摘(zhāi)要：介紹一種(zhǒng)快速(sù)而(ér)的電(diàn)弧光保(bǎo)護係統及電(diàn)弧光保護(hù)的(dí)工(gōng)作(zuò)原(yuán)理
，係(xì)統(tǒng)結構(gòu)
，並就(jiù)某(mǒu)110kV變(biàn)電(diàn)站(zhàn)安裝的10kV母綫電(diàn)弧(hú)光(guāng)保(bǎo)護係(xì)統的現(xiàn)場(cháng)工程應(yīng)用(yòng)展開(kāi)論述。

關鍵(jiàn)詞：中(zhōng)低(dī)壓；母(mǔ)綫故障；母綫保護(hù)；電弧光(guāng)保(bǎo)護(hù)

0前(qián)言

目前
，電力係(xì)統(tǒng)中(zhōng)除(chú)了(liǎo)220kV及以上電(diàn)壓(yā)等級變電(diàn)站的(dí)低(dī)壓側(cè)母(mǔ)綫(xiàn)按(àn)要求裝設母(mǔ)綫保護(hù)外(wài),110kV及以下(xià)電(diàn)壓等(děng)級(jí)變(biàn)電站的35kV及(jí)以(yǐ)下(xià)電壓等級的母綫並(bìng)沒有(yǒu)裝(zhuāng)設(shè)母(mǔ)綫保護。由於(yú)各種(zhǒng)原因,中(zhōng)低(dī)壓(yā)母綫的故(gù)障幾率(shuài)相當(dāng)高(gāo),但是(shì)長期以來,一旦母(mǔ)綫(xiàn)上有故(gù)障(zhàng),隻能由帶有較(jiào)長延時的後備(bèi)保護來切除中(zhōng)低壓母(mǔ)綫故障(zhàng),無(wú)法(fǎ)快(kuài)速切(qiē)除母綫(xiàn)故(gù)障。所(suǒ)以經常(cháng)出現因為中低壓母(mǔ)綫故障持(chí)續(xù)時(shí)間過長(cháng)而(ér)導致故障擴(kuò)大(dà),開(kāi)關(guān)櫃(guì)內(nèi)的(dí)母(mǔ)排及其他設備(bèi)燒毀(huǐ),甚至發生爆炸的情況,危及(jí)臨近(jìn)設(shè)備及人員的。統計(jì)數據(jù)顯示(shì),主變外部(bù)斷路器故障(zhàng)產(chǎn)生的電(diàn)動(dòng)力(lì)易(yì)使主變繞組變形(xíng)而損壞,造成巨(jù)大的經濟損失(shī)並嚴重威(wēi)脅(xié)電(diàn)力係(xì)統的穩定運(yùn)行。為(wéi)保護變(biàn)壓器及(jí)母綫(xiàn)設(shè)備的(dí)穩(wěn)定運行(háng),降低母(mǔ)綫(xiàn)故障時(shí)設備的受(shòu)損程度,電(diàn)力(lì)係統迫切需要一個(gè)經(jīng)濟(jì)
，可(kě)靠(kào)的中(zhōng)低壓母綫保護解(jiě)決(jué)方(fāng)案。而在眾(zhòng)多(duō)的(dí)備選(xuǎn)方案(àn)中(zhōng),電(diàn)弧(hú)光(guāng)保護(hù)係(xì)統(tǒng)是一個理(lǐ)想(xiǎng)的解(jiě)決(jué)方(fāng)案。

