摘要：介紹了電(diàn)弧光(guāng)保(bǎo)護裝置的組成,對(duì)火力(lì)發(fā)電廠高(gāo)壓廠用(yòng)電(diàn)係(xì)統保(bǎo)護(hù)的(dí)現狀(zhuàng)及存在(zài)的不足(zú)進行(háng)了分析,以一(yī)個(gè)典型(xíng)的2×300MW火(huǒ)力發電(diàn)廠(chǎng)工程(chéng)為例(lì),討論(lùn)了高壓廠(chǎng)用(yòng)電(diàn)係統電(diàn)弧(hú)光(guāng)保(bǎo)護(hù)裝置的設計應用(yòng)方案,對電(diàn)弧(hú)光保(bǎo)護裝(zhuāng)置的應用(yòng)前景進(jìn)行了(liǎo)展望(wàng)。

關(guān)鍵(jiàn)詞：電弧(hú)光(guāng)保護；高(gāo)壓廠用電(diàn)係(xì)統；應用(yòng)

0引言

隨(suí)著我(wǒ)國(guó)電網(wǎng)特高壓(yā)，大(dà)電網(wǎng)發展的不斷(duàn)深化(huà),對(duì)於發電(diàn)廠安(ān)全，可靠(kào)運行(háng)的要求不斷提高。作為(wéi)電(diàn)網中的主要(yào)電源,火力發(fā)電廠的安全可(kě)靠(kào)性(xìng)直接(jiē)影響(xiǎng)電(diàn)網的安(ān)全(quán)可靠(kào)性。高(gāo)壓(yā)廠(chǎng)用電係統(tǒng)的安全(quán)運行直接(jiē)關(guān)係到(dào)整(zhěng)個電(diàn)廠的安(ān)全(quán)可靠性,因此,高(gāo)壓廠用(yòng)電係(xì)統的保(bǎo)護顯(xiǎn)得至(zhì)關重要。

按(àn)照我國現行的(dí)廠(chǎng)用(yòng)電(diàn)和繼電(diàn)保(bǎo)護設計規程規範(fàn),高(gāo)壓廠用電(diàn)係統(tǒng)一般不(bù)配置快速(sù)母綫(xiàn)保(bǎo)護,而是由上元(yuán)件(jiàn)的(dí)後備保(bǎo)護來(lái)切(qiē)除(chú)母綫(xiàn)短路故障。此種(zhǒng)配置(zhì)導致故(gù)障切除(chú)時(shí)間延長(cháng),加大了(liǎo)設(shè)備(bèi)的(dí)損害。近(jìn)年來,隨(suí)著係統短路(lù)電流的(dí)不斷(duàn)增長(cháng),由於廠用電(diàn)係統短(duǎn)路故障切除不及時引(yǐn)起的(dí)電(diàn)弧光對設備(bèi)及(jí)人員造成傷(shāng)害的事故時有發生,為防止(zhǐ)該(gāi)問題而設計(jì)的電(diàn)弧光保護係統(tǒng)在火電(diàn)廠(chǎng)中也有了(liǎo)應用(yòng)。本文(wén)主(zhǔ)要從電弧(hú)光保護的原理，構(gòu)成及其在火電(diàn)廠高壓係(xì)統(tǒng)應用(yòng)的典型(xíng)方(fāng)案出(chū)發,對(duì)該保護(hù)係統的應(yīng)用進行探(tàn)討(tǎo)。

1火(huǒ)力(lì)發電廠高(gāo)壓廠用電係(xì)統的(dí)保護(hù)現(xiàn)狀(zhuàng)

根據(jù)GB/T14285—2006《繼(jì)電保護和(hé)安全自(zì)動(dòng)裝(zhuāng)置技術規程》和DL/T5153—2002《火力(lì)發(fā)電(diàn)廠廠(chǎng)用電(diàn)設(shè)計技(jì)術規(guī)定(dìng)》,針對高(gāo)壓(yā)廠(chǎng)用電(diàn)源及母(mǔ)綫故(gù)障(zhàng)的保護配(pèi)置一般為:

