摘要：本文介紹了(liǎo)電弧光保護在(zài)水電站的配(pèi)置及應用
，提(tí)供給相關人員參(cān)考。

關鍵詞：水電站(zhàn)；開關(guān)櫃；電(diàn)弧光

0前言

電(diàn)弧光(guāng)是由於發(fā)生相間短路(lù)或接地(dì)短(duǎn)路(lù)時空(kōng)氣電離而形成(chéng)的(dí)。在我(wǒ)國電力(lì)係統中開(kāi)關櫃(guì)內部電弧光故(gù)障時有發生
，而一(yī)旦(dàn)發生弧(hú)光(guāng)故障將(jiāng)對(duì)人身及(jí)設(shè)備(bèi)會帶來(lái)大的損害(hài)。

水輪發電機(jī)組出口(kǒu)母綫開關櫃是水(shuǐ)電站發(fā)電(diàn)的重要輸電樞(shū)紐(niǔ)。在發(fā)生內部(bù)故障時(shí)
，是否(fǒu)能迅速(sù)地切(qiē)除(chú)故(gù)障(zhàng)
，對電站(zhàn)的生(shēng)產(chǎn)至關重(zhòng)要。因為(wéi)國標《電力裝(zhuāng)置的繼電保護和自動裝置設計規範》(GB50062)及(jí)現行的(dí)電力(lì)行業規程規範(fàn)未(wèi)對(duì)6KV(10KV)母綫保護(hù)作明(míng)確規(guī)定(dìng)
，因此水電站(zhàn)發電機出口(kǒu)母(mǔ)綫一般未(wèi)配置(zhì)專用的快速母綫保(bǎo)護
，針(zhēn)對(duì)目前水電站(zhàn)中壓母(mǔ)綫保(bǎo)護(hù)配(pèi)置(zhì)的(dí)現(xiàn)狀
，非常有(yǒu)必要增(zēng)設快(kuài)速(sù)保護(hù)。國內一些(xiē)專(zhuān)家也一直(zhí)強調裝設專(zhuān)用中(zhōng)低(dī)壓(yā)母(mǔ)綫(xiàn)保(bǎo)護的重(zhòng)要(yào)性
，用戶也希(xī)望(wàng)可(kě)以提供一種造價較低
，原理簡單(dān)，適(shì)用於6-35KV的母綫保(bǎo)護(hù)
，以(yǐ)大(dà)限度(dù)減少母綫故(gù)障對(duì)設(shè)備的(dí)損害
，提高(gāo)輸(shū)電可(kě)靠性。

1配置弧(hú)光保(bǎo)護的必要性(xìng)

在(zài)電(diàn)力(lì)係統中(zhōng)
，35kV及(jí)以(yǐ)下電壓(yā)等級(jí)的母綫由(yóu)於沒有(yǒu)穩(wěn)定問題
，一般未裝設(shè)母綫保護。然而(ér)
，由(yóu)於中(zhōng)低(dī)壓母(mǔ)綫(xiàn)上的(dí)出綫多
，操作(zuò)頻(pín)繁
，三(sān)相(xiāng)導體(tǐ)綫(xiàn)間(jiān)距離與大(dà)地的距(jù)離比(bǐ)較近
，容易(yì)受小(xiǎo)動(dòng)物(wù)危害
，設備(bèi)製(zhì)造質量比高壓(yā)設(shè)備差(chà)
，設備絕緣(yuán)老化和機械(xiè)磨(mó)損
，運(yùn)行條件(jiàn)惡劣
，係(xì)統(tǒng)運行條(tiáo)件(jiàn)改變(biàn)
，人為(wéi)和操(cāo)作錯誤等原(yuán)因(yīn)
，中低(dī)壓母綫(xiàn)的故障幾(jī)率比(bǐ)高(gāo)壓，壓母(mǔ)綫高得多。但長(cháng)期(qī)以來
，人們對(duì)中低壓(yā)母綫的(dí)保護(hù)一(yī)直不(bù)夠重視
，也(yě)未發現先進合理的(dí)解(jiě)決(jué)方(fāng)案(àn)
，因此(cǐ)
，大(dà)多采(cǎi)用帶有較(jiào)大(dà)延時的後備保(bǎo)護(hù)來切(qiē)除母(mǔ)綫(xiàn)上的(dí)故障(zhàng)
，往往使故障被(bèi)發(fā)展，擴大
，從(cóng)而(ér)造成巨(jù)大(dà)的經(jīng)濟損失。究其(qí)原(yuán)因大(dà)多(duō)是因為沒(méi)有(yǒu)裝設(shè)中低(dī)壓(yā)母綫(xiàn)保(bǎo)護
，未能快(kuài)速(sù)切除(chú)故障所造成(chéng)。所以
，為了保證變壓(yā)器(qì)及母(mǔ)綫開(kāi)關設(shè)備的運行
，根據(jù)繼電(diàn)保護(hù)快速(sù)性的要求(qiú)
，迫(pò)切需要配置專(zhuān)用中(zhōng)低壓(yā)母綫(xiàn)保護。

