摘要：文章介紹了某風(fēng)電場(chǎng)加裝電弧光工程，并分析了針對不同類(lèi)型開(kāi)關(guān)柜的傳感器安裝方法和保護配置情況，通過(guò)實(shí)際工程安裝的電弧光保護裝置的動(dòng)作調試和帶開(kāi)關(guān)傳動(dòng)試驗，證明滿(mǎn)足保護快速性、靈敏性、選擇性和可靠性的要求，能很好實(shí)現對母線(xiàn)的快速保護。
關(guān)鍵詞：弧光故障；電弧光保護；開(kāi)關(guān)柜；中低壓
0引言
內蒙古西部電網(wǎng)高載能企業(yè)用戶(hù)的接線(xiàn)方式一般是從變電站35kV出線(xiàn)直接接至企業(yè)用戶(hù)，線(xiàn)路距離開(kāi)關(guān)柜、電纜頭單相接地故障和相間短路故障較頻繁，這些故障發(fā)生的同時(shí)伴隨著(zhù)電氣弧光的產(chǎn)生。在保護動(dòng)作切除35kV母線(xiàn)之前，電氣弧光產(chǎn)生的高溫可將電氣設備和機械設備熔化，使單相接地故障發(fā)展迅速。由于高載能用戶(hù)負荷變化頻繁，較易發(fā)生相間短路故障，而損壞相鄰間隔的電氣設備，導致35kV系統易發(fā)生近端短路故障，甚至將35kV母線(xiàn)故障范圍擴大、故障時(shí)間延長(cháng)等，這些都影響了風(fēng)電場(chǎng)的穩定運行生產(chǎn)，因此中廣核風(fēng)電有限公司內蒙古分公司決定選用某風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電弧光保護的改造，效果明顯的話(huà)，將推廣應用于公司其他風(fēng)電場(chǎng)。
1電弧光保護
弧光保護是一種新型的母線(xiàn)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(kāi)關(guān)柜中可能產(chǎn)生弧光短路斷路器的快速保護中。電弧光保護依據故障時(shí)產(chǎn)生的電弧光來(lái)判斷故障并切除，是一種非電氣量保護當系統發(fā)生故障時(shí)會(huì )伴有弧光量的產(chǎn)生，依據電弧光來(lái)判斷切除故障的保護就是電弧光保護。它是非電氣量保護，當發(fā)生弧光短路時(shí)，在弧光檢測傳感器覆蓋的區域內弧光短路點(diǎn)可以被快速定位，這樣的話(huà)弧光保護僅僅靠弧光源作為跳閘判據很可能會(huì )受到一些外來(lái)因素光源使得弧光保護誤動(dòng)作，所以一般的弧光保護都會(huì )有兩個(gè)判據，就是弧光和電流增量。只有同時(shí)檢測到弧光信號和過(guò)流增量，弧光保護才會(huì )出口跳閘動(dòng)作，圖1是弧光保護基本原理圖。
其基本原理是“與或”關(guān)系，當三相電流I或弧光L有一個(gè)判據時(shí)，弧光保護裝置會(huì )發(fā)信;當三相電流I和弧光L同時(shí)為與關(guān)系時(shí)，弧光保護裝置跳閘。
2電弧光保護的組成部分
主單元包含有電流檢測和斷路器失靈保護，它通過(guò)檢測短路電流和來(lái)自電弧光傳感器的動(dòng)作信息，并對收集的數據進(jìn)行處理、判斷，在滿(mǎn)足跳閘條件時(shí)，發(fā)出跳閘命令以切除故障。在進(jìn)線(xiàn)斷路器不能切除故障時(shí)，它將啟動(dòng)斷路器失靈保護邏輯，發(fā)出跳閘命令給上級斷路器來(lái)切除故障。此外，主單元根據輔助單元傳送來(lái)的弧光傳感器動(dòng)作信息和溫度傳感器測量的溫度，提供弧光故障點(diǎn)的定位和溫度報警信息。
輔助單元當系統發(fā)生弧光故障時(shí)，輔助單元收集來(lái)自電弧光傳感器的動(dòng)作信息并傳送給主單元，在主單元上顯示輔助單元和弧光傳感器的地址編號，有利于及時(shí)準確故障定位開(kāi)關(guān)柜，為檢修提供信息。電弧光傳感器，專(zhuān)用于母線(xiàn)保護的弧光傳感器安裝在開(kāi)關(guān)柜的母線(xiàn)室內，它作為光感應元件，將檢測在發(fā)生弧光故障中突然增加的強光，并將光信號轉換成電流信號傳送給輔助單元。
3弧光裝置的主要設備配置
安裝35kV系統弧光保護設備，裸光纖安裝在母線(xiàn)上，每個(gè)柜子在電纜室和開(kāi)關(guān)室分別安裝2個(gè)探頭，如表1所示。
4電弧光保護現場(chǎng)調試情況
在35kV母線(xiàn)出線(xiàn),311斷路器開(kāi)關(guān)柜模擬弧光短路故障，動(dòng)作錄波情況如圖2所示。正常工作時(shí)，三相電壓幅值隨時(shí)間變化是一致的，如圖3所示。
正常至故障工作時(shí),AB兩項電壓幅值隨時(shí)間變化是基本一致的,C相發(fā)生故障,電壓基本沒(méi)有了為零，如圖4所示。
故障狀態(tài)時(shí),AB兩項電壓幅值隨時(shí)間變化是基本一致的,C相發(fā)生故障電壓為零。通過(guò)現場(chǎng)調試情況以及帶開(kāi)關(guān)傳動(dòng)情況,電弧光保護能很好實(shí)現對母線(xiàn)的快速保護，如圖5所示。此時(shí),311斷路器開(kāi)關(guān)柜發(fā)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(dòng)作信號、過(guò)流信號,弧光保護能順利斷開(kāi)301斷路器，同時(shí)也滿(mǎn)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(chǎn)品選型說(shuō)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(cháng)度不能超過(guò)20米。
（4）如有特殊要求，請特別注明。
6安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品功能和技術(shù)參數
7安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品現場(chǎng)安裝
弧光保護主控單元、探頭安裝圖如下。
8結論
某風(fēng)電場(chǎng)如果使用弧光保護，不僅能快速切除開(kāi)關(guān)柜內部弧光短路故障，實(shí)現中低壓母線(xiàn)的快速保護,而且還能提高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(kāi)關(guān)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(fā)生;⑤延長(cháng)開(kāi)關(guān)設備使用壽命。
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