1. 相(xiāng)間短路故障保(bǎo)護(hù)。廠用(yòng)變壓(yā)器裝設(shè)過電流保(bǎo)護(hù),用於保(bǎo)護(hù)變壓(yā)器及(jí)相(xiāng)鄰元(yuán)件的相(xiāng)間短路(lù)故障,保護(hù)裝(zhuāng)於變壓(yā)器電源(yuán)側;在(zài)二次(cì)側(cè)(3kV,6kV,10kV)母(mǔ)綫斷(duàn)路(lù)器(qì)上(shàng)裝(zhuāng)設(shè)電流速斷(duàn)保(bǎo)護(hù),帶時(shí)限動(dòng)作(zuò)於(yú)該分(fēn)支斷路(lù)器。

2. 單相接(jiē)地故障保護(hù)。300MW機組高(gāo)壓(yā)廠用電(diàn)源多為低電阻接地係統,其廠用(yòng)母綫和(hé)廠(chǎng)用電源回路(lù)的單相接(jiē)地(dì)保護由(yóu)接於電源(yuán)變(biàn)壓(yā)器(qì)中性(xìng)點(diǎn)的(dí)電阻取(qǔ)得(dé)零序(xù)電(diàn)流(liú)來實現,保(bǎo)護(hù)動(dòng)作後帶(dài)時(shí)限切除(chú)該(gāi)回路斷(duàn)路器。

綜上所述,高壓廠(chǎng)用(yòng)母(mǔ)綫不(bù)配(pèi)置快速(sù)母(mǔ)綫保(bǎo)護,而是(shì)由上(shàng)元(yuán)件(jiàn)的後備(bèi)保(bǎo)護來(lái)切(qiē)除母綫短(duǎn)路(lù)故(gù)障(zhàng),故(gù)障切(qiē)除(chú)時間(jiān)延長(cháng)。

2電(diàn)弧危害和(hé)電弧光(guāng)保(bǎo)護的原(yuán)理(lǐ)

2.1電(diàn)弧(hú)造成的危害

高(gāo)壓開關櫃內(nèi)斷路器(qì)設備(bèi)發生短(duǎn)路時產(chǎn)生(shēng)的(dí)電(diàn)弧(hú)使開關(guān)櫃(guì)內(nèi)的(dí)溫(wēn)度，壓力迅速(sù)上(shàng)升,從(cóng)而(ér)造成(chéng)重(zhòng)大危害。

(1)電弧(hú)溫(wēn)度(dù)高,由於(yú)過熱造成母綫(xiàn)銅排，鋁(lǚ)排熔(róng)毀,電(diàn)纜熔毀,電纜絕(jué)緣(yuán)層(céng)著火(huǒ),嚴重時(shí)引(yǐn)發配(pèi)電(diàn)室或(huò)電(diàn)纜溝(gōu)火災。

(2)壓(yā)力，溫度劇增造成開關設備爆炸(zhà)。

(3)碎(suì)片飛射，高(gāo)溫，強光(guāng)，有害(hài)氣體(tǐ)，爆炸音等(děng)造(zào)成人員(yuán)傷(shāng)害。

(4)由於弧(hú)光(guāng)引起事(shì)故擴大(dà),會(huì)造(zào)成更大麵積的停(tíng)電和(hé)火(huǒ)災(zāi)事(shì)故,導(dǎo)致停(tíng)機或全廠(chǎng)停(tíng)電(diàn)。

