A. 弧光保护在新能源发电中的应用
【摘要】近年来新能源发电水平不断提升，而大规模发电使电力系统的负荷不断增加，而新能源的独特性质导致传统继电保护无法完全发挥作用。本文详细介绍了新型弧光保护系统，并且分析了常用的BS622弧光保护系统的实际使用功能，尤其是系统在变流设备与发电母线中的应用情况。弧光保护系统可以检测弧光与电流突变的故障信号对变流与母线的保护作用，降低了传统保护导致的谐波干扰、时间慢等问题，是新能源发电的重要保护方式。
【关键词】弧光保护;新能源发电;母线保护
全国能源储量不断下降，而不可再生能源带来的环境问题也在逐渐加剧，这种情况导致人类必须加强可再生能源的开发，实现可持续发展战略目标。发达国家早将新能源技术纳入能源结构调整的重点项目中，而我国在大型电网的支持下，势必深入发展新能源发电。新能源发电种类繁多，太阳能、风力、燃料电池、生物质等发电模式，都属于新能源发电，而不同种类的发电类型，完全由机组导入直流网络，在进入交流系统后，会改变现有的电网结构。系统故障后，继电保护行为也会受到影响，而传统的继电保护装置，只能对交流系统进行保护，但是直流与变流的保护仍然存在不足，为电力系统运行留下了安全隐患。在使用BS622弧光保护系统后，系统一旦发生弧光故障，操作人员可以快速处理，降低故障损失，为后期维护与回复供电提供帮助。
一、新能源发电系统
太阳能发电是国内常见的新能源发电系统，通过半导体将太阳光转化为电能，根据电网与系统的关系，可以划分为独立电网系统与并网系统。独立电网系统对电网要求较低，所以在偏远地区的应用较为普及。并网系统对电网要求较高，太阳能系统可以代替正常电网，实现功率提升与功率馈送。太阳能电池可以连接负载，在其中不添加储能设备，这种系统称为直接耦合系统，但是在阴天与夜晚该系统无法提供能量，所以还需添加蓄电池，太阳能并网系统使用储能装置、电子变流器、系统控制器组成。风力发电包含两大类型：可以实现独立运行、无需接网的离网型设备，需要接入电网系统的并网型设备。离网型装置发电规模小，主要在偏远地区使用，搭配上发电技术与蓄电池可以解决部分地区供电问题。并网型设备负责大规模发电，电网覆盖范围较广，总发电量可达几兆瓦甚至几百兆瓦，一般的大规模风力发电场，发电设备都能达到几十甚至上千台发电机组。并网型设备可以获得大电网补偿与支撑，使风力资源得到充分的开发，也是国际上最重要的风力发电发展方向。
二、弧光保护系统
目前我国的弧光保护系统种类繁多，而成都比善科技研发的BS622弧光保护系统是国内使用较为广泛的系统。该保护系统通过紫外传感器采集弧光信号，并且通过FPGA处理光电与电流信号，在经过滤波、传输、编码后，通过高速浮点DSP对弧光与电流进行判别，通过双判据可以加快保护动作，而且保护可靠性要高于传统继电保护设备，可以填补国内关于母线保护的空白。BS622弧光保护系统使用快速继电器作为跳闸回路，系统可以检测小于2ms的出口跳闸时间，反应时间要远超过传统继电保护装置，可以控制开关柜弧光故障切除时间维持在10ms内，BS622弧光保护系统包括主控、弧光、电流、传感器等多个单元组成。
三、变流设备的弧光保护应用
新能源发电使用大功率电子元件作为变流设备，调整直流逆变符合并网要求。电子器件在开关状态时，状态变换频繁，所以电量信号会出现复杂波形，形态的稳定性较差。在安装BS622弧光保护系统后，可以单纯检测胡光信号，如果大功率元件因故障问题导致损坏，可以通过装置直接切断电源，电弧燃烧后就可以立刻切除故障，故障处理速度有着很大的提升，也可以恢复供电，降低发电损失。