1電弧(hú)光(guāng)保護(hù)工作原(yuán)理

母(mǔ)綫(xiàn)設(shè)備(bèi)發生故障時(shí)將(jiāng)出現大電流並產生高(gāo)達數(shù)萬勒克斯(sī)的(dí)弧光,電(diàn)弧光保(bǎo)護(hù)根(gēn)據故(gù)障(zhàng)時(shí)產(chǎn)生(shēng)的弧光及大電流來(lái)實(shí)現保(bǎo)護(hù)功能(néng)。電(diàn)弧光保護通過弧光探頭或者弧(hú)光傳(chuán)感(gǎn)器來(lái)檢測弧光,同(tóng)時(shí)通過(guò)一個過流元(yuán)件(jiàn)來檢測(cè)電(diàn)流(liú),當檢(jiǎn)測(cè)到弧光信(xìn)號且過流元件動作(zuò)時,保(bǎo)護(hù)動(dòng)作(zuò)並(bìng)發出跳閘(zhá)命(mìng)令切除其(qí)所保(bǎo)護母(mǔ)綫的電(diàn)源進綫和該母綫上的(dí)母(mǔ)聯斷(duàn)路器,隔(gé)離故障(zhàng)點,同時(shí)發(fā)出保(bǎo)護動作信(xìn)號並(bìng)對(duì)故障(zhàng)點(diǎn)進(jìn)行定(dìng)位(wèi),原理見圖(tú)1。

2電弧光保護(hù)係(xì)統的構成

電(diàn)弧(hú)光保護係(xì)統由單(dān)元
，擴展單元
，弧光傳(chuán)感器(qì)和弧光(guāng)探頭通過光纖或網綫相(xiāng)互連(lián)接構成,電(diàn)弧(hú)光(guāng)保護(hù)係(xì)統結構見圖2。一套(tào)電(diàn)弧光(guāng)保護(hù)係(xì)統保(bǎo)護(hù)一段(duàn)母(mǔ)綫,每套電弧(hú)光保(bǎo)護(hù)係統由一個單(dān)元
，若幹個(gè)擴展單元(yuán)和(hé)若(ruò)幹個(gè)弧(hú)光探頭(tóu)組成。兩(liǎng)段(duàn)母綫的電弧(hú)光保(bǎo)護係統之間通過光纖相(xiāng)互連接(jiē)各(gè)自的單元(yuán)進(jìn)行通訊,相(xiāng)互傳遞(dì)光(guāng)信(xìn)號
，過流信(xìn)號及(jí)跳閘信(xìn)號。單元與擴展單元之(zhī)間(jiān)通(tōng)過網(wǎng)綫連接,單(dān)元(yuán)通過(guò)網綫向(xiàng)擴展單元(yuán)提供工(gōng)作電(diàn)源(yuán)並接受(shòu)來(lái)自(zì)於(yú)擴(kuò)展單元的(dí)信號。擴(kuò)展單元(yuán)通過光(guāng)纖與(yǔ)安(ān)裝(zhuāng)在(zài)各個斷(duàn)路(lù)器(qì)間隔(gé)內的(dí)弧光探頭連(lián)接(jiē)。同一段母(mǔ)綫上的多個擴展單元之(zhī)間通過(guò)網綫鏈(liàn)接
，由此實現通訊並(bìng)獲(huò)取(qǔ)工作電(diàn)源。

2．1單(dān)元

單元是電弧光保護(hù)係統(tǒng)的核心(xīn)元(yuán)件(jiàn),主要(yào)實(shí)現保護(hù)及(jí)通(tōng)訊功(gōng)能,其主(zhǔ)要由(yóu)電流監視(shì)元(yuán)件(jiàn)和光信(xìn)號檢測元件組成(chéng)。電(diàn)流監視(shì)元(yuán)件(jiàn)可選擇使用三相(xiāng)過流(liú)判據或兩相過流(liú)判據和零序過流判(pàn)據來實(shí)現過流保護(hù),當(dāng)電流(liú)大(dà)於過(guò)流(liú)定(dìng)值時(shí)過流元(yuán)件(jiàn)瞬(shùn)時動(dòng)作(zuò)。光信號檢測(cè)元件檢測擴展單元上傳的弧光(guāng)動作(zuò)信號,收到(dào)該(gāi)信號(hào)就(jiù)判(pàn)定為出(chū)現(xiàn)弧(hú)光。

2．2擴(kuò)展(zhǎn)單(dān)元(yuán)

