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浅谈电弧光?；ぷ爸迷谒缯镜呐渲梅桨?/h1>
更新时间：2023-05-22点击次数：1490次
浅谈电弧光保护装置在水电站的配置方案
任运业
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：本文介绍了电弧光保护在水电站的配置及应用，提供给相关人员参考。
关键词：水电站；开关柜；电弧光
0前言
电弧光是由于发生相间短路或接地短路时空气电离而形成的。在我国电力系统中开关柜内部电弧光故障时有发生，而一旦发生弧光故障将对人身及设备会带来大的损害。
水轮发电机组出口母线开关柜是水电站发电的重要输电枢纽。在发生内部故障时，是否能迅速地切除故障，对电站的生产至关重要。因为国标《电力装置的继电?；ず妥远爸蒙杓乒娣丁?GB50062)及现行的电力行业规程规范未对6KV(10KV)母线保护作明确规定，因此水电站发电机出口母线一般未配置专用的快速母线?；?，针对目前水电站中压母线?；づ渲玫南肿?，非常有必要增设快速保护。国内一些专家也一直强调装设专用中低压母线?；さ闹匾裕没б蚕Ｍ梢蕴峁┮恢衷旒劢系?，原理简单、适用于6-35KV的母线保护，以大限度减少母线故障对设备的损害，提高输电可靠性。
1配置弧光?；さ谋匾?/p>
在电力系统中，35kV及以下电压等级的母线由于没有稳定问题，一般未装设母线保护。然而，由于中低压母线上的出线多，操作频繁，三相导体线间距离与大地的距离比较近，容易受小动物危害，设备制造质量比高压设备差，设备绝缘老化和机械磨损，运行条件恶劣，系统运行条件改变，人为和操作错误等原因，中低压母线的故障几率比高压、压母线高得多。但长期以来，人们对中低压母线的?；ひ恢辈还恢厥樱参捶⑾窒冉侠淼慕饩龇桨?，因此，大多采用带有较大延时的后备保护来切除母线上的故障，往往使故障被发展、扩大，从而造成巨大的经济损失。究其原因大多是因为没有装设中低压母线?；?，未能快速切除故障所造成。所以，为了保证变压器及母线开关设备的运行，根据继电?；た焖傩缘囊?，迫切需要配置专用中低压母线?；ぁ?/p>
在这种情况下，电弧光保护成为了广大水电站用户中低压母线?；さ睦硐胙≡?。专用母线电弧光?；げ唤龆魉俣瓤欤煽啃愿叨矣肫渌ㄓ媚赶弑；は啾染哂屑鄹裼攀啤?/p>
我国于2004年开始使用进口专用母线电弧光?；?，目前电力系统，尤其是发电系统，
约70-80的新建电厂均采用了专用母线电弧光?；ぁ?/p>
2采用专用母线电弧光保护的好处
由于光电式电弧光?；は低巢饬康墓夂偷缡橇礁霾煌锢硇灾实牟问?，采用光信号，故障电流信号双判据的动作原理决定了他的误动率要比系统中其他主?；?包括发电机，变压器、线路)误动概率要小，既能保障高压开柜运行，又不会影响电站正常生产。
采用专用母线电弧光?；ぞ哂幸韵录父鲇诺悖?/p>
1）保护附近工作人员免受电弧光对人身的伤害。
2）?；ぶ械脱股璞该馐苎现仄苹?，防止火灾发生。
3）?；ぶ鞅溲蛊骰蛘叱в帽溲蛊髅馐苎现爻寤鞫鸹?。
4）防止波及站用直流系统，避免造成巨大的经济损失。
5）大限度地减少用户的停电时间(用户停电恢复时间，由原来的2-3个星期减少到几个小时以内）。
6）延长现有开关设备的使用寿命。
3水电站电弧光?；は低车呐渲梅桨?/p>
