淺談電弧光保護裝置在水電站的配置方案

時間：2023-05-22作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：89

周曉麗

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：本文介紹了電弧光保護在水電站的配置及應(yīng)用，提供給相關(guān)參考。

關(guān)鍵詞：水電站；開關(guān)柜；電弧光

0前言

電弧光是由于發(fā)生相間短路或接地短路時空氣電離而形成的。在我國電力系統(tǒng)中開關(guān)柜內(nèi)部電弧光故障時有發(fā)生，而一旦發(fā)生弧光故障將對人身及設(shè)備會帶來大的損害。

水輪發(fā)電機組出口母線開關(guān)柜是水電站發(fā)電的重要輸電樞紐。在發(fā)生內(nèi)部故障時，是否能迅速地切除故障，對電站的生產(chǎn)至關(guān)重要。因為標準《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范》(GB50062)及現(xiàn)行的電力行業(yè)規(guī)程規(guī)范未對6KV(10KV)母線保護作明確規(guī)定，因此水電站發(fā)電機出口母線一般未配置**的快速母線保護，針對目前水電站中壓母線保護配置的現(xiàn)狀，非常有必要增設(shè)快速保護。國內(nèi)一些*也一直強調(diào)裝設(shè)**中低壓母線保護的重要性，用戶也希望可以提供一種造價較低，原理簡單、適用于6-35KV的母線保護，以大限度減少母線故障對設(shè)備的損害，提高輸電可靠性。

1配置弧光保護的必要性

在電力系統(tǒng)中，35kV及以下電壓等級的母線由于沒有穩(wěn)定問題，一般未裝設(shè)母線保護。然而，由于中低壓母線上的出線多，操作頻繁，三相導(dǎo)體線間距離與大地的距離比較近，容易受小動物危害，設(shè)備制造質(zhì)量比高壓設(shè)備差，設(shè)備絕緣老化和機械磨損，運行條件惡劣，系統(tǒng)運行條件改變，人為和操作錯誤等原因，中低壓母線的故障幾率比高壓、壓母線高得多。但長期以來，人們對中低壓母線的保護一直不夠重視，也未發(fā)現(xiàn)**合理的解決方案，因此，大多采用帶有較大延時的后備保護來切除母線上的故障，往往使故障被發(fā)展、擴大，從而造成巨大的經(jīng)濟損失。究其原因大多是因為沒有裝設(shè)中低壓母線保護，未能快速切除故障所造成。所以，為了保證變壓器及母線開關(guān)設(shè)備的運行，根據(jù)繼電保護快速性的要求，迫切需要配置**中低壓母線保護。

在這種情況下，電弧光保護成為了廣大水電站用戶中低壓母線保護的理想選擇。**母線電弧光保護不僅動作速度快，可靠性高而且與其它**母線保護相比具有價格優(yōu)勢。

我國于2004年開始使用進口**母線電弧光保護，目前電力系統(tǒng)，尤其是發(fā)電系統(tǒng)，

約70-80的新建電廠均采用了**母線電弧光保護。

2采用**母線電弧光保護的好處

由于光電式電弧光保護系統(tǒng)測量的光和電是兩個完全不同物理性質(zhì)的參數(shù)，采用光信號，故障電流信號雙判據(jù)的動作原理決定了他的誤動率要比系統(tǒng)中其他主保護(包括發(fā)電機，變壓器、線路)誤動概率要小，既能**高壓開柜運行，又不會影響電站正常生產(chǎn)。

