淺談電弧光母線(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)在中壓開(kāi)關(guān)柜的應(yīng)用

時(shí)間：2023-05-23作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：235

摘要：結(jié)合工程實(shí)際介紹了電弧光的定義及危害、電弧光保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成及控制原理。
關(guān)鍵詞：電弧光；危害；保護(hù)；控制；原理
0引言
      電弧光現(xiàn)象是兩相之間或相地之問(wèn)因電離加劇引起空氣導(dǎo)電的現(xiàn)象。弧光放電的條件是小間隙和大電流。
      弧光點(diǎn)溫度發(fā)生電弧白光時(shí)，是太陽(yáng)表面溫度的2倍；弧光的照度達(dá)8000～9000lx，而人眼能承受光強(qiáng)為300lx以下；弧光爆破壓達(dá)120kPa，而人體能承受的壓力為7．5kPa；弧光燃燒帶來(lái)強(qiáng)烈的聲響和震動(dòng)，也**過(guò)人體能承受的。電弧光引起的事故對(duì)人員和設(shè)備都會(huì)造成很大的危害。
      電氣短路引起電弧燃燒在配電系統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜中一旦發(fā)生，就會(huì)引起諸如爆炸、燃燒等較大的設(shè)備材料損毀，危害電力系統(tǒng)運(yùn)行的和穩(wěn)定，還會(huì)對(duì)人員造成很大危害。
1裝設(shè)電弧光保護(hù)的必要性
1．1電力工業(yè)發(fā)展的需要
        一方面，隨著國(guó)家電力工業(yè)的快速發(fā)展，中低壓開(kāi)關(guān)柜的應(yīng)用數(shù)量越來(lái)越多，由于開(kāi)關(guān)柜弧光短路故障引發(fā)的中低壓母線(xiàn)故障時(shí)有發(fā)生，并且也發(fā)生過(guò)主變壓器由于遭受外部短路電流沖擊損壞的事故，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重；另一方面，用戶(hù)對(duì)供電的可靠性要求也越來(lái)越高；因此，在中低壓開(kāi)關(guān)柜裝設(shè)**快速母線(xiàn)保護(hù)——電弧光保護(hù)是有必的。
1．2開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部燃弧耐受時(shí)間的需求
       當(dāng)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部弧光短路故障時(shí)，IEC298標(biāo)準(zhǔn)附錄中規(guī)定的內(nèi)部燃弧時(shí)間是100ms，也就是說(shuō)開(kāi)關(guān)柜可以承受的電弧燃燒時(shí)問(wèn)，即保護(hù)動(dòng)作和斷路器切除故障的時(shí)間之和應(yīng)小于100inS，此時(shí)才能達(dá)到保護(hù)開(kāi)關(guān)柜的目的。目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的開(kāi)關(guān)柜基本上是按照1EC298標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的，即開(kāi)關(guān)柜可以承受的電弧燃燒時(shí)間為100ms。表1為國(guó)外對(duì)各種燃弧持續(xù)時(shí)間下設(shè)備損害程度的試驗(yàn)結(jié)果。
表1不同燃弧持續(xù)時(shí)間下對(duì)設(shè)備造成的損壞
 

