安(ān)科瑞  陳(chén)聰

摘(zhāi)要：近年(nián)來(lái)，中低壓開(kāi)關櫃(guì)在(zài)電(diàn)力係(xì)統中得到(dào)了廣泛應用(yòng)，中低壓(yā)開關櫃體積小，可標準化(huà)生(shēng)產。從而占據了(liǎo)電力市場的重要份(fèn)額(é)。而中低壓開關櫃體積(jī)較(jiào)小(xiǎo)，設(shè)備間(jiān)距偏小(xiǎo)，櫃體內的弧(hú)光短(duǎn)路故障(zhàng)時有(yǒu)發生(shēng)，造成(chéng)開關(guān)設備(bèi)被(bèi)嚴重燒毀的(dí)事故屢(lǚ)屢(lǚ)發(fā)生(shēng)。本(běn)文分析(xī)了(liǎo)弧光短路的(dí)特性(xìng)，現有(yǒu)保護(hù)方案存(cún)在(zài)的問(wèn)題，介(jiè)紹了(liǎo)一種新型(xíng)中低壓(yā)母綫電弧(hú)光保(bǎo)護係統(tǒng)，強調了配(pèi)置該型係統(tǒng)的必(bì)要(yào)性(xìng)。

關鍵(jiàn)詞：中(zhōng)低壓母綫；電(diàn)弧(hú)光(guāng)保護係統；應用；

1概述(shù)

在電(diàn)力係統中(zhōng)，35kV及(jí)以下(xià)電(diàn)壓等(děng)級的母綫(xiàn)一(yī)般不(bù)考(kǎo)慮穩(wěn)定問(wèn)題，因此(cǐ)一般(bān)未(wèi)裝(zhuāng)設單獨的母綫保護。南於(yú)中(zhōng)低壓(yā)母(mǔ)綫(xiàn)上的出(chū)綫多(duō)，操作頻(pín)繁，三相導體綫(xiàn)間距離與大地的距離比較近，容(róng)易(yì)受(shòu)小(xiǎo)動物危害等原因(yīn)，中低(dī)壓母(mǔ)綫的故障幾(jī)率比高(gāo)壓，壓母綫(xiàn)高(gāo)得(dé)多(duō)。由(yóu)於人們對中(zhōng)低壓母綫保護(hù)不(bù)夠(gòu)重(zhòng)視，多采(cǎi)用(yòng)帶(dài)有(yǒu)較大(dà)延時的後備保護來切除(chú)母(mǔ)綫(xiàn)上的故(gù)障，往往造(zào)成(chéng)事故(gù)的發展和擴(kuò)大，造成(chéng)了巨(jù)大的經濟(jì)損失(shī)。究其(qí)原(yuán)因大多是因(yīn)為(wéi)沒(méi)有(yǒu)裝設單獨設置(zhì)的中低(dī)壓母(mǔ)綫保(bǎo)護(hù)，未能快(kuài)速(sù)切除故(gù)障(zhàng)造成的。在設備的使用過程(chéng)中(zhōng)母(mǔ)綫(xiàn)上(shàng)的操(cāo)作(zuò)比(bǐ)較頻繁，設備(bèi)絕緣老化(huà)，機(jī)械磨損(sǔn)是必然現(xiàn)象，運行條件(jiàn)發(fā)生改變以(yǐ)及(jí)人為操作錯(cuò)誤(wù)，會導(dǎo)致母綫(xiàn)故(gù)障(zhàng)率升(shēng)高(gāo)，對(duì)變電(diàn)站的運(yùn)行(háng)存在(zài)安(ān)全(quán)隱患。

2電(diàn)弧(hú)光(guāng)短路(lù)特性分析(xī)

2.1故障(zhàng)電(diàn)弧(hú)產生的(dí)原(yuán)因(yīn)

發生(shēng)在(zài)開關櫃內(nèi)部的弧光短(duǎn)路故(gù)障，究其原(yuán)因可歸納為(wéi)兩(liǎng)類，一類是(shì)設(shè)備(bèi)原因，另一(yī)類是人為原(yuán)因(yīn)。將這(zhè)些原因(yīn)做(zuò)具體分(fēn)析，得到以下(xià)5種情(qíng)況(kuàng)：

(1)設備絕(jué)緣故(gù)障。目前(qián)開(kāi)關(guān)櫃(guì)內(nèi)部(bù)空(kōng)間越來越小(xiǎo)，造成開(kāi)關櫃(guì)中部分絕(jué)緣材(cái)料(liào)爬(pá)距(jù)不夠，絕(jué)緣強(qiáng)度不(bù)足，長期運行容(róng)易造成絕緣擊穿放電事故(gù)。