采用**母線電弧光保護具有以下幾個優(yōu)點：

1）保護附近工作人員免受電弧光對人身的傷害。

2）保護中低壓設(shè)備免受嚴重破壞，防止火災(zāi)發(fā)生。

3）保護主變壓器或者廠用變壓器免受嚴重沖擊而損環(huán)。

4）防止波及站用直流系統(tǒng)，避免造成巨大的經(jīng)濟損失。

5）大限度地減少用戶的停電時間(用戶停電恢復(fù)時間，由原來的2-3個星期減少到幾個小時以內(nèi)）。

6）延長現(xiàn)有開關(guān)設(shè)備的使用壽命。

3水電站電弧光保護系統(tǒng)的配置方案

3．1電弧光保護系統(tǒng)配置

電弧光保護系統(tǒng)一般由主單元、擴展單元及電弧光傳感器組成，由于采用弧光傳感器檢測電弧光，并通過高速固態(tài)出口輸出斷路器跳閘信號，該系統(tǒng)對電弧光的反應(yīng)速度從到電弧光到發(fā)出跳閘信號快時間不**過7毫秒。

電弧光系統(tǒng)的保護動作機制：傳感器在檢測到母線弧光故障后，將弧光信號傳送給擴展單元，然后擴展單元通過總線將信號再傳遞給主單元。主單元在收到信號后，將向斷路器發(fā)出跳閘信號將進線斷路器跳聞，從而電弧光的發(fā)展。

當傳感器檢測到電纜室的弧光故障時，擴展單元可直接跳本柜的斷路器，而不會影響到進線。

3．2電氣原理方案

1）正常情況下，裝置自檢、弧光傳感器自檢，如果發(fā)現(xiàn)弧光故障，均能給出弧光故障信息，同時，如果是裝置故障，將閉鎖跳閘出口，避免誤動作；此信號可由一個告警節(jié)點輸出至告警小母線或信號采集裝置。

2)母線因故產(chǎn)生電弧光，相應(yīng)母線室的弧光傳感器檢測到弧光后，將信號上傳到擴展單元。

3）若為母線分段運行，各主單元在收到弧光信號的同時，比較自身采集到的電流信號?；」夂碗娏骶鶟M足判據(jù)，則為本段母線發(fā)生弧光，發(fā)出跳閘信號，本段進線斷路器跳閘，從而熄滅電弧，同時給出跳閘信號。

4）如果電纜室發(fā)生弧光故障，則相應(yīng)的擴展單元動作，跳相應(yīng)的本柜斷路器。

5）若為單進線運行帶I、Ⅱ段母線，各母線的主單元收到弧光信號的同時，立即將弧光信號同步轉(zhuǎn)發(fā)至另外一個主單元。則工作進線的主單元收到弧光信號(本段傳來信號或者另一臺主單元轉(zhuǎn)發(fā)),且電流滿足條件，則發(fā)出跳閘信號，跳開分段斷路器，從而熄滅電弧，同時給出跳間信號，并保證其它母線正常運行。

6）失靈保護：若母聯(lián)斷路器失靈，則啟動失靈保護跳低壓側(cè)進線；若低壓側(cè)進線失靈，則啟動失靈保護跳高壓側(cè)斷路器。

7）若各段母線的主單元退出運行，則該段弧光保護退出。

4安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品選型說明

ARB5-弧光主控單元




（1）＊表示可選附件，需要另外增加費用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度不能**過20米。

（4）如有特殊要求，請?zhí)貏e注明。

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

6安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品現(xiàn)場安裝

弧光保護主控單元、探頭安裝圖如下。




7結(jié)束語

隨著人們對電弧光故障的進一步研究和認識，許多水電站已開始應(yīng)用電弧光保護系統(tǒng)，像我公司設(shè)計的斜卡水電站、撒多水電站10kV高壓開關(guān)柜均配置了電弧光保護。

我們建議水電站35kV以下母線增設(shè)電弧光保護系統(tǒng)作為母線主保護，從而彌補目前只有母線后備保護的技術(shù)缺陷。減少或避免開關(guān)柜內(nèi)部電弧光故障帶來的人身傷害，提高生產(chǎn)率：使開關(guān)及變壓器等主要設(shè)備損失降到低，在短時間內(nèi)恢復(fù)生產(chǎn)；為水電站“無人值班、少人值守”生產(chǎn)模式提供必要的**。

參考文獻：

夏焱，鄭賢武.水電站電弧光保護系統(tǒng)的配置研究[J].

