電弧光保護系統(tǒng)在水電站的配置情況？

電弧光是由于發(fā)生相間短路或接地短路時空氣電離而形成的。在我國電力系統(tǒng)中開關(guān)柜內(nèi)部電弧光故障時有發(fā)生，而一旦發(fā)生弧光故障將對人身及設(shè)備會帶來極大的損害。 

　　水輪發(fā)電機組出口母線開關(guān)柜是水電站發(fā)電的重要輸電樞紐。在發(fā)生內(nèi)部故障時，是否能迅速地切除故障，對電站的安全生產(chǎn)至關(guān)重要。因為國標(biāo)《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范》（GB50062）及現(xiàn)行的電力行業(yè)規(guī)程規(guī)范未對6KV（10KV）母線保護作明確規(guī)定，因此水電站發(fā)電機出口母線一般未配置專用的快速母線保護。針對目前水電站中壓母線保護配置的現(xiàn)狀，非常有必要增設(shè)快速保護。 國內(nèi)一些專家也一直強調(diào)裝設(shè)專用中低壓母線保護的重要性，用戶也希望可以提供一種造價較低、原理簡單、適用于6-35KV 的母線保護，以最大限度減少母線故障對設(shè)備的損害，提高輸電可靠性。 

　　1 配置弧光保護的必要性 

　　在電力系統(tǒng)中，35kV及以下電壓等級的母線由于沒有穩(wěn)定問題，一般未裝設(shè)母線保護。然而，由于中低壓母線上的出線多，操作頻繁，三相導(dǎo)體線間距離與大地的距離比較近，容易受小動物危害，設(shè)備制造質(zhì)量比高壓設(shè)備差，設(shè)備絕緣老化和機械磨損，運行條件惡劣，系統(tǒng)運行條件改變，人為和操作錯誤等原因，中低壓母線的故障幾率比高壓、超高壓母線高得多。但長期以來，人們對中低壓母線的保護一直不夠重視，也未發(fā)現(xiàn)先進(jìn)合理的解決方案，因此，大多采用帶有較大延時的后備保護來切除母線上的故障，往往使故障被發(fā)展、擴大，從而造成巨大的經(jīng)濟損失。究其原因大多是因為沒有裝設(shè)中低壓母線保護，未能快速切除故障所造成。所以，為了保證變壓器及母線開關(guān)設(shè)備的安全運行，根據(jù)繼電保護快速性的要求，迫切需要配置專用中低壓母線保護。 

　　在這種情況下，電弧光保護成為了廣大水電站用戶中低壓母線保護的理想選擇。專用母線電弧光保護不僅動作速度快，可靠性高而且與其它專用母線保護相比具有價格優(yōu)勢。 

　　我國于 2004 年開始使用進(jìn)口專用母線電弧光保護，目前電力系統(tǒng)，尤其是發(fā)電系統(tǒng)，約 70% - 80%的新建電廠均采用了專用母線電弧光保護。 

　　2 采用專用母線電弧光保護的好處 

　　由于光電式電弧光保護系統(tǒng)測量的光和電是兩個完全不同物理性質(zhì)的參數(shù)，采用光信號，故障電流信號雙判據(jù)的動作原理決定了他的誤動率要比系統(tǒng)中其他主保護（包括發(fā)電機、變壓器、 線路）誤動概率要小，既能保障高壓開柜安全運行，又不會影響電站正常生產(chǎn)。 

　　采用專用母線電弧光保護具有以下幾個優(yōu)點： 

　?。?）保護附近工作人員免受電弧光對人身的傷害。 

　?。?）保護中低壓設(shè)備免受嚴(yán)重破壞，防止火災(zāi)發(fā)生。 

　　（3）保護主變壓器或者廠用變壓器免受嚴(yán)重沖擊而損壞。 

　　（4）防止波及站用直流系統(tǒng)，避免造成巨大的經(jīng)濟損失。 

　　（5）最大限度地減少用戶的停電時間（用戶停電恢復(fù)時間，由原來的 2-3 個星期減少到幾 個小時以內(nèi)）。 

　?。?） 延長現(xiàn)有開關(guān)設(shè)備的使用壽命。 

　　3 水電站電弧光保護系統(tǒng)的配置方案 

　　3.1 電弧光保護系統(tǒng)配置 

　　BS622電弧光保護系統(tǒng)一般由主單元、擴展單元及電弧光傳感器組成，由于采用弧光傳感器檢測電弧光，并通過高速固態(tài)出口輸出斷路器跳閘信號，該系統(tǒng)對電弧光的反應(yīng)速度從檢測到電弧光到發(fā)出跳閘信號最快時間不超過7毫秒。 

　　電弧光系統(tǒng)的保護動作機制：傳感器在檢測到母線弧光故障后，將弧光信號傳送給擴展單元，然后擴展單元通過總線將信號再傳遞給主單元。主單元在收到信號后，將向斷路器發(fā)出跳閘信號將進(jìn)線斷路器跳閘，從而抑制電弧光的發(fā)展。 

　　當(dāng)傳感器檢測到電纜室的弧光故障時，擴展單元可直接跳本柜的斷路器，而不會影響到進(jìn)線。 

　　3.2 電氣原理方案 

　?。?）正常情況下，裝置自檢、弧光傳感器自檢，如果發(fā)現(xiàn)弧光故障，均能給出弧光故障信息，同時，如果是裝置故障，將閉鎖跳閘出口，避免誤動作；此信號可由一個告警節(jié)點輸出至告警小母線或信號采集裝置。 

　　（2）母線因故產(chǎn)生電弧光，相應(yīng)母線室的弧光傳感器檢測到弧光后，將信號上傳到擴展單元。 

　　（3）若為母線分段運行，各主單元在收到弧光信號的同時，比較自身采集到的電流信號。弧光和電流均滿足判據(jù)，則為本段母線發(fā)生弧光，發(fā)出跳閘信號，本段進(jìn)線斷路器跳閘，從而熄滅電弧，同時給出跳閘信號。 

　?。?）如果電纜室發(fā)生弧光故障，則相應(yīng)的擴展單元動作，跳相應(yīng)的本柜斷路器。 

　?。?）若為單進(jìn)線運行帶I、II段母線，各母線的主單元收到弧光信號的同時，立即將弧光信號同步轉(zhuǎn)發(fā)至另外一個主單元。則工作進(jìn)線的主單元收到弧光信號（本段傳來信號或者另一臺主單元轉(zhuǎn)發(fā)），且電流滿足條件，則發(fā)出跳閘信號，跳開分段斷路器，從而熄滅電弧，同時給出跳閘信號，并保證其它母線正常運行。 

　?。?）失靈保護：若母聯(lián)斷路器失靈，則啟動失靈保護跳低壓側(cè)進(jìn)線；若低壓側(cè)進(jìn)線失靈，則啟動失靈保護跳高壓側(cè)斷路器。 

　　（7）若各段母線的主單元退出運行，則該段弧光保護退出。