安科(kē)瑞(ruì) 陳聰

摘(zhāi)要：本(běn)文(wén)分(fēn)析(xī)了中(zhōng)低壓設(shè)備運(yùn)行存在的(dí)問題(tí)，對中低壓(yā)母(mǔ)綫弧(hú)光保(bǎo)護裝置(zhì)的(dí)係統構成(chéng)和保(bǎo)護原理(lǐ)和(hé)進(jìn)綫(xiàn)了分(fēn)析，結合(hé)實際使(shǐ)用情況(kuàng)，探討了在(zài)變(biàn)電(diàn)所(suǒ)和配(pèi)電(diàn)所(suǒ)兩種主(zhǔ)接綫(xiàn)方式(shì)下(xià)電弧光(guāng)保(bǎo)護(hù)係(xì)統的配置方案，以期(qī)得到更(gēng)廣(guǎng)泛(fàn)的應用(yòng)。

關鍵(jiàn)詞：弧(hú)光保(bǎo)護；電(diàn)弧光；傳感器；主(zhǔ)控單元(yuán)

0引言

以(yǐ)往的(dí)母綫保(bǎo)護(hù)基(jī)本上基(jī)於電流(liú)差動(dòng)原理而設計，接(jiē)綫方式復(fù)雜(zá)，成本(běn)較(jiào)高，運(yùn)行維護工作量大(dà)，目前(qián)國內電力係(xì)統(tǒng)的中低(dī)壓母(mǔ)綫(xiàn)沒有(yǒu)配置(zhì)專門的母綫保(bǎo)護，母綫故障的(dí)切除(chú)均靠(kào)上配(pèi)電(diàn)設備(bèi)保護裝置的(dí)後(hòu)備(bèi)保護(hù)來切(qiē)除，為了和(hé)中(zhōng)低(dī)壓(yā)係統(tǒng)饋(kuì)綫保護在選(xuǎn)擇(zé)性上的配(pèi)合(hé)，往(wǎng)往帶著很(hěn)大(dà)的延(yán)時(shí)，所(suǒ)以(yǐ)不能快(kuài)速地切(qiē)除中低壓(yā)母綫(xiàn)上(shàng)的(dí)故(gù)障。在(zài)中(zhōng)低壓配電係統(tǒng)中，開關(guān)櫃(guì)體越來(lái)越小型(xíng)化，配電裝(zhuāng)置之間(jiān)的間距(jù)也(yě)越來越(yuè)小，產(chǎn)生弧(hú)光(guāng)的的概(gài)率，弧(hú)光(guāng)事故對(duì)母(mǔ)綫，變壓器(qì)造成近距離(lí)短(duǎn)路(lù)故(gù)障(zhàng)衝(chōng)擊，如不能(néng)及時切除，可引(yǐn)起(qǐ)變電(diàn)站開(kāi)關櫃和其(qí)它設(shè)備故障(zhàng)，造成嚴重(zhòng)的損失和重(zhòng)大人(rén)身傷亡事故。快速切(qiē)除(chú)開關櫃(guì)體內(nèi)的故障(zhàng)以縮(suō)小故(gù)障範圍已迫在眉睫(jié)。因此完(wán)*有必要采用套快(kuài)速(sù)保(bǎo)護來保(bǎo)證中(zhōng)低壓(yā)配(pèi)電(diàn)設(shè)備的(dí)可靠運(yùn)行為了(liǎo)保證中低壓配(pèi)電係(xì)統安全穩(wěn)定(dìng)運(yùn)行。需要配(pèi)置專用的保護(hù)設(shè)備，用(yòng)於快速(sù)切斷(duàn)故障。電(diàn)弧光保護(hù)係統正(zhèng)是基(jī)於(yú)開關櫃內(nèi)故障(zhàng)時產生(shēng)弧光(guāng)這(zhè)個思路而(ér)設(shè)計(jì)的(dí)套母(mǔ)綫(xiàn)保護(hù)係統(tǒng)。

1電弧(hú)光及其(qí)危害(hài)