3．1电弧光?；は低撑渲?/p>
电弧光?；は低骋话阌芍鞯ピ⒗┱沟ピ暗缁」獯衅髯槌?，由于采用弧光传感器检测电弧光，并通过高速固态出口输出断路器跳闸信号，该系统对电弧光的反应速度从检测到电弧光到发出跳闸信号快时间不超过7毫秒。
电弧光系统的?；ざ骰疲捍衅髟诩觳獾侥赶呋」夤收虾螅」庑藕糯透┱沟ピ?，然后扩展单元通过总线将信号再传递给主单元。主单元在收到信号后，将向断路器发出跳闸信号将进线断路器跳闻，从而电弧光的发展。
当传感器检测到电缆室的弧光故障时，扩展单元可直接跳本柜的断路器，而不会影响到进线。
3．2电气原理方案
1）正常情况下，装置自检、弧光传感器自检，如果发现弧光故障，均能给出弧光故障信息，同时，如果是装置故障，将闭锁跳闸出口，避免误动作；此信号可由一个告警节点输出至告警小母线或信号采集装置。
2)母线因故产生电弧光，相应母线室的弧光传感器检测到弧光后，将信号上传到扩展单元。
3）若为母线分段运行，各主单元在收到弧光信号的同时，比较自身采集到的电流信号?；」夂偷缌骶闩芯?，则为本段母线发生弧光，发出跳闸信号，本段进线断路器跳闸，从而熄灭电弧，同时给出跳闸信号。
4）如果电缆室发生弧光故障，则相应的扩展单元动作，跳相应的本柜断路器。
5）若为单进线运行带I、Ⅱ段母线，各母线的主单元收到弧光信号的同时，立即将弧光信号同步转发至另外一个主单元。则工作进线的主单元收到弧光信号(本段传来信号或者另一台主单元转发),且电流满足条件，则发出跳闸信号，跳开分段断路器，从而熄灭电弧，同时给出跳间信号，并保证其它母线正常运行。
6）失灵保护：若母联断路器失灵，则启动失灵?；ぬ脱共嘟?；若低压侧进线失灵，则启动失灵保护跳高压侧断路器。
7）若各段母线的主单元退出运行，则该段弧光?；ね顺?。
4安科瑞ARB5-M弧光?；げ费⌒退得?/p>
ARB5-弧光主控单元
（1）＊表示可选附件，需要另外增加费用1500元。
（2）主控板和采集板数量之和不能大于4。
（3）弧光探头到采集板的长度不能超过20米。
（4）如有特殊要求，请特别注明。
5安科瑞ARB5-M弧光?；げ饭δ芎图际醪问?/p>
6安科瑞ARB5-M弧光保护产品现场安装
弧光?；ぶ骺氐ピ?、探头安装图如下。
7结束语
随着人们对电弧光故障的进一步研究和认识，许多水电站已开始应用电弧光?；は低?，像我公司设计的斜卡水电站、撒多水电站10kV高压开关柜均配置了电弧光?；ぁ?/p>
我们建议水电站35kV以下母线增设电弧光?；は低匙魑赶咧鞅；ぃ佣植鼓壳爸挥心赶吆蟊副；さ募际跞毕?。减少或避免开关柜内部电弧光故障带来的人身伤害，提高生产率：使开关及变压器等主要设备损失降到低，在短时间内恢复生产；为水电站“无人值班、少人值守"生产模式提供必要的保障。
参考文献：
夏焱，郑贤武.水电站电弧光?；は低车呐渲醚芯縖J].
蔡彬，陈德桂，李志鹏.开关柜中内部电弧故障的仿真与实验(英文)[J].电工技术学报，2004(03)．
[3]杨建红，张认成，房怀英.基于Duffing振子信号检测的故障电弧短路监测系统[J].电工电能新技术，2007(01)．
[4]董爱华，谷彬.低压配电开关故障电弧检测技术的发展趋势[A];第九届全圆信息获取与处理学术会议论文集I[C].2011．
[5]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5（版）.
