WGHB电弧光保护系统

一、电弧光保护系统作用及应用领域

(一)作用如下：

1)减少或降低电弧光对于人体的伤害;

2)减少或降低电弧光短路故障对于设备的损害;

3)避免变压器因近距离母线故障造成动稳定破坏，延长变压器的使用寿命;

4)缩短电弧光故障切除时间，避免波及站内直流系统造成重大损失;

5)减少因电弧光故障造成设备停运的时间，更快地恢复供电;

(二)应用场合：

1)电力变电站

2)火电厂电气段开关柜母线室及馈线柜

3)风电场升压站集电线路开关柜

4)箱式变电站

5)铝镁行业大型直流整流柜

二、电弧光保护系统的组成

弧光保护系统主要由主控单元、弧光采集单元和弧光传感器组成，为了适应现场的应用需求，分为了母线型弧光保护系统和馈线型弧光保护系统。如下图所示：

图2 弧光保护系统结构示意图

2.1 主控单元

主控单元是母线型弧光保护系统的核心。它检测分析故障信号、接收分析采集单元的弧光故障信号，并对两种信号进行综合分析判断。在满足跳闸条件时，发出跳闸指令以切除故障。

主控单元一般安装在进线柜或紧邻进线柜的开关柜的二次控制门板上。

主控单元有：

1)16个弧光信号检测接口，用于接收来自弧光传感器的弧光故障信号;

2)4个数据通讯接口，1路RS485，1路CAN总线，1路以太网;

3)4路快速跳闸输出接口，符合IEC255-23继电器标准。

4)2路报警出口，其中一路为装置故障出口。

5)12路电流输入，检测4组三相电流信号，用于判断故障电流。

2.2 弧光采集单元

弧光采集单元与主控单元配合使用，是弧光保护系统的重要组成部分，主要用于采集故障弧光，并将判断后的结果通过高速总线传递给主控单元。单个弧光采集单元可以安装16路弧光探头，根据系统的大小可以任意增减弧光采集单元的数量。弧光采集单元通常安装在选定的开关柜内中。弧光采集单元具有

1)16个弧光信号检测接口，用于接收来自弧光传感器的弧光故障信号;

2)2个数据通讯接口，1路RS485，1路CAN总线;

2.3 弧光传感器

弧光传感器中的探头安装在柜内各间隔中，可实现由简单到复杂、有选择性的保护。弧光探头作为光感应元件，在发生弧光故障时检测突然增加的光强。主流应用分为光纤式弧光传感器和电缆式弧光传感器两种。

1)光纤式弧光传感器

光纤式弧光传感器，前置探头采集弧光信号中的特有光谱信息，并通过专用光纤将光信号传送给弧光采集单元或主控单元，弧光单元或主控单元完成光信号的分析处理与采集。

2)电缆式弧光传感器

电缆式弧光传感器，前置探头采集弧光信号中的特有光谱信息，并在探头处完成光信号与电信号的转换，输出4-20mA的电流信号传送给弧光单元或弧光保护主控单元。

2.4 技术特点

本系统具有以下技术特点：

1、满足所有电磁兼容(EMC)标准;

2、符合中国继电保护设计标准要求;

3、采用过流及弧光双重判据，可靠性高;

4、新型光纤连接传输，光电转换在装置内完成，抗电磁干扰能力强;

5、采用过滤干扰光的新型弧光传感器，具有过滤干扰光的功能，避免可见光传感器受环境光照影响引起误动;

6、出口跳闸时间小于10ms，远快于传统的母线保护，对开关柜的内部弧光故障总切除时间可以控制在75ms以内;

7、全汉字显示，操作习惯和传统数字式保护完全一致

8、跳闸出口逻辑可编程;

2.5.装置原理说明

1)电弧光保护功能

电弧光保护以电流单元为基础分组，弧光探头可以整定关联到任意一组电流信号上。

当弧光单元把光信号从弧光传感器传输到主控单元时，并且同时电流启动元件动作，电弧光保护动作;装置可选择弧光信号动作单判据作为动作逻辑判断。

图3 电弧光保护逻辑图

2) 装置自检

当装置检测到本身硬件故障时，发出告警信号，同时闭锁整套保护。硬件故障包括：采样回路故障、RAM出错、定值出错等。

三、电弧光保护系统产品外观与结构

3.1 主控单元结构尺寸

主控单元采用全封闭5U 1/3标准机箱，嵌入式安装于屏(柜)上。插件为后插导轨式，插紧后上下有锁紧螺丝。机箱安装开孔尺寸图如下：