在使用变流设备保护时，弧光保护使用光判据，在开关器件、储能电容、滤波电感设备上安装弧光探头，一旦设备损坏发生闪弧问题，可以通过弧光保护检测湖光信息，将跳闸信号维持在2ms内，切断直流电源，避免因设备损坏导致的其他设备事故，降低事故发生范围。
四、发电母线的弧光保护应用
新能源发电与传统发电的最大差别就是稳定性，太阳能根据光照时间决定变化情况，风能根据气压与天气因素决定变化情况，而风速则是随时变化的一种能源。这种特性决定了新能源发电系统的潮流变化，甚至在发电过程中，可能出现方向的变化，风力发电设备就可以在变化较大的环境中进行发电。并入新能源的原有发电系统提高了母线保护难度，不稳定的电压与潮流变化导致电量采集更加困难。采取弧光保护，可以将非电量的指标作为主判据，而电流突变量则成为辅助判据，这些因素并不会受到太阳能与机械能的影响。弧光保护的母线应用结构。
在保护阶段，弧光保护通过双判据采集进线处电流，在母线出现故障、损坏后，可以在10ms内切断输入电源，保证不会因为闪弧问题烧毁母线，电源系统的安全性也有很大提升。
五、结语
新能源发电技术不断成熟，其总体发电比例也在不断增加。新能源机组与传统发电机组截然不同的特性，导致弧光保护对电力系统运行的影响逐渐增加，而传统继电保护无法满足新型电网系统的发展需求，bilsum弧光保护以其众多的保护优势，逐渐在新型电网系统中得到应用。弧光保护可以加快保护速度，在实际发电系统的应用过程中，可以发现使用弧光保护系统后，电网系统稳定性与可靠性均有极大提升，母线运行更加安全，非常适合在新能源发电中进行应用。
B. 电弧光保护装置是否能弥补母线缺陷
目前，380伏/1千伏/3千伏/6千伏/10千伏/35千伏开关柜中没有专用的母线主保护，但在国外电力行业已经普及95%以上；国内采用变压器过流保护用于母线后备保护，理论上必须延时300～500毫秒，实际上动作时间可能长达1.5～2秒，起不到对母线的真正保护，并且使变压器低压侧绝缘有较大的结构性损坏，所以目前的母线后备保护是有缺陷的。
从保护设计的系统可靠性来看，变压器、进线、馈线都有主保护，唯独母线没有专用的主保护，我们认为母线应该增加专用主保护。虽然母线故障出现概率较低，但一旦出现将损失惨重。因此，从技术、设计方面建议配置母线专用主保护，以确保操作人员的人身安全及系统的安全、稳定运行。
开关设备内电弧光产生的人为原因有误入带电间隔、隔离开关误操作、带接地线合闸、忘记测量工作区内的电压。技术原因有设备故障和带电设备的误操作，设备正常检修后，遗漏工具在开关设备内，错误的接线和母线连接，绝缘老化和机械磨损、过电压、小动物（尤其是老鼠）、灰尘、温度、湿度、腐蚀等环境因素。如果在开关柜内发生电弧光故障，由于开关柜中的空气压力和温度迅速增加，如果不及时切除，将造成人员伤亡、设备损坏等重大损失。
中、低压开关柜是供电系统的供电枢纽。在发生内部故障时，是否能迅速地切除故障，对配电系统的安全运行至关重要。但是，按目前的保护方案，中压母线尚没有配置任何专门的保护，而是由进线开关的相关后备保护来兼顾的；但是进线开关与出线开关的保护需要相互配合；一般速断保护延时的级差至少为300毫秒，甚至500毫秒或更长；而过流保护的配合级差更是长达1～2秒。所以，配电系统中、低压母线上所发生的任何故障都至少要延时切除。
换句话说，现有的厂用中、低压母线能在第一时间切除故障的保护还是个空白。可是，我们只要稍加注意，就会发现，不论是中、低压（开关柜）母线的上游还是下游的诸多电气设备都配有快速保护。相比之下，中、低压母线的安全性和可靠性却没有得到足够的重视。鉴于中、低压母线的重要地位，任何故障的延时切除，都是我们极不愿意看到的状况。因为开关柜内的各种故障，其短路电流所产生的电弧及其大量的高温，使柜内气体急剧膨胀，可在极短的时间内达到顶峰，严重危及人身和设备安全。
