辛佩宏

摘 要：介紹一種已在我省電網(wǎng)獲得應用的用于母線快速保護的電弧光保護系統(tǒng)，闡述了其工作原理和系統(tǒng)結構，總結了其在變電站應用方面的技術要求和配置安裝方案。

關鍵詞：弧光保護；中低壓母線；快速保護；應用

引言

電力系統(tǒng)中，中低壓母線由于出線多、相間及離地間距小、操作頻繁、絕緣老化和人為操作錯誤等原因，發(fā)生故障的幾率很大。每年因弧光短路故障所引發(fā)的中低壓母線事故也日益增多，嚴重的甚至會燒毀變壓器?，F(xiàn)有的變壓器后備過流保護、饋線過流元件閉鎖進線過流保護等保護方案，由于其保護動作時間過長，均無法滿足快速切除弧光短路故障的要求。電弧在設備上作用的時間越長（>100ms），造成的危害越大。 若能在100ms之內(nèi)及時切斷電源、熄滅電弧，就可以避免設備受到嚴重損傷。隨著用戶對供電可靠性要求的不斷提高，根據(jù)繼電保護快速性的要求，急需在中低壓母線上配置一種專用的弧光保護裝置。在電弧對配電設施造成嚴重破壞之前，能夠迅速切斷線路，避免事故擴大引發(fā)的重大經(jīng)濟損失。

我省目前已在七臺河電業(yè)局35KV太河變10KV側安裝應用DPR361ARC型弧光保護系統(tǒng)。電弧光保護提供了8ms的跳閘輸出，總故障切除時間可以控制在50-60ms，在電弧燃起之前就可將故障快速切除。

1 弧光保護系統(tǒng)結構及原理

DPR361ARC弧光保護系統(tǒng)主要由電源模塊、主控單元、電流單元、弧光單元，弧光傳感器及光纖導線等組成。

主控單元用來測量和處理電流單元及弧光單元的數(shù)據(jù)，并根據(jù)判斷發(fā)出跳閘指令和定位報警指令。主控單元安裝在電源進線柜控制面板上。

弧光傳感器集中采集弧光信號的紫外頻段，過濾普通光線，具有更高的可靠性；弧光傳感器采用特制光纖連接傳輸，光電轉換在裝置內(nèi)完成，抗干擾能力強，故障可定位?；」鈾z測探頭單元就地分散安裝于高壓開關柜內(nèi)。

電流單元檢測電流的突變量，并送至主控單元進行分析數(shù)據(jù)處理后，作為系統(tǒng)的電流判據(jù)。

電弧光保護系統(tǒng)采用弧光檢測和過電流檢測雙判據(jù)原理，在同時檢測到弧光和電流增量信號時會啟動快速繼電器發(fā)出跳閘指令，當系統(tǒng)只檢測到其中一個信號時，只發(fā)出報警信號，其原理如圖1所示。

系統(tǒng)具有斷路器失靈保護功能，當進線斷路器發(fā)生拒動時，發(fā)出越級跳閘信號，切斷上一級斷路器，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2 弧光保護系統(tǒng)在七臺河35KV太河變應用

七臺河電業(yè)局35KV太河變于2011年安裝應用了DPR361ARC型弧光保護系統(tǒng)，幾年來，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，為保護母線安全發(fā)揮了重要作用。

本工程接線方式為：2條電源進線，單母分段，共14面開關柜（包括所變柜），2個母線橋。

弧光保護配置方式為：1臺DPR361ARC主控單元，16個光探頭，300米光纖。主控單元安裝于10KV進線柜面板上，光探頭安裝于14面柜及2個母線槽內(nèi)。

本工程是在運行變電站上加裝弧光保護設備。安裝時，由于停電時間有限，為保證所有安裝調試工作按時完成，一些工作環(huán)節(jié)需提前準備和實施，以免影響送電時間。

