安(ān)科瑞 鮑靜(jìng)君

　　摘(zhāi)要：電力成(chéng)套設(shè)備快速(sù)發(fā)展的今天(tiān)，設備的(dí)安(ān)全穩(wěn)定(dìng)運行(háng)至(zhì)關重要(yào)。而隨著電力行業和(hé)應用(yòng)領(lǐng)域的(dí)復(fù)雜化和深(shēn)入性,使(shǐ)得(dé)中低(dī)壓(yā)成(chéng)套開關(guān)設備發生故(gù)障的可能性(xìng)也(yě)隨之變(biàn)大(dà)。成套開關(guān)設(shè)備中母(mǔ)綫(xiàn)故障產(chǎn)生的弧(hú)光(guāng)將(jiāng)燒壞(huài)其他(tā)電器元(yuán)件,從而導致(zhì)事故擴(kuò)大,往(wǎng)往造成(chéng)較(jiào)大的經(jīng)濟損失(shī),而(ér)母綫弧(hú)光保護(hù)正(zhèng)好(hǎo)解決了這(zhè)個難題，能夠很好(hǎo)的保護開(kāi)關設備並(bìng)降低損(sǔn)失。

　　關(guān)鍵詞：中低壓開關櫃；母綫弧(hú)光保護

　　0引(yǐn)言(yán)

　　中低(dī)壓成套開(kāi)關(guān)櫃作(zuò)為(wéi)電能(néng)生(shēng)產與(yǔ)分(fēn)配(pèi)的基礎(chǔ)設(shè)施之一(yī)，使(shǐ)用(yòng)量逐(zhú)年增加，並(bìng)且使用(yòng)場(cháng)合的復雜性也在(zài)增加，使(shǐ)用遵循(xún)的(dí)規(guī)範(fàn)標準(zhǔn)要求也隨(suí)著(zhuó)社(shè)會的(dí)發展(zhǎn)而提(tí)高。如何保(bǎo)證中低(dī)壓(yā)開關櫃安(ān)全(quán)可靠運行
，降低電氣事故損失越來(lái)越多地受到重(zhòng)視。

　　弧光放(fàng)電(diàn)事(shì)故(gù)是中低(dī)壓開關(guān)櫃(guì)內(nèi)嚴重的事(shì)故之(zhī)一，由於電(diàn)弧(hú)電阻(zǔ)的原因，故障電流(liú)往往(wǎng)達不到保護定(dìng)值而(ér)不能迅速(sù)切(qiē)斷故障(zhàng)，或(huò)者(zhě)弧光(guāng)故(gù)障電流達到了保護(hù)啟動值，動作時(shí)間(jiān)不能快速切(qiē)斷故(gù)障。

　　弧(hú)光(guāng)放(fàng)電(diàn)不僅會(huì)造成停電事故(gù)，還會造(zào)成(chéng)設(shè)備嚴(yán)重損壞(huài)和人(rén)身(shēn)傷害事故，帶(dài)來不(bù)可(kě)估量(liáng)的(dí)損失(shī)。

　　1弧(hú)光故障(zhàng)事故危(wēi)害(hài)

　　弧光產生(shēng)時溫度可達到(dào)4500℃，內(nèi)部溫度(dù)可(kě)達到10000～20000℃。弧光(guāng)產生(shēng)時瞬時(shí)功(gōng)率(shuài)可達到40MW，弧光光強可(kě)超過(guò)正常照明光(guāng)強(qiáng)2000多(duō)倍(bèi)。因(yīn)此(cǐ)中低壓開(kāi)關(guān)櫃(guì)內因故(gù)障(zhàng)而產生(shēng)電弧時(shí)若(ruò)不(bù)能及(jí)時(shí)采(cǎi)取(qǔ)合理措(cuò)施(shī)，則會產(chǎn)生諸多(duō)危害(hài)。