电弧光保护系统利用弧光和电流双重判据，快速可靠地切除中、低压开关柜母线上及配电设备发生的弧光短路故障，弥补现有开关柜母线保护的空白。它可以减少开关及上游变压器设备的损害，缩小事故障范围；避免或减轻工作人员在发生电弧短路故障时所造成的伤害；保护中、低压开关设备免受严重损坏，防止火灾的发生；保护昂贵的主变压器或厂用变压器免受短路电流冲击而损坏；最大限度地减少用户的停电时间。在第一时间内切除母线和开关柜内部故障，尽可能地缩短电气设备的恢复供电时间；延长现有开关设备的使用寿命，推迟更换开关设备的投资。确保电气设备的安全，以及全厂的安全、可靠运行。
一旦发生电弧光故障，这一装置可以迅速可靠动作，切除故障电源，准确定位故障点。对于变电所、大型企业用电的各种运行方式，可以具体情况和客户需要灵活配置，适应性强。BS622 电弧光保护综合测控系统是我公司根据市场需要开发的新一代产品，系统动作准确，反应灵敏，可靠性高。BS622 采用分布式模式设计，适合作为中低压母线保护，具备灵活的组网特性。其中馈线保护单元可独立形成最小化保护系统，单独保护馈线以减小事故停电范围。馈线单元也可运行于集中监控模式，通过某一主单元与调度通信。BS622 电弧光保护采用检测弧光和电流为输入量，可单独做为过流保护，纯弧光保护，及弧光与过流双判据保护。本系统具有原理简单、动作可靠迅速、对一次设备无特殊要求、适应于各种运行方式的优点。BS622 是发电厂、变电站、工业及商业配电系统 380V～35kV 中低压母线保护的理想解决方案。使用 BS622 电弧光保护，可以快速切除故障，从根本上限制故障电弧延续时间，消除其对人身的危害，最大限度地降低弧光对电气设备的损坏程度，避免主变压器等设备长时间遭受短路电流的冲击而损坏，阻断故障的扩大。
C. 电弧光保护在热电厂10KV厂用电系统的应用与分析
摘要：介绍了电弧光产生、危害及电弧光保护的原理和组成，对发电厂10KV中压厂用电系统保护的现状及存在盼不足进行了分析，以福建省东南电化股份有限公司热电厂为例，讨论了10kV厂用电系统电弧光保护装置的设计应用方案．
关键词：电弧光保护；母线保护；必要性；
1电弧光
1．1电弧光的产生当两电极间电压升高时，在电极最近处空气中的正负离子被电场加速，在移动的过程中与其它空气分子碰撞产生新的离子，这种离子大量增加的现象称为“电离”．空气被电离的同时，温度随之急剧上升产生电弧，这种放电称为弧光放电．弧光放电一般不需要很高的电压，当两点之间的电压超过其空气绝缘强度极限时就会发生，只要两端的电压提供的能量足以补偿热损耗并维持适当的温度条件，电弧将会持续发生．类似地，如果电路两相发生短路故障也可以产生电弧．
1．2电弧光的危害电力系统中发生故障而产生的电弧光会造成开关设备中的压力和温度迅速增加，如不及时切除、将可能造成重大危害．故障时电弧光发生产生的气体会导致开关设备剧烈振动，固定元件松脱，造成一次、二次设备严重污损，绝缘电阻为零．甚至开关柜爆炸导致人员伤亡；故障时电弧光发生产生的高温会导致铜排、铝排、电缆熔毁，绝缘护套着火，燃烧产生的有毒烟气伤害呼吸系统，高温灼伤皮肤，强光刺伤眼睛．
2电弧光保护