在電力係統(tǒng)輸電(diàn)綫路和(hé)開關櫃(guì)中，經常會由於(yú)短路(lù)故(gù)障而出現(xiàn)很(hěn)大的(dí)電(diàn)流(liú)，從(cóng)而(ér)使(shǐ)整個係統遭(zāo)到破壞甚(shèn)至(zhì)癱癱。在(zài)電路(lù)短(duǎn)路(lù)的(dí)瞬間(jiān)會(huì)出現(xiàn)溫度(dù)急(jí)劇增(zēng)加，周圍空(kōng)氣發生(shēng)電(diàn)離(lí)。進而(ér)引(yǐn)起電(diàn)弧(hú)性短路起(qǐ)火(huǒ)而發出(chū)刺(cì)眼的(dí)強光。而對於(yú)通(tōng)電(diàn)的(dí)兩個(gè)電，在(zài)其(qí)接觸的(dí)瞬(shùn)間和離(lí)開(kāi)的

瞬間(jiān)均會產生耀(yào)眼的(dí)強光(guāng)，這(zhè)種強光(guāng)即(jí)是電(diàn)弧光。按(àn)照(zhào)電(diàn)弧光發(fā)生(shēng)的機(jī)理(lǐ)不同，可分(fēn)為帶電導體間(jiān)的電(diàn)弧(hú)，帶電導體和地之間的電(diàn)弧(hú)和(hé)絕緣(yuán)表麵(miàn)的爬電(diàn)。

1.1帶電導(dǎo)體間(jiān)的電弧(hú)性短(duǎn)路起火(huǒ)

該情況下有(yǒu)兩(liǎng)種可(kě)能(néng)，其是兩(liǎng)導體接觸時(shí)因短(duǎn)路電流產生的高溫(wēn)，使接觸點(diǎn)金屬熔(róng)化，之後(hòu)金屬(shǔ)熔(róng)化(huà)成團收縮而脫(tuō)離接(jiē)觸的(dí)過程(chéng)，在這種情況(kuàng)下(xià)可能建立電弧。其二是綫(xiàn)路(lù)絕緣水(shuǐ)平嚴重下(xià)降(jiàng)，雷電產(chǎn)生(shēng)的瞬態過電壓或(huò)電網故(gù)障產生的(dí)暫態過電壓(yā)都可(kě)能擊穿惡(è)化的(dí)綫路絕緣而(ér)建立電弧(hú)。

1.2接(jiē)地故障(zhàng)電(diàn)弧起(qǐ)火

在(zài)電氣綫路(lù)施(shī)工中，由於帶電導(dǎo)體絕緣(yuán)外(wài)皮(pí)與鋼(gāng)管(guǎn)間的摩擦會(huì)使絕緣薄(báo)膜(mó)嚴(yán)重(zhòng)受損，另外(wài)，發生(shēng)雷(léi)擊時(shí)地麵(miàn)上(shàng)春夏瞬變電磁(cí)場(cháng)，它對電(diàn)氣(qì)綫(xiàn)路將(jiāng)感應很強的瞬態(tài)過(guò)電(diàn)壓，芯(xīn)綫(xiàn)上(shàng)感應的瞬態過電(diàn)壓是基本(běn)相(xiāng)同(tóng)的，而(ér)電纜梯(tī)架則(zé)因接(jiē)地而為(wéi)地電壓(yā)。因(yīn)此，芯綫對地(dì)的電位差較大，非(fēi)常容(róng)易(yì)引起接(jiē)地故障電弧。

1.3爬(pá)電起(qǐ)火(huǒ)

爬(pá)電(diàn)是(shì)指電弧不是建立(lì)在空間(jiān)間隙中(zhōng)的電弧，而是出(chū)綫(xiàn)設(shè)備絕緣表麵(miàn)上的電(diàn)弧(hú)。以(yǐ)上(shàng)幾種情(qíng)況，都易產生電弧而(ér)引(yǐn)起火災，因而(ér)要有效的捕捉(zhuō)電(diàn)弧光(guāng)並(bìng)及時的斷(duàn)電來(lái)保護電(diàn)力係(xì)統或保護(hù)裝(zhuāng)置。

