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2020

電弧光保護在變電站的應用

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在變電站運行過程中，安全性和穩定性是重要因素.近年來在變電站的建設中，由于戶內開關柜占地面積小，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柜，運行過程中由于各種原因造成開關設備被嚴重燒毀的事故越來越多，對變電站事故的處理不當會直接影響變電站運行的安全性與穩定性，導致電網事故不斷擴大，不僅會帶來嚴重的經濟損失，還可能造成人員傷亡事故。

在變電站設計過程中，110kV及以上的母線會設置母線保護、電壓等級在35kV及以下的母線系統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，這樣導致了故障切除時間的延長，加大了設備的損傷程度。在設備的使用過程中母線上的操作比較頻繁，設備絕緣老化、機械磨損是必然現象，運行條件發生改變以及人為操作錯誤、會導致母線故障率升高，對變電站的運行在在安全隱患。

開關柜內部燃弧耐受時間，根據IEC28標準、開關柜內部燃弧耐受時間為100ms。由于電弧光故障一般都發生在斷路器動作前，故障短路電弧一直處于燃燒狀態，保護動作時間與斷路器分閘時間之和為電弧燃燒的持續時間。因此，從開關柜保護的角度來講，保護動作應該要在100ms內迅速做出響應，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。

開關柜弧光故障防護。

除了加強開關柜的結構外，還應對母線配置專用的快速保護，在開關柜耐受燃弧時間以內切除故障，從根本上限制故障電弧，消除對開關設備的損壞和人員安全的危害。

電弧光母線保護系統

電弧光保護是一種快速、可靠的母線保護系統，根據檢測弧光和過流雙判據原理，能夠迅速對變電站中出現的故障進行響應，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。

電弧光保護系統主要包括以下幾個方面的內容：

主單元

主單元是電弧保護系統中的主要部分，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，從而發出故障處理信號，對故障進行切除。電弧光保護系統要在同時檢測到弧光和過流時才會發出相應地切斷閘指令，如果進線斷路器沒有及時動作對故障進行切除，則系統會啟動斷路器失靈保護邏輯，發出跳間指令跳上級的斷路器進行故障切除。此外，電弧保護系統的主單元還會根據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，發出溫度報警信息。

輔助單元

電弧保護系統的輔助單元一般都安裝在開關柜中，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。當系統發生弧光故障的時候。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。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的主要部件，安裝在開關柜的各間隔室中，弧光傳感器是光感應元件，如果出現弧光故障時，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中電流的變量，并且可以將其送到主控單元上，對這些數據進行分析和處理，然后將處理結果作為判斷系統電流情況的依據。

電弧光保護系統

該系統采用弧光檢測和過電流檢測的方式，實現對整個變電站運行設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，說明設備和系統出現了故障，則需要快速啟動繼電器、發出跳閘的指令、當系統中只檢測到其中一個信號的時候，則只需要發出報警信號、通知技術人員系統出現故障即可安裝了電弧光保護裝置的設備和系統具有斷路器大靈保護功能、即當進線斷路器發生柜動的時候、會發出越級跳閘的信號、從而對上級短路信號進行切斷、確保系統運行穩定。