弧光保護(hù)系統(tǒng)在35KV變電站中的應(yīng)用

辛佩宏

摘 要：介紹一種已在我省電網(wǎng)獲得應(yīng)用的用于母線快速保護(hù)的電弧光保護(hù)系統(tǒng)，闡述了其工作原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，總結(jié)了其在變電站應(yīng)用方面的技術(shù)要求和配置安裝方案。

關(guān)鍵詞：弧光保護(hù)；中低壓母線；快速保護(hù)；應(yīng)用

引言

電力系統(tǒng)中，中低壓母線由于出線多、相間及離地間距小、操作頻繁、絕緣老化和人為操作錯(cuò)誤等原因，發(fā)生故障的幾率很大。每年因弧光短路故障所引發(fā)的中低壓母線事故也日益增多，嚴(yán)重的甚至?xí)龤ё儔浩鳌，F(xiàn)有的變壓器后備過(guò)流保護(hù)、饋線過(guò)流元件閉鎖進(jìn)線過(guò)流保護(hù)等保護(hù)方案，由于其保護(hù)動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，均無(wú)法滿足快速切除弧光短路故障的要求。電弧在設(shè)備上作用的時(shí)間越長(zhǎng)（>100ms），造成的危害越大。 若能在100ms之內(nèi)及時(shí)切斷電源、熄滅電弧，就可以避免設(shè)備受到嚴(yán)重?fù)p傷。隨著用戶對(duì)供電可靠性要求的不斷提高，根據(jù)繼電保護(hù)快速性的要求，急需在中低壓母線上配置一種專用的弧光保護(hù)裝置。在電弧對(duì)配電設(shè)施造成嚴(yán)重破壞之前，能夠迅速切斷線路，避免事故擴(kuò)大引發(fā)的重大經(jīng)濟(jì)損失。

我省目前已在七臺(tái)河電業(yè)局35KV太河變10KV側(cè)安裝應(yīng)用DPR361ARC型弧光保護(hù)系統(tǒng)。電弧光保護(hù)提供了8ms的跳閘輸出，總故障切除時(shí)間可以控制在50-60ms，在電弧燃起之前就可將故障快速切除。

1 弧光保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

DPR361ARC弧光保護(hù)系統(tǒng)主要由電源模塊、主控單元、電流單元、弧光單元，弧光傳感器及光纖導(dǎo)線等組成。

主控單元用來(lái)測(cè)量和處理電流單元及弧光單元的數(shù)據(jù)，并根據(jù)判斷發(fā)出跳閘指令和定位報(bào)警指令。主控單元安裝在電源進(jìn)線柜控制面板上。

弧光傳感器集中采集弧光信號(hào)的紫外頻段，過(guò)濾普通光線，具有更高的可靠性；弧光傳感器采用特制光纖連接傳輸，光電轉(zhuǎn)換在裝置內(nèi)完成，抗干擾能力強(qiáng)，故障可定位?；」鈾z測(cè)探頭單元就地分散安裝于高壓開關(guān)柜內(nèi)。

電流單元檢測(cè)電流的突變量，并送至主控單元進(jìn)行分析數(shù)據(jù)處理后，作為系統(tǒng)的電流判據(jù)。

電弧光保護(hù)系統(tǒng)采用弧光檢測(cè)和過(guò)電流檢測(cè)雙判據(jù)原理，在同時(shí)檢測(cè)到弧光和電流增量信號(hào)時(shí)會(huì)啟動(dòng)快速繼電器發(fā)出跳閘指令，當(dāng)系統(tǒng)只檢測(cè)到其中一個(gè)信號(hào)時(shí)，只發(fā)出報(bào)警信號(hào)，其原理如圖1所示。

系統(tǒng)具有斷路器失靈保護(hù)功能，當(dāng)進(jìn)線斷路器發(fā)生拒動(dòng)時(shí)，發(fā)出越級(jí)跳閘信號(hào)，切斷上一級(jí)斷路器，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2 弧光保護(hù)系統(tǒng)在七臺(tái)河35KV太河變應(yīng)用

七臺(tái)河電業(yè)局35KV太河變于2011年安裝應(yīng)用了DPR361ARC型弧光保護(hù)系統(tǒng)，幾年來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，為保護(hù)母線安全發(fā)揮了重要作用。

本工程接線方式為：2條電源進(jìn)線，單母分段，共14面開關(guān)柜（包括所變柜），2個(gè)母線橋。

弧光保護(hù)配置方式為：1臺(tái)DPR361ARC主控單元，16個(gè)光探頭，300米光纖。主控單元安裝于10KV進(jìn)線柜面板上，光探頭安裝于14面柜及2個(gè)母線槽內(nèi)。

本工程是在運(yùn)行變電站上加裝弧光保護(hù)設(shè)備。安裝時(shí)，由于停電時(shí)間有限，為保證所有安裝調(diào)試工作按時(shí)完成，一些工作環(huán)節(jié)需提前準(zhǔn)備和實(shí)施，以免影響送電時(shí)間。

