shù)多，則會讓加速設(shè)備老化以及機(jī)械的磨損。當(dāng)運行條件改變或者是人工操作失誤時，也會提高母線出現(xiàn)故障的概率，從而影響變電站的運行。

1.2 運行要求

第一，預(yù)防開關(guān)柜弧光障礙。一方面可以加強(qiáng)開關(guān)柜結(jié)構(gòu)，一方面保護(hù)母線配置。在開關(guān)柜耐受燃弧時間中切除障礙，在根本上杜絕故障電弧的出現(xiàn)，消除人員安全和損壞開關(guān)設(shè)備帶來的危害。第二，開關(guān)柜內(nèi)的燃弧耐受時間。根據(jù)統(tǒng)計表明，燃弧持續(xù)時間由0.1s 提高到0.2s，設(shè)備成本將上升10%，提高到1s 設(shè)備成本將上升100%。另外，開關(guān)柜內(nèi)部燃弧試驗是破壞性的，僅僅依靠開關(guān)柜自身的能力難以抵抗內(nèi)部燃弧的破壞性威脅，需要采取GB3906-2006 給出的其他措施來提高來提高內(nèi)部燃弧故障對人和設(shè)備的更高防護(hù)能力。電弧光的故障通常是在斷路器動作之前出現(xiàn)的，短路的電弧通常維持在燃燒的狀態(tài)，保護(hù)動作的時間和斷路器分閘時間的總和等同于電弧燃燒的總時間。從開關(guān)柜保護(hù)方面而言，保護(hù)動作需要在100ms 內(nèi)做出反應(yīng)，從而及時切除電弧短路故障，避免故障擴(kuò)大，從而產(chǎn)生更多的危害。

2 電弧光母線保護(hù)系統(tǒng)

電弧光保護(hù)屬于一種母線保護(hù)系統(tǒng)，具有快速性和可靠性。按照檢測弧光以及過流雙判的理念，可快速的響應(yīng)變電站中存在的故障，同時適用于多種運行方式，為變電站的母線保護(hù)提供了有效的解決方案。

2.1 主單元

在電弧保護(hù)系統(tǒng)中，主單元是重要的組成，其作用是檢測短路電流和電弧光感信息中傳輸?shù)膭幼餍畔?，同時可快速處理和判斷收集的故障信息。快速發(fā)出故障信號，及時切除故障。電弧光保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)檢測出弧光和過流雙判故障，同時發(fā)出切斷指令，若是斷路器未及時對故障發(fā)出動作，則啟動斷路器出現(xiàn)失靈，應(yīng)發(fā)出跳閘指令，其上級的斷路器及時的切斷故障。電弧保護(hù)系統(tǒng)的主單元，應(yīng)按照輔助單元所傳遞出的動作信息，來確定弧光故障點，發(fā)出報警信息。

2.2 輔助單元

通常安裝在電弧保護(hù)系統(tǒng)的安裝柜中，輔助單元能夠和弧光傳感器相連接，如果是出現(xiàn)弧光故障，輔助單元能夠及時的收集弧光傳感器中傳輸?shù)膭幼餍畔?，同時上傳至主單元，主單元分析故障，從而及時發(fā)出響應(yīng)。主單元能夠顯示弧光傳感器地址和輔助單元。有利于及時的解除故障。

2.3 弧光傳感器與電流單元

在故障中，弧光傳感器是主要的感應(yīng)部件，通常是在各間隔式的開關(guān)柜中安置，弧光傳感器屬于光感應(yīng)元件，若是有弧光故障出現(xiàn)，弧光光強(qiáng)大于弧光傳感器檢測值，將信號傳遞給輔助單元。電流單元的作用是檢測電流變化量，同時將其傳送至主控單元上，及時的分析和處理數(shù)據(jù)，可將結(jié)果作為判斷電流的依據(jù)。

2.4 電弧光保護(hù)系統(tǒng)

