簡婷

安科瑞(rui)電氣股份有限公司 上海嘉(jia)定(ding) 201801

摘(zhai)要：近年來，中(zhong)低(di)(di)(di)壓(ya)開關柜(ju)在(zai)電(dian)力(li)系統中(zhong)得(de)到(dao)了(le)(le)(le)廣泛(fan)應用，中(zhong)低(di)(di)(di)壓(ya)開關柜(ju)體(ti)積(ji)小(xiao)、可標準(zhun)化生(sheng)產(chan)。從而占據了(le)(le)(le)電(dian)力(li)市場(chang)的重(zhong)要份額。而中(zhong)低(di)(di)(di)壓(ya)開關柜(ju)體(ti)積(ji)較小(xiao)、設備(bei)間距偏小(xiao)，柜(ju)體(ti)內(nei)的弧(hu)光短(duan)路故障時有發生(sheng)，造(zao)成開關設備(bei)被嚴(yan)重(zhong)燒毀的事故屢屢發生(sheng)。本文分析(xi)了(le)(le)(le)弧(hu)光短(duan)路的特性，現(xian)有保護方案存在(zai)的問題(ti)，介紹了(le)(le)(le)一種新型中(zhong)低(di)(di)(di)壓(ya)母線電(dian)弧(hu)光保護系統，強(qiang)調了(le)(le)(le)配置(zhi)該型系統的必要性。

關(guan)鍵(jian)詞：中低壓(ya)母線；電弧光保護系統；應(ying)用；

1概述(shu)

在(zai)電(dian)力系統中(zhong)，35kV及(ji)以下電(dian)壓(ya)(ya)(ya)等級的(de)(de)母(mu)(mu)線(xian)(xian)一般不考慮穩定問(wen)題(ti)，因(yin)此一般未裝設(she)(she)單(dan)獨的(de)(de)母(mu)(mu)線(xian)(xian)保護。南于中(zhong)低壓(ya)(ya)(ya)母(mu)(mu)線(xian)(xian)上的(de)(de)出線(xian)(xian)多(duo)(duo)，操(cao)(cao)作頻(pin)繁，三相導(dao)體線(xian)(xian)間距(ju)離與大(da)(da)(da)地的(de)(de)距(ju)離比(bi)(bi)較(jiao)近，容易受(shou)小動物(wu)危害等原因(yin)，中(zhong)低壓(ya)(ya)(ya)母(mu)(mu)線(xian)(xian)的(de)(de)故(gu)(gu)障(zhang)幾率比(bi)(bi)高壓(ya)(ya)(ya)、壓(ya)(ya)(ya)母(mu)(mu)線(xian)(xian)高得多(duo)(duo)。由(you)于人(ren)們對(dui)中(zhong)低壓(ya)(ya)(ya)母(mu)(mu)線(xian)(xian)保護不夠重視，多(duo)(duo)采用帶(dai)有較(jiao)大(da)(da)(da)延時(shi)的(de)(de)后備保護來切除母(mu)(mu)線(xian)(xian)上的(de)(de)故(gu)(gu)障(zhang)，往(wang)(wang)往(wang)(wang)造(zao)成(cheng)事故(gu)(gu)的(de)(de)發展和擴大(da)(da)(da)，造(zao)成(cheng)了巨大(da)(da)(da)的(de)(de)經濟損失。究其原因(yin)大(da)(da)(da)多(duo)(duo)是因(yin)為(wei)沒有裝設(she)(she)單(dan)獨設(she)(she)置的(de)(de)中(zhong)低壓(ya)(ya)(ya)母(mu)(mu)線(xian)(xian)保護，未能快速切除故(gu)(gu)障(zhang)造(zao)成(cheng)的(de)(de)。在(zai)設(she)(she)備的(de)(de)使用過程(cheng)中(zhong)母(mu)(mu)線(xian)(xian)上的(de)(de)操(cao)(cao)作比(bi)(bi)較(jiao)頻(pin)繁，設(she)(she)備絕緣(yuan)老化、機械(xie)磨(mo)損是必(bi)然(ran)現象(xiang)，運行(xing)條(tiao)件發生改變以及(ji)人(ren)為(wei)操(cao)(cao)作錯誤，會導(dao)致母(mu)(mu)線(xian)(xian)故(gu)(gu)障(zhang)率升高，對(dui)變電(dian)站的(de)(de)運行(xing)存在(zai)安全隱(yin)患。

