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2020

電弧光保護在變電站的應(yīng)用

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在變電站運行過程中，安全性和穩(wěn)定性是重要因素.近年來在變電站的建設(shè)中，由于戶內(nèi)開關(guān)柜占地面積小，操作集中，方便運行和維護等特點，在變電站中大量配置中低壓開關(guān)柜，運行過程中由于各種原因造成開關(guān)設(shè)備被嚴重?zé)龤У氖鹿试絹碓蕉啵瑢ψ冸娬臼鹿实奶幚聿划?dāng)會直接影響變電站運行的安全性與穩(wěn)定性，導(dǎo)致電網(wǎng)事故不斷擴大，不僅會帶來嚴重的經(jīng)濟損失，還可能造成人員傷亡事故。

在變電站設(shè)計過程中，110kV及以上的母線會設(shè)置母線保護、電壓等級在35kV及以下的母線系統(tǒng)中一般不配置專用的快速母線保護，而是依賴上一級變壓器的后備過流保護來切除母線短路故障，這樣導(dǎo)致了故障切除時間的延長，加大了設(shè)備的損傷程度。在設(shè)備的使用過程中母線上的操作比較頻繁，設(shè)備絕緣老化、機械磨損是必然現(xiàn)象，運行條件發(fā)生改變以及人為操作錯誤、會導(dǎo)致母線故障率升高，對變電站的運行在在安全隱患。

開關(guān)柜內(nèi)部燃弧耐受時間，根據(jù)IEC28標準、開關(guān)柜內(nèi)部燃弧耐受時間為100ms。由于電弧光故障一般都發(fā)生在斷路器動作前，故障短路電弧一直處于燃燒狀態(tài)，保護動作時間與斷路器分閘時間之和為電弧燃燒的持續(xù)時間。因此，從開關(guān)柜保護的角度來講，保護動作應(yīng)該要在100ms內(nèi)迅速做出響應(yīng)，對電弧短路故障進行切除，防止故障進一步擴大而造成更大的危害。

開關(guān)柜弧光故障防護。

除了加強開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)外，還應(yīng)對母線配置專用的快速保護，在開關(guān)柜耐受燃弧時間以內(nèi)切除故障，從根本上限制故障電弧，消除對開關(guān)設(shè)備的損壞和人員安全的危害。

電弧光母線保護系統(tǒng)

電弧光保護是一種快速、可靠的母線保護系統(tǒng)，根據(jù)檢測弧光和過流雙判據(jù)原理，能夠迅速對變電站中出現(xiàn)的故障進行響應(yīng)，對于各種運行方式都適用，為變電站中低壓的母線保護提供了解決方案。

電弧光保護系統(tǒng)主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：

主單元

主單元是電弧保護系統(tǒng)中的主要部分，主要對短路電流以及來自電弧光傳感器的動作信息進行檢測，并且對收集到的故障信息進行處理、判斷，從而發(fā)出故障處理信號，對故障進行切除。電弧光保護系統(tǒng)要在同時檢測到弧光和過流時才會發(fā)出相應(yīng)地切斷閘指令，如果進線斷路器沒有及時動作對故障進行切除，則系統(tǒng)會啟動斷路器失靈保護邏輯，發(fā)出跳間指令跳上級的斷路器進行故障切除。此外，電弧保護系統(tǒng)的主單元還會根據(jù)輔助單元傳遞的弧光傳

感器的動作信息，對弧光故障點的位置進行確定，發(fā)出溫度報警信息。

輔助單元

電弧保護系統(tǒng)的輔助單元一般都安裝在開關(guān)柜中，每一個輔助單元可以與10個弧光傳感器、1個溫度傳感器、1個便攜式弧光傳感器相連。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生弧光故障的時候。輔助單元可以對弧光傳感器中傳遞來的動作信息進行收集，并且將其傳遞給主單元，主單元再對故障進行分析和響應(yīng)。在主單元中可以顯示輔助單元和弧光傳感器的地址編號，有助于及時對故障進行解除。

弧光傳感器

弧光傳感器是對故障進行感應(yīng)的主要部件，安裝在開關(guān)柜的各間隔室中，弧光傳感器是光感應(yīng)元件，如果出現(xiàn)弧光故障時，光強度大幅度增加、傳感器檢測光強，將光信號轉(zhuǎn)換成電流信號、并且傳輸給輔助單元。

電流單元

電流單元主要檢測系統(tǒng)中電流的變量，并且可以將其送到主控單元上，對這些數(shù)據(jù)進行分析和處理，然后將處理結(jié)果作為判斷系統(tǒng)電流情況的依據(jù)。

電弧光保護系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用弧光檢測和過電流檢測的方式，實現(xiàn)對整個變電站運行設(shè)備的雙重檢測與判斷、如果同時檢測到弧光與電流增量信號，說明設(shè)備和系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，則需要快速啟動繼電器、發(fā)出跳閘的指令、當(dāng)系統(tǒng)中只檢測到其中一個信號的時候，則只需要發(fā)出報警信號、通知技術(shù)人員系統(tǒng)出現(xiàn)故障即可安裝了電弧光保護裝置的設(shè)備和系統(tǒng)具有斷路器大靈保護功能、即當(dāng)進線斷路器發(fā)生柜動的時候、會發(fā)出越級跳閘的信號、從而對上級短路信號進行切斷、確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定。