浅析弧光保护在沿海电厂用电保护中的应用方案

程瑜

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：随着能源需求的不断扩大，对于电力系统中的用电保护受到越来越多人的关注。目前的电厂厂用电的保护模式较为单一，特别在母线发生弧光路的时候无法及时采取相应的措施，从而扩大了因路造成的损失。文章简要分析了弧光保护的原理、弧光产生的原因以及对于电厂的危害并介绍了弧光保护系统，在实际生产过程中有一定的指导意义。

关键词：弧光保护；电厂；用电保护

0引言

电厂的用电保护中一般存在母线的不稳定情况，传统的厂电保护系统均没有安装母线保护装置。文章提出弧光保护系统对于电厂厂用电的保护。弧光保护一般是以一段母线作为一个控制单元，每个单元进行单独保护，弧光保护的主要问题是弧光路，弧光路是电厂厂用电为常见的故障之一，在电弧电阻的影响下路电流无法达到过流的状态从而导致弧光传感器无法的获得光信号主控单元也不能及时作出相应的切断故障点的命令，在一定的时间内会造成弧光发出大量的热量，长此以往会造成较大的安全隐患，从而导致人员伤亡以及设备的损坏。

1弧光保护原理

弧光保护的配置以每段母线为一个单元，一个单元即为一套保护。原理是通过装设在母线连接间隔上的弧光传感器进行相应母线室弧光检测，由扩展单元和总线电缆将弧光信号上传到对应的主单元，若为分段母线接线，主单元在收到弧光信号的同时，将弧光信号同步转发至另外一个主单元，然后比较自身采集到的电流信号，若弧光和电流均满足判据，则判为本段母线发生故障，发出跳闸令跳开主变进线断路器。其主要原理图如图1所示。

2弧光产生的原因及危害

沿海电厂弧光的产生原因主要分为以下几点：母线的绝缘层出现破损及老化现象；沿海电厂的电网结构发生改变导致电压发生变化；有物品碰到电网中带电的地方；操作人员的操作流程不合规范以及环境恶劣等几点都有可能造成弧光的产生。

弧光对于人体以及设备都有较大的危害。在产生弧光后放电的电流值较大，此时电弧的温度可能会达到数千度的高温可以造成人体大范围的，同时被弧光放电产生的高温融化的金属在发生一系列物理反应后，会渗入人体的皮肤从而严重威胁人体的健康。同时，电弧在产生弧光会产生高压气体，这些气体冲击可能会造成电力设备的损坏，在开关柜中发生弧光故障时会释放出大量的热量会烧坏开关柜中高额的设备，弧光还能冲击变压器造成电网出现断电的现象，同时弧光产生的高温会严重破坏电力系统中的各种线路从而威胁电厂的正常运行。

3弧光保护系统

3.1主要控制单元

弧光保护系统的主要控制单元是整个系统的核心部分，它的工作原理主要是在电力系统中对电流进行不断的检测同时对于弧光传感器反馈的信息进行分析处理，在识别危险源时及时对于故障点进行切断。主要控制单元一般安装在进线柜的控制门板上，主控单元能够结合弧光传感器反馈的信息进行准备得定位，同时使用者还可以根据不同的运行模式选择不同的切断方式和信号反馈。

3.2电源模块

在电厂厂用电的弧光保护系统中有一个单独的电源，此电源的主要供电目标是弧光保护系统的核心主要控制单元，在主要控制单元得到供电后会输出电流给电流元件以及弧光单元，电源模块与主控单元安装在同一位置。

3.3弧光传感器

弧光传感器的主要作用是对母线进行保护，是一种光感应的器件，当出现弧光危害时，光信号会随之大，此时弧光传感器会捕捉光信号并把它反馈到主控单元。

3.4电流元件

电流元件主要是用来检测电流信号的一种元件，由于电流元件具有多样性因此弧光保护系统中的故障切入模式也有多种选择性，电流元件可以搭配不同种类的电流互感器。电流元件在检测到电流信息后会及时通过光纤反馈到主控单元中，主控单元在经过分析处理后会发出相应的命令，如果主控单元判断会产生弧光时发出的是切断故障点的命令，反之则不会发出命令。电流元件为了用的距离采集到电流信息一般安装在电源的进线柜中。

3.5弧光单元

弧光单元的出现时为了弥补主控单元中弧光检测接口不足的情况，一个弧光单元具有十个弧光检测接口，每个接口均通过光纤将光信号传递给弧光传感器，同时弧光传感器的感光强度可以通过主控面板进行一定程度的调节。弧光单元的安装原则是保证弧光单元与主控单元的距离不能太远，以保证数据的安全可靠性。

4安科瑞ARB5-M弧光保护产品选型说明

ARB5-弧光主控单元

技术参数代码	代码说明
弧光主控板数
0	0块主控板，可接0块采集板信号
1	1块主控板，可接6块采集板信号
2	2块主控板，可接12块采集板信号
3	3块主控板，可接18块采集板信号
4	4块主控板，可接24块采集板信号
弧光采集板数
0	0块采集板，可直接采集0个弧光探头信号
1	1块采集板，可直接采集5个弧光探头信号
2	2块采集板，可直接采集10个弧光探头信号
3	3块采集板，可直接采集15个弧光探头信号
4	4块采集板，可直接采集20个弧光探头信号
电流输入
1	1A
5
电源
1	装置电源为DC110V，开入电源DC110V
2	装置电源为DC220V，开入电源DC220V
3	装置电源为AC110V，开入电源DC24V（装置自带）
4	装置电源为AC220V，开入电源DC24V（装置自带）
电源
0	不需要
1	支持MMS
2	支持MMS，GOOSE

（1）＊表示可选附件，需要另外增加费用1500元。

（2）主控板和采集板数量之和不能大于4。

（3）弧光探头到采集板的长度不能超过20米。

（4）如有特殊要求，请特别注明。

5安科瑞ARB5-M弧光保护产品功能和技术参数

型号	主要功能	技术参数
ARB5-M弧光保护主控单元	8组弧光保护	可选配4块采集板，1块采集板可采集5路探头，共支持20路弧光探头直接采集。 亦可选配4块主控板（即可接入4台ARB5-E扩展单元）1块主控板可接收6块采集板的探头，共支持120路弧光探头采集。
	4组失灵保护
	4组电流回路TA监测
	4组三相电流采集
	11路可编程跳闸出口
	非电量保护
	装置故障告警
	2路RS485
	2路以太网
	1路打印接口
	1路IRIG-B码对时接口
	支持IEC61850、modbusRTU、modbusTCP、IEC103
	支持GOOSE输入输出（选配）
ARB5-E弧光保护扩展单元	弧光信号采集	可选配6块采集板，1块采集板可采集5路探头，共支持30路弧光探头直接采集。
	模拟状态传输
	需要配合ARB5-M主控单元使用
ARB5-S弧光探头	弧光信号监测	点式弧光传感器，可安装于 母线室、电缆室或断路器室。
现场调试及工程服务费		视项目情况核价

6安科瑞ARB5-M弧光保护产品现场安装

弧光保护主控单元、探头安装图如下。

7结束语

综上所述，弧光保护的原理较为简单，同时弧光保护机制反应迅速，能够及时切断危险源，虽然电弧出现的几率不很很高，但是一旦发生电弧时会造成巨大的损失，因此在厂用电电力保护系统中安装电弧保护系统在很大程度上减少了弧光对于电网系统的影响，保护了人员以及电力设备的安全，提高了电厂的经济效益。

参考文献：

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审核编辑 黄宇