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淺析電弧光保護在中低壓母線系統(tǒng)中的應用方案

李明君

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：近年來月锅，中低壓開關柜在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應用癌炒，中低壓開關柜體積小、可標準化生產(chǎn)迹蛤。從而占據(jù)了電力市場的重要份額民珍。而中低壓開關柜體積較小、設備間距偏小盗飒，柜體內(nèi)的弧光短路故障時有發(fā)生嚷量，造成開關設備被嚴重燒毀的事故屢屢發(fā)生。本文分析了弧光短路的特性逆趣，現(xiàn)有保護方案存在的問題蝶溶，介紹了一種新型中低壓母線電弧光保護系統(tǒng)，強調(diào)了配置該型系統(tǒng)的必要性宣渗。

關鍵詞：中低壓母線抖所；電弧光保護系統(tǒng)；應用落包；

1概述

在電力系統(tǒng)中部蛇，35kV及以下電壓等級的母線一般不考慮穩(wěn)定問題，因此一般未裝設單獨的母線保護咐蝇。南于中低壓母線上的出線多涯鲁，操作頻繁，三相導體線間距離與大地的距離比較近法雄，容易受小動物危害等原因用兵，中低壓母線的故障幾率比高壓、壓母線高得多白叫。由于人們對中低壓母線保護不夠重視晴顷，多采用帶有較大延時的后備保護來切除母線上的故障，往往造成事故的發(fā)展和擴大队装，造成了巨大的經(jīng)濟損失狮善。究其原因大多是因為沒有裝設單獨設置的中低壓母線保護，未能快速切除故障造成的烟焊。在設備的使用過程中母線上的操作比較頻繁换募，設備絕緣老化潘羡、機械磨損是必然現(xiàn)象，運行條件發(fā)生改變以及人為操作錯誤洲稽，會導致母線故障率升高坎隶，對變電站的運行存在安全隱患。

2電弧光短路特性分析

2.1故障電弧產(chǎn)生的原因

發(fā)生在開關柜內(nèi)部的弧光短路故障蚂朽，究其原因可歸納為兩類刮吧，一類是設備原因，另一類是人為原因掖蛤。將這些原因做具體分析杀捻，得到以下5種情況：

(1)設備絕緣故障。目前開關柜內(nèi)部空間越來越小坠七，造成開關柜中部分絕緣材料爬距不夠水醋，絕緣強度不足，長期運行容易造成絕緣擊穿放電事故彪置。

(2)載流回路接觸不良拄踪。這類因素一般是一次設備的連接部分不牢靠引起的。

(3)外來物體的影響拳魁。一般是老鼠等小動物的進入或工作人員工作結(jié)束后誤將扳手物品在開關柜內(nèi)部惶桐。

(4)人為誤操作。由于操作人員操作目的不清楚潘懊，操作時精神不集中姚糊，會造成誤人其他帶電間隔、誤操作等授舟。

(5)系統(tǒng)的原因婆跋。主要有系統(tǒng)容量逐年遞增、系統(tǒng)接地方式變化络灾、電力電纜的廣泛應用簇精、系統(tǒng)的諧振、繼保設備和安全自動裝置選型蜕芭、配置不當?shù)纫蛩亍?/p>

2.2故障電弧的危害

發(fā)生弧光故障時產(chǎn)生的明亮弧光载秀，不但可能引起運行維護人員暫時性失明，巨大的聲響效應還可能引起人的休克乳的，這些對人體的傷害都是巨大的泥贷。一旦燃弧時間超過了lOOms，其所釋放的便會迅速硼环，而隨著燃燒時間的延長洼眶，將陸續(xù)造成開關柜內(nèi)的各種電纜、連接銅排和鋼板等材料的燃燒狰宗、熔化赴辨。如果故障發(fā)生時眯找，恰好有檢修好勤、運行人員在開關柜周圍工作捣域，特別是開關柜門因為工作需要已經(jīng)打開的情況下，則故障電弧產(chǎn)生的巨大將會對工作人員造成巨大的傷害宴合。

3現(xiàn)有中低壓母線保護方案存在的問題

3.1主變中低壓側(cè)后備保護方案

此方案需考慮母線上的出線與母分開關的配合問題焕梅，因此其動作時限一般較長，通常時間定值取1．0～1．4秒卦洽。很明顯贞言，如此長動作時限的保護來隔離故障是無法滿足快速f生這一繼電保護的基本要求的，很有可能造成事故的發(fā)展擴大阀蒂，造成更大的損失该窗。

3.2出線的過流保護方案

此方案利用出線線路保護中的過流保護來實現(xiàn)。當過流保護動作后蚤霞，跳開出線開關的同時閉鎖主變相應側(cè)的過流保護酗失。這種方案保護動作時限一般整定為300～1400ms，在這段時間內(nèi)昧绣，造成事故發(fā)展擴大的概率依然較高规肴，所以，此方案仍然不能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的需要夜畴。