安裝方案及步驟：（1）根據(jù)工程配置情況，由設備廠家設計人員設計電氣安裝圖紙（需要變電站原圖紙電子版），圖紙?zhí)峁┙o甲方（用戶）審核，如有異議，根據(jù)要求進行修改，直至圖紙符合要求；（2）準備安裝輔材及輔件，為安裝做好準備。甲方根據(jù)廠家提供的圖紙，提前在開關柜上開好裝置及壓板安裝孔；（3）甲方停電日期定下后，提前一周通知廠家，廠家安排人員到現(xiàn)場配合安裝。（4）停電前一天需要把主控裝置安裝完畢，停電后，需甲方安排人員幫廠家打開開關柜柜門及關閉開關柜柜門；（5）電源進線、母聯(lián)和總控單元DPR361ARC之間的CT 線可由甲方協(xié)助敷設，弧光保護出口所跳開關亦由甲方敷設；（6）裝置扎線、探頭固定、光纖敷設、光纖探頭壓接、裝置調試、定值整等工作由廠家調試人員完成；（7）裝置調試完畢，由廠家技術人員對甲方運行人員進行培訓；（8）試驗完畢，甲方進行驗收，驗收合格，設備投入運行，本站恢復供電，本工程安裝調試結束。

3 弧光保護系統(tǒng)在電網(wǎng)中應用技術要求

（1）電弧光保護裝置應選用電網(wǎng)公司入網(wǎng)合格產(chǎn)品；（2）電流元件整定值應按躲過該主變實際最大負荷電流整定，推薦設置為1.1-1.3In；（3） 電弧光保護主單元采用弧光+電流綜合判據(jù)。動作后瞬時跳開主變進線斷路器；（4）電弧光保護裝置應能提供“故障報警信號”、“故障動作信號”至計算機監(jiān)控系統(tǒng)；（5）電弧光保護的出口跳閘繼電器應滿足啟動功率不小于5W、動作電壓介于55%-70% Ue、動作時間不小于10ms的反措要求；（6）電弧光傳感器可采用透鏡型傳感器或點傳感器；（7）為簡化二次回路和保護邏輯，可不考慮多臺主單元之間互連；（8）控制部分應能顯示弧光發(fā)生點的位置，方便快速處理故障、恢復供電。

4 弧光保護系統(tǒng)安裝要求

（1）KGN柜：按照保護母線隔室、母線側隔離刀閘室的原則進行安裝，在上側中部，既保證足夠的絕緣距離，同時又有足夠的角度能檢測到柜內(nèi)弧光。對于35kV開關柜，應在母線隔室、母線側隔離刀閘室各安裝一個弧光傳感器。對于10kV開關柜，若母線與母線側隔離刀閘同在一室，則只安裝一個弧光傳感器；若母線與母線側隔離刀閘不在同一室，則需分別安裝。

（2）KYN柜：僅在母線隔室進行安裝，在上側中部，既保證足夠的絕緣距離，同時又有足夠的角度能檢測到柜內(nèi)弧光。

母線PT柜：安裝一個弧光傳感器，在上側中部安裝，既保證足夠的絕緣距離，同時又有足夠的角度能檢測到柜內(nèi)弧光。

（3）為了避免電弧光保護無選擇性跳閘，簡化二次回路，要求110kV變電站35kV和10kV母線采取分列運行方式。

（4）新建110kV變電站應在投產(chǎn)前裝設電弧光保護，運行變電站可結合開關柜大修開展電弧光保護加裝工作。

（5）電弧光保護投運前的試驗按照電力研究院編制的“電弧光保護試驗方法”進行。

（6）可以先選一座35KV或110kV變電站進行電弧光保護加裝試點工作，總結經(jīng)驗，規(guī)范施工設計、施工方案和試驗方法，再推廣到其它變電站應用。

（7）新建變電站宜由建設單位提前與開關柜生產(chǎn)廠家溝通，預留電弧光保護主單元和擴展單元安裝位置及相關端子排接線位置。

5 結束語

弧光保護系統(tǒng)完善了變電站的保護功能，對于快速切除中低壓母線故障，減少設備損失，杜絕人身傷害，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性、減少停電時間，發(fā)揮著不可或缺的作用。為110KV以下母線開關柜提供了一種優(yōu)秀的快速保護，具有良好的推廣價值。

參考文獻

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