1．3變壓器動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間及中低壓母線(xiàn)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的要求
       標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的110kV及以電壓等級(jí)的變壓器的熱穩(wěn)定允許叫‘問(wèn)為2S，動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間為0．25S。但實(shí)際上，在低壓側(cè)出口短路故障時(shí)，過(guò)流后備保護(hù)切除動(dòng)作時(shí)間往往在2S以上，距變壓器的動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間要求0．25S相差甚遠(yuǎn)，這也是造成變壓器損壞的重要原因。
1．4現(xiàn)有的中低壓母線(xiàn)保護(hù)方式及存在的問(wèn)題
1．4．1變壓器后備過(guò)流保護(hù)
       這是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用*廣泛的中低壓母線(xiàn)保護(hù)方式。由于考慮到與饋線(xiàn)和母線(xiàn)分段開(kāi)關(guān)的配合，保護(hù)跳閘時(shí)間一般摯定為1．0～1．4S，有的甚至較長(zhǎng)，達(dá)2．0S以上。這一動(dòng)作時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足快速切除中低壓母線(xiàn)故障的要求。
1．4．2饋線(xiàn)過(guò)流閉鎖變壓器過(guò)流保護(hù)
        近年來(lái)采用饋線(xiàn)過(guò)流閉鎖變壓器過(guò)流保護(hù)的應(yīng)用較為廣泛，與變壓器后備過(guò)流保護(hù)方式相比，其動(dòng)作速度有了一定的提高，典型動(dòng)作時(shí)間為300～400InS。但仍難以在100ms以?xún)?nèi)切除故障。
1．4．3采用環(huán)流原理的高阻抗母線(xiàn)保護(hù)
        這種保護(hù)方式典型的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為35～60IllS?？紤]到斷路器的分閘時(shí)間，這一動(dòng)作速度對(duì)要求100ins以?xún)?nèi)切除故障來(lái)說(shuō)，常常也不能滿(mǎn)足要求。并且這種保護(hù)方式的接線(xiàn)復(fù)雜，對(duì)TA的質(zhì)量要求高，安裝在有很多出線(xiàn)的6～35kV母線(xiàn)上非常困難，也不經(jīng)濟(jì)。此外，由于其保護(hù)范圍受到TA安裝位置的限制，不能保護(hù)到發(fā)生故障兒率較高的電纜室電纜接頭處的故障，因此，并不適合應(yīng)用于中低』上母線(xiàn)保護(hù)。
從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，現(xiàn)有的保護(hù)方式顯然不能滿(mǎn)足快速切除母線(xiàn)故障或保護(hù)覆蓋范圍的要求，因此，在中低壓母線(xiàn)和開(kāi)關(guān)柜裝設(shè)一種快速的母線(xiàn)保護(hù)是必要的，也足迫切的。
2電弧光母線(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用
      剛果(金)也稱(chēng)剛果民主共和國(guó)，地處非洲大陸中部，ZONGOⅡ水電站是剛果民主共和國(guó)的水電站，當(dāng)?shù)仉姀S技術(shù)人員運(yùn)行水平較低，因此ZONGOⅡ水電站廠用電10kV設(shè)計(jì)電弧光保護(hù)是非常有必要的。
2．1保護(hù)對(duì)象
      保護(hù)對(duì)象是該電站廠用電10kVI、Ⅱ、Ⅲ段母線(xiàn)。整套系統(tǒng)由主單元、輔助單元和弧光傳感器連接電纜組成。在每個(gè)開(kāi)關(guān)柜母線(xiàn)室內(nèi)安裝1個(gè)弧光傳感器，在母聯(lián)斷路器和母聯(lián)隔離車(chē)安裝1個(gè)弧光傳感器，在母線(xiàn)橋加裝1個(gè)弧光傳感器，在TV柜內(nèi)安裝1個(gè)弧光傳感器，通過(guò)弧光傳感器把采到的弧光信號(hào)傳送給主單元。
2．2電弧光母線(xiàn)保護(hù)原理
       電弧光保護(hù)原理很簡(jiǎn)單，主要?jiǎng)幼饕罁?jù)為故障產(chǎn)生的2個(gè)不同因素：弧光及電流增量。當(dāng)同時(shí)檢測(cè)到弧光和電流增量時(shí)發(fā)出跳閘命令。也就是說(shuō)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，弧光傳感器將弧光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳給主單元，主單元檢測(cè)電流信號(hào)，如果達(dá)到啟動(dòng)值即發(fā)出跳閘信號(hào)。主單元裝置動(dòng)作時(shí)間為5—7ms，斷路器動(dòng)作時(shí)間為35～60ms，可以在100ms以?xún)?nèi)切除故障。
       當(dāng)弧光傳感器采集到弧光信號(hào)、主單元采集到進(jìn)線(xiàn)過(guò)流信號(hào)時(shí)，將啟動(dòng)跳閘繼電器跳開(kāi)進(jìn)線(xiàn)斷路器，同時(shí)將動(dòng)作信號(hào)(硬接點(diǎn))傳遞給后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)擁有完善的自檢功能，能實(shí)時(shí)在線(xiàn)自檢，系統(tǒng)自檢告警信息可以在裝置上看到，也可通過(guò)主單元的告警繼電器送到后臺(tái)。當(dāng)任意一段母線(xiàn)出現(xiàn)故障時(shí)，都只會(huì)跳開(kāi)該段母線(xiàn)的進(jìn)線(xiàn)斷路器，其他段母線(xiàn)仍會(huì)正常運(yùn)行。
       在母聯(lián)開(kāi)關(guān)運(yùn)行時(shí)，跳開(kāi)故障母線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)斷路器和母聯(lián)斷路器。其中弧光判據(jù)的啟動(dòng)條件為：光強(qiáng)度**過(guò)80001x，電流**過(guò)負(fù)荷電流。
2．3電弧光母線(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
       電弧光保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，由主單元、輔助單元、弧光傳感器和連接電纜構(gòu)成。

2．3．1主單元
        主單元通過(guò)檢測(cè)短路電流和來(lái)自弧光傳感器的動(dòng)作信息，并對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、判斷，發(fā)出跳閘信號(hào)以切除故障。該系統(tǒng)在同時(shí)檢測(cè)到弧光和過(guò)流時(shí)發(fā)出跳閘指令。在進(jìn)線(xiàn)斷路器未能動(dòng)作切除故障時(shí)，它將啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)邏輯，發(fā)出跳閘指令給上級(jí)斷路器切除故障。此外，主單元根據(jù)弧光傳感器送來(lái)的動(dòng)作信息和溫度傳感器測(cè)量的溫度，提供弧光故障點(diǎn)的定位和溫度報(bào)警信息。
2．3．2弧光傳感器
         弧光傳感器安裝在開(kāi)關(guān)柜各間隔室中，對(duì)各種接線(xiàn)的中壓開(kāi)關(guān)柜提供有選擇性的保護(hù)?；」鈧鞲衅髯鳛楣飧袘?yīng)元件，將檢測(cè)在發(fā)生弧光故障時(shí)突然增加的光強(qiáng)，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)傳送給主單元，一般它作為弧光保護(hù)系統(tǒng)中的主要故障判據(jù)。
3安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品選型說(shuō)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(zhǎng)度不能**過(guò)20米。
（4）如有特殊要求，請(qǐng)?zhí)貏e注明。
 