(2)載(zǎi)流回路接(jiē)觸不良。這類(lèi)因素一般是一次(cì)設備(bèi)的(dí)連(lián)接(jiē)部(bù)分不牢(láo)靠(kào)引起(qǐ)的(dí)。

(3)外(wài)來(lái)物體的影(yǐng)響。一(yī)般(bān)是老(lǎo)鼠(shǔ)等小動物的進入或工(gōng)作人(rén)員(yuán)工作(zuò)結(jié)束後(hòu)誤將扳手(shǒu)物品在(zài)開關櫃(guì)內(nèi)部。

(4)人為誤操(cāo)作。由於(yú)操作(zuò)人(rén)員操作(zuò)目的(dí)不(bù)清楚，操作(zuò)時精(jīng)神不(bù)集中(zhōng)，會(huì)造成誤人其他帶電間隔，誤操作(zuò)等。

(5)係(xì)統(tǒng)的原(yuán)因(yīn)。主要有(yǒu)係統容(róng)量逐(zhú)年遞增，係統接地(dì)方(fāng)式變化，電力(lì)電纜的廣泛應用(yòng)，係統(tǒng)的(dí)諧振(zhèn)，繼保設備和安(ān)全自動(dòng)裝(zhuāng)置選型(xíng)，配置(zhì)不(bù)當(dāng)等因(yīn)素。

2.2故障電弧的危害

發生弧光故障時產生的(dí)明亮弧(hú)光，不但可(kě)能引(yǐn)起運行維護人(rén)員(yuán)暫時性(xìng)失(shī)明，巨大(dà)的(dí)聲響(xiǎng)效(xiào)應(yīng)還可能(néng)引(yǐn)起(qǐ)人的休克，這(zhè)些(xiē)對人體的傷害都是(shì)巨(jù)大的。一旦(dàn)燃(rán)弧(hú)時間(jiān)超過了lOOms，其所(suǒ)釋(shì)放的(dí)便會迅速，而(ér)隨著燃燒(shāo)時間(jiān)的延(yán)長，將陸續造(zào)成開(kāi)關(guān)櫃(guì)內(nèi)的各種電纜(lǎn)，連接銅排(pái)和(hé)鋼(gāng)板等(děng)材料的燃燒(shāo)，熔化。如果(guǒ)故障發(fā)生時(shí)，恰好有(yǒu)檢(jiǎn)修，運(yùn)行人員在開(kāi)關(guān)櫃周圍工作，特別是開關櫃門(mén)因為工(gōng)作需(xū)要已經打開(kāi)的(dí)情況(kuàng)下，則故障(zhàng)電弧(hú)產生的巨大(dà)將會(huì)對工作人員(yuán)造成(chéng)巨(jù)大(dà)的傷害。

3現有(yǒu)中低壓母(mǔ)綫保護方(fāng)案存在的問(wèn)題

3.1主(zhǔ)變中低壓側後備(bèi)保(bǎo)護方案(àn)

此方案需考(kǎo)慮母綫上的出綫(xiàn)與母(mǔ)分(fēn)開(kāi)關的(dí)配(pèi)合(hé)問(wèn)題(tí)，因此(cǐ)其動(dòng)作時(shí)限一般(bān)較(jiào)長，通(tōng)常時間(jiān)定(dìng)值取1．0～1．4秒。很(hěn)明(míng)顯，如此長動作時限的保(bǎo)護來隔(gé)離(lí)故障(zhàng)是無(wú)法滿足快(kuài)速f生這(zhè)一繼(jì)電保(bǎo)護(hù)的基(jī)本(běn)要求的(dí)，很有可能(néng)造成事故的發展擴大，造成更大的損失。

3.2出(chū)綫的(dí)過流保護方案(àn)

此方案利(lì)用出綫(xiàn)綫(xiàn)路保護中的過流保護來實現(xiàn)。當(dāng)過流(liú)保(bǎo)護動作(zuò)後(hòu)，跳(tiào)開(kāi)出(chū)綫開(kāi)關(guān)的同時閉(bì)鎖主變相(xiāng)應側(cè)的(dí)過(guò)流(liú)保(bǎo)護(hù)。這(zhè)種方案保護動作(zuò)時限一(yī)般整定為300～1400ms，在(zài)這(zhè)段(duàn)時間內，造成(chéng)事(shì)故(gù)發(fā)展擴(kuò)大的概率(shuài)依然較(jiào)高，所以，此方(fāng)案仍(réng)然不能滿足係統穩定的(dí)需要。