作者简介：
任运业，男，安科瑞电气股份有限公司，主要研究中低压综合保护及绝缘监测系统。
任运业
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：本文介绍了电弧光保护在水电站的配置及应用，提供给相关人员参考。
关键词：水电站；开关柜；电弧光
0前言
电弧光是由于发生相间短路或接地短路时空气电离而形成的。在我国电力系统中开关柜内部电弧光故障时有发生，而一旦发生弧光故障将对人身及设备会带来大的损害。
水轮发电机组出口母线开关柜是水电站发电的重要输电枢纽。在发生内部故障时，是否能迅速地切除故障，对电站的生产至关重要。因为国标《电力装置的继电?；ず妥远爸蒙杓乒娣丁?GB50062)及现行的电力行业规程规范未对6KV(10KV)母线保护作明确规定，因此水电站发电机出口母线一般未配置专用的快速母线?；?，针对目前水电站中压母线?；づ渲玫南肿?，非常有必要增设快速保护。国内一些专家也一直强调装设专用中低压母线?；さ闹匾裕没б蚕Ｍ梢蕴峁┮恢衷旒劢系?，原理简单、适用于6-35KV的母线保护，以大限度减少母线故障对设备的损害，提高输电可靠性。
1配置弧光?；さ谋匾?/p>
在电力系统中，35kV及以下电压等级的母线由于没有稳定问题，一般未装设母线保护。然而，由于中低压母线上的出线多，操作频繁，三相导体线间距离与大地的距离比较近，容易受小动物危害，设备制造质量比高压设备差，设备绝缘老化和机械磨损，运行条件恶劣，系统运行条件改变，人为和操作错误等原因，中低压母线的故障几率比高压、压母线高得多。但长期以来，人们对中低压母线的?；ひ恢辈还恢厥樱参捶⑾窒冉侠淼慕饩龇桨?，因此，大多采用带有较大延时的后备保护来切除母线上的故障，往往使故障被发展、扩大，从而造成巨大的经济损失。究其原因大多是因为没有装设中低压母线?；?，未能快速切除故障所造成。所以，为了保证变压器及母线开关设备的运行，根据继电?；た焖傩缘囊?，迫切需要配置专用中低压母线?；ぁ?/p>
在这种情况下，电弧光保护成为了广大水电站用户中低压母线?；さ睦硐胙≡?。专用母线电弧光?；げ唤龆魉俣瓤欤煽啃愿叨矣肫渌ㄓ媚赶弑；は啾染哂屑鄹裼攀啤?/p>
我国于2004年开始使用进口专用母线电弧光?；?，目前电力系统，尤其是发电系统，
约70-80的新建电厂均采用了专用母线电弧光?；ぁ?/p>
2采用专用母线电弧光保护的好处
由于光电式电弧光?；は低巢饬康墓夂偷缡橇礁霾煌锢硇灾实牟问?，采用光信号，故障电流信号双判据的动作原理决定了他的误动率要比系统中其他主?；?包括发电机，变压器、线路)误动概率要小，既能保障高压开柜运行，又不会影响电站正常生产。
采用专用母线电弧光?；ぞ哂幸韵录父鲇诺悖?/p>
1）保护附近工作人员免受电弧光对人身的伤害。
2）?；ぶ械脱股璞该馐苎现仄苹?，防止火灾发生。
3）?；ぶ鞅溲蛊骰蛘叱в帽溲蛊髅馐苎现爻寤鞫鸹?。
4）防止波及站用直流系统，避免造成巨大的经济损失。
5）大限度地减少用户的停电时间(用户停电恢复时间，由原来的2-3个星期减少到几个小时以内）。
6）延长现有开关设备的使用寿命。
3水电站电弧光?；は低车呐渲梅桨?/p>
3．1电弧光?；は低撑渲?/p>
电弧光?；は低骋话阌芍鞯ピ⒗┱沟ピ暗缁」獯衅髯槌?，由于采用弧光传感器检测电弧光，并通过高速固态出口输出断路器跳闸信号，该系统对电弧光的反应速度从检测到电弧光到发出跳闸信号快时间不超过7毫秒。