2.2電弧(hú)光(guāng)保(bǎo)護的原理

電弧(hú)光(guāng)保護(hù)係(xì)統主要是基(jī)於(yú)弧光增量動作判(pàn)據,並輔以(yǐ)電(diàn)流增(zēng)量(liáng)動作判(pàn)據(jù),當2個(gè)判據均(jūn)發出(chū)跳(tiào)閘令(líng)時,動(dòng)作(zuò)跳(tiào)閘。電弧(hú)光(guāng)保護係(xì)統主(zhǔ)要由2部分組成:弧(hú)光(guāng)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)和控製保護(hù)主單(dān)元(yuán)。弧光(guāng)傳感器分(fēn)散布置在(zài)高壓開(kāi)關櫃內的母(mǔ)綫(xiàn)室(shì)和(hé)斷路器(qì)室(shì)內;控製(zhì)保護單(dān)元集(jí)中布置(zhì)在電源(yuán)櫃內(nèi),采集(jí)弧(hú)光傳感器(qì)及(jí)電(diàn)流傳感(gǎn)器(qì)的(dí)動(dòng)作(zuò)數據,實(shí)現控製(zhì)保(bǎo)護(hù)邏輯(jí)及(jí)跳閘(zhá)輸出。電弧光(guāng)保護係統的(dí)故障切(qiē)除總(zǒng)時間為(wéi)80～100ms,可(kě)避(bì)免設備(bèi)受(shòu)電弧(hú)危(wēi)害而損(sǔn)壞。

2.3電弧光保護(hù)的(dí)特點(diǎn)

電(diàn)弧光保(bǎo)護(hù)采(cǎi)用(yòng)弧光(guāng)作為故障主判(pàn)據並采(cǎi)用過電流作為閉鎖條(tiáo)件,原理簡單(dān),同(tóng)時(shí)也保證了可(kě)靠性(xìng)。另(lìng)外(wài),該整套保(bǎo)護(hù)係(xì)統具(jù)有(yǒu)較好的(dí)速(sù)動性,可快(kuài)速切除(chú)高壓廠(chǎng)用母綫的(dí)短路故(gù)障,防止(zhǐ)設備(bèi)損壞(huài)和(hé)人員(yuán)損(sǔn)傷(shāng)。由(yóu)於(yú)弧光(guāng)傳感(gǎn)器(qì)定值的(dí)整定(dìng)無成熟的規範依據,因此,該(gāi)保(bǎo)護(hù)係(xì)統需要更多的(dí)運(yùn)行(háng)經驗(yàn),弧光(guāng)傳感(gǎn)器的(dí)元件質量(liáng)也直接(jiē)影響保(bǎo)護係統(tǒng)的性能(néng)。

3電(diàn)弧(hú)光保(bǎo)護(hù)係(xì)統(tǒng)的(dí)構(gòu)成

電弧(hú)光保護係(xì)統的(dí)構(gòu)成如(rú)圖(tú)1所(suǒ)示,該(gāi)係(xì)統(tǒng)一般(bān)包(bāo)含(hán)4個部分(fēn)。

圖(tú)1電弧(hú)光(guāng)保護(hù)係(xì)統構成(chéng)示(shì)意圖

(1)控製保護(hù)主(zhǔ)單元(yuán)。主單(dān)元(yuán)包含(hán)電流檢測和控製保護功(gōng)能,通(tōng)過分析處理電流檢(jiǎn)測數(shù)據(jù)和來(lái)自(zì)弧光傳感器的(dí)動作信息,在滿足(zú)跳(tiào)閘(zhá)條件時(shí),發跳閘令(líng)切(qiē)除(chú)故(gù)障。主單元一般(bān)具有斷(duàn)路器(qì)失靈保護功能(néng),在(zài)進綫斷路器不(bù)能切除(chú)故障(zhàng)時,啟(qǐ)動失靈(líng)保(bǎo)護(hù)邏輯(jí),跳上斷(duàn)路器(qì)。此(cǐ)外(wài),主單(dān)元(yuán)還應具有數據(jù)傳(chuán)輸，故障(zhàng)信(xìn)息(xī)上傳(chuán)，就地顯(xiǎn)示等(děng)功能。

(2)弧光(guāng)傳(chuán)感器(qì)。弧光(guāng)傳感器分散安裝(zhuāng)於開關(guān)櫃母(mǔ)綫室和(hé)斷(duàn)路器(qì)室(shì)內(nèi),作(zuò)為光(guāng)感(gǎn)應元件,應檢測在故(gù)障(zhàng)中增(zēng)強(qiáng)的(dí)光強(qiáng)並(bìng)將光信號轉(zhuǎn)換為(wéi)電信號(hào)傳送給輔(fǔ)助單元。