2電弧光(guāng)保護係統的(dí)基本構成

電弧光保護均采用(yòng)模(mó)塊化(huà)方式構成(chéng)係(xì)統(tǒng)，般包括主控製單元，擴展單(dān)元(yuán)（包(bāo)括(kuò)各種電(diàn)流(liú)采(cǎi)集擴(kuò)展單元(yuán)，弧(hú)光(guāng)采集(jí)擴展(zhǎn)單(dān)元(yuán)，跳閘出口中間(jiān)擴展單元），弧光傳(chuán)感(gǎn)器等(děng)多個(gè)模塊(kuài)構成。

2.1主控(kòng)單元是(shì)弧(hú)光(guāng)係統的(dí)核心

主(zhǔ)控單元(yuán)負(fù)責(zé)采(cǎi)集，處理，記(jì)錄弧光(guāng)故(gù)障(zhàng)的整(zhěng)個過(guò)程的(dí)判(pàn)斷和分(fēn)析。所有(yǒu)擴(kuò)展單(dān)元負(fù)責(zé)前端(duān)傳感器數(shù)據(jù)的(dí)收(shōu)集(jí)和(hé)非弧光(guāng)故障信(xìn)號(hào)的過濾(lǜ)，把(bǎ)有效的(dí)故(gù)障數據通過通訊傳(chuán)遞給主控(kòng)單元。各種(zhǒng)類(lèi)型功能的傳感(gǎn)器采集(jí)的故(gù)障(zhàng)信(xìn)號，從(cóng)弧(hú)光(guāng)產生前期的(dí)局放現像(xiàng)開(kāi)始(shǐ)捕(bǔ)捉，中期溫(wēn)升曲綫(xiàn)的(dí)變化，中(zhōng)後期(qī)拉(lā)弧(hú)現象的監(jiān)視以及後期故障(zhàng)煙(yān)霧報警(jǐng)。

2．2弧(hú)光采(cǎi)集單元

現場安裝過(guò)程(chéng)中需(xū)要使用采集(jí)單元(yuán)和(hé)主控單(dān)元配(pèi)合使用(yòng)，每個弧光(guāng)采集單元具有8個(gè)弧光(guāng)檢測(cè)接(jiē)口用於連接弧(hú)光探頭，采集單(dān)元之間通過光(guāng)纖集(jí)聯(lián)，無限擴(kuò)展(zhǎn)弧光(guāng)探(tàn)頭(tóu)采集數目(mù)。所(suǒ)接弧(hú)光探(tàn)頭(tóu)的(dí)感(gǎn)光(guāng)強度可(kě)以(yǐ)在1Klux到(dào)499Klux之間(jiān)調節，當(dāng)它(tā)感受(shòu)到過弧(hú)光後向(xiàng)主(zhǔ)控(kòng)單元發送弧光動(dòng)作光(guāng)信號。

2．3弧(hú)光探頭(tóu)

專(zhuān)用於(yú)母(mǔ)綫(xiàn)保護的(dí)無(wú)源弧(hú)光探頭安裝在(zài)開關(guān)櫃(guì)的母(mǔ)綫室(shì)內，是探測(cè)弧(hú)光(guāng)的感(gǎn)應(yīng)元330大(dà)角(jiǎo)度(dù)采集(jí)弧(hú)光信號，保(bǎo)證(zhèng)了弧(hú)光(guāng)動(dòng)作的可靠性(xìng)。

2.4智能電弧(hú)光(guāng)保護(hù)係(xì)統配(pèi)置方(fāng)案(àn)要(yào)求

智能(néng)電弧(hú)光保(bǎo)護係(xì)統由弧光(guāng)保(bǎo)護(hù)主(zhǔ)單元和采集單元(yuán)配合完(wán)成保護係統，根據(jù)電力次(cì)係統配(pèi)置(zhì)要求(qiú)，弧光(guāng)保護主單元(yuán)與(yǔ)采(cǎi)集單元所(suǒ)需(xū)要的數(shù)量(liáng)不同(tóng)。

3.鐵(tiě)路常用的(dí)變配電弧光(guāng)保護係統(tǒng)

3.1配電所弧(hú)光保護係統(tǒng)

