摘要：弧光保護(hù)裝置在母線發(fā)生弧光短路故障時(shí)，能快速排除母線故障，保護(hù)人身和設(shè)備安全，但目前的弧光保護(hù)裝置采用的動(dòng)作判據(jù)還不夠完善，在實(shí)際運(yùn)行中存在誤動(dòng)情況。文章給出兩點(diǎn)輔助判斷條件，能有效避免可能存在的誤動(dòng)情況，使弧光保護(hù)動(dòng)作的可靠性顯著提高。

關(guān)鍵詞：弧光保護(hù)；誤動(dòng)；母線保護(hù)；電流方向閉鎖；紫外輻射

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）30-0095-02

1 概述

根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，配網(wǎng)中每年每1000臺(tái)開關(guān)柜就有7臺(tái)遭到損壞，故障率0.7%。而農(nóng)村配電網(wǎng)的故障概率更高，達(dá)到1.2%左右，僅是手車柜，我國(guó)電力系統(tǒng)每年就有800多面柜燒毀。分析這些設(shè)備故障的原因，主要是由弧光短路引起的?；」獠坏茐陌嘿F的設(shè)備，更為嚴(yán)重的是造成人身傷害，甚至危及人的生命。而國(guó)內(nèi)目前的中低壓母線系統(tǒng)中一般不配置母差保護(hù)來(lái)快速切除母線故障，主要依靠上級(jí)變壓器的后備保護(hù)來(lái)切除，由于時(shí)間的級(jí)差，無(wú)法瞬時(shí)切除故障。電弧持續(xù)燃燒的結(jié)果是釋放出巨大的能量，從而造成災(zāi)難性的后果，開關(guān)柜被嚴(yán)重?zé)龤??；」獗Ｗo(hù)采用弧光檢測(cè)和電流檢測(cè)雙重判據(jù)，當(dāng)弧光和電流共同滿足動(dòng)作條件時(shí)，裝置發(fā)出跳閘信號(hào)，快速切除故障，保障人身和設(shè)備的安全。

110kV周巷變作為弧光保護(hù)裝置試點(diǎn)，于2011年11月在10kV開關(guān)柜裝設(shè)了弧光保護(hù)裝置，一年來(lái)運(yùn)行狀況良好。但在2012年8月8日，卻發(fā)生弧光保護(hù)誤動(dòng)事故，造成一段母線失電，擴(kuò)大了停電范圍，嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文對(duì)此次弧光保護(hù)的誤動(dòng)原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，并對(duì)實(shí)際運(yùn)行中可能存在的誤動(dòng)情況提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，增強(qiáng)了弧光保護(hù)運(yùn)行的可靠性。

2 弧光保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)過(guò)程

2012年8月8日，110kV周巷變Ⅱ段母線弧光保護(hù)動(dòng)作，出口跳#2主變10kV開關(guān)和10kV母分開關(guān)。110kV周巷變是內(nèi)橋接線，保護(hù)動(dòng)作前，#1主變、#2主變和110kV、10kV母分開關(guān)分別處運(yùn)行狀態(tài)。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，故障點(diǎn)位于#2主變10kV穿墻套管連接柜即#2主變10kV過(guò)渡柜處，在故障點(diǎn)處發(fā)生了明顯的竄弧痕跡。由于故障點(diǎn)位于#2主變低壓側(cè)的采樣CT上端，因此，故障點(diǎn)不在弧光保護(hù)范圍內(nèi)，弧光保護(hù)動(dòng)作異常。

3 故障原因分析

3.1 110kV周巷變弧光保護(hù)裝置簡(jiǎn)介

正常情況下，裝置自檢、透鏡自檢，如果發(fā)生故障，均能給出故障信息，同時(shí)，如果是裝置故障，將閉鎖跳閘出口，避免誤動(dòng)作；此信號(hào)可由一個(gè)告警節(jié)點(diǎn)輸出至告警小母線或信號(hào)采集裝置。

母線因故產(chǎn)生弧光，相應(yīng)母線室的透鏡傳感器檢測(cè)到弧光后，將信號(hào)上傳到擴(kuò)展單元REA107。擴(kuò)展單元收到信號(hào)后，將檢測(cè)信號(hào)通過(guò)總線電纜上傳到該柜所在段對(duì)應(yīng)的主單元。主單元REA101收到弧光信號(hào)的同時(shí)，立即將弧光信號(hào)同步轉(zhuǎn)發(fā)至另外一個(gè)主單元。各REA101在收到弧光信號(hào)的同時(shí)，比較自身采集到的電流信號(hào)。

弧光保護(hù)動(dòng)作判據(jù)為故障時(shí)產(chǎn)生的兩個(gè)條件：弧光和過(guò)電流。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(hào)，本段進(jìn)線斷路器跳閘，從而熄滅電弧，同時(shí)給出跳閘信號(hào)；但只檢測(cè)到弧光或者電流增量時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并不會(huì)發(fā)出跳閘指令。