安裝方案及步驟：（1）根據(jù)工程配置情況，由設(shè)備廠家設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)電氣安裝圖紙（需要變電站原圖紙電子版），圖紙?zhí)峁┙o甲方（用戶）審核，如有異議，根據(jù)要求進(jìn)行修改，直至圖紙符合要求；（2）準(zhǔn)備安裝輔材及輔件，為安裝做好準(zhǔn)備。甲方根據(jù)廠家提供的圖紙，提前在開關(guān)柜上開好裝置及壓板安裝孔；（3）甲方停電日期定下后，提前一周通知廠家，廠家安排人員到現(xiàn)場(chǎng)配合安裝。（4）停電前一天需要把主控裝置安裝完畢，停電后，需甲方安排人員幫廠家打開開關(guān)柜柜門及關(guān)閉開關(guān)柜柜門；（5）電源進(jìn)線、母聯(lián)和總控單元DPR361ARC之間的CT 線可由甲方協(xié)助敷設(shè)，弧光保護(hù)出口所跳開關(guān)亦由甲方敷設(shè)；（6）裝置扎線、探頭固定、光纖敷設(shè)、光纖探頭壓接、裝置調(diào)試、定值整等工作由廠家調(diào)試人員完成；（7）裝置調(diào)試完畢，由廠家技術(shù)人員對(duì)甲方運(yùn)行人員進(jìn)行培訓(xùn)；（8）試驗(yàn)完畢，甲方進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格，設(shè)備投入運(yùn)行，本站恢復(fù)供電，本工程安裝調(diào)試結(jié)束。

3 弧光保護(hù)系統(tǒng)在電網(wǎng)中應(yīng)用技術(shù)要求

（1）電弧光保護(hù)裝置應(yīng)選用電網(wǎng)公司入網(wǎng)合格產(chǎn)品；（2）電流元件整定值應(yīng)按躲過(guò)該主變實(shí)際最大負(fù)荷電流整定，推薦設(shè)置為1.1-1.3In；（3） 電弧光保護(hù)主單元采用弧光+電流綜合判據(jù)。動(dòng)作后瞬時(shí)跳開主變進(jìn)線斷路器；（4）電弧光保護(hù)裝置應(yīng)能提供“故障報(bào)警信號(hào)”、“故障動(dòng)作信號(hào)”至計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；（5）電弧光保護(hù)的出口跳閘繼電器應(yīng)滿足啟動(dòng)功率不小于5W、動(dòng)作電壓介于55%-70% Ue、動(dòng)作時(shí)間不小于10ms的反措要求；（6）電弧光傳感器可采用透鏡型傳感器或點(diǎn)傳感器；（7）為簡(jiǎn)化二次回路和保護(hù)邏輯，可不考慮多臺(tái)主單元之間互連；（8）控制部分應(yīng)能顯示弧光發(fā)生點(diǎn)的位置，方便快速處理故障、恢復(fù)供電。

4 弧光保護(hù)系統(tǒng)安裝要求

（1）KGN柜：按照保護(hù)母線隔室、母線側(cè)隔離刀閘室的原則進(jìn)行安裝，在上側(cè)中部，既保證足夠的絕緣距離，同時(shí)又有足夠的角度能檢測(cè)到柜內(nèi)弧光。對(duì)于35kV開關(guān)柜，應(yīng)在母線隔室、母線側(cè)隔離刀閘室各安裝一個(gè)弧光傳感器。對(duì)于10kV開關(guān)柜，若母線與母線側(cè)隔離刀閘同在一室，則只安裝一個(gè)弧光傳感器；若母線與母線側(cè)隔離刀閘不在同一室，則需分別安裝。

（2）KYN柜：僅在母線隔室進(jìn)行安裝，在上側(cè)中部，既保證足夠的絕緣距離，同時(shí)又有足夠的角度能檢測(cè)到柜內(nèi)弧光。

母線PT柜：安裝一個(gè)弧光傳感器，在上側(cè)中部安裝，既保證足夠的絕緣距離，同時(shí)又有足夠的角度能檢測(cè)到柜內(nèi)弧光。

（3）為了避免電弧光保護(hù)無(wú)選擇性跳閘，簡(jiǎn)化二次回路，要求110kV變電站35kV和10kV母線采取分列運(yùn)行方式。

（4）新建110kV變電站應(yīng)在投產(chǎn)前裝設(shè)電弧光保護(hù)，運(yùn)行變電站可結(jié)合開關(guān)柜大修開展電弧光保護(hù)加裝工作。

（5）電弧光保護(hù)投運(yùn)前的試驗(yàn)按照電力研究院編制的“電弧光保護(hù)試驗(yàn)方法”進(jìn)行。

（6）可以先選一座35KV或110kV變電站進(jìn)行電弧光保護(hù)加裝試點(diǎn)工作，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，規(guī)范施工設(shè)計(jì)、施工方案和試驗(yàn)方法，再推廣到其它變電站應(yīng)用。

（7）新建變電站宜由建設(shè)單位提前與開關(guān)柜生產(chǎn)廠家溝通，預(yù)留電弧光保護(hù)主單元和擴(kuò)展單元安裝位置及相關(guān)端子排接線位置。

5 結(jié)束語(yǔ)

弧光保護(hù)系統(tǒng)完善了變電站的保護(hù)功能，對(duì)于快速切除中低壓母線故障，減少設(shè)備損失，杜絕人身傷害，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性、減少停電時(shí)間，發(fā)揮著不可或缺的作用。為110KV以下母線開關(guān)柜提供了一種優(yōu)秀的快速保護(hù)，具有良好的推廣價(jià)值。

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