淺析電弧光保護(hù)在中低壓母線系統(tǒng)中的應(yīng)用方案

摘要：近年來，中低壓開關(guān)柜在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，中低壓開關(guān)柜體積小，可以標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。因此，它占據(jù)了電力市場的重要份額。但中低壓開關(guān)柜體積小，設(shè)備間距小，機(jī)柜內(nèi)弧光短路故障時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致開關(guān)設(shè)備嚴(yán)重?zé)龤鹿暑l發(fā)。本文分析了弧光短路的特點(diǎn)和現(xiàn)有保護(hù)方案中存在的問題，介紹了一種新型的中低壓母線弧光保護(hù)系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)配置該系統(tǒng)的必要性。

關(guān)鍵字：中低壓母線；電弧保護(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)定性，所以一般不安裝單獨(dú)的母線保護(hù)。南部低壓母線出線較多，操作頻繁，三相導(dǎo)線與大地的距離相對(duì)較近，容易受到小動(dòng)物的傷害。中低壓母線的故障概率遠(yuǎn)高于高壓和壓母線。由于人們對(duì)中低壓母線的保護(hù)不夠重視，所以他們經(jīng)常使用延遲較大的后備保護(hù)來切除母線上的故障，這往往會(huì)導(dǎo)致事故的發(fā)展和擴(kuò)大，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。大部分原因是在沒有安裝的情況下，機(jī)器可以單獨(dú)設(shè)置。

2電弧短路特性分析

2.1造成故障電弧的原因

開關(guān)柜內(nèi)部出現(xiàn)弧光短路故障的原因可以概括為兩類，一類是設(shè)備原因，另一類是人為原因。通過對(duì)這些原因的具體分析，我們可以得到以下五種情況:

（1）設(shè)備絕緣故障。目前開關(guān)柜內(nèi)部空間越來越小，導(dǎo)致開關(guān)柜內(nèi)部部分絕緣材料缺乏攀爬距離，絕緣強(qiáng)度不足，長期運(yùn)行容易造成絕緣擊穿放電事故。

（2）載流電路接觸不良。這種因素通常是由于一次設(shè)備的連接部分不牢固造成的。

（3）外來物體的影響。通常情況下，老鼠等小動(dòng)物進(jìn)入或工作人員在工作結(jié)束后誤將扳手物品放在開關(guān)柜內(nèi)。

（4）人為誤操作。因操作人員操作目的不明確，操作時(shí)精神不集中，會(huì)造成誤人其它帶電間隔、誤操作等。

（6）系統(tǒng)的原因。主要包括系統(tǒng)容量逐年增加、系統(tǒng)接地方式發(fā)生變化、電力電纜應(yīng)用廣泛、系統(tǒng)諧振、繼保設(shè)備和安全自動(dòng)裝置選擇、配置不當(dāng)?shù)纫蛩亍?/p>

2.2故障電弧的危害

弧光故障時(shí)產(chǎn)生的明亮弧光，不僅可能導(dǎo)致運(yùn)維人員暫時(shí)失明，還可能導(dǎo)致人體休克，對(duì)人體造成極大的傷害。一旦弧線燃燒時(shí)間超過lOOms，釋放速度會(huì)很快。隨著燃燒時(shí)間的延長，開關(guān)柜內(nèi)的各種電纜、連接銅排、鋼板等材料會(huì)相繼燃燒熔化。如果故障發(fā)生，正好有維修人員在開關(guān)柜周圍工作，尤其是因?yàn)楣ぷ餍枰_關(guān)柜門的時(shí)候，故障電弧會(huì)對(duì)工作人員造成很大的傷害。

3現(xiàn)有中低壓母線保護(hù)方案存在的問題

3.1主變中低壓側(cè)備件保護(hù)方案

這個(gè)方案需要考慮母線上的出線和母分開關(guān)的配合，所以它的動(dòng)作時(shí)限一般都比較長，一般時(shí)間定值取1。．0～1．4秒鐘。顯然，如此長時(shí)間的保護(hù)來隔離故障，并不能滿足快速f生繼電保護(hù)的基本要求，很可能會(huì)導(dǎo)致事故發(fā)展擴(kuò)大，造成更大的損失。

3.2出線過流保護(hù)方案

這個(gè)方案是通過線路保護(hù)中的過流保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的。過流保護(hù)動(dòng)作后，跳開出線開關(guān)，鎖定主變相應(yīng)側(cè)的過流保護(hù)。該方案的保護(hù)動(dòng)作期限一般為300。～1400ms，在此期間，造成事故發(fā)展擴(kuò)大的可能性仍然很高，因此，該方案仍不能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性的需要。

3.3高阻抗母線差動(dòng)保護(hù)方案

該方案專門安裝了一套中低壓母線電流差動(dòng)保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間體驗(yàn)值一般為35-60ms。如果要增加斷路器固有的開關(guān)時(shí)間，從故障開始到故障切除的時(shí)間會(huì)比較長。同時(shí)，該方案對(duì)CT的要求相對(duì)較高，保護(hù)范圍受CT安裝位置影響，舊站改造的保護(hù)工程量較大。

4新型電弧保護(hù)系統(tǒng)

4.1電弧保護(hù)原理

電弧光保護(hù)的原理很簡單。它通過安裝在開關(guān)柜或電纜溝等地方的光探頭感受到光的增量變化，同時(shí)檢測CT中二次電流的增量，形成“和"門，從而發(fā)出跳閘命令。如果光信號(hào)偶爾超過光設(shè)定值或電流信號(hào)超過電流設(shè)定值，系統(tǒng)不會(huì)輸出跳閘信號(hào)，也不會(huì)記住跳閘電路，但報(bào)警信號(hào)可以顯示在主控單元上，有利于運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況。

4.2電弧光保護(hù)的系統(tǒng)組成

主控單元；電流單元；弧光單元；弧光傳感器

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)原理簡單。通過感受故障點(diǎn)電弧光和采集電源進(jìn)線電流構(gòu)成“與"門，系統(tǒng)的組成也相對(duì)簡單。

(2)動(dòng)作迅速可靠。通過采用快速動(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)采用無源弧光傳感器探測弧光，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)，通過對(duì)弧光和過電流動(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)品選型說明

ARB5-弧光主控單元

（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度不能超過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)

7安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品現(xiàn)場安裝

弧光保護(hù)主控單元、探頭安裝圖如下。

8結(jié)束語

隨著國民經(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)問題提供了理想的方案。

參考文獻(xiàn)：

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