2電(dian)弧光短路(lu)特(te)性分析(xi)

2.1故障電弧(hu)產(chan)生的(de)原因

發生在開(kai)關柜(ju)內部的弧光短(duan)路故(gu)障，究其原(yuan)因可歸納為兩類，一(yi)(yi)類是(shi)(shi)設備原(yuan)因，另一(yi)(yi)類是(shi)(shi)人為原(yuan)因。將這些原(yuan)因做具體分(fen)析，得到(dao)以下5種情況：

(1)設備(bei)絕(jue)緣(yuan)故障。目前開關(guan)(guan)柜(ju)內(nei)部空間越來越小，造成開關(guan)(guan)柜(ju)中部分絕(jue)緣(yuan)材(cai)料爬距(ju)不夠，絕(jue)緣(yuan)強度不足，長期運(yun)行(xing)容易造成絕(jue)緣(yuan)擊穿放電(dian)事故。

(2)載流回路(lu)接觸不良。這類(lei)因素(su)一般是(shi)一次設備的(de)連接部分不牢(lao)靠引(yin)起的(de)。

(3)外來物體(ti)的影響。一般是老(lao)鼠等小(xiao)動物的進入或工作人(ren)員(yuan)工作結束后誤(wu)將扳手(shou)物品在開關柜內部。

(4)人(ren)為誤操(cao)作(zuo)。由于操(cao)作(zuo)人(ren)員操(cao)作(zuo)目的不清楚，操(cao)作(zuo)時精神不集中，會造成誤人(ren)其他帶電(dian)間隔(ge)、誤操(cao)作(zuo)等。

(5)系(xi)統(tong)(tong)的原因。主要有系(xi)統(tong)(tong)容量逐年遞(di)增(zeng)、系(xi)統(tong)(tong)接(jie)地(di)方式變化、電(dian)力(li)電(dian)纜的廣泛應用(yong)、系(xi)統(tong)(tong)的諧振(zhen)、繼保設備和安(an)全自動裝置選型、配置不當等因素。

2.2故障電弧的危害(hai)

發生(sheng)(sheng)弧光故障(zhang)時產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)明(ming)亮弧光，不但可(ke)能引(yin)起運(yun)行維護人(ren)(ren)員暫時性(xing)失明(ming)，巨(ju)(ju)大(da)的(de)(de)(de)聲(sheng)響效應還可(ke)能引(yin)起人(ren)(ren)的(de)(de)(de)休克，這些對人(ren)(ren)體的(de)(de)(de)傷(shang)害都是巨(ju)(ju)大(da)的(de)(de)(de)。一旦燃弧時間(jian)超過了lOOms，其所釋放的(de)(de)(de)便會迅速，而隨著燃燒時間(jian)的(de)(de)(de)延長，將陸續造成開(kai)關(guan)柜(ju)(ju)內(nei)的(de)(de)(de)各種電纜、連接(jie)銅(tong)排(pai)和(he)鋼板等材料的(de)(de)(de)燃燒、熔化。如(ru)果故障(zhang)發生(sheng)(sheng)時，恰好有(you)檢修、運(yun)行人(ren)(ren)員在開(kai)關(guan)柜(ju)(ju)周(zhou)圍工作(zuo)，特別是開(kai)關(guan)柜(ju)(ju)門因為工作(zuo)需要(yao)已經打開(kai)的(de)(de)(de)情況(kuang)下，則(ze)故障(zhang)電弧產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)巨(ju)(ju)大(da)將會對工作(zuo)人(ren)(ren)員造成巨(ju)(ju)大(da)的(de)(de)(de)傷(shang)害。

3現(xian)有中(zhong)低壓母線保(bao)護方案存在的(de)問題

3.1主變中低壓側后備保護(hu)方案

此方案(an)需考慮(lv)母線上(shang)的(de)出線與(yu)母分(fen)開關的(de)配合(he)問題，因此其(qi)動作時限一般較(jiao)長，通常時間(jian)定值取(qu)1．0～1．4秒。很明顯，如此長動作時限的(de)保護來隔離故(gu)障(zhang)是無(wu)法滿足快速f生這一繼電保護的(de)基本要求的(de)，很有可能造成事故(gu)的(de)發展擴大，造成更大的(de)損失。

