延安宝塔区某煤矿企业35kV/10kV变电站弧光保护方案

一、项目背景与需求分析

1、煤矿供电安全形势

煤矿生产对供电可靠性具有很高要求。35kV变电站、10kV变电所作为矿井供配电系统的关键枢纽，承担着向主通风机、提升设备、排水系统等重要负荷连续供电的任务，其安全稳定运行直接关系矿井生产安全与人员生命财产安全。一旦发生停电事故，轻则造成停产损失，重则可能引发瓦斯积聚、设备损坏甚至人员伤亡等重大安全事故。因此，加强矿井变电所关键环节的保护能力，是煤矿安全生产管理的重中之重。

2、项目概况

本项目为延安市宝塔区某煤矿企业35kV变电站、主工业场地10kV变电所、驱动机房建设项目，建设内容涵盖35kV、10kV两个电压等级变电所及驱动机房配套供配电系统。为确保矿井供电系统在母线故障时能够快速隔离故障、降低事故损失，本项目配置南京法丁电力科技有限公司（以下简称“南京法丁”）FD-800ARC系列母线弧光保护系统，对开关柜母线实施分区、分级、毫秒级电弧光保护。

二、弧光保护系统原理与总体方案

1、弧光保护原理

弧光保护采用“弧光检测＋过电流判据”双判据原理。系统通过弧光传感器实时检测开关柜内的电弧光信号，同时采集母线电流信号；只在“检测到弧光信号且电流超过整定值”两个条件同时满足时，保护装置以毫秒级速度出口跳闸，快速切除故障电源。双判据设计既保证了故障切除的快速性，又通过电流判据有效过滤外界光线干扰等单一因素引起的误动，兼顾速动性与可靠性。

2、系统组成与总体架构

本方案弧光保护系统由母线弧光保护装置与可见光弧光传感器两级构成：母线弧光保护装置（FD-800ARC-M2）作为系统重点，负责采集弧光与电流信号、完成逻辑判断并输出跳闸出口；可见光弧光传感器（FD-ARC）安装于开关柜各隔室，实时检测电弧光信号并上传至保护装置。

保护装置安装于本段进线柜/PT柜，通过对本段进线柜及母联柜保护电流的采样，结合各开关柜弧光传感器信号，实现对本段母线及馈线设备的保护。

3、设备配置清单

4、配置特点

一是大容量弧光通道。FD-800ARC-48M2支持48路弧光通道，单台装置即可覆盖大型变电所多柜段集中保护需求。二是多路跳闸出口。单台装置配置12路跳闸出口，可实现对多台开关柜的快速切除。三是分级组合配置。48路与24路装置组合使用，可适配不同母线规模，兼顾性能与经济性。四是标准化通讯接入。设备支持IEC 61850通讯规约，可无缝接入变电站综合自动化系统，实现保护信息上送与远程监控管理。

四、保护动作逻辑与定值整定

1、安装位置与电流采样

弧光保护装置安装于本段进线柜/PT柜；弧光传感器按母线室1个、手车室1个、电缆室1个的布点原则安装于每面开关柜，实现关键隔室全覆盖；保护电流采样取自本段进线柜及母联柜保护电流。

2、保护判定方式

弧光保护采用“过电流＋弧光”双判据跳闸方式，弧光信号与过电流条件同时满足时保护出口动作，既保证动作快速性，又有效防止误动。

3、动作逻辑

（1）本段母线进线柜、母联柜及其他开关柜母线室检测到弧光，且进线柜电流大于整定值时，跳进线柜；

（2）本段母线进线柜、母联柜及其他开关柜母线室检测到弧光，且母联柜电流大于整定值时，跳母联柜；

（3）馈线柜断路器室、电缆室检测到弧光且进线柜或母联柜本柜电流大于整定值时，跳馈线本柜；

（4）弧光保护采用弧光＋过电流双判据，过流整定值取保护二次额定电流的1.5倍。

2、定值整定说明

过流整定值按保护二次额定电流的1.5倍整定。该定值在可靠躲过正常负荷电流及变压器励磁涌流的同时，确保在母线或馈线发生电弧光短路故障时保护可靠启动，实现快速、准确切除故障，避免事故扩大。

五、弧光保护系统技术特点

1、毫秒级快速动作。弧光与过流双判据同时满足即出口跳闸，保护动作时间毫秒级，限制电弧故障对设备的损坏；

2、双判据防误动。弧光与电流双重条件确认，抗外界光线等干扰能力强，运行可靠性高；

3、分区布点、分级跳闸。母线室、手车室、电缆室分区布点，进线柜、母联柜、馈线柜分级跳闸，实现故障精确定位与切除；

4、标准化通讯接入。支持IEC 61850通讯规约，便于接入变电站综合自动化系统，实现信息共享与集中监控；

5、高灵敏弧光传感。FD-ARC传感器响应波长280-700nm、视场角±120°，覆盖范围广、检测灵敏度高。

六、结语

煤矿供配电系统的安全稳定运行，离不开快速、可靠的母线保护。南京法丁FD-800ARC系列母线弧光保护系统，以“弧光＋过流”双判据、毫秒级快速动作、分区布点分级跳闸及IEC 61850标准化通讯等能力，为延安某煤业35kV/10kV变电站项目构建了坚实的安全防线。南京法丁将持续以可靠的电力保护产品与专业的工程服务，护航煤矿等高危行业的安全生产。

参考依据：

[1] GB/T 14598.302-2016《弧光保护装置技术要求》，国家标准化管理委员会发布，2016年实施。

[2] IEEE 1584《弧光闪络危害计算指南》（IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations）。

[3] 南京法丁电力科技有限公司，弧光保护装置相关规范及标准技术资料。

来源：人民视窗网