電網(wǎng)中的電弧光保護(hù)裝置的功能

摘要：隨著我國(guó)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日益堅(jiān)強(qiáng)與壯大，對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)備“四性"的要求也越來(lái)越，尤其是對(duì)快速性的要求達(dá)到了的度。但我國(guó)目前變電站低壓側(cè)均未配置母線差動(dòng)保護(hù)，在低壓側(cè)母線發(fā)生短路時(shí)，只能依靠主變低壓側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作，無(wú)法立即切除故障。對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，縮短1s的切除時(shí)間，不僅能夠避免多數(shù)的設(shè)備損壞事故，更有可能防止人身傷亡事故。

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)

        介于以上問(wèn)題，本文著重討論了電弧光保護(hù)裝置的優(yōu)點(diǎn)及構(gòu)成。認(rèn)真剖析了電弧光產(chǎn)生的原因，認(rèn)真研究了幾種變電站低壓側(cè)典型接線方式下的弧光保護(hù)配置。

0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，其售電量近幾年在蒙西電網(wǎng)中一直，2016年烏蘭察布電業(yè)局完成供電量273億KW·h，位居蒙西電網(wǎng)名。轄區(qū)內(nèi)主要由三個(gè)電壓層級(jí)構(gòu)成：層級(jí)為以慶云變、察右中變、汗海變、旗下?tīng)I(yíng)變、豐泉變五個(gè)500KV變電站為支撐的500KV主架；層級(jí)為21座220KV變電站的雙環(huán)網(wǎng)布局網(wǎng)架；第三層級(jí)為220KV以下35KV以上的變電站61座。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地區(qū)負(fù)荷不斷增加。

載能作為專線用戶，多由變電站低壓側(cè)35kV、10kV電纜出線供電。這樣的出線方式致使不接地系統(tǒng)對(duì)地電容電流猛增，一旦線路發(fā)生接地時(shí)，容易產(chǎn)生間歇性過(guò)電壓，引起設(shè)備過(guò)電壓、電纜頭爆炸等危害。因此對(duì)主變會(huì)造成嚴(yán)重的沖擊，需要快速切除。但考慮到保護(hù)選擇性和靈敏性等原因，傳統(tǒng)的保護(hù)在主變低壓側(cè)母線及近區(qū)故障往往不能快速切除。這樣對(duì)主變以及電網(wǎng)系統(tǒng)的損害是非常大的。

1弧光保護(hù)的優(yōu)勢(shì)

1、動(dòng)作迅速可靠：

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

2、全數(shù)字化設(shè)計(jì)：

      本裝置采用全數(shù)字化設(shè)計(jì)，配置靈活，動(dòng)作精度，而且排除了由于旋鈕或其他機(jī)械設(shè)計(jì)導(dǎo)致的誤差隱患。

3、保護(hù)原理簡(jiǎn)單、合理

      根據(jù)弧光產(chǎn)生時(shí)的特點(diǎn)，裝置采用弧光和電流雙重判據(jù)，判據(jù)簡(jiǎn)單且可以有效的保證動(dòng)作的準(zhǔn)確性。

4、強(qiáng)大的電氣性能

      故障弧光探頭、連接線全部采用耐溫、阻燃的分子材料，具有的電氣隔離效果。裝置滿足EMC的標(biāo)準(zhǔn)，保證了弧光保護(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

      在故障弧光發(fā)生并引起裝置跳閘后，主控單元或饋線保護(hù)單元可以準(zhǔn)確的記錄是哪個(gè)弧光探頭檢測(cè)到了故障弧光，且可以詳細(xì)記錄動(dòng)作時(shí)刻的三相電流值以及動(dòng)作時(shí)刻的故障弧光光強(qiáng)。

6、多種輔助保護(hù)功能

      主控單元不但有弧光保護(hù)，還有過(guò)流保護(hù)，接地保護(hù)、斷路器失靈等輔助保護(hù)，這些保護(hù)是弧光保護(hù)的合理配置和有效補(bǔ)充。