(3)輔(fǔ)助單(dān)元。輔(fǔ)助單(dān)元分散(sàn)安(ān)裝(zhuāng)在開關(guān)櫃內(nèi),收(shōu)集來自(zì)弧光傳(chuán)感器的(dí)故障(zhàng)動作(zuò)信息並(bìng)匯(huì)總(zǒng)上傳(chuán)給主單元。每個輔(fǔ)助單元(yuán)可(kě)接入多(duō)個弧(hú)光傳(chuán)感(gǎn)器。

(4)輔(fǔ)助(zhù)元(yuán)件(jiàn)有(yǒu)通信電纜(lǎn)等,主要用於(yú)聯結以上3部分(fēn)設備,共(gòng)同組成完整的(dí)電弧光(guāng)保(bǎo)護係(xì)統。

4高壓廠(chǎng)用電(diàn)係(xì)統電弧光(guāng)保護典型(xíng)方案(àn)

在(zài)典(diǎn)型(xíng)的2×300MW火力(lì)發(fā)電(diàn)廠工程中,每台(tái)機組(zǔ)設(shè)1台高(gāo)壓廠用工(gōng)作變壓(yā)器和2段高(gāo)壓廠(chǎng)用(yòng)母(mǔ)綫(xiàn)。高壓廠(chǎng)用工作變壓(yā)器低壓側采(cǎi)用雙分(fēn)裂繞(rào)組,2個(gè)繞組(zǔ)分(fēn)別接入對應(yīng)的(dí)高壓(yā)母綫段(duàn),高壓(yā)母綫(xiàn)備用(yòng)電源引自全(quán)廠公用的(dí)啟動(dòng)備用變壓器。下麵(miàn)介(jiè)紹一種(zhǒng)應(yīng)用(yòng)於上述(shù)工程條(tiáo)件(jiàn)的(dí)高(gāo)壓廠(chǎng)用(yòng)電(diàn)係(xì)統電弧光(guāng)保護(hù)的典型(xíng)設(shè)計(jì)方案。

4.1主(zhǔ)單元(yuán)的(dí)配(pèi)置

電(diàn)弧光保護(hù)係統(tǒng)及主單元按(àn)高壓廠用(yòng)電母綫段(duàn)配置,即每段高壓(yā)廠用母(mǔ)綫配(pèi)置(zhì)1套(tào)電(diàn)弧光保(bǎo)護係統。在(zài)工作(zuò)電源(yuán)進綫開(kāi)關櫃(guì)配置1台(tái)主單(dān)元,用(yòng)於工(gōng)作進綫(xiàn)的電流檢測和(hé)整個係(xì)統(tǒng)的控(kòng)製保護;同(tóng)時(shí),在備用(yòng)電(diàn)源(yuán)進綫(xiàn)櫃(guì)配置(zhì)1台(tái)電流輔(fǔ)助單元,用於備用電源進綫(xiàn)的電流檢測。

4.2弧光傳感器的配置

在每麵高(gāo)壓(yā)開關櫃的母綫(xiàn)室和斷(duàn)路器(qì)室分(fēn)別配(pèi)置(zhì)弧光(guāng)傳(chuán)感(gǎn)器(qì),用(yòng)於(yú)檢(jiǎn)測(cè)開(kāi)關(guān)櫃(guì)在故障時的增強光強(qiáng)。也(yě)可(kě)根據(jù)技(jì)術經濟(jì)分析,僅(jǐn)在母綫(xiàn)室配置弧光傳感(gǎn)器。