每段母綫配置套弧(hú)光(guāng)保護係(xì)統(tǒng)，主(zhǔ)控(kòng)單(dān)元負責(zé)采(cǎi)集電(diàn)源進綫(xiàn)三(sān)相(xiāng)電(diàn)流(liú)以及保(bǎo)護係統的邏輯(jí)控(kòng)製(zhì)。光壓(yā)傳(chuán)感器分布在(zài)每麵開關櫃間隔的(dí)母(mǔ)綫(xiàn)室和(hé)電纜室(shì)內，通過弧(hú)光擴展單元或(huò)者直(zhí)接連(lián)接到(dào)主控(kòng)單(dān)元。弧(hú)光(guāng)傳(chuán)感器采用(yòng)光(guāng)壓體型，且(qiě)光(guāng)強(qiáng)和壓力閾值可調(tiáo)節。避(bì)免(miǎn)因光綫遮(zhē)擋(dǎng)造成的(dí)弧(hú)光保護係(xì)統拒動或延(yán)遲動(dòng)作。每麵(miàn)開關櫃的(dí)三(sān)相母綫和電(diàn)纜(lǎn)分別配置3點無綫(xiàn)測(cè)溫傳(chuán)感器，實時將溫度數(shù)據通(tōng)過(guò)溫度單(dān)元上傳(chuán)給主控單(dān)元(yuán)記錄(lù)溫升(shēng)曲綫，且(qiě)用戶可(kě)自定義(yì)溫(wēn)度報(bào)警閾(yù)值。每(měi)麵開關(guān)櫃中(zhōng)間(jiān)間隔層(céng)安(ān)裝(zhuāng)個PDS局(jú)放傳感器（TEV暫態(tài)電壓），實時(shí)對(duì)本(běn)櫃局(jú)放故障的在綫監測，旦(dàn)發生(shēng)局(jú)放現象，弧光係統(tǒng)自動記(jì)錄放(fàng)電(diàn)能量(liáng)和頻率並(bìng)報(bào)警，提示(shì)用戶處(chǔ)理。煙霧(wù)傳感(gǎn)器作為(wéi)因(yīn)弧光故(gù)障後期引起的電氣火災的(dí)報警(jǐng)信號，可設置於(yú)無人(rén)值守站配(pèi)電係統。安裝(zhuāng)在(zài)每個間隔(gé)配電櫃的母綫室頂部，發(fā)生煙(yān)霧報(bào)警時(shí)弧(hú)光(guāng)保(bǎo)護係統自動報警輸出並(bìng)記錄故障點(diǎn)位置(zhì)。弧(hú)光(guāng)保護係統動作邏輯(jí)：弧光(guāng)保護係統采用電(diàn)流，壓力，光強，局放，溫度等(děng)多重(zhòng)判據(jù)，比(bǐ)傳統弧光+電(diàn)流(liú)雙判據更加(jiā)可靠(kào)，當(dāng)母(mǔ)綫(xiàn)發生(shēng)弧光故障時快(kuài)速(sù)切斷進綫側(cè)電源(yuán)；當電纜室弧光故障(zhàng)時(shí)切(qiē)斷本(běn)櫃斷路器(qì)，分區分(fēn)控(kòng)減(jiǎn)少停電(diàn)影響(xiǎng)。

3.2變電所(suǒ)弧(hú)光(guāng)保護係統

每段母(mǔ)綫配置(zhì)套弧(hú)光保(bǎo)護係統，主控(kòng)單(dān)元(yuán)負責采(cǎi)集變壓(yā)器出綫櫃(guì)三(sān)相(xiāng)電(diàn)流(liú)以(yǐ)及(jí)保護係(xì)統(tǒng)的(dí)邏(luó)輯控(kòng)製。高壓側變(biàn)壓器出綫櫃(guì)內(nèi)安(ān)裝個(gè)光(guāng)壓傳感器，變壓(yā)器(qì)室安裝兩個(gè)光壓(yā)傳感器，當(dāng)發(fā)生(shēng)弧光(guāng)故(gù)障時，弧光(guāng)保(bǎo)護係(xì)統檢測因(yīn)弧(hú)光故障引起的(dí)過流(liú)信(xìn)號同時(shí)接收光(guāng)壓(yā)傳感器(qì)的報警(jǐng)信號時(shí)，快速切斷變壓(yā)器出(chū)綫(xiàn)櫃開關進行保護。