在這種情況下(xià)
，電弧光(guāng)保護成(chéng)為了(liǎo)廣大水電站(zhàn)用戶中(zhōng)低壓(yā)母(mǔ)綫保(bǎo)護的(dí)理(lǐ)想(xiǎng)選擇。專(zhuān)用母(mǔ)綫電(diàn)弧光保(bǎo)護(hù)不僅動作(zuò)速(sù)度(dù)快(kuài)
，可(kě)靠(kào)性(xìng)高而且與(yǔ)其它(tā)專用母綫保(bǎo)護(hù)相比(bǐ)具有價格(gé)優(yōu)勢。

我(wǒ)國於2004年開(kāi)始(shǐ)使用進(jìn)口專(zhuān)用(yòng)母綫電(diàn)弧光保護
，目前電力(lì)係統(tǒng)
，尤(yóu)其是(shì)發(fā)電係統(tǒng)
，

約(yuē)70-80的新建電(diàn)廠均采用了(liǎo)專(zhuān)用母(mǔ)綫(xiàn)電弧光(guāng)保護(hù)。

2采用專用母(mǔ)綫(xiàn)電(diàn)弧(hú)光(guāng)保護(hù)的(dí)好處

由(yóu)於(yú)光電(diàn)式(shì)電弧(hú)光(guāng)保護係(xì)統(tǒng)測量的光和(hé)電是兩個(gè)不同(tóng)物理性質的參數
，采用(yòng)光(guāng)信號
，故障電流信(xìn)號雙判據(jù)的(dí)動作原(yuán)理(lǐ)決(jué)定了他的(dí)誤動(dòng)率要(yào)比係統(tǒng)中其(qí)他主(zhǔ)保(bǎo)護(包(bāo)括(kuò)發電機(jī)
，變壓(yā)器，綫(xiàn)路(lù))誤(wù)動概率要小(xiǎo)
，既(jì)能(néng)保障高(gāo)壓(yā)開(kāi)櫃(guì)運(yùn)行
，又(yòu)不(bù)會影響(xiǎng)電站(zhàn)正常(cháng)生產。

采(cǎi)用專(zhuān)用母綫(xiàn)電(diàn)弧(hú)光保(bǎo)護具(jù)有以(yǐ)下幾個優點(diǎn)：

1）保護(hù)附近工(gōng)作人(rén)員(yuán)免(miǎn)受電弧(hú)光對(duì)人身的傷(shāng)害。

2）保(bǎo)護中低(dī)壓設備免(miǎn)受(shòu)嚴重破(pò)壞
，防止(zhǐ)火(huǒ)災(zāi)發(fā)生。

3）保(bǎo)護(hù)主(zhǔ)變壓器(qì)或者(zhě)廠(chǎng)用變壓(yā)器(qì)免受(shòu)嚴(yán)重衝(chōng)擊而損(sǔn)環。

4）防止波及(jí)站用直流(liú)係(xì)統(tǒng)
，避免造成(chéng)巨大的經(jīng)濟(jì)損(sǔn)失(shī)。

5）大限度(dù)地減少(shǎo)用戶的停電時(shí)間(jiān)(用戶(hù)停電恢復(fù)時間
，由(yóu)原來的2-3個星期減(jiǎn)少到幾個(gè)小(xiǎo)時以(yǐ)內）。

