唐雪陽

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

隨著光伏、儲(chǔ)能新型電力系統(tǒng)快速落地，SST固態(tài)變壓器憑借小型化、高效率、輕量化的優(yōu)勢(shì)，逐步替代傳統(tǒng)工頻變壓器，成為光儲(chǔ)場(chǎng)站、分布式微網(wǎng)的核心變流設(shè)備。但很多集成商、運(yùn)維業(yè)主容易忽略一個(gè)關(guān)鍵配套配置：弧光保護(hù)裝置。固態(tài)變壓器內(nèi)部電子器件密集，一旦出現(xiàn)弧光故障，會(huì)帶來不可逆的設(shè)備損毀、電網(wǎng)停運(yùn)、人身安全隱患，弧光保護(hù)已經(jīng)成為SST系統(tǒng)安全運(yùn)行的剛需配置。

一、SST固態(tài)變壓器，為何弧光故障風(fēng)險(xiǎn)更高？

傳統(tǒng)油變、干式變壓器依靠金屬柜體、絕緣油/環(huán)氧樹脂形成天然緩沖，故障蔓延速度相對(duì)平緩。而SST固態(tài)變壓器內(nèi)部集成大量大功率電力電子元器件，開關(guān)頻率高、功率密度高度集中，空間緊湊、元器件排布密集，一旦柜內(nèi)母線、觸頭、電纜接頭接觸不良、絕緣老化，極易產(chǎn)生電?。?/span>

1. 瞬間釋放超大能量，破壞力極*弧光發(fā)生瞬間會(huì)產(chǎn)生超高溫高壓電弧，單次故障釋放能量可達(dá)數(shù)十兆焦，高溫電弧會(huì)瞬間熔化銅排、燒毀電子元器件，短短數(shù)秒就能讓整套SST設(shè)備報(bào)廢。

2. 故障擴(kuò)散快，停電范圍持續(xù)擴(kuò)大電弧具備極*的傳導(dǎo)性，故障會(huì)快速蔓延至相鄰開關(guān)、母線回路，單臺(tái)固態(tài)變壓器故障極易擴(kuò)散至整個(gè)中壓配電系統(tǒng)，造成全站停電，光伏、儲(chǔ)能出力完*中斷，帶來巨大發(fā)電收益損失。

3. 嚴(yán)重威脅現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員人身安全弧光伴隨強(qiáng)光、沖擊波、高溫飛濺物，運(yùn)維巡檢、檢修作業(yè)時(shí)，一旦遭遇突發(fā)弧光，極易造成灼傷、沖擊傷害，存在重大人身安全隱患。

常規(guī)繼電保護(hù)依靠電流越限判別故障，動(dòng)作響應(yīng)速度慢，等到保護(hù)跳閘時(shí)，弧光已經(jīng)對(duì)設(shè)備造成不可逆損傷。想要從源頭規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，必須配套專用弧光保護(hù)系統(tǒng)，在弧光產(chǎn)生毫秒級(jí)快速切斷故障。

二、一體化弧光保護(hù)方案，全*位守護(hù)SST固態(tài)變系統(tǒng)

針對(duì)SST固態(tài)變壓器配套的中壓開關(guān)柜場(chǎng)景，市面上成熟的成套弧光保護(hù)解決方案集成采集、測(cè)量、故障監(jiān)視、邏輯控制、通訊上傳、故障錄波全功能，搭配無源光纖弧光探頭，構(gòu)建立體式柜內(nèi)故障監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，完*適配光伏儲(chǔ)能SST系統(tǒng)運(yùn)行需求。

1.毫秒級(jí)快速檢測(cè)，故障瞬間捕捉

整套系統(tǒng)搭載多路光纖傳感探頭，光纖可鋪設(shè)在開關(guān)柜各個(gè)關(guān)鍵區(qū)域，一旦捕捉到弧光光線信號(hào)，毫秒級(jí)完成故障判定，不會(huì)出現(xiàn)電流保護(hù)滯后的問題，從源頭縮短電弧持續(xù)時(shí)間。

2.硬接點(diǎn)快速跳閘，切斷故障回路

裝置自帶16路信號(hào)采集通道，配置多路快速出口繼電器，檢測(cè)到弧光信號(hào)后立刻下發(fā)跳閘指令，快速分?jǐn)鄶嗦菲鳎珉娀。苊夤收铣掷m(xù)擴(kuò)大，滿足新能源場(chǎng)站快速保護(hù)的嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)。

3.弧光+電流雙判據(jù)，保護(hù)精準(zhǔn)不誤動(dòng)

采用弧光光信號(hào)+故障電流雙重判別邏輯，只有光線異常、電流超限同時(shí)觸發(fā)才會(huì)啟動(dòng)跳閘，有效規(guī)避燈光、設(shè)備反光等環(huán)境干擾，杜絕誤跳閘影響光伏正常發(fā)電；同時(shí)完整記錄故障發(fā)生時(shí)間、故障位置、電流波形，方便運(yùn)維人員事后排查故障根源。