2弧光保護(hù)的系統(tǒng)組成

1、主控單元

         主控單元是母線型弧光保護(hù)系統(tǒng)的核心。它檢測(cè)分析故障信號(hào)、接收分析采集單元的弧光故障信號(hào)，并對(duì)兩種信號(hào)進(jìn)行綜合分析判斷。在滿足跳閘條件時(shí)，發(fā)出跳閘指令以切除故障。主控單元一般安裝在進(jìn)線柜或緊鄰進(jìn)線柜的開(kāi)關(guān)柜的二次控制門(mén)板上。主控單元有：

        （1）3個(gè)弧光信號(hào)檢測(cè)接口，主要用于接收來(lái)自弧光采集單元的弧光故障信號(hào)；一個(gè)弧光信號(hào)輸出口，主要用于弧光故障信號(hào)輸出，用于內(nèi)部連接。

        （2）3個(gè)數(shù)據(jù)通訊接口，其中一個(gè)用于輸入數(shù)據(jù)，其他的用于輸出數(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

       弧光采集單元與主控單元配合使用，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，并將判斷后的結(jié)果通過(guò)光信號(hào)傳遞給主控單元。單個(gè)弧光采集單元可以安裝8個(gè)弧光探頭，根據(jù)系統(tǒng)的大小可以任意增減弧光采集單元的數(shù)量。弧光采集單元通常安裝在選定的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)中，選擇的原則是保證該單元相關(guān)光纖用量盡量少。

3、弧光傳感器

       專門(mén)用于故障弧光采集，是無(wú)源的弧光探測(cè)傳感器，安裝在開(kāi)關(guān)柜的母線室內(nèi)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)，光照度大幅度增加，弧光傳感器直接將光信號(hào)傳給弧光采集單元或饋線保護(hù)單元。

3弧光保護(hù)的方案配置

      分布式弧光保護(hù)系統(tǒng)由弧光保護(hù)主機(jī)單元和若干弧光采集單元組成?；」庵鳈C(jī)單元采集母線的進(jìn)線電流，接收弧光采集單元采集到的弧光信號(hào)，采集開(kāi)關(guān)位置等，并實(shí)時(shí)進(jìn)行邏輯運(yùn)算。發(fā)生弧光故障時(shí)，弧光主機(jī)單元?jiǎng)幼?，跳開(kāi)相應(yīng)的進(jìn)線、或分段開(kāi)關(guān)?；」獠杉瘑卧獙?shí)時(shí)采集弧光傳感器的信號(hào)，并通過(guò)光纖將弧光信號(hào)級(jí)聯(lián)給弧光主機(jī)單元。

      一般情況，整個(gè)母線段配置1臺(tái)弧光主機(jī)單元；每臺(tái)弧光保護(hù)主機(jī)單元多可以接入8個(gè)弧光采集單元；每個(gè)弧光采集單元可以采集8路弧光傳感器的信號(hào)。配置弧光采集單元的數(shù)量需根據(jù)母線段間隔的多少、以及每個(gè)間隔安裝弧光傳感器的個(gè)數(shù)來(lái)確定。

4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，需要另外增加費(fèi)用1500元。

（2）主控板和采集板數(shù)量之和不能大于4。

（3）弧光探頭到采集板的長(zhǎng)度不能超過(guò)20米。

（4）如有特殊要求，請(qǐng)?zhí)貏e注明。

5安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)

6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。

7結(jié)論

      壓開(kāi)關(guān)柜時(shí)常會(huì)發(fā)生弧光短路故障事故，安裝專門(mén)的母線保護(hù)設(shè)施是非常有必要的。電弧光保護(hù)系統(tǒng)具有原理簡(jiǎn)單、靈敏度、動(dòng)作迅速可靠等優(yōu)點(diǎn)，從而的減小弧光短路對(duì)設(shè)備的危害。目前，國(guó)華寶日希勒電廠等一批項(xiàng)母的壓廠電系統(tǒng)中，電弧光保護(hù)裝置已得到了應(yīng)用，至今運(yùn)行良好。隨著應(yīng)用實(shí)例的不斷增加，其運(yùn)行可靠性也將更加完善。

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1.       【技術(shù)支持衛(wèi)星：CDD-9888】【公從號(hào)：安科瑞能效管理解決方案】