6）延長現有開(kāi)關設備的使(shǐ)用壽(shòu)命。

3水電(diàn)站(zhàn)電弧光保(bǎo)護係統的配置方(fāng)案

3．1電弧光保護係(xì)統配(pèi)置(zhì)

電(diàn)弧光保護係統一般(bān)由主(zhǔ)單元(yuán)，擴(kuò)展單(dān)元及電弧(hú)光傳感器組成
，由於(yú)采用弧(hú)光(guāng)傳(chuán)感(gǎn)器檢測(cè)電(diàn)弧光
，並通過高速固態出口輸出斷(duàn)路器(qì)跳(tiào)閘(zhá)信號
，該係(xì)統對電(diàn)弧光的反(fǎn)應速度從檢測(cè)到電弧光到發出跳閘信號快時(shí)間不超過7毫(háo)秒(miǎo)。

電弧光(guāng)係統(tǒng)的(dí)保護(hù)動(dòng)作(zuò)機(jī)製(zhì)：傳(chuán)感器在(zài)檢測(cè)到(dào)母(mǔ)綫弧(hú)光(guāng)故障(zhàng)後(hòu)
，將弧光(guāng)信號傳送給擴(kuò)展單元
，然(rán)後(hòu)擴(kuò)展單元通過總綫(xiàn)將信號再傳遞(dì)給主單元。主(zhǔ)單元在收到信號後
，將向斷路器(qì)發(fā)出跳閘信號將進(jìn)綫(xiàn)斷路(lù)器(qì)跳聞
，從而電弧光(guāng)的(dí)發(fā)展(zhǎn)。

當傳感器檢(jiǎn)測(cè)到電纜室(shì)的弧(hú)光(guāng)故障時(shí)
，擴展(zhǎn)單(dān)元可直接(jiē)跳本櫃(guì)的斷路器
，而(ér)不會(huì)影響到進綫。

3．2電氣原理方案

1）正常情況下
，裝置(zhì)自(zì)檢(jiǎn)，弧光傳感(gǎn)器自檢(jiǎn)
，如果發(fā)現弧光故障(zhàng)
，均(jūn)能(néng)給出弧光故障(zhàng)信息(xī)
，同時
，如(rú)果是(shì)裝(zhuāng)置故(gù)障(zhàng)
，將(jiāng)閉鎖跳閘出(chū)口
，避免(miǎn)誤動作(zuò)；此信號可由(yóu)一(yī)個(gè)告警節(jié)點輸(shū)出至告(gào)警(jǐng)小母綫或(huò)信號(hào)采(cǎi)集裝(zhuāng)置(zhì)。

2)母綫(xiàn)因(yīn)故產生電弧光
，相(xiāng)應(yīng)母(mǔ)綫室的弧光傳感器檢(jiǎn)測到(dào)弧(hú)光(guāng)後(hòu)
，將信(xìn)號上傳到擴展(zhǎn)單(dān)元(yuán)。

3）若為(wéi)母(mǔ)綫(xiàn)分段運(yùn)行
，各主單(dān)元在(zài)收(shōu)到弧(hú)光信(xìn)號(hào)的(dí)同(tóng)時
，比較自身(shēn)采集到(dào)的(dí)電流(liú)信(xìn)號(hào)。弧(hú)光和(hé)電(diàn)流均(jūn)滿足(zú)判據
，則為本段母綫發(fā)生弧光
，發出跳閘信(xìn)號
，本(běn)段進(jìn)綫(xiàn)斷(duàn)路器(qì)跳閘(zhá)
，從(cóng)而熄滅電(diàn)弧
，同時(shí)給出跳(tiào)閘(zhá)信(xìn)號(hào)。

4）如(rú)果(guǒ)電纜(lǎn)室(shì)發生弧(hú)光(guāng)故障(zhàng)
，則(zé)相(xiāng)應(yīng)的(dí)擴展單元(yuán)動(dòng)作(zuò)
，跳相應的(dí)本(běn)櫃斷路器。

