電弧光保護裝置在某風電場35kV母線的應用

摘要：本文介紹了電弧光工程，分析了不同類型開關柜的傳感器安裝方法和保護配置，通過實際工程安裝的電弧光保護裝置和開關傳動試驗，證明了滿足保護快速性、靈敏度、選擇性和可靠性的要求，可以實現母線的快速保護。

關鍵詞:弧光故障；電弧光保護；開關柜；中低壓；

0引言

內蒙古西部電網載能企業用戶的接線方式一般直接從變電站35kV接線到企業用戶。線路距離開關柜、電纜頭單接地故障和相間短路故障較為頻繁。這些故障伴隨著電弧。在保護動作切除35kV母線之前，電弧產生的溫可以熔化電氣設備和機械設備，使單相接地故障發展迅速。由于負荷能源用戶負荷變化頻繁，容易發生相間短路故障，損壞相鄰間隔的電氣設備，導致35kV系統近端短路故障，甚至擴大35kV母線故障范圍，延長故障時間，影響風電場的穩定運行和生產，因此中廣核風電有限公司內蒙古分公司決定選擇風電場進行電弧光保護改造，效果明顯，在公司其他風電場推廣應用。

1電弧光保護

弧光保護是一種新型的母線保護方案，系統設計用于切除所有低壓或中壓空氣絕緣鎧裝開關柜中可能產生弧光短路斷路器的快速保護。電弧光保護是根據故障過程中產生的電弧光來判斷和切除故障的一種非電氣保護。當系統出現故障時，會伴有電弧光。根據電弧光來判斷故障切除的保護是電弧光保護。它是非電氣保護，當弧短路時，弧短路點可以快速定位在弧檢測傳感器覆蓋區域，因此弧光保護僅依靠弧光源作為跳閘判斷可能是一些外部因素光源使弧光保護誤行動，因此一般弧光保護將有兩個判斷，即弧光和電流增量?；」獗Ｗo只有同時檢測到弧光信號和過流增量，才能出口跳閘。圖1是弧光保護的基本原理圖。

其基本原理是“與或"關系。當三相電流I或弧光L有判斷時，弧光保護裝置會發出信息；當三相電流I和弧光L同時關系時，弧光保護裝置會跳閘。

電弧光保護的組成部分

主單元包括電流檢測和斷路器故障保護。通過檢測電弧光傳感器的短路電流和動作信息，處理和判斷收集到的數據，并在滿足跳閘條件時發出跳閘命令，以消除故障。當進線斷路器無法切除故障時，將啟動斷路器故障保護邏輯，并向上級斷路器發出跳閘命令切除故障。此外，主單元根據輔助單元傳輸的弧光傳感器動作信息和溫度傳感器測量的溫度，提供弧光故障點的定位和溫度報警信息。

當系統發生弧光故障時，輔助單元收集電弧光傳感器的動作信息并傳輸給主單元，顯示輔助單元和弧光傳感器的地址號，有利于及時準確地定位開關柜，為維護提供信息。電弧光傳感器，專門用于母線保護的電弧光傳感器安裝在開關柜的母線室內。作為一個光傳感器元件，它將檢測到電弧故障中突然增加的強光，并將光信號轉換為電流信號傳輸給輔助單元。

3弧光裝置的主要設備配置

在母線上安裝35kV系統弧光保護設備，每個柜子在電纜室和開關室安裝兩個探頭，如表1所示。

4電弧光保護現場調試情況

在35kV母線出線,311斷路器開關柜模擬弧光短路故障，動作錄波情況如圖2所示。正常工作時，三相電壓幅值隨時間變化是一致的，如圖3所示。

正常至故障工作時,AB兩項電壓幅值隨時間變化是基本一致的,C相發生故障,電壓基本沒有了為零，如圖4所示。

故障狀態時,AB兩項電壓幅值隨時間變化是基本一致的,C相發生故障電壓為零。通過現場調試情況以及帶開關傳動情況,電弧光保護能很好實現對母線的快速保護，如圖5所示。此時,311斷路器開關柜發生故障,311斷路器電弧光保護裝置接收到光纖傳感器、弧光傳感器的動作信號、過流信號,弧光保護能順利斷開301斷路器，同時也滿足保護快速性、靈敏性、選擇性和可靠性要求。

5安科瑞ARB5-M弧光保護產品選型說明

ARB5-弧光主控單元

（1）＊表示可選附件，需要另外增加費用1500元。

（2）主控板和采集板數量之和不能大于4。

（3）弧光探頭到采集板的長度不能超過20米。

（4）如有特殊要求，請特別注明。

5安科瑞ARB5-M弧光保護產品功能和技術參數

6安科瑞ARB5-M弧光保護產品現場安裝

弧光保護主控單元、探頭安裝圖如下。

8結論

某風電場如果使用弧光保護，不僅能快速切除開關柜內部弧光短路故障，實現中低壓母線的快速保護,而且還能提電力系統和設備的性和穩定性。具體功能體現在以下方面:①保護人員和中低壓開關設備的，避免了弧光故障造成的損害;②保護變壓器免受短路電流損壞;③保護升壓站內直流系統;④可以預防火災發生;⑤延長開關設備使用壽命。

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