電弧光保護在變電站中的應用研究

王新恒

（廈門ABB 開關有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

變電站運行時受穩定性和安全性影響，近些年來在建設變電站時，因戶內開關柜的優勢使用于中、低壓開關柜，因此被變電站大量使用。在運行中由于多種原因導致開關設備被大量損壞，若是變電站處理不當，則會產生經濟損失，因此設計變電站時有必要配置電弧光保護，當有事故出現，可及時切除故障，防止擴大故障范圍。

1 中低壓開關柜設備運行概述

1.1 問題分析

在設計變電站時，母線的電壓等級超出110kV 以上均會設置保母線保護，而母線電壓等級小于35kV 的則不會配備母線保護，而是通過上級的變壓器中的后備過流保護來切除短路障礙，延長了故障的切除時間，加速損壞設備。在使用設備時，母線若是操作次數多，則會讓加速設備老化以及機械的磨損。當運行條件改變或者是人工操作失誤時，也會提高母線出現故障的概率，從而影響變電站的運行。

1.2 運行要求

第一，預防開關柜弧光障礙。一方面可以加強開關柜結構，一方面保護母線配置。在開關柜耐受燃弧時間中切除障礙，在根本上杜絕故障電弧的出現，消除人員安全和損壞開關設備帶來的危害。第二，開關柜內的燃弧耐受時間。根據統計表明，燃弧持續時間由0.1s 提高到0.2s，設備成本將上升10%，提高到1s 設備成本將上升100%。另外，開關柜內部燃弧試驗是破壞性的，僅僅依靠開關柜自身的能力難以抵抗內部燃弧的破壞性威脅，需要采取GB3906-2006 給出的其他措施來提高來提高內部燃弧故障對人和設備的更高防護能力。電弧光的故障通常是在斷路器動作之前出現的，短路的電弧通常維持在燃燒的狀態，保護動作的時間和斷路器分閘時間的總和等同于電弧燃燒的總時間。從開關柜保護方面而言，保護動作需要在100ms 內做出反應，從而及時切除電弧短路故障，避免故障擴大，從而產生更多的危害。

2 電弧光母線保護系統

電弧光保護屬于一種母線保護系統，具有快速性和可靠性。按照檢測弧光以及過流雙判的理念，可快速的響應變電站中存在的故障，同時適用于多種運行方式，為變電站的母線保護提供了有效的解決方案。

2.1 主單元

在電弧保護系統中，主單元是重要的組成，其作用是檢測短路電流和電弧光感信息中傳輸的動作信息，同時可快速處理和判斷收集的故障信息。快速發出故障信號，及時切除故障。電弧光保護系統應檢測出弧光和過流雙判故障，同時發出切斷指令，若是斷路器未及時對故障發出動作，則啟動斷路器出現失靈，應發出跳閘指令，其上級的斷路器及時的切斷故障。電弧保護系統的主單元，應按照輔助單元所傳遞出的動作信息，來確定弧光故障點，發出報警信息。

2.2 輔助單元

通常安裝在電弧保護系統的安裝柜中，輔助單元能夠和弧光傳感器相連接，如果是出現弧光故障，輔助單元能夠及時的收集弧光傳感器中傳輸的動作信息，同時上傳至主單元，主單元分析故障，從而及時發出響應。主單元能夠顯示弧光傳感器地址和輔助單元。有利于及時的解除故障。

2.3 弧光傳感器與電流單元

在故障中，弧光傳感器是主要的感應部件，通常是在各間隔式的開關柜中安置，弧光傳感器屬于光感應元件，若是有弧光故障出現，弧光光強大于弧光傳感器檢測值，將信號傳遞給輔助單元。電流單元的作用是檢測電流變化量，同時將其傳送至主控單元上，及時的分析和處理數據，可將結果作為判斷電流的依據。

2.4 電弧光保護系統

此系統使用的是過電流檢測以及弧光檢測的方法。雙重檢測和判斷變電站的運行設備，若是能夠檢測弧光和電流的增量信號，則證明是系統和設備出現故障。應先立即啟動繼電器，并發出跳閘的號令，若是在系統中只檢測出某個信號，則應發出報警信號，及時的通知技術人員維修安裝。電弧光保護設備和系統有著保護斷路器失靈的作用，當斷路器有拒動情況出現時，便會發出越級的信號，從而切斷上一級的短路信號，保證系統穩定運行。

3 電弧光保護在變電站中的實際應用分析

此篇文章是以某變電站作為案例分析和探討，在變電站中應用電弧光保護技術。在某變電站中安裝了某型號的弧光保護系統，在近些年來其運行穩定可靠，尤其是在母線保護上發揮著作用，本工程接線方式是兩條電源進線、單母線分段，開關柜共有十四個，母線橋共有兩個。弧光保護的主要配置為一個XX 型主控單元、10 個光探頭，200 米光纖。在10kV 進線柜面板上安裝主控單元，光學探頭需要安裝在14 個開關柜和2 個母線槽內。在本工程安裝過程中，由于變電所在運行過程中安裝了電弧設備，因此由于停電時間較短，為保證安裝調試能夠完成，必須提前做好準備。安裝步驟如下：第一，應按照變電站安置弧光系統的實際情況分析，由弧光設備廠家中的工作人員設計電氣安裝圖紙。然后將圖紙上交給變電站的技術人員，技術人員根據變電站的實際情況進行審核，并改進圖紙，確保符合標準要求；第二，準備安裝需要的輔材和器件，變電站應按照設計人員提供的圖紙準備好開關柜的裝備和安裝孔，為有關工作做好準備；第三，在變電站停電后應通知廠家，安排專業的人員到現場。安裝變電站在停電時，需要考慮多方因素，明確具體的停電時間；第四，應安裝主控制裝置在停電的前一天，當停電后，變電站的人員需要安排弧光設備廠家的人員將開關柜門打開，安裝完畢后，要關閉柜門；第五，變電站的人員需要輔助完成電源的進線母線和總控單元線間的安裝，弧光保護出口也需要由變電站敷設完成；第六，調試和安裝過程應由廠家人員完成；第七，當調試全部的裝置后，廠家的工作人員需要培訓變電站的工作人員，在培訓后還需進行測試，直至測試結果符合標準，代表著整個項目完成。在此項目中，電弧光保護系統應根據實際的系統狀況分析，在技術上電弧光保護裝備應根據提供的動作信號、報警信號進行監控，有利于計算機及時發現變電站設備運行中的問題。提高解決問題的效率，減少傳輸電力的影響。

4 結束語

綜上所述，為保護變電站應安裝電弧光保護系統，它能夠快速處理和響應故障，將設備損失降到最小，從而提高變電站的運行效率和安全。