电弧光系统的?；ざ骰疲捍衅髟诩觳獾侥赶呋」夤收虾螅」庑藕糯透┱沟ピ?，然后扩展单元通过总线将信号再传递给主单元。主单元在收到信号后，将向断路器发出跳闸信号将进线断路器跳闻，从而电弧光的发展。
当传感器检测到电缆室的弧光故障时，扩展单元可直接跳本柜的断路器，而不会影响到进线。
3．2电气原理方案
1）正常情况下，装置自检、弧光传感器自检，如果发现弧光故障，均能给出弧光故障信息，同时，如果是装置故障，将闭锁跳闸出口，避免误动作；此信号可由一个告警节点输出至告警小母线或信号采集装置。
2)母线因故产生电弧光，相应母线室的弧光传感器检测到弧光后，将信号上传到扩展单元。
3）若为母线分段运行，各主单元在收到弧光信号的同时，比较自身采集到的电流信号?；」夂偷缌骶闩芯?，则为本段母线发生弧光，发出跳闸信号，本段进线断路器跳闸，从而熄灭电弧，同时给出跳闸信号。
4）如果电缆室发生弧光故障，则相应的扩展单元动作，跳相应的本柜断路器。
5）若为单进线运行带I、Ⅱ段母线，各母线的主单元收到弧光信号的同时，立即将弧光信号同步转发至另外一个主单元。则工作进线的主单元收到弧光信号(本段传来信号或者另一台主单元转发),且电流满足条件，则发出跳闸信号，跳开分段断路器，从而熄灭电弧，同时给出跳间信号，并保证其它母线正常运行。
6）失灵保护：若母联断路器失灵，则启动失灵?；ぬ脱共嘟?；若低压侧进线失灵，则启动失灵保护跳高压侧断路器。
7）若各段母线的主单元退出运行，则该段弧光?；ね顺?。
4安科瑞ARB5-M弧光?；げ费⌒退得?/p>
ARB5-弧光主控单元
（1）＊表示可选附件，需要另外增加费用1500元。
（2）主控板和采集板数量之和不能大于4。
（3）弧光探头到采集板的长度不能超过20米。
（4）如有特殊要求，请特别注明。
5安科瑞ARB5-M弧光?；げ饭δ芎图际醪问?/p>
6安科瑞ARB5-M弧光保护产品现场安装
弧光?；ぶ骺氐ピ?、探头安装图如下。
7结束语
随着人们对电弧光故障的进一步研究和认识，许多水电站已开始应用电弧光?；は低?，像我公司设计的斜卡水电站、撒多水电站10kV高压开关柜均配置了电弧光?；ぁ?/p>
我们建议水电站35kV以下母线增设电弧光?；は低匙魑赶咧鞅；ぃ佣植鼓壳爸挥心赶吆蟊副；さ募际跞毕?。减少或避免开关柜内部电弧光故障带来的人身伤害，提高生产率：使开关及变压器等主要设备损失降到低，在短时间内恢复生产；为水电站“无人值班、少人值守"生产模式提供必要的保障。
参考文献：
夏焱，郑贤武.水电站电弧光?；は低车呐渲醚芯縖J].
蔡彬，陈德桂，李志鹏.开关柜中内部电弧故障的仿真与实验(英文)[J].电工技术学报，2004(03)．
[3]杨建红，张认成，房怀英.基于Duffing振子信号检测的故障电弧短路监测系统[J].电工电能新技术，2007(01)．
[4]董爱华，谷彬.低压配电开关故障电弧检测技术的发展趋势[A];第九届全圆信息获取与处理学术会议论文集I[C].2011．
[5]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5（版）.
作者简介：
任运业，男，安科瑞电气股份有限公司，主要研究中低压综合保护及绝缘监测系统。
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