电弧光保护在变电站中的应用研究

王新恒

（厦门ABB 开关有限公司，福建 厦门 361000）

0 引言

变电站运行时受稳定性和安全性影响，近些年来在建设变电站时，因户内开关柜的优势使用于中、低压开关柜，因此被变电站大量使用。在运行中由于多种原因导致开关设备被大量损坏，若是变电站处理不当，则会产生经济损失，因此设计变电站时有必要配置电弧光保护，当有事故出现，可及时切除故障，防止扩大故障范围。

1 中低压开关柜设备运行概述

1.1 问题分析

在设计变电站时，母线的电压等级超出110kV 以上均会设置保母线保护，而母线电压等级小于35kV 的则不会配备母线保护，而是通过上级的变压器中的后备过流保护来切除短路障碍，延长了故障的切除时间，加速损坏设备。在使用设备时，母线若是操作次数多，则会让加速设备老化以及机械的磨损。当运行条件改变或者是人工操作失误时，也会提高母线出现故障的概率，从而影响变电站的运行。

1.2 运行要求

第一，预防开关柜弧光障碍。一方面可以加强开关柜结构，一方面保护母线配置。在开关柜耐受燃弧时间中切除障碍，在根本上杜绝故障电弧的出现，消除人员安全和损坏开关设备带来的危害。第二，开关柜内的燃弧耐受时间。根据统计表明，燃弧持续时间由0.1s 提高到0.2s，设备成本将上升10%，提高到1s 设备成本将上升100%。另外，开关柜内部燃弧试验是破坏性的，仅仅依靠开关柜自身的能力难以抵抗内部燃弧的破坏性威胁，需要采取GB3906-2006 给出的其他措施来提高来提高内部燃弧故障对人和设备的更高防护能力。电弧光的故障通常是在断路器动作之前出现的，短路的电弧通常维持在燃烧的状态，保护动作的时间和断路器分闸时间的总和等同于电弧燃烧的总时间。从开关柜保护方面而言，保护动作需要在100ms 内做出反应，从而及时切除电弧短路故障，避免故障扩大，从而产生更多的危害。

2 电弧光母线保护系统

电弧光保护属于一种母线保护系统，具有快速性和可靠性。按照检测弧光以及过流双判的理念，可快速的响应变电站中存在的故障，同时适用于多种运行方式，为变电站的母线保护提供了有效的解决方案。

2.1 主单元

在电弧保护系统中，主单元是重要的组成，其作用是检测短路电流和电弧光感信息中传输的动作信息，同时可快速处理和判断收集的故障信息。快速发出故障信号，及时切除故障。电弧光保护系统应检测出弧光和过流双判故障，同时发出切断指令，若是断路器未及时对故障发出动作，则启动断路器出现失灵，应发出跳闸指令，其上级的断路器及时的切断故障。电弧保护系统的主单元，应按照辅助单元所传递出的动作信息，来确定弧光故障点，发出报警信息。

2.2 辅助单元

通常安装在电弧保护系统的安装柜中，辅助单元能够和弧光传感器相连接，如果是出现弧光故障，辅助单元能够及时的收集弧光传感器中传输的动作信息，同时上传至主单元，主单元分析故障，从而及时发出响应。主单元能够显示弧光传感器地址和辅助单元。有利于及时的解除故障。

2.3 弧光传感器与电流单元

在故障中，弧光传感器是主要的感应部件，通常是在各间隔式的开关柜中安置，弧光传感器属于光感应元件，若是有弧光故障出现，弧光光强大于弧光传感器检测值，将信号传递给辅助单元。电流单元的作用是检测电流变化量，同时将其传送至主控单元上，及时的分析和处理数据，可将结果作为判断电流的依据。

2.4 电弧光保护系统

此系统使用的是过电流检测以及弧光检测的方法。双重检测和判断变电站的运行设备，若是能够检测弧光和电流的增量信号，则证明是系统和设备出现故障。应先立即启动继电器，并发出跳闸的号令，若是在系统中只检测出某个信号，则应发出报警信号，及时的通知技术人员维修安装。电弧光保护设备和系统有着保护断路器失灵的作用，当断路器有拒动情况出现时，便会发出越级的信号，从而切断上一级的短路信号，保证系统稳定运行。

3 电弧光保护在变电站中的实际应用分析

此篇文章是以某变电站作为案例分析和探讨，在变电站中应用电弧光保护技术。在某变电站中安装了某型号的弧光保护系统，在近些年来其运行稳定可靠，尤其是在母线保护上发挥着作用，本工程接线方式是两条电源进线、单母线分段，开关柜共有十四个，母线桥共有两个。弧光保护的主要配置为一个XX 型主控单元、10 个光探头，200 米光纤。在10kV 进线柜面板上安装主控单元，光学探头需要安装在14 个开关柜和2 个母线槽内。在本工程安装过程中，由于变电所在运行过程中安装了电弧设备，因此由于停电时间较短，为保证安装调试能够完成，必须提前做好准备。安装步骤如下：第一，应按照变电站安置弧光系统的实际情况分析，由弧光设备厂家中的工作人员设计电气安装图纸。然后将图纸上交给变电站的技术人员，技术人员根据变电站的实际情况进行审核，并改进图纸，确保符合标准要求；第二，准备安装需要的辅材和器件，变电站应按照设计人员提供的图纸准备好开关柜的装备和安装孔，为有关工作做好准备；第三，在变电站停电后应通知厂家，安排专业的人员到现场。安装变电站在停电时，需要考虑多方因素，明确具体的停电时间；第四，应安装主控制装置在停电的前一天，当停电后，变电站的人员需要安排弧光设备厂家的人员将开关柜门打开，安装完毕后，要关闭柜门；第五，变电站的人员需要辅助完成电源的进线母线和总控单元线间的安装，弧光保护出口也需要由变电站敷设完成；第六，调试和安装过程应由厂家人员完成；第七，当调试全部的装置后，厂家的工作人员需要培训变电站的工作人员，在培训后还需进行测试，直至测试结果符合标准，代表着整个项目完成。在此项目中，电弧光保护系统应根据实际的系统状况分析，在技术上电弧光保护装备应根据提供的动作信号、报警信号进行监控，有利于计算机及时发现变电站设备运行中的问题。提高解决问题的效率，减少传输电力的影响。

4 结束语

综上所述，为保护变电站应安装电弧光保护系统，它能够快速处理和响应故障，将设备损失降到最小，从而提高变电站的运行效率和安全。