4安(ān)科瑞(ruì)ARB6產品(pǐn)功能(néng)

注(zhù)：√表(biǎo)示(shì)具備此功(gōng)能，■表示可(kě)選功能。

4.1產品(pǐn)選型指(zhǐ)標(biāo)配置

4.2開(kāi)孔尺寸(cùn)

4.2.1ARB6弧光保(bǎo)護裝(zhuāng)置安裝位(wèi)置(zhì)和開孔(kǒng)尺寸(cùn)。

ARB6弧(hú)光保(bǎo)護裝置(zhì)安裝(zhuāng)時需考慮(lǜ)開關櫃安裝空間，與(yǔ)保護範(fàn)圍內電(diàn)源進綫回(huí)路的(dí)TA回(huí)路連接，保護跳(tiào)閘(zhá)回路連接，原則(zé)上采(cǎi)用(yòng)就近(jìn)安裝方(fāng)式(shì)，避免TA采集回(huí)路，跳(tiào)閘回(huí)路(lù)連(lián)綫(xiàn)過長，般安(ān)裝(zhuāng)於(yú)主(zhǔ)變(biàn)壓器中(zhōng)，低壓(yā)側(cè)進綫(xiàn)櫃(guì)或TV櫃櫃門上，建議(yì)采(cǎi)用(yòng)麵板開(kāi)孔安(ān)裝。

ARB6弧光(guāng)保護裝置外(wài)形和開(kāi)孔尺(chǐ)寸(cùn)如下。（尺寸單(dān)位：mm）

左視圖(tú)正視(shì)圖開孔(kǒng)圖

4.2.2ARB-S弧光(guāng)探(tàn)頭(tóu)固定(dìng)方式(shì)和(hé)開孔尺寸

ARB-S弧(hú)光探(tàn)頭(tóu)固定在卡扣支架(jià)上(shàng)，卡(qiǎ)扣支架需(xū)要開孔(kǒng)安裝(zhuāng)。卡扣支架的開孔尺寸(cùn)為(wéi)20mm（直徑(jìng)）。

4.3探(tàn)頭(tóu)安(ān)裝(zhuāng)位置

4.3.1母綫室弧(hú)光探頭安(ān)裝

4.3.2手(shǒu)車室弧(hú)光探(tàn)頭(tóu)安裝

4.3.3電(diàn)纜(lǎn)室弧光探頭(tóu)安裝

5結(jié)論(lùn)

弧光保護裝置(zhì)解(jiě)決了(liǎo)變(biàn)壓(yā)器(qì)，母(mǔ)綫(xiàn)近(jìn)距(jù)離短路故障(zhàng)產生的危害，在出(chū)現短(duǎn)路(lù)故(gù)障動作(zuò)的同(tóng)時也(yě)記錄了動作(zuò)時(shí)間(jiān)，動作值(zhí)，故(gù)障點位置(zhì)等信息(xī)，對(duì)於無(wú)人(rén)值守(shǒu)的變配(pèi)電所(suǒ)提(tí)供信息，保(bǎo)證係統正確(què)可(kě)靠的運(yùn)行(háng)。在現場投入(rù)運行過(guò)程中，弧(hú)光保護(hù)係(xì)統會發揮越來越(yuè)大的(dí)經濟效益和安全保障。

參(cān)考文(wén)獻：

[1]王紅美(měi)．弧光保護係統在(zài)變配電(diàn)中的應用．

[2]國(guó)家(jiā)能(néng)源(yuán)局．NB/T42076—2016弧(hú)光(guāng)保護裝(zhuāng)置選用導則.

[3]李從飛，陳(chén)凡(fán)，係統設計I-J]．電力(lì)係統(tǒng)保(bǎo)護與(yǔ)控製，2010，（12）：125—128．

[4]李(lǐ)蘇蘇．基(jī)於配網(wǎng)潮(cháo)流(liú)的(dí)合環電(diàn)流分析與控(kòng)製[D]．北(běi)京(jīng)：華北電力大學(xué)，2005．

[5]安科瑞(ruì)企業微(wēi)電網(wǎng)設計與應(yīng)用(yòng)手(shǒu)冊2022.5（版）.