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淺談電弧光保護裝置在電網中的應用

文章更新時間：2023-03-27　點擊量：325

摘要：隨著我國電網結構的日益強大和發展，對電網繼電保護設備“四性"的要求越來越高，特別是對快速度的要求。但目前，我國變電站低壓側沒有配備母線差動保護。當低壓側母線短路時，只能依靠主變低壓側后備保護動作，不能立即切除故障。對于電力系統，縮短1s切除時間不僅可以避免大多數設備損壞事故，而且可以防止人身傷亡事故。

關鍵詞：優勢；系統；方案配置；弧光短路；電弧光保護

針對上述問題，本文著重探討了電弧光保護裝置的優點和組成。認真分析了電弧光產生的原因，認真研究了變電站低壓側幾種典型接線方式下的電弧光保護配置。

引言

內蒙古烏蘭察布電網是蒙西電網的重要組成部分。近年來，其電力銷售一直在蒙西電網中。2016年，烏蘭察布電業局完成供電273億KW·h，位于蒙西電網名稱。該地區主要由三個電壓級組成：500KV主框架支撐500KV變電站；21個220KV變電站雙環網布局框架；220KV以下35KV以上變電站61個。隨著經濟的發展，區域負荷不斷增加。

高載能作為專線用戶，多為變電站低壓側35kV、10kV電纜出線供電。這種出線方式導致不接地系統對地電容電流急劇增加。一旦線路接地，容易產生間歇性過電壓，造成設備過電壓、電纜頭爆炸等危害。因此，它會對主變壓器產生嚴重影響，需要快速切除。但考慮到保護的選擇性和靈敏度，傳統的保護在主變壓器低壓側母線和區域故障往往無法快速切除。這對主變壓器和電網系統造成了很大的損壞。

一弧光保護的優點

1、快速可靠：

采用可靠的快速算法，可在短時間內判斷弧光變化信號和電流變化信號，快速出口。從發現故障到出口跳閘的間隔優于7ms，確保開關柜內設備的弧光在100ms內切除。

2、全數字化設計：

該裝置采用全數字設計，配置靈活，動作精度高，消除了旋鈕或其他機械設計造成的誤差隱患。

3、保護原則簡單合理

根據弧光產生時的特點，該裝置采用弧光和電流雙重判證，判證簡單，能有效保證動作的準確性。

4、電氣性能強

故障弧探頭和連接線均采用耐高溫、阻燃的聚合物材料，具有電氣隔離效果。該裝置完quan符合EMC標準，確保弧保護系統的整體穩定性和動作的可靠性。

5、故障信息記錄

故障弧光發生并導致裝置跳閘后，主控單元或饋線保護單元可準確記錄哪個弧光探頭檢測到故障弧光，并可詳細記錄動作時間的三相電流值和動作時間的故障弧光強度。

6、各種輔助保護功能

主控單元不僅有弧光保護，還有過流保護、接地保護、斷路器故障等輔助保護，是弧光保護的合理配置和有效補充。

二弧光保護系統的組成

1、主控單元

主控制單元是母線弧光保護系統的核心。它檢測和分析故障信號，接收和分析采集單元的弧光故障信號，并對這兩個信號進行綜合分析和判斷。滿足跳閘條件時，發出跳閘指令，切除故障。主控制單元一般安裝在進線柜或接近進線柜的開關柜的二次控制門板上。

主控制單元包括：

（1）三個弧光信號檢測接口主要用于接收弧光采集單元的弧光故障信號；弧光信號輸出口主要用于弧光故障信號輸出和內部連接。

（2）三個數據通信接口，其中一個用于輸入數據，另一個用于輸出數據。

（3）4路快速跳閘輸出接口，符合IEC255-23繼電器標準。

（4）2路報警出口，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

弧光采集單元和主控單元是弧光保護系統的重要組成部分，主要用于采集故障弧光，并通過光信號將判斷結果傳遞給主控單元。單個弧光采集單元可安裝8個弧光探頭，可根據系統大小隨意增減弧光采集單元數量。弧光采集單元通常安裝在選定的開關柜內，選擇的原則是保證單元相關光纖的用量盡可能少。

3、弧光傳感器

專門用于故障弧光采集，是一種無源弧光探測傳感器，安裝在開關柜母線室或饋線柜內電氣元件的連接處。當發生弧光故障時，光照度顯著增加，弧光傳感器直接將光信號傳輸到弧光采集單元或饋線保護單元。

三弧光保護方案配置

分布式弧光保護系統由弧光保護主機單元和多個弧光采集單元組成。弧光主機單元采集母線進線電流，接收弧光采集單元采集的弧光信號、采集開關位置等。，并實時進行邏輯操作。當弧光故障發生時，弧光主機單元移動并跳出相應的進線或分段開關。弧光采集單元實時采集弧光傳感器信號，并通過光纖將弧光信號級別連接到弧光主機單元。

一般情況下，整個母線段配備一個弧光主機單元；每個弧光保護主機單元可連接8個弧光采集單元；每個弧光采集單元可采集8個弧光傳感器的信號。配置弧光采集單元的數量應根據母線段間隔的數量和每個間隔安裝的弧光傳感器的數量來確定。

四安科瑞ARB5-M弧光保護產品選型說明

ARB5-弧光主控單元

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