摘要：电弧光保护装置的主要特点是简单，灵敏，快速，灵活，可靠，可选择。为了最大限度保护运行人员人身安全和减少设备的损害，同时依据国家标准和电力行业标准，建议在今后中低压母线主保护的设计中采用电弧光保护作为母线主保护。无论在国内还是国外，作为中低压开关桓中替代母差保护的母线主保护，电弧光母线保护设计具有明显的优势，尤其适用于加装母线保护的技改项目。
关键词：电弧光保护；变电站；应用
引言：
因为故障电弧发展迅速、不可预测、破坏力大、极易传播的特点，对故障电弧光早发现、早处理成为抑制电弧光发展的关键，尽力争取每1ms使供电断路器跳闸，才能够使设备和人身安全得到最大限度的保护。弧光保护创新性地把弧光作为判据引入到保护中，解决了传统保护不方便解决的中低压母线故障问题，在重要中低压母线上获得了广泛应用。
1 电弧光保护原理
电弧光保护的原理如图l所示，它的动作断据为故障时产生的两个条件，即弧光和电流增量。当同时检测到弧光和电流增量时系统发出跳闸指令，当仅检测到弧光或者电流增量时发出报警信号，而不会发出跳闸指令。针对各种不同的中性点接地方式，图2中所示的电弧光保护逻辑图更加全面，可供进一步研究和应用。在我国，对于中性点不接地系统和经消弧线圈接地系统来说，当母线发生相对地故障后，由于故障电流小且三相间的线电压基本保持不变，故考虑到供电可靠性仍然允许运行2h进行带电故障检测，但需在此期间及时切除故障。因此，针对这种应用弧光保护装置增加零序电压作为辅助判据。当同时检测到弧光和零序电压增量时，如果运行时间不足2h，则装置仅发出报警信号；如果运行时间超过2h，则直接发出跳闸指令。在我国一些大城市，如北京的配电系统多以电缆线路为主，因此采用中性点经电阻接地方式。当母线发生相对地故障后应及时跳闸。相对于中性点直接接地系统，此系统的故障电流较小，因此建议采用零序电流作为辅助判据。当同时检测到弧光和零序电流增量时，系统可直接发出跳闸指令或根据设计要求延时后发出跳闸指令。此外，若相电流增量较小不宜采集，弧光保护装置也可以采用低电压作为辅助判据。当弧光保护装置同时检测到弧光和低电压信号时系统发出跳闸指令，当仅检测到弧光或者低电压时发出报警信号。
图2综合全面的电弧光保护逻辑图
2 弧光保护的优势
2.1 动作迅速可靠
采用了可靠的快速算法，可以在短时间内判断弧光变化信号和电流变化信号并迅速出口，从发现故障到出口跳闸时间间隔优于7ms，确保开关柜内设备的弧光在100ms以内切除。
2.2 全数字化设计
本装置采用全数字化设计，配置灵活，动作精度高，而且排除了由于旋钮或其他机械设计导致的误差隐患。
2.3 保护原理简单、合理
根据弧光产生时的特点，装置采用弧光和电流双重判据，判据简单且可以有效的保证动作的准确性。
2.4 强大的电气性能
故障弧光探头、连接线全部采用耐高温、阻燃的高分子材料，具有超强的电气隔离效果。装置完全满足EMC的标准，保证了弧光保护系统的整体稳定性和动作的可靠性。
2.5 故障信息记录全面
在故障弧光发生并引起装置跳闸后，主控单元或馈线保护单元可以准确的记录是哪个弧光探头检测到了故障弧光，且可以详细记录动作时刻的三相电流值以及动作时刻的故障弧光光强。
2.6 多种辅助保护功能
主控单元不但有弧光保护，还有过流保护，接地保护、断路器失灵等辅助保护，这些保护是弧光保护的合理配置和有效补充。
3 电弧光保护在变电站中的应用