蔡彬，陳德桂，李志鵬.開關(guān)柜中內(nèi)部電弧故障的與實驗(英文)[J].電工技術(shù)學(xué)報，2004(03)．

[3]楊建紅，張認成，房懷英.基于Duffing振子信號檢測的故障電弧短路監(jiān)測系統(tǒng)[J].電工電能新技術(shù)，2007(01)．

[4]董愛華，谷彬.低壓配電開關(guān)故障電弧檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢[A];*九屆全圓信息獲取與處理學(xué)術(shù)會議論文集I[C].2011．

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.5（版）.

作者簡介：
       周曉麗，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電弧光保護裝置。

安科瑞電氣股份有限公司專注于智能照明控制系統(tǒng),數(shù)據(jù)中心能效管理系統(tǒng),電能質(zhì)量治理系統(tǒng),安科瑞電氣,智慧用電云平臺,智能母線監(jiān)控,低壓母線測溫裝置等, 歡迎致電 15216751208

• 詞條

  詞條說明

• 淺談民用建筑電氣安裝存在的隱患及解決措施

  周曉麗安科瑞電氣股份有限公司? 上海嘉定? 201801?【摘要】電氣設(shè)備是建筑工程中的基礎(chǔ)設(shè)施，是建筑工程使用功能充分發(fā)揮的基本。隨著社會的發(fā)展，建筑物中電氣設(shè)備越來越多，存在的隱患也非常多，例如火災(zāi)隱患等，嚴重威脅到居民的生命財產(chǎn)。因此我們要對其中存在的隱患進行面分析，然后采取有效的解決措施，保證電氣設(shè)備安裝質(zhì)量以及使用質(zhì)量，居民的生命?，F(xiàn)就民用建筑電氣安裝中存在

• 中壓開關(guān)柜電弧故障的危害及保護措施

  中壓開關(guān)柜電弧故障的危害及保護措施6kV-35kV中壓成套開關(guān)柜作為供電系統(tǒng)的樞紐，由于開關(guān)柜尺寸較小、絕緣損壞、產(chǎn)品缺陷等導(dǎo)致開關(guān)柜內(nèi)電弧故障，該類事故危害性高，嚴重的造成開關(guān)柜燒毀、人員傷亡和用戶長期停電。所以，當發(fā)生開關(guān)柜電弧故障時是能否迅速切除故障，對變電站配電系統(tǒng)的安全運行至關(guān)重要。另一方面，用戶對供電的可靠性要求也越來越髙，基于以上原因，有必要對中壓開關(guān)柜裝設(shè)**母線保護-弧光保護。1

• 蘇河灣1號街坊項目電力監(jiān)控系統(tǒng)-配電監(jiān)控系統(tǒng)

  周曉麗安科瑞電氣股份有限公司，上海?嘉定1項目介紹? ? ? ? 本項目*計一個變電所，進出線多功能儀表共計125臺。綜合考慮項目規(guī)模以及性質(zhì)，為其設(shè)計一套電力監(jiān)控系統(tǒng)，通過系統(tǒng)的搭建，完成變電所進出線重要回路的用能計量。? ? ? ?安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)正是針對以上趨勢而研發(fā)的用戶端電力監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過

• 遠程預(yù)付費系統(tǒng)在常州科技城**基地創(chuàng)研港6#一期工程（6#-B）項目

  周曉麗 安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801； 摘要：介紹常州科技城**基地創(chuàng)研港6#一期工程（6#-B）遠程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)，采用智能預(yù)付費儀表進行遠程分合控制，達到預(yù)付費使用功能。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-3200型遠程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)配電回路用電的收費和能效管理。 ? 關(guān)鍵詞：商業(yè)綜合體; 常州科技城;預(yù)付