3.2出線(xian)的過流保(bao)護方案

此(ci)方(fang)案(an)利(li)用出線線路保(bao)護(hu)(hu)(hu)中的過流保(bao)護(hu)(hu)(hu)來實(shi)現。當過流保(bao)護(hu)(hu)(hu)動作后(hou)，跳(tiao)開出線開關(guan)的同時閉鎖主變相應側的過流保(bao)護(hu)(hu)(hu)。這種(zhong)方(fang)案(an)保(bao)護(hu)(hu)(hu)動作時限一般整定為300～1400ms，在這段(duan)時間(jian)內(nei)，造成事故發展擴大的概率依然較高(gao)，所(suo)以，此(ci)方(fang)案(an)仍然不能滿足系(xi)統(tong)穩定的需要(yao)。

3.3高阻抗母(mu)線(xian)差動保護方案

此(ci)方案專(zhuan)門裝設一套中低壓母線電流差(cha)動保(bao)護，保(bao)護的(de)動作(zuo)時間(jian)經驗值一般35,-60ms，如果要加上斷路器固有的(de)分閘時間(jian)，從故障開始到故障切除之間(jian)的(de)時間(jian)則顯(xian)得偏長。同(tong)時，此(ci)方案對CT的(de)要求相對較(jiao)高(gao)，保(bao)護范圍受(shou)cT安裝位置影響(xiang)，舊站改造(zao)該型保(bao)護工程量較(jiao)大(da)。

4新型電弧光保護系(xi)統

4.1電弧光保護的原理

電(dian)(dian)弧光(guang)(guang)保護(hu)的(de)原理簡單，其(qi)通(tong)過安裝于(yu)開關柜或電(dian)(dian)纜溝等地的(de)光(guang)(guang)感探頭感受到光(guang)(guang)的(de)增(zeng)(zeng)量(liang)變化，同時檢測CT中(zhong)二次(ci)電(dian)(dian)流的(de)增(zeng)(zeng)量(liang)，兩(liang)者構成“與”門，從而發出跳閘命令。如果偶(ou)爾光(guang)(guang)線信(xin)號超過光(guang)(guang)線設定值或者電(dian)(dian)流信(xin)號超過電(dian)(dian)流設定值，系統不會輸(shu)出跳閘信(xin)號，也不會記憶在跳閘回(hui)路中(zhong)，但可在主控單元上顯示報警信(xin)號，有利于(yu)運行(xing)人員及時發現不正(zheng)常狀(zhuang)態。

4.2電(dian)弧光保(bao)護的系統組成

(1)主控單(dan)元。主控單(dan)元猶如(ru)人的大腦，負責控制、管理整個系(xi)統。它通過接收電流(liu)單(dan)元傳來的過流(liu)信號和弧(hu)光(guang)(guang)傳感(gan)器(qi)或弧(hu)光(guang)(guang)單(dan)元傳來的弧(hu)光(guang)(guang)信號，并對其進(jin)行分析、判斷，在(zai)滿足過流(liu)信號與(yu)弧(hu)光(guang)(guang)信號的“與(yu)”邏輯時，發(fa)出(chu)跳閘指(zhi)令以故障。

(2)電(dian)(dian)流(liu)單(dan)元。電(dian)(dian)流(liu)單(dan)元用于檢測(ce)過電(dian)(dian)流(liu)信(xin)號(hao)，可分A，B，c三相(xiang)分別檢測(ce)。其(qi)檢測(ce)到的信(xin)號(hao)通過光(guang)纖(xian)和數據線傳輸到主(zhu)控單(dan)元，主(zhu)控單(dan)元依(yi)據設定的邏輯，判斷是否發出跳閘指令。

(3)弧(hu)(hu)光(guang)單元(yuan)。弧(hu)(hu)光(guang)單元(yuan)配(pei)置若干個弧(hu)(hu)光(guang)檢測接口，這(zhe)些接121均為光(guang)纖接15，用于

連接(jie)弧(hu)光(guang)傳(chuan)(chuan)感(gan)器。弧(hu)光(guang)單元檢測到弧(hu)光(guang)信號后(hou)，通過(guo)光(guang)纖盒數據(ju)線(xian)傳(chuan)(chuan)輸到主控單元，主控單元依據(ju)設定的邏輯，判(pan)斷是否發(fa)出跳閘指令。

(4)弧(hu)(hu)光(guang)(guang)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)。母線保護(hu)的(de)無源(yuan)弧(hu)(hu)光(guang)(guang)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)是探測弧(hu)(hu)光(guang)(guang)的(de)光(guang)(guang)感(gan)應原件。當發生電弧(hu)(hu)光(guang)(guang)故障時，光(guang)(guang)的(de)強度大幅度增(zeng)加(jia)，弧(hu)(hu)光(guang)(guang)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)就會把光(guang)(guang)信號(hao)傳(chuan)(chuan)送(song)給主控單元或(huo)者(zhe)弧(hu)(hu)光(guang)(guang)單元。

