35 kV变电站电弧光保护系统的应用

阴丽娟

(西山煤电股份公司西曲矿，山西 古交 030200)

目前，西山煤电股份公司西曲矿35 kV变电站的配电柜、开关柜为老式开放式柜体，在开关柜出现短路弧光后，由于不能迅速切断总电源，有可能导致整个开关柜或者配电柜烧毁，严重威胁操作人员及设备的安全。为了保证系统的稳定运行有必要安装弧光保护，该系统属于光电控制类的电气设备保护装置，可在电力、化工、煤炭等行业的大型电源配电柜、开关柜和其它重要电气设备出现击穿放电和短路产生弧光时，实施总电源保护。

弧光保护是当大容量电气设备出现击穿放电或发生短路弧光时提供保护的一种保护装置，它具有多角度、多位置、大范围的监控功能;具有弧光强度选择和微距离可调功能。

1 电弧光系统的构成和原理

1)系统的构成。

系统主要由主控单元、电流单元、弧光单元、弧光传感器、电源模块、光纤三工器(可选用)及连接各部件之间的光纤和数据线组成。

2)系统控制原理。

电弧光保护动作判据为故障时产生的两个条件:弧光和过电流。当检测到弧光和电流增量时发出跳闸指令信号;当检测到弧光或者电流增量时发出报警信号，并不发出跳闸指令。电弧光保护原理示意图见图1。

图1 电弧光保护原理示意图

2 电弧光保护系统在35 kV母线保护中的应用

1)现有技术基础及条件。

目前，该矿35 kV变电站的配电柜、开关柜属于老旧开放式柜体，无防弧功能，因而在开关柜出现短路弧光后，由于不能迅速切断总电源，有可能导致整个开关柜或者配电柜烧毁，同时引起其它范围的电气事故及故障。现柜体内各接触部位安装空间足够，对加装弧光保护系统有良好的现场条件。

2)主要试验内容及技术关键。

对35 kV变电站配电柜加装弧光保护系统，实现对供电设备发生弧光时可快速断电保护，实现对设备及人员的安全保护。

a)试验内容。

保护装置分为两部分，一部分为弧光探头，一部分为控制器。两部分通过光缆连接，采用双探头监控，实现了多位置、多角度监控。监控灵活，范围大，保护动作可靠。光敏元件通过光缆与控制器连接，当监控点出现弧光时，经光敏元件将弧光瞬间变化量通过光缆传输给控制器。

b)技术关键。

控制器输入端通过光缆与弧光探头连接，控制器的输出端为执行电路的出口，为内部电磁继电器的常开接点，该常开接点串入配电柜的真空断路器的跳闸回路，当监控点出现弧光时经控制回路使执行电路动作，常开接点闭合，启动真空断路器跳闸回路，从而实现保护。

3)根据35 kV变电站的实际情况选定方案。

电弧光保护主要用于解决地面35 kV、6 kV系统母线保护死区问题，实现中低压系统母线的快速保护，它由弧光传感器、电流检测单元、弧光单元、弧光扩展单元和主控单元组成，系统组成示意图见图2。

图2 系统组成示意图

电弧光传感探头安装在开关柜的母线室及开关柜的接线室内，当系统出现电弧故障时，由弧光传感器将信号传至后台监控系统，监控系统把光信息与电流检测单元检测到的电流变化信息进行配合分析，判别出故障位置。智能、快速地切除电弧故障，保护供电设备和人身安全。保护原理示意图见图3。

图3 保护原理示意图

4)施工方案。

在35 kV变电站的35 kV系统14台开关柜的母线室、开关室、开关柜的后腔室各装弧光探头1只，在6 kV系统的主母线上和38台开关柜的开关室、下出线室装弧光探头。利用光纤把各个弧光探头与弧光保护单元连通，通过后台机由弧光继电器去跳开关，一旦产生弧光就使开关断电，从而达到保护设备的作用。

3 结束语

1)西曲矿在35 kV变电站的35 kV系统和6 kV系统的主母线和配电柜上加装弧光保护系统后，当线路因短路或击穿产生弧光时，保护装置可迅速切断电源，保护设备、线路及操作人员人身安全，防止事故的事故，直接经济效益可达600万元。

2)弧光保护系统具有多角度、多位置、大范围的监控功能，具有弧光强度选择和微距离可调功能，应用前景广阔。

［1］张喜玲，杨慧霞，蒋冠前.弧光保护关键技术研究［J］.电力系统保护与控制，2013(14):130－135.

［2］张 思.弧光保护误动事故的分析及预防措施［J］.中国高新技术企业，2012(30):95－96.