摘要：隨著我國(guó)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日益強(qiáng)大和發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)備“四性"的要求越來(lái)越高，特別是對(duì)快速度的要求。但目前，我國(guó)變電站低壓側(cè)沒(méi)有配備母線差動(dòng)保護(hù)。當(dāng)?shù)蛪簜?cè)母線短路時(shí)，只能依靠主變低壓側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作，不能立即切除故障。對(duì)于電力系統(tǒng)，縮短1s切除時(shí)間不僅可以避免大多數(shù)設(shè)備損壞事故，而且可以防止人身傷亡事故。

關(guān)鍵詞：優(yōu)勢(shì)；系統(tǒng)；方案配置；弧光短路；電弧光保護(hù)

 針對(duì)上述問(wèn)題，本文著重探討了電弧光保護(hù)裝置的優(yōu)點(diǎn)和組成。認(rèn)真分析了電弧光產(chǎn)生的原因，認(rèn)真研究了變電站低壓側(cè)幾種典型接線方式下的電弧光保護(hù)配置。

引言

 內(nèi)蒙古烏蘭察布電網(wǎng)是蒙西電網(wǎng)的重要組成部分。近年來(lái)，其電力銷(xiāo)售一直在蒙西電網(wǎng)中。2016年，烏蘭察布電業(yè)局完成供電273億KW·h，位于蒙西電網(wǎng)名稱(chēng)。該地區(qū)主要由三個(gè)電壓級(jí)組成：500KV主框架支撐500KV變電站；21個(gè)220KV變電站雙環(huán)網(wǎng)布局框架；220KV以下35KV以上變電站61個(gè)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，區(qū)域負(fù)荷不斷增加。

 高載能作為專(zhuān)線用戶，多為變電站低壓側(cè)35kV、10kV電纜出線供電。這種出線方式導(dǎo)致不接地系統(tǒng)對(duì)地電容電流急劇增加。一旦線路接地，容易產(chǎn)生間歇性過(guò)電壓，造成設(shè)備過(guò)電壓、電纜頭爆炸等危害。因此，它會(huì)對(duì)主變壓器產(chǎn)生嚴(yán)重影響，需要快速切除。但考慮到保護(hù)的選擇性和靈敏度，傳統(tǒng)的保護(hù)在主變壓器低壓側(cè)母線和區(qū)域故障往往無(wú)法快速切除。這對(duì)主變壓器和電網(wǎng)系統(tǒng)造成了很大的損壞。

一弧光保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)

1、快速可靠：

 采用可靠的快速算法，可在短時(shí)間內(nèi)判斷弧光變化信號(hào)和電流變化信號(hào)，快速出口。從發(fā)現(xiàn)故障到出口跳閘的間隔優(yōu)于7ms，確保開(kāi)關(guān)柜內(nèi)設(shè)備的弧光在100ms內(nèi)切除。

2、全數(shù)字化設(shè)計(jì)：

 該裝置采用全數(shù)字設(shè)計(jì)，配置靈活，動(dòng)作精度高，消除了旋鈕或其他機(jī)械設(shè)計(jì)造成的誤差隱患。

3、保護(hù)原則簡(jiǎn)單合理

 根據(jù)弧光產(chǎn)生時(shí)的特點(diǎn)，該裝置采用弧光和電流雙重判證，判證簡(jiǎn)單，能有效保證動(dòng)作的準(zhǔn)確性。

4、電氣性能強(qiáng)

 故障弧探頭和連接線均采用耐高溫、阻燃的聚合物材料，具有電氣隔離效果。該裝置完quan符合EMC標(biāo)準(zhǔn)，確?；”Ｗo(hù)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和動(dòng)作的可靠性。

5、故障信息記錄

 故障弧光發(fā)生并導(dǎo)致裝置跳閘后，主控單元或饋線保護(hù)單元可準(zhǔn)確記錄哪個(gè)弧光探頭檢測(cè)到故障弧光，并可詳細(xì)記錄動(dòng)作時(shí)間的三相電流值和動(dòng)作時(shí)間的故障弧光強(qiáng)度。

6、各種輔助保護(hù)功能

 主控單元不僅有弧光保護(hù)，還有過(guò)流保護(hù)、接地保護(hù)、斷路器故障等輔助保護(hù)，是弧光保護(hù)的合理配置和有效補(bǔ)充。

二弧光保護(hù)系統(tǒng)的組成

1、主控單元

 主控制單元是母線弧光保護(hù)系統(tǒng)的核心。它檢測(cè)和分析故障信號(hào)，接收和分析采集單元的弧光故障信號(hào)，并對(duì)這兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行綜合分析和判斷。滿足跳閘條件時(shí)，發(fā)出跳閘指令，切除故障。主控制單元一般安裝在進(jìn)線柜或接近進(jìn)線柜的開(kāi)關(guān)柜的二次控制門(mén)板上。