3.3高(gāo)阻抗(kàng)母綫差動保護方案

此方(fāng)案專(zhuān)門裝設一(yī)套中(zhōng)低(dī)壓母(mǔ)綫(xiàn)電流差動保護(hù)，保(bǎo)護的(dí)動作時間(jiān)經驗(yàn)值(zhí)一(yī)般35,-60ms，如果要加上斷(duàn)路器(qì)固有的(dí)分閘(zhá)時間(jiān)，從(cóng)故障開(kāi)始到(dào)故障切(qiē)除之間的時間則顯(xiǎn)得偏長(cháng)。同時(shí)，此方(fāng)案(àn)對(duì)CT的(dí)要求相對較(jiào)高(gāo)，保(bǎo)護範(fàn)圍受cT安裝位置影(yǐng)響(xiǎng)，舊站改造(zào)該型保護工(gōng)程(chéng)量較(jiào)大(dà)。

4新(xīn)型(xíng)電(diàn)弧光(guāng)保護係統

4.1電弧光保(bǎo)護的(dí)原(yuán)理

電弧光(guāng)保護的(dí)原(yuán)理(lǐ)簡單(dān)，其通過(guò)安(ān)裝於開關櫃(guì)或(huò)電纜溝(gōu)等地(dì)的光(guāng)感(gǎn)探頭感受(shòu)到光的增(zēng)量(liáng)變(biàn)化(huà)，同時(shí)檢(jiǎn)測(cè)CT中二(èr)次電流(liú)的(dí)增量(liáng)，兩者(zhě)構(gòu)成(chéng)“與”門(mén)，從(cóng)而(ér)發(fā)出跳閘命(mìng)令。如果偶爾光綫(xiàn)信號超過光綫設定值或者電(diàn)流信號超(chāo)過電流(liú)設(shè)定值，係統不會(huì)輸(shū)出跳閘信(xìn)號，也不(bù)會記(jì)憶在(zài)跳閘回(huí)路中，但(dàn)可(kě)在主控單(dān)元上顯(xiǎn)示報(bào)警信(xìn)號，有利於運(yùn)行(háng)人員及時(shí)發現(xiàn)不正(zhèng)常(cháng)狀(zhuàng)態(tài)。

4.2電(diàn)弧光保護的(dí)係(xì)統(tǒng)組成

(1)主控(kòng)單元。主控單元猶如人的大腦，負(fù)責控(kòng)製，管理(lǐ)整個(gè)係統。它(tā)通過接(jiē)收電流(liú)單元傳(chuán)來的(dí)過(guò)流信號(hào)和弧光傳感(gǎn)器(qì)或(huò)弧光(guāng)單元傳來(lái)的弧光(guāng)信號，並對(duì)其(qí)進行分析，判斷(duàn)，在(zài)滿(mǎn)足過流(liú)信(xìn)號與弧(hú)光(guāng)信(xìn)號(hào)的“與”邏(luó)輯時，發(fā)出跳閘(zhá)指(zhǐ)令以故(gù)障。

(2)電(diàn)流(liú)單元(yuán)。電流單元用於檢測(cè)過電流(liú)信(xìn)號，可(kě)分A，B，c三相分(fēn)別(bié)檢(jiǎn)測(cè)。其檢測到的(dí)信號通(tōng)過光纖(xiān)和數據綫傳(chuán)輸到(dào)主控單(dān)元，主(zhǔ)控單(dān)元依據設定的邏(luó)輯，判斷是(shì)否發出跳閘指令(líng)。

(3)弧(hú)光單元。弧光(guāng)單(dān)元(yuán)配置(zhì)若幹個(gè)弧(hú)光檢(jiǎn)測(cè)接口(kǒu)，這些接121均(jūn)為光(guāng)纖接15，用於(yú)

連接(jiē)弧(hú)光傳感(gǎn)器(qì)。弧(hú)光(guāng)單元(yuán)檢測到弧(hú)光信號(hào)後(hòu)，通(tōng)過光纖盒(hé)數據綫傳(chuán)輸到(dào)主控單(dān)元，主(zhǔ)控單(dān)元依(yī)據(jù)設定(dìng)的(dí)邏輯，判斷是(shì)否發出跳閘指(zhǐ)令。

(4)弧光(guāng)傳感器(qì)。母綫(xiàn)保護的(dí)無源(yuán)弧光(guāng)傳感器是(shì)探測弧光的光(guāng)感應(yīng)原(yuán)件(jiàn)。當(dāng)發生電弧光(guāng)故(gù)障時，光的強(qiáng)度大(dà)幅(fú)度(dù)增(zēng)加(jiā)，弧(hú)光(guāng)傳(chuán)感器就會把光信號傳(chuán)送給主控(kòng)單元或者弧(hú)光(guāng)單元。

