陰麗娟

(西山煤電股份公司西曲礦，山西 古交 030200)

目前，西山煤電股份公司西曲礦35 kV變電站的配電柜、開關(guān)柜為老式開放式柜體，在開關(guān)柜出現(xiàn)短路弧光后，由于不能迅速切斷總電源，有可能導(dǎo)致整個(gè)開關(guān)柜或者配電柜燒毀，嚴(yán)重威脅操作人員及設(shè)備的安全。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有必要安裝弧光保護(hù)，該系統(tǒng)屬于光電控制類的電氣設(shè)備保護(hù)裝置，可在電力、化工、煤炭等行業(yè)的大型電源配電柜、開關(guān)柜和其它重要電氣設(shè)備出現(xiàn)擊穿放電和短路產(chǎn)生弧光時(shí)，實(shí)施總電源保護(hù)。

弧光保護(hù)是當(dāng)大容量電氣設(shè)備出現(xiàn)擊穿放電或發(fā)生短路弧光時(shí)提供保護(hù)的一種保護(hù)裝置，它具有多角度、多位置、大范圍的監(jiān)控功能;具有弧光強(qiáng)度選擇和微距離可調(diào)功能。

1 電弧光系統(tǒng)的構(gòu)成和原理

1)系統(tǒng)的構(gòu)成。

系統(tǒng)主要由主控單元、電流單元、弧光單元、弧光傳感器、電源模塊、光纖三工器(可選用)及連接各部件之間的光纖和數(shù)據(jù)線組成。

2)系統(tǒng)控制原理。

電弧光保護(hù)動(dòng)作判據(jù)為故障時(shí)產(chǎn)生的兩個(gè)條件:弧光和過電流。當(dāng)檢測(cè)到弧光和電流增量時(shí)發(fā)出跳閘指令信號(hào);當(dāng)檢測(cè)到弧光或者電流增量時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并不發(fā)出跳閘指令。電弧光保護(hù)原理示意圖見圖1。

圖1 電弧光保護(hù)原理示意圖

2 電弧光保護(hù)系統(tǒng)在35 kV母線保護(hù)中的應(yīng)用

1)現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)及條件。

目前，該礦35 kV變電站的配電柜、開關(guān)柜屬于老舊開放式柜體，無防弧功能，因而在開關(guān)柜出現(xiàn)短路弧光后，由于不能迅速切斷總電源，有可能導(dǎo)致整個(gè)開關(guān)柜或者配電柜燒毀，同時(shí)引起其它范圍的電氣事故及故障?，F(xiàn)柜體內(nèi)各接觸部位安裝空間足夠，對(duì)加裝弧光保護(hù)系統(tǒng)有良好的現(xiàn)場(chǎng)條件。

2)主要試驗(yàn)內(nèi)容及技術(shù)關(guān)鍵。

對(duì)35 kV變電站配電柜加裝弧光保護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)供電設(shè)備發(fā)生弧光時(shí)可快速斷電保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備及人員的安全保護(hù)。

a)試驗(yàn)內(nèi)容。

保護(hù)裝置分為兩部分，一部分為弧光探頭，一部分為控制器。兩部分通過光纜連接，采用雙探頭監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了多位置、多角度監(jiān)控。監(jiān)控靈活，范圍大，保護(hù)動(dòng)作可靠。光敏元件通過光纜與控制器連接，當(dāng)監(jiān)控點(diǎn)出現(xiàn)弧光時(shí)，經(jīng)光敏元件將弧光瞬間變化量通過光纜傳輸給控制器。

b)技術(shù)關(guān)鍵。

控制器輸入端通過光纜與弧光探頭連接，控制器的輸出端為執(zhí)行電路的出口，為內(nèi)部電磁繼電器的常開接點(diǎn)，該常開接點(diǎn)串入配電柜的真空斷路器的跳閘回路，當(dāng)監(jiān)控點(diǎn)出現(xiàn)弧光時(shí)經(jīng)控制回路使執(zhí)行電路動(dòng)作，常開接點(diǎn)閉合，啟動(dòng)真空斷路器跳閘回路，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

3)根據(jù)35 kV變電站的實(shí)際情況選定方案。

電弧光保護(hù)主要用于解決地面35 kV、6 kV系統(tǒng)母線保護(hù)死區(qū)問題，實(shí)現(xiàn)中低壓系統(tǒng)母線的快速保護(hù)，它由弧光傳感器、電流檢測(cè)單元、弧光單元、弧光擴(kuò)展單元和主控單元組成，系統(tǒng)組成示意圖見圖2。

圖2 系統(tǒng)組成示意圖

電弧光傳感探頭安裝在開關(guān)柜的母線室及開關(guān)柜的接線室內(nèi)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)電弧故障時(shí)，由弧光傳感器將信號(hào)傳至后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)把光信息與電流檢測(cè)單元檢測(cè)到的電流變化信息進(jìn)行配合分析，判別出故障位置。智能、快速地切除電弧故障，保護(hù)供電設(shè)備和人身安全。保護(hù)原理示意圖見圖3。

圖3 保護(hù)原理示意圖

4)施工方案。

在35 kV變電站的35 kV系統(tǒng)14臺(tái)開關(guān)柜的母線室、開關(guān)室、開關(guān)柜的后腔室各裝弧光探頭1只，在6 kV系統(tǒng)的主母線上和38臺(tái)開關(guān)柜的開關(guān)室、下出線室裝弧光探頭。利用光纖把各個(gè)弧光探頭與弧光保護(hù)單元連通，通過后臺(tái)機(jī)由弧光繼電器去跳開關(guān)，一旦產(chǎn)生弧光就使開關(guān)斷電，從而達(dá)到保護(hù)設(shè)備的作用。

3 結(jié)束語(yǔ)

1)西曲礦在35 kV變電站的35 kV系統(tǒng)和6 kV系統(tǒng)的主母線和配電柜上加裝弧光保護(hù)系統(tǒng)后，當(dāng)線路因短路或擊穿產(chǎn)生弧光時(shí)，保護(hù)裝置可迅速切斷電源，保護(hù)設(shè)備、線路及操作人員人身安全，防止事故的事故，直接經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)600萬(wàn)元。

2)弧光保護(hù)系統(tǒng)具有多角度、多位置、大范圍的監(jiān)控功能，具有弧光強(qiáng)度選擇和微距離可調(diào)功能，應(yīng)用前景廣闊。

［1］張喜玲，楊慧霞，蔣冠前.弧光保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013(14):130－135.

［2］張 思.弧光保護(hù)誤動(dòng)事故的分析及預(yù)防措施［J］.中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2012(30):95－96.