主控制單元包括：

（1）三個(gè)弧光信號(hào)檢測(cè)接口主要用于接收弧光采集單元的弧光故障信號(hào)；弧光信號(hào)輸出口主要用于弧光故障信號(hào)輸出和內(nèi)部連接。

（2）三個(gè)數(shù)據(jù)通信接口，其中一個(gè)用于輸入數(shù)據(jù)，另一個(gè)用于輸出數(shù)據(jù)。

（3）4路快速跳閘輸出接口，符合IEC255-23繼電器標(biāo)準(zhǔn)。

（4）2路報(bào)警出口，其中一路為裝置故障出口。

（5）電流輸入，用于判斷故障電流。

2、輔助單元

 弧光采集單元和主控單元是弧光保護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，主要用于采集故障弧光，并通過(guò)光信號(hào)將判斷結(jié)果傳遞給主控單元。單個(gè)弧光采集單元可安裝8個(gè)弧光探頭，可根據(jù)系統(tǒng)大小隨意增減弧光采集單元數(shù)量?；」獠杉瘑卧ǔ０惭b在選定的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，選擇的原則是保證單元相關(guān)光纖的用量盡可能少。

3、弧光傳感器

 專(zhuān)門(mén)用于故障弧光采集，是一種無(wú)源弧光探測(cè)傳感器，安裝在開(kāi)關(guān)柜母線室或饋線柜內(nèi)電氣元件的連接處。當(dāng)發(fā)生弧光故障時(shí)，光照度顯著增加，弧光傳感器直接將光信號(hào)傳輸?shù)交」獠杉瘑卧蝠伨€保護(hù)單元。

三弧光保護(hù)方案配置

 分布式弧光保護(hù)系統(tǒng)由弧光保護(hù)主機(jī)單元和多個(gè)弧光采集單元組成。弧光主機(jī)單元采集母線進(jìn)線電流，接收弧光采集單元采集的弧光信號(hào)、采集開(kāi)關(guān)位置等。，并實(shí)時(shí)進(jìn)行邏輯操作。當(dāng)弧光故障發(fā)生時(shí)，弧光主機(jī)單元移動(dòng)并跳出相應(yīng)的進(jìn)線或分段開(kāi)關(guān)?；」獠杉瘑卧獙?shí)時(shí)采集弧光傳感器信號(hào)，并通過(guò)光纖將弧光信號(hào)級(jí)別連接到弧光主機(jī)單元。

 一般情況下，整個(gè)母線段配備一個(gè)弧光主機(jī)單元；每個(gè)弧光保護(hù)主機(jī)單元可連接8個(gè)弧光采集單元；每個(gè)弧光采集單元可采集8個(gè)弧光傳感器的信號(hào)。配置弧光采集單元的數(shù)量應(yīng)根據(jù)母線段間隔的數(shù)量和每個(gè)間隔安裝的弧光傳感器的數(shù)量來(lái)確定。

四安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品選型說(shuō)明

ARB5-弧光主控單元

（1）＊表示可選附件，需額外增加費(fèi)用1500元。

（2）主控板和采集板數(shù)量之和不得大于4。

（3）從弧光探頭到采集板的長(zhǎng)度不得超過(guò)20米。

（4）如有特殊要求，請(qǐng)?zhí)貏e注明。

五安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品功能及技術(shù)參數(shù)

六安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)安裝

弧光保護(hù)主控單元、探頭安裝圖如下。

七結(jié)論

 高壓開(kāi)關(guān)柜經(jīng)常發(fā)生弧短路故障事故，需要安裝特殊的母線保護(hù)設(shè)施?；」獗Ｗo(hù)系統(tǒng)具有原理簡(jiǎn)單、靈敏度高、動(dòng)作快速可靠等優(yōu)點(diǎn)，減少了弧光短路對(duì)設(shè)備的危害。目前，在國(guó)華寶日希勒電廠等一批母高壓廠電系統(tǒng)中，弧光保護(hù)裝置已得到應(yīng)用，運(yùn)行良好。隨著應(yīng)用實(shí)例的增加，其運(yùn)行可靠性也將更加完善。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李潔，李慧勇.淺談弧光保護(hù)的組成及優(yōu)點(diǎn) [M]. ．

[2] 陳壽孫.高等電力網(wǎng)絡(luò)分析 [M]. 北京：清華大學(xué)出版 社，1996．

[3] 電力系統(tǒng)計(jì)算程序及其實(shí)現(xiàn) [M]. 北京：中國(guó)電力出 版社，1995．

[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.5（版）.