3.3高阻抗母線差動保護方案

此方案專門裝設一套中低壓母線電流差動保護塞姻，保護的動作時間經(jīng)驗值一般35,-60ms，如果要加上斷路器固有的分閘時間的惕，從故障開始到故障切除之間的時間則顯得偏長尺澜。同時，此方案對CT的要求相對較高补屎，保護范圍受cT安裝位置影響厅肩，舊站改造該型保護工程量較大。

4新型電弧光保護系統(tǒng)

4.1電弧光保護的原理

電弧光保護的原理簡單付厦，其通過安裝于開關柜或電纜溝等地的光感探頭感受到光的增量變化舵博，同時檢測CT中二次電流的增量，兩者構(gòu)成“與”門超默，從而發(fā)出跳閘命令蟆盖。如果偶爾光線信號超過光線設定值或者電流信號超過電流設定值，系統(tǒng)不會輸出跳閘信號园环，也不會記憶在跳閘回路中多梦，但可在主控單元上顯示報警信號，有利于運行人員及時發(fā)現(xiàn)不正常狀態(tài)陋气。

4.2電弧光保護的系統(tǒng)組成

(1)主控單元劳吠。主控單元猶如人的大腦引润，負責控制、管理整個系統(tǒng)痒玩。它通過接收電流單元傳來的過流信號和弧光傳感器或弧光單元傳來的弧光信號淳附，并對其進行分析、判斷蠢古，在滿足過流信號與弧光信號的“與”邏輯時奴曙，發(fā)出跳閘指令以故障。

(2)電流單元草讶。電流單元用于檢測過電流信號洽糟，可分A，B堕战，c三相分別檢測坤溃。其檢測到的信號通過光纖和數(shù)據(jù)線傳輸?shù)街骺貑卧骺貑卧罁?jù)設定的邏輯嘱丢，判斷是否發(fā)出跳閘指令薪介。

(3)弧光單元⌒∮蓿弧光單元配置若干個弧光檢測接口依筝，這些接121均為光纖接15，用于

連接弧光傳感器绪毅〖袅弧光單元檢測到弧光信號后，通過光纖盒數(shù)據(jù)線傳輸?shù)街骺貑卧鸶担骺貑卧罁?jù)設定的邏輯众新，判斷是否發(fā)出跳閘指令。

(4)弧光傳感器熊赐。母線保護的無源弧光傳感器是探測弧光的光感應原件弄袜。當發(fā)生電弧光故障時，光的強度大幅度增加汛滩，弧光傳感器就會把光信號傳送給主控單元或者弧光單元女溺。

4.3電弧光保護的優(yōu)點

電弧光保護已逐步發(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。其具有以下優(yōu)點：

(1)保護原理簡單函绊。通過感受故障點電弧光和采集電源進線電流構(gòu)成“與”門敛竭，系統(tǒng)的組成也相對簡單。

(2)動作迅速可靠阁最。通過采用快速動作的繼電器戒祠，能夠保證發(fā)生故障時在短的時間內(nèi)發(fā)出跳閘命令，確保設備外觀不受損壞。

(3)故障點定位功能姜盈。根據(jù)弧光傳感器的實際安裝位置可以實現(xiàn)分區(qū)保護的功能低千。

(4)具有較強的抗干擾能力。電弧光保護系統(tǒng)采用無源弧光傳感器探測弧光馏颂，各組成部分采用光纖連接示血，確保了整個弧光保護系統(tǒng)的可靠性及高強的抗干擾能力。

(5)配置靈活饱亮、適應性強矾芙。系統(tǒng)使用處理器技術，通過對弧光和過電流動作信號的靈活編程近上，可對各段母線提供選擇性保護，適用于不同類型的接線和運行方式拂铡。

5安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品選型說明

ARB5-弧光主控單元

（1）＊表示可選附件倘回，需要另外增加費用1500元。

（2）主控板和采集板數(shù)量之和不能大于4疾浓。

（3）弧光探頭到采集板的長度不能超過20米音瓷。

（4）如有特殊要求，請?zhí)貏e注明夹抗。

6安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品功能和技術參數(shù)

7安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品現(xiàn)場安裝

弧光保護主控單元、探頭安裝圖如下蛇受。

8結(jié)束語

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展榛覆，電力系統(tǒng)也在不斷發(fā)展壯大，各地配網(wǎng)容量逐年遞增菱脯，中低壓母線故障對系統(tǒng)安全運行造成了嚴重的影響跃等。如何解決中低壓母線系統(tǒng)的保護問題已成為各電廠、電力公司當前的一項重要工作湘秀。新型電弧光保護具有原理簡單喉投、動作迅速、配置靈活等特點军含，為解決中低壓母線系統(tǒng)的保護問題提供了理想的方案种车。

參考文獻：

[1]于興羽,方宇,劉學敏,王華鋒．淺談新型電弧光保護中低壓母線系統(tǒng)中的應用

[2]田廣青.電弧光保護及其在中低壓開關柜和母線保護中的應用[J]電工技術雜志，20O4

(O1)．

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5（版）.

作者簡介：

李明君孩砸，男匿贝，本科，安科瑞電氣股份有限公司蓄揭，主要研究中低壓綜合保護及絕緣監(jiān)測系統(tǒng)