關鍵詞:風電場；弧光；集電極總線保護
在風電場升壓站中，35kV及以下電壓等級的風電場集電母線將不再安裝保護，因為它延續了以前電網的方法設計。但由於風電場電母線集電線路多，大地與三相導線距離近，容易受到小動物的傷害，設備制造質量比高壓設備差，誤操作，運行環境差，設備機械老化，絕緣降低等。，風電場集電母線的故障概率高於壹般電網變電站。長期以來，風電場集電母線的保護被忽視，壹般采用延時大的後備保護切除集電母線故障，不能滿足風電場集電母線的運行要求，故障被放大，使投資者遭受損失。近年來，由於風力發電的快速發展，斷路器設備因各種原因燒毀嚴重，越級跳閘屢見不鮮。因外部短路電流沖擊而損壞主變壓器的事故也在增加，事故處理不當會擴大為大規模電網事故，已經引起電網營銷部門的重視。大部分都是因為風電場沒有配置集電母線保護，導致故障不能快速切除。為了保證風電場母線斷路器設備和變壓器的穩定運行，迫切需要根據繼電保護的要求，在風電場配置專用集電器保護。
1電路櫃耐弧時間指標分析
表l電弧持續時間下設備的損壞程度
電弧燃燒時設備的損壞程度
35 ms無明顯損壞，壹般檢查絕緣電阻後即可投入使用。
100ms設備受損較小。在開關設備再次投入運行之前，只需要進行清潔或可能的小修。
500ms設備損壞嚴重。現場工作人員可能會嚴重受傷。有些設備必須更換後才能再次投入運行。
斷路器櫃的耐弧時間。IEC298標準附錄AA規定的燃弧時間為100 ms，目前風電場的斷路器櫃大部分是按照IEC298標準制造的。由於電弧故障通常發生在斷路器動作並持續燃燒之前，燃燒持續時間等於斷路器分閘時間加上保護動作時間，短路故障切除時間應小於100ms，以防止短路故障造成較大危害。
斷路器櫃2短路故障保護措施的研究
2.1消極保護措施
該措施的原理是限制故障電弧的影響，如隔離各單元室、加強斷路器櫃內部結構、設置泄壓通道和釋放板等。這種措施可以稍微減少弧光的故障損失。
表2增加耐弧時間和增加成本的對比評估
開關設備提供的耐弧時間
200毫秒10%
1秒100%
但如果要通過加強內部結構來提高斷路器櫃的耐弧時間，會產生較高的成本。
2.2積極的保護措施
目前，常用的匯流條保護方案是:
2.2.1變壓器後備保護。考慮到饋線與母線分段開關的配合，正常情況下，保護跳閘時限設定為1。O-1.4秒，所以不難斷定達不到要求。
2.2.2集電線路過流保護閉鎖保護方案。該方案提高了動作速度，壹般動作時限為300 ~ 1400 ms。顯然，它仍然不能滿足在100 ms內排除故障的要求..
2.2.3電流差動集電器母線保護方案。電流差動組38內蒙古石化2014 4號
電氣母線保護方案中，保護動作時限壹般為35.0 ms，再加上斷路器的分閘時間，這個速度對於100 ms來說還是太長了，而且電流差動集電母線保護方案接線復雜，對電流互感器精度要求高，安裝在風電場等集電線路較多的母線上難度很大，成本很高。顯然，上述方案不能滿足保護覆蓋或快速切除母線故障的要求，迫切需要采用新的集電母線保護系統，以解決運行中由於集電母線故障率高、切除時間長而導致故障擴大，造成大量經濟損失的問題。
3弧光母線保護系統及其應用
3.1電孤燈的特性
產生空氣電弧時，最大瞬時功率可達40MW，內部溫度可升至65438+20000℃。電弧產生時和電弧末端的溫度可達4500℃(中壓範圍內)，電弧最大電壓可達500-1000V，電弧光強可超過正常照明強度2000倍。電弧保護系統是有效降低故障危害的必要手段。電弧保護系統是為了快速切斷電弧故障而開發的。當低壓或中壓開關櫃發生電弧故障時，它向斷路器發出快速跳閘命令。當電弧故障發生時，電弧保護系統可以通過檢查和檢測電弧傳感器的覆蓋區域來快速定位故障。電弧檢測傳感器有兩種:繞線式光纖傳感器，可以檢測光信號並通過光纖傳輸；聚光透鏡型傳感器間隔排列。
3.2保護裝置的配置
BS622裝置采用壹體化主機設計，電流監測、電弧監測和信號處理系統在壹臺主機中完成。與現有的分體設計相比，避免了系統當前單元的外接故障，系統運行可靠性更高。它有以下部件:主單元、擴展單元和電弧傳感器。電弧保護裝置的動作時間小於或等於2.5 ms，電弧保護裝置應具有故障定位功能，應能識別電弧發生的具體位置。持續自檢功能可以自檢繼電器的輔助電源，連接光纖，保證系統的可靠性。提供兩種電弧檢測方式，即環形光纖傳感器或透鏡傳感器，全光纖傳感器可檢測弧光，保證保護區域無盲區。
3.3應用情況
弧光保護已在包括中國在內的20多個國家的1000多套低壓保護系統中得到應用。最大的操作系統配備了20個主要單元，它已應用於電力系統發電、輸電、配電和使用的所有主要領域。
弧光保護系統應用最多的國家是非洲的南非。據統計，到2013年底，全國已有1200多套弧光保護系統投入運行，最大的系統有18臺主機。
在內蒙古自治區，烏蘭察布供電局、呼和浩特供電局、巴彥淖爾供電局等盟市供電局已陸續配置弧光保護，運行穩定，並開始進壹步推廣。壹些風電場已經開始改造低壓集電系統的母線保護，並應用bilsum弧光保護。
4結論
隨著微機和光電子技術的不斷研究和更新，各種新型母線保護原理和裝置不斷湧現。其中，弧光保護是針對斷路器櫃故障特點開發的母線保護，具有動作可靠快速、原理簡單、對風電場升壓站壹次設備無特殊要求、適應多種運行方式、多種運行方式下無需切換保護等優點，為風力發電企業提供了理想的解決方案。