浅谈电弧光保护装置在水电站的配置方案

本文介绍了水电站电弧光保护的配置和应用，供相关人员参考。

关键词：水电站；开关柜；电弧光

0前言

电弧光是由相间短路或接地短路时的空气电离引起的。在我国电力系统中，开关柜内的电弧光故障时有发生，一旦发生电弧光故障，会对人身和设备造成很大的损坏。

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。发生内部故障时，能否快速切除故障，对电站的生产至关重要。由于国家标准《电力装置继电保护和自动装置设计规范》（GB50062）和现行电力行业规范未明确规定6KV（10KV）母线保护，因此水电站发电机出口母线一般不配备特殊的快速母线保护，根据目前水电站中压母线保护配置的现状，非常有必要增加快速保护。一些国内专家一直强调安装专用中低压母线保护的重要性。用户还希望提供一种低成本、简单原理、适用于6-35KV的母线保护，以减少母线故障对设备的损坏，提输电可靠性。

1配置弧光保护的必要性

在电力系统中，35kV及以下电压等级的母线一般没有母线保护，因为没有稳定性问题。但由于中低压母线出线多，操作频繁，三相导线距离接近大地，容易受到小动物的伤害。设备制造质量比压设备差，设备绝缘老化，机械磨损，运行条件差，系统运行条件变化，人为操作错误，中低压母线故障概率远于压母线。然而，长期以来，人们对中低压母线的保护不够重视，也没有找到先进合理的解决方案。因此，大多数人使用较大的延迟储备保护来消除母线上的故障，这往往会发展和扩大故障，造成巨大的经济损失。大部分原因是中低压母线没有安装保护，故障没有迅速切除。因此，为了保证变压器和母线开关设备的运行，迫切需要根据继电保护快速性的要求配置专用的中低压母线保护。

在这种情况下，电弧光保护已成为水电站用户中低压母线保护的理想选择。与其他特殊母线保护相比，特殊母线电弧光保护不仅运行速度快，可靠性，而且具有价g优势。

2004年，我国开始使用进口专用母线电弧光保护，目前的电力系统，特别是发电系统，

新建电厂约70-80家采用专用母线电弧光保护。

2采用特殊母线电弧光保护的优点

由于光电弧光保护系统测量的光和电是两个不同物理性质的参数，故障电流信号的动作原理决定了其误动率小于系统中其他主保护（包括发电机、变压器、线路），既能保证压开启运行，又不影响电站的正常生产。

采用专用母线电弧光保护具有以下优点：

1)保护附近工作人员免受电弧光对人体的伤害。

2)保护中低压设备免受严重损坏，防止火灾发生。

3)保护主变压器或工厂变压器免受严重冲击而损坏环。

4)防止对站用直流系统的影响，避免巨大的经济损失。

5)大大降低用户停电时间(用户停电恢复时间从原来的2-3周减少到几个小时)。

6)延长现有开关设备的使用寿命。

3水电站电弧光保护系统配置方案

3．11电弧保护系统配置

电弧光保护系统一般由主单元、扩展单元和电弧光传感器组成。由于使用电弧光传感器检测电弧光，断路器跳闸信号通过速固态出口输出，从检测到电弧光到发出跳闸信号，系统对电弧光的反应速度不超过7毫秒。

电弧光系统的保护动作机制：传感器检测到母线弧光故障后，将弧光信号传输给扩展单元，然后扩展单元通过总线将信号传输给主单元。主单元收到信号后，将跳闸信号发送到断路器，从而发展电弧光。

当传感器检测到电缆室的弧光故障时，扩展单元可以在不影响进线的情况下直接跳入本柜的断路器。

3．2电气原理方案

1)正常情况下，设备自检和弧光传感器自检。如发现弧光故障，可提供弧光故障信息。同时，如果设备出现故障，锁定跳闸出口，避免误操作；该信号可从报jin节点输出到报jin小母线或信号采集装置。

2)母线因某种原因产生电弧光。检测到相应母线室的弧光传感器后，将信号上传到扩展单元。

3）如果母线分段运行，主单元在收到弧光信号时比较自己收集的电流信号。如果弧光和电流符合判断要求，则本段母线发生弧光，发出跳闸信号，本段进线断路器跳闸，熄灭电弧，给出跳闸信号。

4)如电缆室出现弧光故障，则相应的扩展单元动作，跳转相应的本柜断路器。

5)如果单进线运行带I、Ⅱ当每条母线的主单元收到弧信号时，立即将弧信号转发到另一个主单元。工作进线的主单元收到弧信号（本段传输信号或另一个主单元转发），电流满足条件时，发出跳闸信号，跳过分段断路器，熄灭电弧，给出跳跃信号，确保其他母线正常运行。

6)故障保护：如果母联断路器故障，则启动故障保护跳低压侧进线；如果低压侧进线故障，则启动故障保护跳压侧断路器。

7)如果各段母线主单元退出运行，则该段弧光保护退出。

安科瑞ARB5-M弧光保护产品选型说明

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弧光保护产品功能和技术参数

6安科瑞ARB5-M弧光保护产品现场安装

弧光保护主控单元、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保护系统，像我公司设计的斜卡水电站、撒多水电站10kV压开关柜均配置了电弧光保护。

我们建议水电站35kV以下母线增设电弧光保护系统作为母线主保护，从而弥补目前只有母线后备保护的技术缺陷。减少或避免开关柜内部电弧光故障带来的人身伤害，提生产率：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：

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