4安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)






5安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)安裝
      弧光保護(hù)主控單元、探頭安裝圖如下。
 

6結(jié)論
      電弧光保護(hù)是電氣保護(hù)一個(gè)新的分支，快速感光和過(guò)電流的邏輯配合使其優(yōu)越性表現(xiàn)較為**。電弧光保護(hù)具有保護(hù)邏輯簡(jiǎn)單、動(dòng)作迅速等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試方便靈活，是常規(guī)繼電保護(hù)的一個(gè)有效的。隨著電弧光保護(hù)在市場(chǎng)上日益廣泛使用，產(chǎn)品價(jià)格也逐漸走低，更多的領(lǐng)域已經(jīng)能享受到**技術(shù)帶來(lái)的好處。剛果(金)ZONGOⅡ，水電站廠用電1OkV開(kāi)關(guān)柜內(nèi)采用電弧光保護(hù)設(shè)備，設(shè)備已經(jīng)安裝調(diào)試完畢，使用效果良好。
參考文獻(xiàn)：
[1]胡 楠，國(guó) 佳.剛果(金 )ZONGOⅡ電站中壓開(kāi)關(guān)柜電弧光保護(hù)的應(yīng)用[M]
[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.5（版）.





安科瑞電氣股份有限公司專(zhuān)注于智慧用電云平臺(tái),電氣*限流式保護(hù)器,光伏匯流采集裝置,宿舍用電管理系統(tǒng),售電運(yùn)維平臺(tái),光伏監(jiān)控系統(tǒng),安科瑞電子商務(wù)有限公司,傳感器,電表等, 歡迎致電 15216751208

• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 武漢兒童醫(yī)院變電所電力運(yùn)維平臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

  周曉麗安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801?摘要：在信息時(shí)代，電力信息系統(tǒng)的應(yīng)用促迚了電力企業(yè)的収展，增強(qiáng)了電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，對(duì)滿(mǎn)足用戶(hù)需求其有重要意義。隨著國(guó)家電網(wǎng)改革政策的逐步推進(jìn)和落實(shí)，AcrelCloud-1000變電所運(yùn)維云平臺(tái)運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，為電力運(yùn)維公司和售配電公司提供變電所運(yùn)維云平臺(tái)。該平臺(tái)基于WEB開(kāi)發(fā)，使用云平臺(tái)，手機(jī)APP作為連接運(yùn)維

• 遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)及宿舍用電終端在日照科技中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

  周曉麗安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；?摘要：介紹日照科技中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校-宿舍安全智能管理平臺(tái)，采用智能預(yù)付費(fèi)儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程分合控制，達(dá)到預(yù)付費(fèi)使用功能。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通訊并遠(yuǎn)傳至后臺(tái)，通過(guò)Acrel-3200型遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配電回路用電的收費(fèi)和安全用電管理。關(guān)鍵詞：學(xué)生宿舍; ADM130宿舍用電管理終端；Acrel-3200型

• 淺談配電室智能動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)

  摘要：供電網(wǎng)絡(luò)為順應(yīng)社會(huì)的快速發(fā)展，在新環(huán)境下提出了新的要求，過(guò)去的單一配電室、人工值守監(jiān)控供電狀況的方式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)實(shí)的要求，一整套完整的配電室智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用成為必然趨勢(shì)。配電室智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用需要完成三個(gè)目標(biāo)：**，實(shí)現(xiàn)電子智能監(jiān)控，做到配電室*人工看守或少人值班，具有減員增效的作用；*二，與五遙系統(tǒng)銜接，實(shí)時(shí)監(jiān)控以提高工作效率，實(shí)現(xiàn)供電穩(wěn)定；*三，在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上構(gòu)

• 安科瑞醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)在安徽省某醫(yī)院項(xiàng)目中的應(yīng)用

  【摘要】：本文介紹了一所**綜合醫(yī)院，在安科瑞公司生產(chǎn)的5臺(tái)隔離供電設(shè)備上，采用落地式配電箱的安裝方法，完成了 TN改造為 IT改造，并對(duì)系統(tǒng)的絕緣狀況進(jìn)行了監(jiān)控?！娟P(guān)鍵詞】醫(yī)用隔離電源系統(tǒng)；IT系統(tǒng)；絕緣情況監(jiān)測(cè)；三級(jí)綜合醫(yī)院。0概述它的前身為原縣人民醫(yī)院，創(chuàng)建于1953年；是一所全國(guó)三級(jí)綜合醫(yī)院，主要從事醫(yī)療，教學(xué)，科研，預(yù)防等業(yè)務(wù)。醫(yī)院占地110畝，總建筑面積153,400平方米，擁有150