2.       云平臺(tái)：變電所運(yùn)維云平臺(tái)、分布式光伏運(yùn)維云平臺(tái)、建筑能耗云平臺(tái)、企業(yè)能源管控平臺(tái)、遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)管控云平臺(tái)、宿舍預(yù)付費(fèi)管控云平臺(tái)、充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)、智慧消防云平臺(tái)、安全用電管理云平臺(tái)、環(huán)保用電監(jiān)管云平臺(tái)；

3.       系統(tǒng)解決方案：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)、能耗管理系統(tǒng)、電能管理系統(tǒng)、馬達(dá)保護(hù)與監(jiān)控系統(tǒng)、動(dòng)環(huán)監(jiān)控及能效分析系統(tǒng)、智能照明監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源監(jiān)控裝置、防火門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)、余壓監(jiān)控系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)；無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)；

4.       中壓測(cè)控裝置：環(huán)網(wǎng)柜綜合保護(hù)裝置、微機(jī)保護(hù)裝置、開(kāi)關(guān)柜綜合測(cè)控裝置、線路保護(hù)裝置、配電變保護(hù)裝置、電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置、備自投保護(hù)裝置、電容器保護(hù)裝置、PT檢測(cè)裝置、低壓備自投裝置、公共測(cè)控裝置、防孤島保護(hù)裝置、電流互感器過(guò)電壓保護(hù)器、溫濕度控制器、無(wú)源無(wú)線測(cè)溫傳感器、CT取電無(wú)線測(cè)溫傳感器；

5.       電力監(jiān)控與保護(hù)：弧光保護(hù)裝置、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、電氣接點(diǎn)在線測(cè)溫裝置（智能濕度巡檢儀）、電動(dòng)機(jī)(馬達(dá)）保護(hù)器、低壓線路保護(hù)器、智能剩余電流繼電器、三遙單元；

6.       電能管理：可編程交流電測(cè)儀表、可編程直流電測(cè)儀表、多功能全電量電表、精度網(wǎng)絡(luò)電力儀表、諧波表、電能質(zhì)量表、海拔儀表、逆電流監(jiān)測(cè)電表、電子式電能表、導(dǎo)軌式電能表、面板表嵌入式電表、預(yù)付費(fèi)表、多用戶計(jì)量箱、物聯(lián)網(wǎng)儀表、無(wú)線多回路計(jì)量交流/直流表、無(wú)線多回路環(huán)保檢測(cè)模塊、正反向直流電能表、無(wú)線通訊轉(zhuǎn)換器、智能照明控制裝置；

7.       電能質(zhì)量治理：有源電力濾波器、中線安防保護(hù)器、諧波保護(hù)器、靜止無(wú)功發(fā)生器、濾波補(bǔ)償裝置、電力電容補(bǔ)償裝置、集成式諧波抑制電力電容補(bǔ)償裝置、投切開(kāi)關(guān)、功率因數(shù)補(bǔ)償控制器、自愈式低壓并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器；

8.       電氣安全：電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器、剩余電流探測(cè)器、電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置、在線監(jiān)控路燈計(jì)量、無(wú)線測(cè)溫顯示單元、故障電弧探測(cè)器、故障電弧傳感器、隔離電源絕緣監(jiān)測(cè)裝置、醫(yī)療機(jī)構(gòu)絕緣報(bào)警顯示儀、醫(yī)療醫(yī)院用隔離變壓器、工業(yè)用絕緣監(jiān)測(cè)裝置、電氣防火限流式保護(hù)器；

9.       新能源：光伏采集裝置、電瓶車(chē)智能充電樁、汽車(chē)充電樁、光伏匯流采集裝置；

10.       數(shù)據(jù)中心/鐵塔基站：數(shù)據(jù)采集模塊、機(jī)房數(shù)據(jù)柜監(jiān)控裝置、多回路電表、母線監(jiān)控裝置、電力監(jiān)控屏；

11.       智能網(wǎng)關(guān)：通信管理機(jī)、無(wú)線通信終端（無(wú)線通訊轉(zhuǎn)換器）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、串口服務(wù)器；

12.       電量傳感器：低壓電流互感器、開(kāi)口式互感器、一次小電流互感器、0.2級(jí)電流互感器、低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器專用互感器、剩余電流互感器、霍爾傳感器、羅氏線圈電流變送器、模擬信號(hào)隔離器、有功功率變送器、無(wú)功功率變送器、直流電壓傳感器、浪涌保護(hù)器；

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