2．1电弧光保护的原理供、配电系统遭受感应雷入侵造成各种短路事故，各种人为误操作引起的事故和操作过电压造成的人员伤亡和设备损坏等都会以瞬间击穿和短路，引起爆炸、燃烧产生电弧光的形式表现出来，电弧光它不仅会对设备造成严重毁灭性的破坏，还会对人身安全构成直接威胁．这种破坏和威胁是由于电弧光本身的特性所决定的．如图1和表1所示：根据电弧光特性原理可知，如果能在100ms内切除故障，就能最大限度的降低对人身和设备造成的损失．母线电弧光保护系统，突破了常规保护的判据原则，率先采用了检测弧光和电流两个非关联参数(电量和非电量)作为判据(如图2所示)；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．当故障时电弧光发生，装置会发出lms跳闸输出信号，迅速切断故障源，这个速度远远快于传统的母线保护，加上断路器35---60ms的跳闸时间，这样开关柜内部切除故障的时间完全可以控制在100ms以内．因此，电弧光保护系统可以大大降低故障造成的经济损失，确保操作人员安全，为快速处理故障、恢复供电创造条件．
2．2电弧光保护的的系统组成母线电弧光保护系统主要由主控单元BS622(管理控制整个系统)、电流单元(电流检测单元)、弧光单元(电弧光检测单元)、弧光传感器(把光信号转换为电信号传给弧光单元或主控单元1、电源模块及连接各部件之间的光纤和数据线组成．
3电弧光保护的必要性
3．1现阶段10KV中压母线保护存在的问题
发电厂厂用10KV中压母线是全厂辅机和供电系统供电枢纽，当母线发生故障时，将使连接在母线上的所有元件在修复故障母线期间或转换到另一组无故障母线运行以前被迫停电，还可能引起系统稳定性的破坏，造成严重后果．随着电力系统的不断发展，对母线保护的快速性、可靠性、灵敏度等要求越来越高．
根据IEC298标准和国标GB3906—1991的规定，10KV中压开关柜承受的内部燃弧时间仅为lOOms，任何时间的延长都会超出开关柜设计承受的极限．
中压母线在国标《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB50062-92)中没有专门要求对中压母线配备专用保护．而是利用进线开关的后备保护来兼顾的．但进线开关与出线开关的保护需要相互配合：一般速断保护延时的级差至少为300毫秒，甚至500毫秒；而过流保护的配合级差更是长达1—2秒．导致在发生母线短路故障时未能在第一时间切除故障，变压器后备过流保护，是现阶段采用的最广泛的中压母线保护，其通常保护动作时间定值为1秒以上，显然速度上远远无法满足快速切除母线故障的要求．
3．2 10KV中压母线故障几率较高
1OKV中压母线配电系统由于系统出线多、操作频繁、三相导体线间距离与大地的距离比较近，运行条件恶劣，系统运行方式改变频繁，人为误操作也更容易发生，因此10KV中压母线的故障几率远远超于高压母线的故障几率，这已是不争的事实．据报道，我国电力系统每年中压手车柜就有几百面被烧毁．究其原因大多是因为没有装设专门的中压母线保护，未能快速切除故障造成的．所以，为了保证变压器及母线开关设备的安全运行，根据继电保护快速性的要求，迫切需要配置专用中压母线保护．
3.3母线弧光保护的可靠性
电弧光保护系统测量的电和光是两个不同的物理性质的参数，采用光信号和故障电流信号双判据的动作原理决定了它的误动作率比系统中其他主保护(进、馈线、变压器等)要小得多．动作迅速可靠，开光柜内的故障切除时间可控制在lOOms以内，远快于传统母线保护，可将故障损失降低到最小．BILSUM的电弧光保护装置已在实际的项目上运行多年，可在有燃弧时候精确拉闸，使用起来非常稳定。
4 结论
10KV中压开关柜弧光短路故障事故时有发生，装设专门的中压母线保护装置是十分必要的．电弧光保护系统可以快速而有选择的切除故障，从而最大限度的减少弧光短路对设备的危害，提高供电的可靠性，实际应用效果良好．
