电弧光保护装置在某风电场35kV母线的应用

摘要：本文介绍了电弧光工程，分析了不同类型开关柜的传感器安装方法和保护配置，通过实际工程安装的电弧光保护装置和开关传动试验，证明了满足保护快速性、灵敏度、选择性和可靠性的要求，可以实现母线的快速保护。

关键词:弧光故障；电弧光保护；开关柜；中低压；

0引言

内蒙古西部电网载能企业用户的接线方式一般直接从变电站35kV接线到企业用户。线路距离开关柜、电缆头单接地故障和相间短路故障较为频繁。这些故障伴随着电弧。在保护动作切除35kV母线之前，电弧产生的温可以熔化电气设备和机械设备，使单相接地故障发展迅速。由于负荷能源用户负荷变化频繁，容易发生相间短路故障，损坏相邻间隔的电气设备，导致35kV系统近端短路故障，甚至扩大35kV母线故障范围，延长故障时间，影响风电场的稳定运行和生产，因此中广核风电有限公司内蒙古分公司决定选择风电场进行电弧光保护改造，效果明显，在公司其他风电场推广应用。

1电弧光保护

弧光保护是一种新型的母线保护方案，系统设计用于切除所有低压或中压空气绝缘铠装开关柜中可能产生弧光短路断路器的快速保护。电弧光保护是根据故障过程中产生的电弧光来判断和切除故障的一种非电气保护。当系统出现故障时，会伴有电弧光。根据电弧光来判断故障切除的保护是电弧光保护。它是非电气保护，当弧短路时，弧短路点可以快速定位在弧检测传感器覆盖区域，因此弧光保护仅依靠弧光源作为跳闸判断可能是一些外部因素光源使弧光保护误行动，因此一般弧光保护将有两个判断，即弧光和电流增量。弧光保护只有同时检测到弧光信号和过流增量，才能出口跳闸。图1是弧光保护的基本原理图。

其基本原理是“与或"关系。当三相电流I或弧光L有判断时，弧光保护装置会发出信息；当三相电流I和弧光L同时关系时，弧光保护装置会跳闸。

电弧光保护的组成部分

主单元包括电流检测和断路器故障保护。通过检测电弧光传感器的短路电流和动作信息，处理和判断收集到的数据，并在满足跳闸条件时发出跳闸命令，以消除故障。当进线断路器无法切除故障时，将启动断路器故障保护逻辑，并向上级断路器发出跳闸命令切除故障。此外，主单元根据辅助单元传输的弧光传感器动作信息和温度传感器测量的温度，提供弧光故障点的定位和温度报警信息。

当系统发生弧光故障时，辅助单元收集电弧光传感器的动作信息并传输给主单元，显示辅助单元和弧光传感器的地址号，有利于及时准确地定位开关柜，为维护提供信息。电弧光传感器，专门用于母线保护的电弧光传感器安装在开关柜的母线室内。作为一个光传感器元件，它将检测到电弧故障中突然增加的强光，并将光信号转换为电流信号传输给辅助单元。

3弧光装置的主要设备配置

在母线上安装35kV系统弧光保护设备，每个柜子在电缆室和开关室安装两个探头，如表1所示。

4电弧光保护现场调试情况

在35kV母线出线,311断路器开关柜模拟弧光短路故障，动作录波情况如图2所示。正常工作时，三相电压幅值随时间变化是一致的，如图3所示。

正常至故障工作时,AB两项电压幅值随时间变化是基本一致的,C相发生故障,电压基本没有了为零，如图4所示。

故障状态时,AB两项电压幅值随时间变化是基本一致的,C相发生故障电压为零。通过现场调试情况以及带开关传动情况,电弧光保护能很好实现对母线的快速保护，如图5所示。此时,311断路器开关柜发生故障,311断路器电弧光保护装置接收到光纤传感器、弧光传感器的动作信号、过流信号,弧光保护能顺利断开301断路器，同时也满足保护快速性、灵敏性、选择性和可靠性要求。

5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。

8结论

某风电场如果使用弧光保护，不仅能快速切除开关柜内部弧光短路故障，实现中低压母线的快速保护,而且还能提电力系统和设备的性和稳定性。具体功能体现在以下方面:①保护人员和中低压开关设备的，避免了弧光故障造成的损害;②保护变压器免受短路电流损坏;③保护升压站内直流系统;④可以预防火灾发生;⑤延长开关设备使用寿命。

参考文献：

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