一種弧光保護方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及電力系統(tǒng)保護領域，特別設及一種弧光保護方法。
【背景技術】
[0002] 隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，IlOkV及W上電壓等級均已有比較成熟的保護措施，6kV (IOkV)到35kV運個電壓等級范圍內廠用中壓配電開關柜為全廠輔機/供電系統(tǒng)的供電樞 紐，在發(fā)生內部故障時是否能迅速切除故障，對全廠(變電站)配電系統(tǒng)的安全運行至關重 要，但是按目前的保護方案:在電力系統(tǒng)中，35kV及W下電壓等級的母線由于沒有穩(wěn)定問 題，一般未裝設母線保護。然而，由于中低壓母線上的出線多，操作頻繁，=相導體線間距離 與大地的距離比較近，容易受小動物危害，設備制造質量比高壓設備差，設備絕緣老化和機 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W來，人們對中低壓母線的保護一直不夠重視，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。
[0003] 鑒于中壓母線的重要地位，任何故障的延時切除，都是我們極為不愿意看到的現(xiàn) 狀，因為開關柜內的電弧光發(fā)生時產(chǎn)生的高溫、高壓、弧光、振動、爆破音給開關柜等相關設 備造成嚴重的損傷，甚至波及到變壓器，造成變壓器的燒毀，嚴重危及人身的安全，從而造 成巨大的經(jīng)濟損失。如2009年安徽電力公司某供電局220kV變電站35kV開關柜誤操作電弧 光事故造成一人死亡;2009年重慶某電廠廠用電進線柜電流互感器絕緣電弧光故障造成停 機及廠用變壓器返廠維修;2011年云南電網(wǎng)公司"2.24"事故，怒江供電局某變電站因電弧 光事故造成一人死亡。
[0004] 由于多年運行表明中低壓配電柜內部弧光保護對人身及設備帶來極大的損害，各 國電力專家開始對電弧光故障進行研究及認識。國際電工委員會IEC修訂了其IEC60298-2003標準了中壓開關柜內部電弧光故障產(chǎn)生的原因、解決方案及測試方法，加拿大電力和 電子制造商協(xié)會化EMAC)制定了在內部弧光故障的條件下金屬鏈裝開關柜電阻的測試規(guī) 貝IJ，美國出版了 IEEE C37.20.7中壓金屬鏈裝開關柜內部弧光故障的測試導則。此外美國在 電力職業(yè)安全生產(chǎn)方面針對電弧光弧閃事故建立了相關標準和要求，美國國家防火協(xié)會 (NFPA)，作為美國國家電力規(guī)范(NBC)的一個補充，制定了NFPA 70E-2004職業(yè)電力安全要 求標準。國內根據(jù)IEC60298-2003標準制定我國現(xiàn)有標準GB 3906-2006《3.6^~40.5^交 流金屬封閉開關設備和控制設備》，定義了內部電弧級開關設備和控制設備（IAC)，其內部 故障電弧試驗規(guī)定為必做的型式試驗。
[0005] 近年來由于對內部故障電弧特征參數(shù)的不斷了解，中壓開關柜相關新標準對防弧 光故障要求的不斷提高，國內一些專家一直強調裝設專用中低壓母線保護的重要性，用戶 也希望可W提供一種造價偏低，原理簡單，適用于6-35kV的母線保護，W最大限度減小母線 故障對設備的損害，提供供電可靠性，作為最快速度的專用母線弧光保護系統(tǒng)應運而生，它 不僅能很好地應用于新裝開關柜里也能方便地加裝到已運行的開關柜中，其目標就是在第 一時間里切除弧光故障使人身傷亡及設備損害降至最低，與其他專用母線保護相比有價格 優(yōu)勢。
【發(fā)明內容】
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[0006] 當純弧光保護時，首先通過純弧光選擇開關將電流保護功能退出，當任何一個孤 光傳感器檢測到弧光信號時，與其相對應的出口繼電器動作并點亮與其相對應的跳閩燈； 當弧光判據(jù)與電流判據(jù)保護時，首先通過純弧光選擇開關將電流保護功能投入，且檢測到 有電流信號；同時當一個孤光傳感器檢測到弧光信號時，與其相對應的出口繼電器動作并 點亮與其相對應的跳閩燈。
[0007] 運兩種保護方式在實際運用過程中會造成誤動作事件發(fā)生，影響弧光保護裝置的 可靠性。
[0008] 本發(fā)明的目的就是針對W上存在的缺陷和問題，克服設備內部故障，電流變化不 大時的保護問題，提出一種可W在弧光故障剛發(fā)生時有效進行監(jiān)測、處理的弧光保護方法。
[0009] 對電力變電設備進行檢測，所述判斷電力設備電弧放電及其他故障的方法如下：