擴(kuò)展(zhǎn)單(dān)元主(zhǔ)要用於增加(jiā)弧(hú)光(guāng)探(tàn)頭(tóu)的(dí)接(jiē)口(kǒu)數量,其(qí)內部的光檢測(cè)元(yuán)件(jiàn)對弧光探(tàn)頭(tóu)捕(bǔ)獲(huò)的(dí)光(guāng)經放(fàng)大後(hòu)與(yǔ)預選參(cān)考(kǎo)電平比較,如果光電平超過預(yù)設(shè)參(cān)考(kǎo)電平(píng)時(shí),就(jiù)判定為(wéi)出(chū)現(xiàn)弧光(guāng),然(rán)後向(xiàng)單元發出弧(hú)光動(dòng)作(zuò)信號。擴(kuò)展單(dān)元通(tōng)過(guò)光纖與(yǔ)弧(hú)光(guāng)探頭連接,確(què)保(bǎo)弧光信號(hào)在(zài)傳輸過(guò)程中弧光強(qiáng)度(dù)的衰(shuāi)耗(hào)。

3應用(yòng)實例(lì)

在某(mǒu)110kV變(biàn)電站10kV兩(liǎng)段母(mǔ)綫各(gè)裝設(shè)一套電弧(hú)光保護(hù)係統(tǒng),兩段(duàn)10kV母綫通過(guò)母聯(lián)斷路器(qì)連接,10kV電氣(qì)主接(jiē)綫及安(ān)裝的兩(liǎng)套電弧光(guāng)保護係統結(jié)構見(jiàn)圖3。

3．1保護判據(jù)的采(cǎi)集

為實現電(diàn)弧光(guāng)保(bǎo)護係(xì)統(tǒng)的(dí)功能(néng),過(guò)流元件采(cǎi)集主(zhǔ)變(biàn)10kV側(cè)電流(liú),且采用(yòng)的(dí)電(diàn)流(liú)繞(rào)組(zǔ)與主變(biàn)10kV側後(hòu)備保(bǎo)護所(suǒ)用電流(liú)繞(rào)組為同(tóng)組;弧(hú)光信(xìn)號由擴(kuò)展單(dān)元(yuán)向單元(yuán)提(tí)供,擴展單元(yuán)通(tōng)過(guò)光(guāng)纖采集安裝於空氣(qì)絕(jué)緣鎧(kǎi)裝(zhuāng)開(kāi)關(guān)櫃的(dí)每(měi)個斷路器間(jiān)隔(gé)母(mǔ)綫室內(nèi)的弧光(guāng)探頭(tóu)傳來(lái)的(dí)弧(hú)光(guāng)信號(hào)。

3．2電弧光保(bǎo)護係(xì)統(tǒng)定(dìng)值(zhí)設置

1)對保(bǎo)護動作條件(jiàn)進行(háng)整定,保護動作條件(jiàn)可(kě)選擇隻要光(guāng)信(xìn)號而不(bù)需要過(guò)流(liú)信號(hào)或者同(tóng)時需(xū)要光信(xìn)號和(hé)過(guò)流(liú)信(xìn)號(hào)。因電(diàn)弧光(guāng)保(bǎo)護係統動作將(jiāng)使一段(duàn)母綫(xiàn)失電,為防止保(bǎo)護(hù)誤動,保護動作條件設置為(wéi)同時需要光(guāng)信號(hào)和過流信(xìn)號(hào)。

2)選擇光(guāng)參考(kǎo)電(diàn)平(píng),選擇光(guāng)補償(cháng)方(fāng)式(shì),按廠家(jiā)建議(yì)設置(zhì)為自(zì)動背(bèi)景光補償。

3)對過流定值(zhí)進(jìn)行整定(dìng),過(guò)流可選(xuǎn)擇(zé)過電流(liú)為相電(diàn)流或零序電(diàn)流。考(kǎo)慮(lǜ)到對各種(zhǒng)故(gù)障(zhàng)的(dí)適(shì)應(yīng)性,選擇相(xiāng)電(diàn)流(liú)且過流(liú)定值(zhí)參照(zhào)主變後備保護(hù)過(guò)流Ⅰ段定值(zhí)進(jìn)行整(zhěng)定。