D. 开关柜弧光保护装置
概述
在110KV变电站的中低压母线一般不配置母线保护，近年来为了有效抑制变电站中低压母线开关设备损坏及母线和断路器故障引起主变压器损坏的发生，越来越多的变电站中低压开关柜配置电弧光保护。通过弧光保护装置可以快速地切除故障点，保证系统的安全稳定运行。
应用范围
适用于电力开关柜中，引入电弧光保护装置，可以捕捉到电气弧光，并快速地切除故障点，保证电力系统的安全稳定运行。
主要特点
1、动作迅速可靠
采用了可靠的快速算法，可以在短时间内判断弧光变化信号和电流变化信号并迅速出口，从发现故障到出口跳闸时间间隔优于10ms，确保开关柜内设备的弧光在75ms以内切除。
2、全数字化设计
本装置采用全数字化设计，配置灵活，动作精度高，而且排除了由于旋钮或其他机械设计导致的误差隐患。
3、保护原理简单、合理
根据弧光产生时的特点，装置采用弧光和电流双重判据，判据简单且可以有效的保证动作的准确性。
4、强大的电气性能
弧光探头设计、连接线等全部采用耐高温、阻燃的高分子材料，具有超强的电气隔离效果。装置完全满足EMC的标准，保证了弧光保护系统的整体稳定性和动作的可靠性。
5、故障信息记录全面
在故障弧光发生并引起装置跳闸后，主控单元或馈线保护单元可以准确的记录弧光探头检测到故障弧光的位置信息，且可以详细记录动作时刻的三相电流值。
6、多种辅助保护功能
主控单元不但有弧光保护，还有断路器失灵等辅助保护，这些保护是弧光保护的合理配置和有效补充。
主要作用
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。
E. 电弧光保护装置在配电系统中的重要吗
“安全即效益”配置bilsum弧光保护的核心理念。贴合用户需求，全方位多功能，给激进中低压母线及开关柜带来更安全的运行维护，为您的效益空间提供保证。 Bs622中低压母线弧光短路快速维护系统以智能电网的发展为方向，结合国外先进的智能电网产品设计理念，为客户提供具有前瞻性和最优性价比的弧光维护装置及完善的维护配置方案。
弧光保护产品的重要性：
发电厂、大用户厂用及配电系统中低压开关柜众多，整个供电系统的核心设备，对全厂/配电系统的平安运行至关重要。但是目前惯例的维护配置方案，中低压母线没有配置专门的维护，通常由进线开关的后备维护整定来实现；并且进线与出线开关的维护需要相互配合，所以厂用/配电系统的中低压母线故障要经过延时切除。一般速断保护延时的级差至少为300ms甚至500ms ;而过流保护的配合级差更是长达12秒。
鉴于中低压母线在配电系统中的重要地位，任何故障的延时切除，都将严重危及人身和设备安全，造成巨大的损失，所以对中低压母线的运行维护有充分理由予以重视。
同时，故障电弧光具有发展迅速、不可预测、破坏力大、极易传播的特点、电弧中心温度逾越一万摄氏度，弧光的光强度可以逾越正常的照明光强2000倍。因此，对故障电弧光早发现、早处置成为抑制电弧光发展的关键，只有尽力争取每一毫秒使供电断路器跳闸切除故障，才干够使设备和人身平安得到最大限度的维护。
F. 采用电弧光保护产品的重要性
首先是可以避免短路故障时产生的电弧光对人员及设备造成极大的危害。其次是可版以避免电弧光短路事故权造成大范围的停电及恢复供电时间延长。最后，从经济方面看，由于短路时所产生的电弧光造成的损失远高于中低压母线故障保护装置的投资；中低压母线保护装置虽不能阻止电弧光发生，却能快速的切除母线短路故障，使工作人员、电气设备在最大程度上免受伤害。
G. 电气系统中弧光保护装置的具体作用是什么
快速灭弧，防止高温烧毁设备，以及不能及时断路