[0010] -種弧光保護方法，本發(fā)明特征在于：W電流信號和光波信號進行與邏輯判斷，通 過定時器，參考電壓信號，從而通過快速繼電器輸出到斷路器。運種判斷方法參考電壓信 號，從而提高弧光保護裝置動作的可靠性，避免亂動作，具體步驟如下：
[00川 SI:弧光保護裝置上電；
[0012] S2、賦初值給電流保護整定值Il日.set、弧光保護整定值OPl日.set和電壓保護整定值 Vlo.set
[0013 ] S3、測量并計算出母線電流工頻相量值、弧光強度及相電壓的工頻相量值；
[0014] S4、判斷是否滿足電流幅值iLO.setULOi，弧光強度OPLO.set如PLOi;
[001引S5:如果滿足，經(jīng)過定時器，比較母線相電壓的幅值1^、冊、11(：，將幅值最小的一項 取為ULOi;
[0016] S6、根據(jù)公式實時化=巧J W計算電壓饋線電流工頻相量值；
[0017] S7、判斷幅值是否滿足VLO.set含Ui;
[001引如果滿足，則啟動弧光保護，如果不滿足，則返回步驟S3。
[0019]弧光保護整定值的參量為光強度或光照度。1。:選1或采用如下公式計算：
[0021] Zsz = 2(ZSl+ZTl) + (ZT0+3Rg)，方p|。為故障相在故障發(fā)生前的電壓工頻相量值， &P I/為故障相在故障發(fā)生后的電壓工頻相量值，ZSl為主變壓器高壓側的系統(tǒng)正序阻抗， ZTl為主變壓器正序阻抗，ZTO為接地變壓器零序阻抗，雌為中性點接地電阻;主變壓器為配 網(wǎng)母線或饋線連接物理距離最近的變壓器。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是，弧光保護系統(tǒng)的好處：
[0023] (1)保護附近工作人員免遭電弧光對人身的傷害；
[0024] (2)保護中低壓設備免受嚴重破壞、防止火災發(fā)生；
[0025] (3)保護主變壓器或者廠用變壓器免受嚴重沖擊而損壞；
[00%] (4)防止波及占用直流系統(tǒng)，造成巨大的經(jīng)濟損失；
[0027] (5)最大限度地減小用戶的停電時間（用戶停電恢復時間，由原來的幾個星期或幾 天減少至幾個小時W內）
[00%] (6)延長現(xiàn)有開關相關設備的使用壽命。
[0029] (7)提高現(xiàn)有弧光保護裝置的可靠性。
【附圖說明】：
[0030] 圖1是傳統(tǒng)弧光保護裝置原理圖；
[0031] 圖2是本發(fā)明弧光保護裝置原理圖；
[0032] 圖3為中壓母線電弧光保護數(shù)字仿真實驗方案圖；
[0033] 圖4為F2相間故障波形；
[0034] 圖5為Fl斷路器觸頭上端故障波形。
【具體實施方式】：
[0035] 見圖2,圖3,一種弧光保護方法，本發(fā)明特征在于：W電流信號和光波信號進行與 邏輯判斷，通過定時器，參考電壓信號，從而通過快速繼電器輸出到斷路器。運種判斷方法 參考電壓信號，從而提高弧光保護裝置動作的可靠性，避免亂動作，具體步驟如下：
[0036] SI:弧光保護裝置上電；
[0037] S2、賦初值給電流保護整定值Il日.set、弧光保護整定值OPl日.set和電壓保護整定值 Vlo.set
[0038] S3、測量并計算出母線電流工頻相量值、弧光強度及相電壓的工頻相量值；
[0039] S4、判斷是否滿足電流幅值iLO.setULOi，弧光強度OPLO.set如PLOi;
[0040] S5:如果滿足，經(jīng)過定時器，比較母線相電壓的幅值1^、118、1](：，將幅值最小的一項 取為ULOi;
[0041] S6、根據(jù)公式實時Ui= Wi計算電壓饋線電流工頻相量值；
[0042] S7、判斷幅值是否滿足化O.set >化；
[0043] 如果滿足，則啟動弧光保護，如果不滿足，則返回步驟S3。
[0044] 弧光保護整定值的參量為光強度或光照度；占.,選1或采用如下公式計算：
[0045] Zs2 = 2(ZSl+ZTl) + (ZT0+3Rg)，{j^|。為故障相在故障發(fā)生前的電壓工頻相量值， If為故障相在故障發(fā)生后的電壓工頻相量值，ZSl為主變壓器高壓側的系統(tǒng)正序阻抗， ZTl為主變壓器正序阻抗，ZTO為接地變壓器零序阻抗，雌為中性點接地電阻。主變壓器為配 網(wǎng)母線或饋線連接物理距離最近的變壓器。
[0046] 本發(fā)明設計的運用光電等特征判斷電力設備電弧放電及機械震動、異常位移類故 障的方法依據(jù)的原理之一是，利用電壓信號對電力設備內部，進行電弧放電及機械類故障 檢測。
[0047]本發(fā)明根據(jù)傳統(tǒng)的電流和弧光信號進行"與操作"，從而使弧光保護裝置動作，在 實際情況下會出現(xiàn)誤動作，本發(fā)明巧妙地利用電壓信號和定時器，重新對弧光保護裝置進 行判斷，從而提高弧光保護裝置的可靠