5）若為單(dān)進綫運行帶(dài)I，Ⅱ段母(mǔ)綫
，各母綫(xiàn)的(dí)主(zhǔ)單(dān)元(yuán)收到(dào)弧光信(xìn)號的同時
，立即(jí)將弧光信(xìn)號同步轉(zhuǎn)發(fā)至(zhì)另外(wài)一(yī)個主(zhǔ)單元(yuán)。則(zé)工(gōng)作(zuò)進(jìn)綫(xiàn)的主(zhǔ)單元(yuán)收(shōu)到弧(hú)光信(xìn)號(本段傳來信號或者(zhě)另(lìng)一台主(zhǔ)單元(yuán)轉發),且(qiě)電流(liú)滿足條件(jiàn)
，則(zé)發出(chū)跳閘(zhá)信號(hào)
，跳(tiào)開分(fēn)段(duàn)斷路器(qì)
，從而熄(xī)滅電弧
，同時(shí)給出跳(tiào)間(jiān)信(xìn)號
，並保(bǎo)證其它母綫正常(cháng)運行。

6）失(shī)靈保護：若母聯(lián)斷(duàn)路(lù)器失靈(líng)
，則(zé)啟動失(shī)靈(líng)保護(hù)跳低壓側進綫；若(ruò)低(dī)壓側進(jìn)綫失靈(líng)
，則啟動(dòng)失靈(líng)保(bǎo)護(hù)跳高(gāo)壓側斷路器(qì)。

7）若(ruò)各段母綫的(dí)主(zhǔ)單元(yuán)退(tuì)出運行
，則該段弧光保(bǎo)護(hù)退(tuì)出。

4安科(kē)瑞ARB5-M弧光(guāng)保(bǎo)護(hù)產(chǎn)品選(xuǎn)型(xíng)說(shuō)明

ARB5-弧(hú)光主(zhǔ)控單元

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

（2）主(zhǔ)控(kòng)板(bǎn)和(hé)采集(jí)板數(shù)量之和(hé)不能大於(yú)4。

（3）弧(hú)光探頭(tóu)到采集板(bǎn)的長度(dù)不能超(chāo)過(guò)20米。

（4）如(rú)有(yǒu)特殊要(yào)求
，請(qǐng)特(tè)別(bié)注明。

5安科(kē)瑞ARB5-M弧(hú)光保(bǎo)護(hù)產品功能(néng)和技術參(cān)數

6安科瑞ARB5-M弧光(guāng)保護產品現(xiàn)場(cháng)安(ān)裝(zhuāng)

弧光(guāng)保(bǎo)護主控單元，探(tàn)頭安裝圖如下。

7結束語

隨(suí)著人(rén)們(mén)對(duì)電弧光故(gù)障的進(jìn)一步研(yán)究(jiū)和認(rèn)識
，許多(duō)水電站(zhàn)已開始應用(yòng)電(diàn)弧(hú)光保(bǎo)護(hù)係統(tǒng)
，像(xiàng)我公司(sī)設(shè)計的(dí)斜卡水電站，撒(sā)多水電站10kV高(gāo)壓(yā)開(kāi)關(guān)櫃(guì)均(jūn)配(pèi)置(zhì)了電弧光保(bǎo)護。

我(wǒ)們(mén)建議(yì)水(shuǐ)電站35kV以(yǐ)下母綫(xiàn)增設電弧光保護(hù)係統作(zuò)為母(mǔ)綫(xiàn)主保(bǎo)護
，從而彌補目(mù)前隻(zhī)有(yǒu)母綫後(hòu)備保(bǎo)護(hù)的(dí)技(jì)術缺(quē)陷。減少(shǎo)或(huò)避(bì)免(miǎn)開關(guān)櫃內(nèi)部(bù)電弧光故障(zhàng)帶來(lái)的(dí)人身(shēn)傷(shāng)害
，提(tí)高(gāo)生(shēng)產率(shuài)：使開(kāi)關(guān)及變壓器(qì)等主(zhǔ)要(yào)設(shè)備(bèi)損失降到(dào)低
，在(zài)短時間內(nèi)恢復(fù)生(shēng)產(chǎn)；為(wéi)水(shuǐ)電站“無人值班，少(shǎo)人(rén)值守(shǒu)"生產(chǎn)模(mó)式(shì)提供必要的保(bǎo)障(zhàng)。

參考(kǎo)文(wén)獻(xiàn)：

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