摘要：近年來(lái)，中低壓開(kāi)關(guān)柜在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，中低壓開(kāi)關(guān)柜體積小、可標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。從而占據(jù)了電力市場(chǎng)的重要份額。而中低壓開(kāi)關(guān)柜體積較小、設(shè)備間距偏小，柜體內(nèi)的弧光短路故障時(shí)有發(fā)生，造成開(kāi)關(guān)設(shè)備被嚴(yán)重?zé)龤У氖鹿蕦覍野l(fā)生。本文分析了弧光短路的特性，現(xiàn)有保護(hù)方案存在的問(wèn)題，介紹了一種新型中低壓母線電弧光保護(hù)系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)了配置該型系統(tǒng)的必要性。

關(guān)鍵詞：中低壓母線；電弧光保護(hù)系統(tǒng)；應(yīng)用；

1概述

在電力系統(tǒng)中，35kV及以下電壓等級(jí)的母線一般不考慮穩(wěn)定問(wèn)題，因此一般未裝設(shè)單獨(dú)的母線保護(hù)。南于中低壓母線上的出線多，操作頻繁，三相導(dǎo)體線間距離與大地的距離比較近，容易受小動(dòng)物危害等原因，中低壓母線的故障幾率比高壓、壓母線高得多。由于人們對(duì)中低壓母線保護(hù)不夠重視，多采用帶有較大延時(shí)的后備保護(hù)來(lái)切除母線上的故障，往往造成事故的發(fā)展和擴(kuò)大，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。究其原因大多是因?yàn)闆](méi)有裝設(shè)單獨(dú)設(shè)置的中低壓母線保護(hù)，未能快速切除故障造成的。在設(shè)備的使用過(guò)程中母線上的操作比較頻繁，設(shè)備絕緣老化、機(jī)械磨損是必然現(xiàn)象，運(yùn)行條件發(fā)生改變以及人為操作錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)致母線故障率升高，對(duì)變電站的運(yùn)行存在安全隱患。

2電弧光短路特性分析

2.1故障電弧產(chǎn)生的原因

發(fā)生在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的弧光短路故障，究其原因可歸納為兩類(lèi)，一類(lèi)是設(shè)備原因，另一類(lèi)是人為原因。將這些原因做具體分析，得到以下5種情況：

(1)設(shè)備絕緣故障。目前開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部空間越來(lái)越小，造成開(kāi)關(guān)柜中部分絕緣材料爬距不夠，絕緣強(qiáng)度不足，長(zhǎng)期運(yùn)行容易造成絕緣擊穿放電事故。

(2)載流回路接觸不良。這類(lèi)因素一般是一次設(shè)備的連接部分不牢靠引起的。

(3)外來(lái)物體的影響。一般是老鼠等小動(dòng)物的進(jìn)入或工作人員工作結(jié)束后誤將扳手物品在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部。

(4)人為誤操作。由于操作人員操作目的不清楚，操作時(shí)精神不集中，會(huì)造成誤人其他帶電間隔、誤操作等。

(5)系統(tǒng)的原因。主要有系統(tǒng)容量逐年遞增、系統(tǒng)接地方式變化、電力電纜的廣泛應(yīng)用、系統(tǒng)的諧振、繼保設(shè)備和安全自動(dòng)裝置選型、配置不當(dāng)?shù)纫蛩亍?/p>

2.2故障電弧的危害

發(fā)生弧光故障時(shí)產(chǎn)生的明亮弧光，不但可能引起運(yùn)行維護(hù)人員暫時(shí)性失明，巨大的聲響效應(yīng)還可能引起人的休克，這些對(duì)人體的傷害都是巨大的。一旦燃弧時(shí)間超過(guò)了lOOms，其所釋放的便會(huì)迅速，而隨著燃燒時(shí)間的延長(zhǎng)，將陸續(xù)造成開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的各種電纜、連接銅排和鋼板等材料的燃燒、熔化。如果故障發(fā)生時(shí)，恰好有檢修、運(yùn)行人員在開(kāi)關(guān)柜周?chē)ぷ鳎貏e是開(kāi)關(guān)柜門(mén)因?yàn)楣ぷ餍枰呀?jīng)打開(kāi)的情況下，則故障電弧產(chǎn)生的巨大將會(huì)對(duì)工作人員造成巨大的傷害。

3現(xiàn)有中低壓母線保護(hù)方案存在的問(wèn)題

3.1主變中低壓側(cè)后備保護(hù)方案

此方案需考慮母線上的出線與母分開(kāi)關(guān)的配合問(wèn)題，因此其動(dòng)作時(shí)限一般較長(zhǎng)，通常時(shí)間定值取1．0～1．4秒。很明顯，如此長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)限的保護(hù)來(lái)隔離故障是無(wú)法滿足快速f生這一繼電保護(hù)的基本要求的，很有可能造成事故的發(fā)展擴(kuò)大，造成更大的損失。