本文以某变电站为例，对电弧光保护在变电站中的应用进行分析与探讨。某变电站安装应用了DPR361ARC型弧光保护系统，几年来系统的运行十分稳定可靠，在保护母线方面发挥了重要作用。本工程的接线方式为2条电源进线，单母分段，一共有14面开关柜和2个母线桥。弧光保护配置的方式主要是：一台DPR361ARC主控单元，16个光探头、300米光纤。将主控单元安装在10kV进线柜的面板上，光探头安装在14面柜以及两个母线槽中。在对本工程进行安装的时候，是在处于运行过程中的变电站上加装弧光设备，所以由于停电的时间较短，为了保证能够完成安装调试工作，必须要提前做好准备。
3.1 安装的步骤
主要为以下几个方面：第一，根据变电站加装弧光系统的实际情况，由弧光系统设备厂家的设计人员对电气安装图纸进行设计，将图纸提供给变电站相关技术人员审核，结合变电站的实际情况进行改进，直到图纸符合要求。第二，对安装所需要的辅材以及辅件进行准备，变电站要根据设计人员提供的图纸，提前在开关柜上开好装置以及压板安装孔，为安装做好准备。第三，当变电站确定停电时间之后，要提前通知厂家，由厂家安排技术人员到现场进行配合安装。变电站停电时必须要考虑综合因素，确定具体时间。第四，在停电的前一天需要将主控制装置安装完毕，停电之后，变电站技术人员要安排弧光设备常见的技术人员，打开开关柜的柜门，在安装完毕之后及时关闭柜门。第五，电源的进线、母线以及总控单元之间的CT线可以由变电站技术人员辅助敷设完成，弧光保护出口所跳开关也应该由变电站敷设。第六，具体的安装和调试过程应该由厂家技术人员完成。第七，所有的装置调试完毕之后，由厂家的技术人员对变电站的技术人员进行培训。培训之后要进行测试，测试验收合格之后即完成整个项目。在本项目中，电弧光保护系统要针对实际系统的实际情况，在技术方面，电弧光保护装置应该能够提供“故障报警信号”、“故障动作信号”到计算机监控系统，有助于计算机监控系统及时发现变电站设备运行过程中的故障与问题，提高解决效率，减少对电力传输的影响。同时，电弧光保护的出口跳闸继电器应该要满足启动功率不小于5W、动作电压介于55%-70%之间、动作时间不小于10ms的要求。
3.2 安装技术规范
对弧光保护系统进行安装的时候，应该要遵循一定的技术规范：第一，KGN柜的安装。在安装KGN柜的时候应该要按照保护母线隔室、母线侧隔离刀闸室的原则，在柜子上侧中部进行安装，不仅可以确保有足够的绝缘距离，还能有足够的角度检测到柜内的弧光是否满足要求。对于本项目中35kV的开关柜来讲，应该在母线隔室、母线侧隔离刀闸室中各自安装一个弧光传感器，如果是10kV，如果母线与母线侧隔离刀闸同时在一室，则只需要安装一个弧光传感器，如果母线和母线侧隔离刀闸不在同一室，则需要分别安装弧光传感器。第二， KYN柜安装安装。KYNN柜的时候只能在母线隔室安装，在上侧中部安装不仅可以保证足够的绝缘距离，还能保证及时检测到柜子内的弧光。第三，为了避免电弧光保护的无选择性跳闸情况出现，应该要进一步简化二次回路，变电站中的35kV和10kV母线要采用分列运行的方式。第四，新建的变电站在投产之前应该要装设相应的电弧光保护装置，运行变电站可以结合开关柜的大修情况，假装电弧光保护装置。
结束语：
综上所述，采用电弧光保护系统对变电站进行保护，其动作时间为5-7ms，可以迅速实现对故障的响应和处理，使变电设备的损失减到最小，大大提高了变电站运行的安全性和运行效率。
参考文献：
[1]许震,丁鑫.电弧光保护及其在6kV厂用电系统的应用[J].电力安全技术.2016(03)
[2]周林,曹天怡.电弧光保护作为母线主保护在中低压开关柜的应用和讨论[J].供用电.2016(12)
论文作者:胡志鹏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/19
标签：弧光论文; 母线论文; 电弧论文; 变电站论文; 故障论文; 系统论文; 判据论文; 《电力设备》2018年第18期论文;