4.3電弧光保護的優點(dian)

電弧光保護已逐(zhu)步發展(zhan)為現階段中(zhong)低壓(ya)母(mu)線系統中(zhong)較為理想的母(mu)線保護。其具有以下(xia)優(you)點：

(1)保護原理簡單(dan)。通過感受故障點電弧光和采集電源進線電流構(gou)成“與”門，系(xi)統的組成也相對簡單(dan)。

(2)動作迅速可靠(kao)。通(tong)過采(cai)用快速動作的繼(ji)電器，能夠保證發(fa)生故障時在(zai)短的時間(jian)內發(fa)出跳(tiao)閘命(ming)令(ling)，確保設備外(wai)觀不受損(sun)壞。

(3)故障點定(ding)位功(gong)能。根據弧光傳(chuan)感器的實際安裝位置可以實現分區保護的功(gong)能。

(4)具有較強的(de)抗(kang)干(gan)擾(rao)能力。電(dian)弧光保護(hu)系(xi)統采用無源弧光傳感(gan)器探測弧光，各組成部分采用光纖連(lian)接，確(que)保了整個弧光保護(hu)系(xi)統的(de)可靠性(xing)及高強的(de)抗(kang)干(gan)擾(rao)能力。

(5)配置靈(ling)活、適應性強。系統(tong)使用處理器技術，通過對弧光(guang)和(he)過電(dian)流動作(zuo)信號的(de)(de)靈(ling)活編程，可對各(ge)段(duan)母(mu)線提供選擇性保護，適用于不同類(lei)型的(de)(de)接線和(he)運行(xing)方式。

5安科瑞(rui)ARB5-M弧光保護產(chan)品選(xuan)型說(shuo)明

ARB5-弧光主(zhu)控單元

（1）＊表示可選附件，需要另外增加費用(yong)1500元。

（2）主控板(ban)(ban)和采集板(ban)(ban)數(shu)量之和不能大(da)于4。

（3）弧光(guang)探頭到采(cai)集板的長度(du)不能(neng)超(chao)過20米。

（4）如(ru)有特殊要求，請特別注明。

6安科瑞(rui)ARB5-M弧光保護產品功能和技(ji)術(shu)參數

7安科瑞ARB5-M弧光保(bao)護產品現場安裝

弧光保護主控單(dan)元、探頭安(an)裝圖如下。

8結束語(yu)

隨著國(guo)民經濟的(de)(de)快(kuai)速(su)發展，電(dian)力(li)系統(tong)(tong)也在(zai)不斷發展壯大，各地配網容量逐年遞增(zeng)，中(zhong)低壓(ya)母線故障對系統(tong)(tong)安全(quan)運(yun)行(xing)造成(cheng)了(le)嚴重的(de)(de)影響(xiang)。如何解(jie)決中(zhong)低壓(ya)母線系統(tong)(tong)的(de)(de)保護(hu)(hu)問題已成(cheng)為各電(dian)廠、電(dian)力(li)公(gong)司(si)當(dang)前(qian)的(de)(de)一項重要(yao)工(gong)作。新型電(dian)弧光保護(hu)(hu)具有原理(li)簡單、動作迅速(su)、配置靈活等特點，為解(jie)決中(zhong)低壓(ya)母線系統(tong)(tong)的(de)(de)保護(hu)(hu)問題提供了(le)理(li)想的(de)(de)方案。

參(can)考文(wen)獻：

[1]于興羽,方(fang)宇(yu),劉學敏(min),王華鋒(feng)．淺談新(xin)型電弧光保護中低壓(ya)母(mu)線(xian)系統(tong)中的應用(yong)

[2]田廣青.電弧(hu)光保護及其在中低(di)壓開關(guan)柜和母線保護中的應用(yong)[J]電工技(ji)術雜志，20O4

(O1)．

[3]安科瑞(rui)企業(ye)微電網設計與應(ying)用手冊(ce)2022.5（版(ban)）.

作者簡介(jie)：

簡(jian)婷，女，本科，安(an)科瑞電氣股份有限公司，主要研究中低壓綜合保護(hu)及絕(jue)緣監測系(xi)統，