3.2出線的過(guò)流保護(hù)方案

此方案利用出線線路保護(hù)中的過(guò)流保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作后，跳開(kāi)出線開(kāi)關(guān)的同時(shí)閉鎖主變相應(yīng)側(cè)的過(guò)流保護(hù)。這種方案保護(hù)動(dòng)作時(shí)限一般整定為300～1400ms，在這段時(shí)間內(nèi)，造成事故發(fā)展擴(kuò)大的概率依然較高，所以，此方案仍然不能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的需要。

3.3高阻抗母線差動(dòng)保護(hù)方案

此方案專(zhuān)門(mén)裝設(shè)一套中低壓母線電流差動(dòng)保護(hù)，保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間經(jīng)驗(yàn)值一般35,-60ms，如果要加上斷路器固有的分閘時(shí)間，從故障開(kāi)始到故障切除之間的時(shí)間則顯得偏長(zhǎng)。同時(shí)，此方案對(duì)CT的要求相對(duì)較高，保護(hù)范圍受cT安裝位置影響，舊站改造該型保護(hù)工程量較大。

4新型電弧光保護(hù)系統(tǒng)

4.1電弧光保護(hù)的原理

電弧光保護(hù)的原理簡(jiǎn)單，其通過(guò)安裝于開(kāi)關(guān)柜或電纜溝等地的光感探頭感受到光的增量變化，同時(shí)檢測(cè)CT中二次電流的增量，兩者構(gòu)成“與”門(mén)，從而發(fā)出跳閘命令。如果偶爾光線信號(hào)超過(guò)光線設(shè)定值或者電流信號(hào)超過(guò)電流設(shè)定值，系統(tǒng)不會(huì)輸出跳閘信號(hào)，也不會(huì)記憶在跳閘回路中，但可在主控單元上顯示報(bào)警信號(hào)，有利于運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)不正常狀態(tài)。

4.2電弧光保護(hù)的系統(tǒng)組成

(1)主控單元。主控單元猶如人的大腦，負(fù)責(zé)控制、管理整個(gè)系統(tǒng)。它通過(guò)接收電流單元傳來(lái)的過(guò)流信號(hào)和弧光傳感器或弧光單元傳來(lái)的弧光信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行分析、判斷，在滿足過(guò)流信號(hào)與弧光信號(hào)的“與”邏輯時(shí)，發(fā)出跳閘指令以故障。

(2)電流單元。電流單元用于檢測(cè)過(guò)電流信號(hào)，可分A，B，c三相分別檢測(cè)。其檢測(cè)到的信號(hào)通過(guò)光纖和數(shù)據(jù)線傳輸?shù)街骺貑卧骺貑卧罁?jù)設(shè)定的邏輯，判斷是否發(fā)出跳閘指令。

(3)弧光單元。弧光單元配置若干個(gè)弧光檢測(cè)接口，這些接121均為光纖接15，用于

連接弧光傳感器。弧光單元檢測(cè)到弧光信號(hào)后，通過(guò)光纖盒數(shù)據(jù)線傳輸?shù)街骺貑卧骺貑卧罁?jù)設(shè)定的邏輯，判斷是否發(fā)出跳閘指令。

(4)弧光傳感器。母線保護(hù)的無(wú)源弧光傳感器是探測(cè)弧光的光感應(yīng)原件。當(dāng)發(fā)生電弧光故障時(shí)，光的強(qiáng)度大幅度增加，弧光傳感器就會(huì)把光信號(hào)傳送給主控單元或者弧光單元。

4.3電弧光保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)

電弧光保護(hù)已逐步發(fā)展為現(xiàn)階段中低壓母線系統(tǒng)中較為理想的母線保護(hù)。其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)保護(hù)原理簡(jiǎn)單。通過(guò)感受故障點(diǎn)電弧光和采集電源進(jìn)線電流構(gòu)成“與”門(mén)，系統(tǒng)的組成也相對(duì)簡(jiǎn)單。

(2)動(dòng)作迅速可靠。通過(guò)采用快速動(dòng)作的繼電器，能夠保證發(fā)生故障時(shí)在短的時(shí)間內(nèi)發(fā)出跳閘命令，確保設(shè)備外觀不受損壞。

(3)故障點(diǎn)定位功能。根據(jù)弧光傳感器的實(shí)際安裝位置可以實(shí)現(xiàn)分區(qū)保護(hù)的功能。

(4)具有較強(qiáng)的抗干擾能力。電弧光保護(hù)系統(tǒng)采用無(wú)源弧光傳感器探測(cè)弧光，各組成部分采用光纖連接，確保了整個(gè)弧光保護(hù)系統(tǒng)的可靠性及高強(qiáng)的抗干擾能力。