3.2 弧光保護(hù)誤動(dòng)的原因

工作人員對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，#2主變10kV開關(guān)間隔、10kVⅡ段母線間隔、花園B822開關(guān)間隔及備用B820開關(guān)間隔探頭動(dòng)作燈亮，弧光保護(hù)動(dòng)作燈亮。#2主變10kV開關(guān)間隔、10kVⅡ段母線間隔、花園B822開關(guān)間隔及備用B820開關(guān)間隔為#2主變10kV過(guò)渡柜右邊相鄰間隔，#2主變10kV過(guò)渡柜左邊無(wú)相鄰間隔，#2主變10kV過(guò)渡柜無(wú)弧光保護(hù)探頭。

雖然故障點(diǎn)位于弧光保護(hù)范圍外，但是由于開關(guān)柜之間的遮擋物對(duì)光并不是完全密封的，特別是弧光短路時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)光，使相鄰間隔容易采集到光信號(hào)，滿足弧光條件。#1主變通過(guò)10kV母分供給故障點(diǎn)的短路電流也使#2主變低壓側(cè)CT的采樣值滿足電流條件。因此，兩個(gè)條件同時(shí)滿足弧光保護(hù)動(dòng)作判據(jù)，弧光保護(hù)動(dòng)作，使Ⅱ段母線失電，使停電范圍擴(kuò)大。

4 防止誤動(dòng)的措施

4.1 電流判據(jù)增加方向閉鎖條件

上述引發(fā)誤動(dòng)的一個(gè)重要原因是由于弧光保護(hù)裝置的電流判據(jù)主要取決于采樣電流的大小，而對(duì)于電流的方向則不作為判斷條件。因此，判斷電流時(shí)增加方向閉鎖條件，將有效避免上述的誤動(dòng)情況。

加入方向閉鎖條件后，當(dāng)母線上發(fā)生弧光短路故障，由于電流的大小和方向同時(shí)滿足，弧光保護(hù)仍然能可靠速動(dòng)；當(dāng)弧光保護(hù)范圍外，屬于母線以上的故障，由于電流方向不符合條件，電流判據(jù)就不滿足，屬于母線以下的故障，電流大小和方向同時(shí)滿足，存在誤動(dòng)可能性，該類情況下可通過(guò)下述措施進(jìn)行避免。

4.2 利用電弧的紫外輻射特征

目前，弧光保護(hù)裝置的弧光判據(jù)是根據(jù)傳感器檢測(cè)到的光強(qiáng)度大小來(lái)判斷。當(dāng)光強(qiáng)度落在弧光保護(hù)光靈敏度范圍內(nèi)，則弧光條件滿足，反之，如果光強(qiáng)度不夠，則視作非弧光接地短路故障信號(hào)。一般情況下，廠家對(duì)弧光保護(hù)的光靈敏度設(shè)置很高，用手電筒照射的光就能使其滿足動(dòng)作條件。因此，在其他非母線故障情況下，閃電等強(qiáng)光透過(guò)擋板的空隙照射進(jìn)來(lái)，由于弧光保護(hù)光靈敏度較高，就容易使其滿足弧光動(dòng)作條件。此時(shí)，如果恰好又發(fā)生10kV出線短路故障，使電流判據(jù)也同時(shí)滿足，那么，弧光保護(hù)就會(huì)誤動(dòng)作，使母線失電。

引入電弧的紫外輻射特征作為輔助條件，結(jié)合光強(qiáng)共同作為弧光的判據(jù)，則可避免此類誤動(dòng)情況。研究表明，電弧放電產(chǎn)生的弧光光譜包含紫外、可見光和近紅外3個(gè)區(qū)。紫外光光譜在230～400nm間，而230～280nm波長(zhǎng)區(qū)域的紫外光稱為日盲區(qū)。為了進(jìn)行電弧放電檢測(cè)，減小日光等的干擾，將光電傳感器檢測(cè)到的光用相應(yīng)的濾光技術(shù)處理，只需檢測(cè)280nm以下部分的紫外光。用電弧的紫外輻射特征輔助判斷弧光，將是減少弧光誤動(dòng)的有效措施。

5 結(jié)語(yǔ)

弧光保護(hù)裝置的誤動(dòng)原因主要是目前所采用的電流判據(jù)和弧光判據(jù)還不夠完善。通過(guò)對(duì)幾種可能誤動(dòng)的情況進(jìn)行分析，提出了防止誤動(dòng)的兩點(diǎn)措施，即在電流判據(jù)中引入電流方向閉鎖和在弧光判據(jù)中引入紫外輻射特征要素。采用以上兩點(diǎn)措施，將有效提高弧光保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：張思（1986-），男，慈溪市供電局助理工程師，研究方向：繼電保護(hù)專業(yè)的管理。

（責(zé)任編輯：文 森）