4.3輔助(zhù)單(dān)元(yuán)的配置

單台(tái)輔助單元(yuán)可接入多(duō)台弧光(guāng)傳(chuán)感器,因此(cǐ),輔助(zhù)單元的配(pèi)置(zhì)數量根據實際(jì)選用(yòng)的(dí)弧光保護裝置輔(fǔ)助單元的接入能(néng)力確定。應保證電弧光傳(chuán)感器(qì)的(dí)接綫距離(lí)短,8～10麵(miàn)開關櫃(guì)設置(zhì)1台輔(fǔ)助(zhù)單元(yuán)。

4.4保護跳(tiào)閘出口

按(àn)母(mǔ)綫(xiàn)段配置的電弧光(guāng)保護係(xì)統(tǒng),當(dāng)弧光判(pàn)據和(hé)電(diàn)流判據均滿(mǎn)足動作條(tiáo)件時,應(yīng)發跳閘令(líng)動作於該母綫段工(gōng)作(zuò)電源(yuán)進(jìn)綫斷(duàn)路器和備用(yòng)電源進綫斷路器(qì)跳閘(zhá)。是(shì)否(fǒu)投(tóu)入(rù)斷路(lù)器(qì)失靈功能,需(xū)根據係統條件和電(diàn)弧光故障情(qíng)況綜合(hé)分析(xī)確(què)定(dìng)。

5安(ān)科瑞(ruì)ARB5-M弧(hú)光保護(hù)產(chǎn)品(pǐn)選型(xíng)說(shuō)明

ARB5-弧光(guāng)主(zhǔ)控單(dān)元(yuán)

（1）＊表示可(kě)選附件(jiàn)，需要另外(wài)增(zēng)加費用(yòng)1500元(yuán)。

（2）主(zhǔ)控板和采(cǎi)集(jí)板(bǎn)數(shù)量之和(hé)不(bù)能(néng)大(dà)於4。

（3）弧光探(tàn)頭(tóu)到采集板的(dí)長(cháng)度不能(néng)超(chāo)過(guò)20米。

（4）如有特殊要求(qiú)，請特別注明(míng)。

6安(ān)科瑞(ruì)ARB5-M弧光保護產(chǎn)品功能和技(jì)術參數

7安(ān)科瑞(ruì)ARB5-M弧光保(bǎo)護(hù)產品現場(cháng)安裝

弧光保護主控單元，探頭安裝(zhuāng)圖如(rú)下。

8結束語(yǔ)

電弧光(guāng)保(bǎo)護作(zuò)為一(yī)種原(yuán)理(lǐ)簡單(dān)，速(sù)動(dòng)性好的(dí)新(xīn)型保護(hù)係(xì)統(tǒng),為(wéi)火(huǒ)力(lì)發電(diàn)廠高壓(yā)廠用電(diàn)係統(tǒng)母綫故(gù)障(zhàng)保護,減(jiǎn)少設備損(sǔn)壞和人員損傷,提(tí)供(gōng)了一種(zhǒng)良(liáng)好的(dí)途徑。目(mù)前,在(zài)渭(wèi)河(hé)電廠2×300MW工程，灞(bà)橋電(diàn)廠2×300MW工(gōng)程等項(xiàng)目的(dí)高壓(yā)廠用電(diàn)係統(tǒng)中,電弧(hú)光(guāng)保護(hù)係統(tǒng)已得到(dào)了應用(yòng),至今運(yùn)行(háng)情況(kuàng)良好。今後的工程(chéng)項目中(zhōng),電弧(hú)光保護係(xì)統(tǒng)在(zài)火力(lì)發電廠廠用電係(xì)統(tǒng)中的應(yīng)用(yòng)必(bì)將更(gēng)加廣泛,隨著(zhuó)應用實例的(dí)不(bù)斷增加(jiā),其運行整定(dìng)也將(jiāng)更加*和成(chéng)熟(shú)。

參考文獻：

1. 鄒瑄.電弧光(guāng)保護(hù)在(zài)火(huǒ)電廠(chǎng)高(gāo)壓廠用(yòng)電係(xì)統中(zhōng)的應用．

[2] 安(ān)科瑞企業微電(diàn)網設(shè)計與應用(yòng)手冊2022.5（版）.