(5)配置靈活、適應(yīng)性強(qiáng)。系統(tǒng)使用處理器技術(shù)，通過(guò)對(duì)弧光和過(guò)電流動(dòng)作信號(hào)的靈活編程，可對(duì)各段母線提供選擇性保護(hù)，適用于不同類(lèi)型的接線和運(yùn)行方式。

5安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品選型說(shuō)明

ARB5-弧光主控單元

技術(shù)參數(shù)代碼	代碼說(shuō)明
弧光主控板數(shù)
0	0塊主控板，可接0塊采集板信號(hào)
1	1塊主控板，可接6塊采集板信號(hào)
2	2塊主控板，可接12塊采集板信號(hào)
3	3塊主控板，可接18塊采集板信號(hào)
4	4塊主控板，可接24塊采集板信號(hào)
弧光采集板數(shù)
0	0塊采集板，可直接采集0個(gè)弧光探頭信號(hào)
1	1塊采集板，可直接采集5個(gè)弧光探頭信號(hào)
2	2塊采集板，可直接采集10個(gè)弧光探頭信號(hào)
3	3塊采集板，可直接采集15個(gè)弧光探頭信號(hào)
4	4塊采集板，可直接采集20個(gè)弧光探頭信號(hào)
電流輸入
1	1A
5
電源
1	裝置電源為DC110V，開(kāi)入電源DC110V
2	裝置電源為DC220V，開(kāi)入電源DC220V
3	裝置電源為AC110V，開(kāi)入電源DC24V（裝置自帶）
4	裝置電源為AC220V，開(kāi)入電源DC24V（裝置自帶）
電源
0	不需要
1	支持MMS
2	支持MMS，GOOSE

（1）＊表示可選附件，需要另外增加費(fèi)用1500元。

（2）主控板和采集板數(shù)量之和不能大于4。

（3）弧光探頭到采集板的長(zhǎng)度不能超過(guò)20米。

（4）如有特殊要求，請(qǐng)?zhí)貏e注明。

6安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)

型號(hào)	主要功能	技術(shù)參數(shù)
ARB5-M弧光保護(hù)主控單元	8組弧光保護(hù)	可選配4塊采集板，1塊采集板可采集5路探頭，共支持20路弧光探頭直接采集。 亦可選配4塊主控板（即可接入4臺(tái)ARB5-E擴(kuò)展單元）1塊主控板可接收6塊采集板的探頭，共支持120路弧光探頭采集。
	4組失靈保護(hù)
	4組電流回路TA監(jiān)測(cè)
	4組三相電流采集
	11路可編程跳閘出口
	非電量保護(hù)
	裝置故障告警
	2路RS485
	2路以太網(wǎng)
	1路打印接口
	1路IRIG-B碼對(duì)時(shí)接口
	支持IEC61850、modbusRTU、modbusTCP、IEC103
	支持GOOSE輸入輸出（選配）
ARB5-E弧光保護(hù)擴(kuò)展單元	弧光信號(hào)采集	可選配6塊采集板，1塊采集板可采集5路探頭，共支持30路弧光探頭直接采集。
	模擬狀態(tài)傳輸
	需要配合ARB5-M主控單元使用
ARB5-S弧光探頭	弧光信號(hào)監(jiān)測(cè)	點(diǎn)式弧光傳感器，可安裝于 母線室、電纜室或斷路器室。
現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及工程服務(wù)費(fèi)		視項(xiàng)目情況核價(jià)

7安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)安裝

弧光保護(hù)主控單元、探頭安裝圖如下。

8結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)也在不斷發(fā)展壯大，各地配網(wǎng)容量逐年遞增，中低壓母線故障對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行造成了嚴(yán)重的影響。如何解決中低壓母線系統(tǒng)的保護(hù)問(wèn)題已成為各電廠、電力公司當(dāng)前的一項(xiàng)重要工作。新型電弧光保護(hù)具有原理簡(jiǎn)單、動(dòng)作迅速、配置靈活等特點(diǎn)，為解決中低壓母線系統(tǒng)的保護(hù)問(wèn)題提供了理想的方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]于興羽,方宇,劉學(xué)敏,王華鋒．淺談新型電弧光保護(hù)中低壓母線系統(tǒng)中的應(yīng)用

[2]田廣青.電弧光保護(hù)及其在中低壓開(kāi)關(guān)柜和母線保護(hù)中的應(yīng)用[J]電工技術(shù)雜志，20O4

(O1)．

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.5（版）.

作者簡(jiǎn)介：

陳芳芳，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究中低壓綜合保護(hù)及絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的浅析电弧光保护在中低压母线系统中的应用方案的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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