此系統(tǒng)使用的是過電流檢測以及弧光檢測的方法。雙重檢測和判斷變電站的運行設(shè)備，若是能夠檢測弧光和電流的增量信號，則證明是系統(tǒng)和設(shè)備出現(xiàn)故障。應(yīng)先立即啟動繼電器，并發(fā)出跳閘的號令，若是在系統(tǒng)中只檢測出某個信號，則應(yīng)發(fā)出報警信號，及時的通知技術(shù)人員維修安裝。電弧光保護(hù)設(shè)備和系統(tǒng)有著保護(hù)斷路器失靈的作用，當(dāng)斷路器有拒動情況出現(xiàn)時，便會發(fā)出越級的信號，從而切斷上一級的短路信號，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

3 電弧光保護(hù)在變電站中的實際應(yīng)用分析

此篇文章是以某變電站作為案例分析和探討，在變電站中應(yīng)用電弧光保護(hù)技術(shù)。在某變電站中安裝了某型號的弧光保護(hù)系統(tǒng)，在近些年來其運行穩(wěn)定可靠，尤其是在母線保護(hù)上發(fā)揮著作用，本工程接線方式是兩條電源進(jìn)線、單母線分段，開關(guān)柜共有十四個，母線橋共有兩個?；」獗Ｗo(hù)的主要配置為一個XX 型主控單元、10 個光探頭，200 米光纖。在10kV 進(jìn)線柜面板上安裝主控單元，光學(xué)探頭需要安裝在14 個開關(guān)柜和2 個母線槽內(nèi)。在本工程安裝過程中，由于變電所在運行過程中安裝了電弧設(shè)備，因此由于停電時間較短，為保證安裝調(diào)試能夠完成，必須提前做好準(zhǔn)備。安裝步驟如下：第一，應(yīng)按照變電站安置弧光系統(tǒng)的實際情況分析，由弧光設(shè)備廠家中的工作人員設(shè)計電氣安裝圖紙。然后將圖紙上交給變電站的技術(shù)人員，技術(shù)人員根據(jù)變電站的實際情況進(jìn)行審核，并改進(jìn)圖紙，確保符合標(biāo)準(zhǔn)要求；第二，準(zhǔn)備安裝需要的輔材和器件，變電站應(yīng)按照設(shè)計人員提供的圖紙準(zhǔn)備好開關(guān)柜的裝備和安裝孔，為有關(guān)工作做好準(zhǔn)備；第三，在變電站停電后應(yīng)通知廠家，安排專業(yè)的人員到現(xiàn)場。安裝變電站在停電時，需要考慮多方因素，明確具體的停電時間；第四，應(yīng)安裝主控制裝置在停電的前一天，當(dāng)停電后，變電站的人員需要安排弧光設(shè)備廠家的人員將開關(guān)柜門打開，安裝完畢后，要關(guān)閉柜門；第五，變電站的人員需要輔助完成電源的進(jìn)線母線和總控單元線間的安裝，弧光保護(hù)出口也需要由變電站敷設(shè)完成；第六，調(diào)試和安裝過程應(yīng)由廠家人員完成；第七，當(dāng)調(diào)試全部的裝置后，廠家的工作人員需要培訓(xùn)變電站的工作人員，在培訓(xùn)后還需進(jìn)行測試，直至測試結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)，代表著整個項目完成。在此項目中，電弧光保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)實際的系統(tǒng)狀況分析，在技術(shù)上電弧光保護(hù)裝備應(yīng)根據(jù)提供的動作信號、報警信號進(jìn)行監(jiān)控，有利于計算機(jī)及時發(fā)現(xiàn)變電站設(shè)備運行中的問題。提高解決問題的效率，減少傳輸電力的影響。

4 結(jié)束語

綜上所述，為保護(hù)變電站應(yīng)安裝電弧光保護(hù)系統(tǒng)，它能夠快速處理和響應(yīng)故障，將設(shè)備損失降到最小，從而提高變電站的運行效率和安全。