4.多類型通訊適配，無縫接入能源管理平臺(tái)

裝置支持以太網(wǎng)、RS485等主流通訊協(xié)議，采集到的弧光告警、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、故障錄波數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)上傳至配電室后臺(tái)、能碳管理平臺(tái)，運(yùn)維人員遠(yuǎn)程即可掌握柜內(nèi)安全狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)無人值守智能運(yùn)維。

三、SST固態(tài)變壓器系統(tǒng)探頭標(biāo)準(zhǔn)化布置方案

想要實(shí)現(xiàn)全柜無*角弧光監(jiān)測(cè)，需要在中壓開關(guān)柜三個(gè)核心區(qū)域布設(shè)光纖弧光探頭，構(gòu)建立體防護(hù)體系：

1. 母線室探頭安裝在母線連接頭、母線橋架位置，這里銅排接頭松動(dòng)、絕緣老化是弧光高發(fā)點(diǎn)位，是監(jiān)測(cè)重點(diǎn)區(qū)域。

2. 斷路器室覆蓋斷路器動(dòng)靜觸頭、隔離開關(guān)觸頭、CT互感器安裝區(qū)域，分合閘操作、長(zhǎng)期負(fù)荷運(yùn)行極易造成觸頭燒蝕起弧。

3. 電纜室監(jiān)測(cè)電纜終端頭、電纜接線端子，光伏儲(chǔ)能場(chǎng)站電纜載流量波動(dòng)大，接頭發(fā)熱老化極易誘發(fā)電弧故障。

配套使用的無源光纖探頭無需柜內(nèi)單獨(dú)供電，全絕緣非金屬結(jié)構(gòu)，不改變?cè)幸淮位芈方^緣性能；監(jiān)測(cè)角度超180°，單探頭檢測(cè)半徑可達(dá)0.5米，-40℃~85℃寬溫域穩(wěn)定運(yùn)行，適配戶外儲(chǔ)能、山地光伏等惡劣工況，使用壽命長(zhǎng)，后期幾乎免維護(hù)。

四、加裝弧光保護(hù)，給光儲(chǔ)項(xiàng)目帶來多重長(zhǎng)期價(jià)值

1.安全升級(jí)，降低設(shè)備損毀與人員傷害風(fēng)險(xiǎn)

毫秒級(jí)快速切除弧光故障，大幅縮短電弧燃燒時(shí)間，避免母線、SST固態(tài)變壓器內(nèi)部元器件燒毀，從根源降低設(shè)備大修、整機(jī)更換成本；同時(shí)消除現(xiàn)場(chǎng)巡檢人員的弧光安全隱患。

2.減少停機(jī)時(shí)長(zhǎng)，保障發(fā)電收益穩(wěn)定

普通電流保護(hù)動(dòng)作慢，故障后往往需要大面積停電檢修；弧光保護(hù)精準(zhǔn)定位故障間隔，僅切斷故障回路，其余光伏、儲(chǔ)能支路可維持正常運(yùn)行，大幅縮短非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)長(zhǎng)，減少發(fā)電量損失。

3.降低全生命周期運(yùn)維成本

提前預(yù)警、快速隔離故障，減少開關(guān)柜、固態(tài)變壓器的損耗；故障錄波功能快速定位故障點(diǎn)位，運(yùn)維人員無需逐段排查，檢修效率大幅提升，長(zhǎng)期節(jié)約運(yùn)維人力、備件成本。

4.智能化運(yùn)維，適配新型電力系統(tǒng)管控需求

保護(hù)裝置可對(duì)接廠區(qū)能源管理、微電網(wǎng)監(jiān)控平臺(tái)，弧光告警、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)云端上傳，運(yùn)維管理人員遠(yuǎn)程即可掌握配電安全狀態(tài)，適配分布式光伏、儲(chǔ)能無人值守電站的建設(shè)趨勢(shì)。

總結(jié)

SST固態(tài)變壓器作為新型光儲(chǔ)系統(tǒng)的核心設(shè)備，內(nèi)部元器件密集、弧光故障危害大，僅依靠傳統(tǒng)過流保護(hù)無法滿足安全防護(hù)需求。搭配成套光纖弧光保護(hù)系統(tǒng)，在母線室、斷路器室、電纜室全覆蓋布設(shè)無源光纖探頭，依靠光流雙判據(jù)快速跳閘保護(hù)，既能規(guī)避設(shè)備損毀、人身安全風(fēng)險(xiǎn)，又能保障光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定出力，是SST固態(tài)變壓器項(xiàng)目落地必不*少的安全配套方案，也是當(dāng)下新型電力場(chǎng)站標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的優(yōu)選防護(hù)配置。