4.3電弧(hú)光(guāng)保護(hù)的優(yōu)點

電(diàn)弧光(guāng)保護已逐(zhú)步發展為現(xiàn)階段中低壓(yā)母綫(xiàn)係(xì)統中較為理想的(dí)母綫保(bǎo)護(hù)。其具有(yǒu)以(yǐ)下(xià)優(yōu)點：

(1)保(bǎo)護原(yuán)理簡(jiǎn)單。通(tōng)過(guò)感受(shòu)故障(zhàng)點(diǎn)電(diàn)弧(hú)光和采集電源(yuán)進綫(xiàn)電(diàn)流構成(chéng)“與”門，係(xì)統的(dí)組成(chéng)也(yě)相(xiāng)對簡單。

(2)動(dòng)作(zuò)迅(xùn)速可(kě)靠(kào)。通(tōng)過采(cǎi)用快(kuài)速(sù)動作的繼(jì)電(diàn)器，能夠保證發生故障時在短(duǎn)的時(shí)間內發出(chū)跳閘命令(líng)，確(què)保(bǎo)設備外觀(guān)不(bù)受損(sǔn)壞。

(3)故障點定(dìng)位功能。根(gēn)據弧光傳感(gǎn)器的實(shí)際(jì)安裝位置可(kě)以(yǐ)實現分(fēn)區保護的功(gōng)能。

(4)具有較強(qiáng)的抗幹擾(rǎo)能(néng)力。電(diàn)弧(hú)光(guāng)保護係統(tǒng)采(cǎi)用無源弧(hú)光傳(chuán)感(gǎn)器(qì)探(tàn)測弧(hú)光(guāng)，各(gè)組(zǔ)成部(bù)分(fēn)采用光纖連接，確(què)保了整個弧光保(bǎo)護係統(tǒng)的可(kě)靠(kào)性及高(gāo)強的抗幹(gān)擾能力。

(5)配置靈(líng)活(huó)，適應性強(qiáng)。係統使用(yòng)處(chǔ)理(lǐ)器技術，通過(guò)對弧(hú)光和過(guò)電流(liú)動作信(xìn)號的(dí)靈活編(biān)程(chéng)，可對(duì)各(gè)段母綫(xiàn)提(tí)供選(xuǎn)擇(zé)性(xìng)保(bǎo)護，適(shì)用於不同類型的(dí)接綫(xiàn)和(hé)運行方(fāng)式(shì)。

5安科瑞ARB5-M弧光(guāng)保(bǎo)護(hù)產品(pǐn)選(xuǎn)型說(shuō)明

ARB5-弧光主控單(dān)元

（1）＊表(biǎo)示可選附件，需要另外增加費(fèi)用1500元。

（2）主控板和(hé)采集(jí)板(bǎn)數(shù)量(liáng)之(zhī)和不能大於4。

（3）弧光(guāng)探(tàn)頭到(dào)采(cǎi)集(jí)板的長度不能超過20米(mǐ)。

（4）如(rú)有(yǒu)特殊要(yào)求，請(qǐng)特別注(zhù)明。

6安(ān)科瑞(ruì)ARB5-M弧光(guāng)保(bǎo)護(hù)產品(pǐn)功(gōng)能(néng)和技(jì)術(shù)參(cān)數

7安(ān)科(kē)瑞ARB5-M弧(hú)光保(bǎo)護(hù)產(chǎn)品(pǐn)現場(cháng)安裝

弧光保(bǎo)護(hù)主(zhǔ)控(kòng)單元，探頭(tóu)安裝圖(tú)如下。

8結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)民經濟的快速發(fā)展(zhǎn)，電力(lì)係(xì)統(tǒng)也在(zài)不斷發(fā)展(zhǎn)壯大，各地(dì)配網(wǎng)容量(liáng)逐年遞增，中(zhōng)低(dī)壓母綫(xiàn)故(gù)障(zhàng)對係(xì)統(tǒng)安全(quán)運行(háng)造成了嚴重的(dí)影響(xiǎng)。如何(hé)解決中(zhōng)低(dī)壓母(mǔ)綫係統(tǒng)的(dí)保護問(wèn)題已(yǐ)成為各電廠(chǎng)，電力(lì)公司(sī)當(dāng)前的(dí)一(yī)項重要工作。新型(xíng)電弧光保護(hù)具(jù)有原理(lǐ)簡單(dān)，動作(zuò)迅速(sù)，配(pèi)置(zhì)靈活(huó)等特點(diǎn)，為(wéi)解(jiě)決中(zhōng)低(dī)壓(yā)母(mǔ)綫係統的(dí)保(bǎo)護問題提供(gōng)了(liǎo)理(lǐ)想(xiǎng)的方案。

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