4)對光纖通(tōng)道(dào)進行整定(dìng),設定每個光(guāng)纖接口的工作(zuò)方式(shì)(輸入(rù)或輸出)及(jí)接(jiē)收(shōu)或(huò)者發送信號的(dí)種(zhǒng)類(光信號
，過流信(xìn)號跳(tiào)閘(zhá)信號)。圖3為例,為確保一(yī)台(tái)主(zhǔ)變(biàn)退出(chū)運(yùn)行,由另(lìng)一台主變(biàn)通過(guò)母(mǔ)聯(lián)向(xiàng)兩(liǎng)段(duàn)母綫供電時,兩(liǎng)個(gè)單(dān)元中有(yǒu)一個檢測到(dào)過流(liú),保護(hù)也(yě)能(néng)正確動作,應將信號(hào)種類設定為過流(liú)信號。

3．3電弧(hú)光(guāng)保護(hù)係統動作邏輯

1）在檢測到(dào)弧光信號(hào)且(qiě)過流(liú)條件(jiàn)滿足時,保護動作並(bìng)經兩(liǎng)個(gè)高(gāo)速(sù)跳閘(zhá)出口跳(tiào)相(xiāng)應(yīng)母綫進(jìn)綫斷(duàn)路(lù)器(qì)及該母(mǔ)綫的(dí)母(mǔ)聯斷路器(qì)。

2)電弧(hú)光(guāng)保護動(dòng)作應(yīng)閉(bì)鎖(suǒ)10kV備用(yòng)電(diàn)源(yuán)自(zì)投(tóu)裝(zhuāng)置(zhì),防(fáng)止在兩段母(mǔ)綫各自獨立(lì)運(yùn)行(háng)時(shí),10kV母(mǔ)綫發生故障(zhàng),電弧光保護動作切除(chú)主變(biàn)10kV側(cè)斷(duàn)路器(qì)後,10kV備自(zì)投裝(zhuāng)置動作將(jiāng)10kV母(mǔ)聯合(hé)閘(zhá)於10kV故障母綫(xiàn)。(要(yào)求電弧光保護(hù)係統至少提(tí)供2個高速跳閘出(chū)口用於跳運行斷(duàn)路器(qì),及兩副(fù)常規(guī)繼電(diàn)器接點(diǎn)用於發(fā)信(xìn)及閉鎖(suǒ)備自(zì)投。)

3．4電(diàn)弧光保護係(xì)統(tǒng)的調試

根(gēn)據(jù)現(xiàn)場對(duì)該保(bǎo)護的(dí)設(shè)計要(yào)求,在安(ān)裝調(tiáo)試過程中進(jìn)行(háng)如下(xià)調試項目(mù):

1)用強光(guāng)源照(zhào)射(shè)每(měi)個斷路(lù)器(qì)櫃的弧光(guāng)探頭,

檢查弧光(guāng)傳(chuán)感器動作(zuò)情(qíng)況(kuàng),記下(xià)各個間(jiān)隔的(dí)弧光探(tàn)頭所(suǒ)對應(yīng)的信(xìn)號燈編號(hào),用斷路器編號(hào)標(biāo)識對應的(dí)信號(hào)燈,便(biàn)於日後進行故(gù)障定位。

2)檢驗動作邏輯(jí)是否符(fú)合(hé)要求,一種是(shì)要光信號(hào)而(ér)不需要(yào)過流(liú)信(xìn)號,另一(yī)種(zhǒng)是(shì)在(zài)同時需(xū)要光信(xìn)號(hào)和過(guò)流信,兩種(zhǒng)動(dòng)作條(tiáo)件下(xià)的(dí)保(bǎo)護(hù)。

3)檢(jiǎn)驗(yàn)過流(liú)元(yuán)件(jiàn)的動(dòng)作(zuò)值(zhí)
，返(fǎn)回(huí)值
，返回(huí)係數(shù)是否(fǒu)符(fú)合規程要求。

