王丹丹
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(hù)在水電站的配置及應(yīng)用，提供給相關(guān)人員參考,。
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(shí)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(shí)有發(fā)生,，而一旦發(fā)生弧光故障將對人身及設(shè)備會(huì)帶來大的損害,。
水輪發(fā)電機(jī)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(shí),，是否能迅速地切除故障,，對電站的生產(chǎn)至關(guān)重要,。因?yàn)閲鴺?biāo)《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)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(hù)作明確規(guī)定，因此水電站發(fā)電機(jī)出口母線一般未配置專用的快速母線保護(hù),，針對目前水電站中壓母線保護(hù)配置的現(xiàn)狀,，非常有必要增設(shè)快速保護(hù)。國內(nèi)一些專家也一直強(qiáng)調(diào)裝設(shè)專用中低壓母線保護(hù)的重要性,，用戶也希望可以提供一種造價(jià)較低,，原理簡單、適用于6-35KV的母線保護(hù),，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(hù)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(hù)。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(dòng)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(jī)械磨損,，運(yùn)行條件惡劣,，系統(tǒng)運(yùn)行條件改變，人為和操作錯(cuò)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(hù)一直不夠重視，也未發(fā)現(xiàn)先進(jìn)合理的解決方案,，因此,，大多采用帶有較大延時(shí)的后備保護(hù)來切除母線上的故障，往往使故障被發(fā)展,、擴(kuò)大,，從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。究其原因大多是因?yàn)闆]有裝設(shè)中低壓母線保護(hù),，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(yùn)行,，根據(jù)繼電保護(hù)快速性的要求,，迫切需要配置專用中低壓母線保護(hù),。
在這種情況下，電弧光保護(hù)成為了廣大水電站用戶中低壓母線保護(hù)的理想選擇,。專用母線電弧光保護(hù)不僅動(dòng)作速度快,，可靠性高而且與其它專用母線保護(hù)相比具有價(jià)格優(yōu)勢。
我國于2004年開始使用進(jìn)口專用母線電弧光保護(hù),，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專用母線電弧光保護(hù),。
2采用專用母線電弧光保護(hù)的好處
由于光電式電弧光保護(hù)系統(tǒng)測量的光和電是兩個(gè)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(dòng)作原理決定了他的誤動(dòng)率要比系統(tǒng)中其他主保護(hù)(包括發(fā)電機(jī),，變壓器,、線路)誤動(dòng)概率要小，既能保障高壓開柜運(yùn)行,，又不會(huì)影響電站正常生產(chǎn),。
采用專用母線電弧光保護(hù)具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
1）保護(hù)附近工作人員免受電弧光對人身的傷害。
2）保護(hù)中低壓設(shè)備免受嚴(yán)重破壞,，防止火災(zāi)發(fā)生,。
3）保護(hù)主變壓器或者廠用變壓器免受嚴(yán)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(jì)損失,。
5）大限度地減少用戶的停電時(shí)間(用戶停電恢復(fù)時(shí)間，由原來的2-3個(gè)星期減少到幾個(gè)小時(shí)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(hù)系統(tǒng)的配置方案
3．1電弧光保護(hù)系統(tǒng)配置
電弧光保護(hù)系統(tǒng)一般由主單元、擴(kuò)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)速度從檢測到電弧光到發(fā)出跳閘信號快時(shí)間不超過7毫秒,。
電弧光系統(tǒng)的保護(hù)動(dòng)作機(jī)制：傳感器在檢測到母線弧光故障后,，將弧光信號傳送給擴(kuò)展單元，然后擴(kuò)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(jìn)線斷路器跳聞，從而電弧光的發(fā)展,。
當(dāng)傳感器檢測到電纜室的弧光故障時(shí),，擴(kuò)展單元可直接跳本柜的斷路器，而不會(huì)影響到進(jìn)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(shí)，如果是裝置故障,，將閉鎖跳閘出口,，避免誤動(dòng)作；此信號可由一個(gè)告警節(jié)點(diǎn)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(kuò)展單元,。
3）若為母線分段運(yùn)行,，各主單元在收到弧光信號的同時(shí)，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(jìn)線斷路器跳閘，從而熄滅電弧,，同時(shí)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(kuò)展單元?jiǎng)幼?，跳相?yīng)的本柜斷路器,。
5）若為單進(jìn)線運(yùn)行帶I、Ⅱ段母線,，各母線的主單元收到弧光信號的同時(shí),，立即將弧光信號同步轉(zhuǎn)發(fā)至另外一個(gè)主單元。則工作進(jìn)線的主單元收到弧光信號(本段傳來信號或者另一臺(tái)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(shí)給出跳間信號，并保證其它母線正常運(yùn)行,。
6）失靈保護(hù)：若母聯(lián)斷路器失靈,，則啟動(dòng)失靈保護(hù)跳低壓側(cè)進(jìn)線；若低壓側(cè)進(jìn)線失靈,，則啟動(dòng)失靈保護(hù)跳高壓側(cè)斷路器,。
7）若各段母線的主單元退出運(yùn)行,，則該段弧光保護(hù)退出。
4安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)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(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度不能超過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(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)場安裝
弧光保護(hù)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(jìn)一步研究和認(rèn)識(shí)，許多水電站已開始應(yīng)用電弧光保護(hù)系統(tǒng),，像我公司設(shè)計(jì)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(hù)。
我們建議水電站35kV以下母線增設(shè)電弧光保護(hù)系統(tǒng)作為母線主保護(hù),，從而彌補(bǔ)目前只有母線后備保護(hù)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(shí)間內(nèi)恢復(fù)生產(chǎn),；為水電站“無人值班、少人值守"生產(chǎn)模式提供必要的保障,。