4)核對(duì)上(shàng)傳的信(xìn)號是否正(zhèng)確。

5)帶斷路器做傳(chuán)動(dòng)試驗,保護(hù)動作邏(luó)輯(jí)正確(què),斷(duàn)路器動作行為正確,正確動(dòng)作率100,同時正確(què)閉(bì)鎖(suǒ)10kV備自(zì)投(tóu),保(bǎo)護(hù)動作時間(jiān)不大(dà)於3ms。由此可知(zhī),電(diàn)弧(hú)光(guāng)保護在(zài)動作時間(jiān)上比(bǐ)其他中低壓母(mǔ)綫(xiàn)保護有(yǒu)巨(jù)大的*性,見(jiàn)表1。設備損(sǔn)壞(huài)見(jiàn)表2。

4安科瑞ARB5-M弧(hú)光保(bǎo)護產品(pǐn)選(xuǎn)型說明

ARB5-弧光主(zhǔ)控單元(yuán)

（1）＊表(biǎo)示可(kě)選附件
，需要另外(wài)增加(jiā)費(fèi)用1500元。

（2）主控(kòng)板(bǎn)和(hé)采集板數量(liáng)之(zhī)和不能(néng)大(dà)於4。

（3）弧(hú)光(guāng)探(tàn)頭到(dào)采(cǎi)集(jí)板的長(cháng)度不(bù)能超過(guò)20米。

（4）如(rú)有特(tè)殊(shū)要求
，請(qǐng)特別注(zhù)明(míng)。

5安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品功能(néng)和(hé)技(jì)術參數

6安科(kē)瑞ARB5-M弧光(guāng)保護產品現(xiàn)場安裝(zhuāng)

弧(hú)光保護主(zhǔ)控單(dān)元
，探(tàn)頭(tóu)安裝圖(tú)如(rú)下。

7結束語(yǔ)

綜上所(suǒ)述(shù),將母(mǔ)綫(xiàn)短路故(gù)障時(shí)間(jiān)控製在(zài)100ms甚(shèn)至(zhì)更短的時間(jiān)以內(nèi),可在很大程(chéng)度上降低故障(zhàng)對母(mǔ)綫設備及主變(biàn)的損害(hài)程(chéng)度(dù)見(jiàn)表2,同時(shí)降低設備受(shòu)損程(chéng)度(dù)還(huán)可以(yǐ)減少(shǎo)開(kāi)關(guān)櫃停(tíng)電檢(jiǎn)修(xiū)的時間,針對中低壓開關(guān)櫃故(gù)障特性開(kāi)發,原理簡單,動作(zuò)迅速(sù)可(kě)靠,對現(xiàn)有(yǒu)設(shè)備(bèi)無特殊要(yào)求(qiú)的電弧光保護係統是一(yī)種實(shí)現(xiàn)這(zhè)個(gè)目標的較(jiào)為(wéi)理(lǐ)想的(dí)保(bǎo)護(hù)解決(jué)方案(àn)。

參考(kǎo)文獻：

[1]玉(yù)*光
，王紀渝(yú).電弧(hú)光保(bǎo)護係統在10kV母(mǔ)綫中的應用(yòng)[J]．

[2]金(jīn)文龍,陳(chén)建華(huá),李(lǐ)光(guāng)範(fàn).全國110kV及以(yǐ)上等(děng)級(jí)電(diàn)力(lì)變壓(yā)器(qì)短(duǎn)路(lù)損壞事故統(tǒng)計(jì)分(fēn)析[J]1電(diàn)網(wǎng)技術11999,23(6),70-74．

[3]張博(bó)1電弧光保護(hù)係統(tǒng)在(zài)中(zhōng)低壓(yā)母綫保護(hù)中的(dí)應用(yòng)[J]1電工(gōng)技術(shù)12008(5),12-13．

[4]曾偉忠1縮短變電站(zhàn)10kV母(mǔ)綫短路(lù)故(gù)障切除時(shí)間措施初(chū)探(tàn)[J]1繼(jì)電(diàn)器(qì)12007,35(16),61-63．

[5]安(ān)科(kē)瑞企業微(wēi)電網(wǎng)設計與(yǔ)應用(yòng)手(shǒu)冊(cè)2022.5（版）.