　　（1）對設備(bèi)的(dí)危(wēi)害(hài)：電弧(hú)發生(shēng)時產生大(dà)量(liáng)高溫高壓(yā)氣(qì)體(tǐ)，氣體瞬(shùn)時(shí)衝擊波可(kě)造成開關櫃(guì)體變形(xíng)
，破碎；衝擊(jī)波爆破震動(dòng)可(kě)造成開關(guān)櫃(guì)劇(jù)烈震動(dòng)，使各連(lián)接處(chǔ)緊(jǐn)固件鬆脫；產生(shēng)的高溫(wēn)可(kě)引起電(diàn)纜燃燒(shāo)
，銅排融化(huà)
，鋁排氣化(huà)，甚至(zhì)將(jiāng)開(kāi)關櫃(guì)外殼(ké)金(jīn)屬融化
，元(yuán)器(qì)件(jiàn)嚴重損(sǔn)壞(huài)並(bìng)引起火(huǒ)災(zāi)。

　　（2）對人的(dí)危(wēi)害：高(gāo)溫(wēn)灼傷(shāng)皮(pí)膚(fū)；熔化(huà)的金屬(shǔ)蒸(zhēng)發(fā)並(bìng)滲入人的皮(pí)膚(fū)表(biǎo)層(céng)造成皮(pí)膚(fū)金(jīn)屬(shǔ)化(huà)；高強度弧光(guāng)傷(shāng)害(hài)眼(yǎn)睛，甚至造(zào)成(chéng)角(jiǎo)膜(mó)脫(tuō)落；高溫燃燒產(chǎn)生的(dí)粉塵和有(yǒu)毒有(yǒu)害(hài)氣(qì)體損(sǔn)傷呼吸(xī)係(xì)統(tǒng)；弧(hú)光電流作用於(yú)人體可(kě)使肌(jī)肉(ròu)產生非(fēi)自主劇烈收縮(suō)，也可(kě)損傷肌(jī)腱
，皮(pí)膚(fū)
，血(xiě)管
，神(shén)經(jīng)組(zǔ)織(zhī)等(děng)。

　　電弧產生的(dí)能(néng)量與(yǔ)I ²t成(chéng)指數規律(lǜ)快(kuài)速上升，其(qí)不僅(jǐn)與(yǔ)故(gù)障電流的大小(xiǎo)有關，還與燃弧(hú)時(shí)間有(yǒu)關。根(gēn)據(jù)故障點的(dí)不同(tóng)，通常(cháng)情(qíng)況下(xià)故障短路電流(liú)會(huì)在幾(jī)千(qiān)安至(zhì)幾十(shí)安(ān)，故障(zhàng)若(ruò)不(bù)能及時(shí)切除以(yǐ)熄(xī)滅電(diàn)弧(hú)，則(zé)會(huì)產生(shēng)巨大能(néng)量。總(zǒng)之(zhī)，開關(guān)櫃(guì)發生(shēng)內部電弧故障(zhàng)，不(bù)論是對開(kāi)發設備還是對附近的工(gōng)作(zuò)人員(yuán)，其危險性都很大。

圖1 電弧能量-時(shí)間(jiān)曲綫(xiàn)

　　因(yīn)此，很(hěn)有必要引(yǐn)入(rù)快速(sù)切除弧(hú)光(guāng)故障的保(bǎo)護係統(tǒng)。安科(kē)瑞ARB5係列(liè)弧(hú)光保護裝(zhuāng)置通過弧光+電(diàn)流(liú)雙重(zhòng)判(pàn)據(jù)或弧(hú)光單判(pàn)據(jù)啟動(dòng)保護，其(qí)弧光(guāng)單判(pàn)據動作時(shí)間≤7ms；弧(hú)光(guāng)+電流(liú)雙判(pàn)據(jù)動(dòng)作時間(jiān)≤20ms，為快速切除(chú)中(zhōng)低壓弧(hú)光故障提供了技(jì)術支持。

　　2中(zhōng)低壓開關(guān)櫃弧(hú)光保護必要(yào)性(xìng)

　　國家標準相(xiāng)關規定(dìng)，110kV及(jí)以(yǐ)上的(dí)電(diàn)壓(yā)級別的(dí)變壓(yā)器的熱穩定(dìng)允許時間(jiān)和(hé)動穩定時間分別(bié)是2s和0.25s。一般(bān)，在(zài)低(dī)壓側出口出(chū)現短(duǎn)路(lù)故(gù)障時(shí)時(shí)間往往(wǎng)超過(guò)2s，不能滿(mǎn)足變(biàn)壓(yā)器(qì)動穩(wěn)定時間要求(qiú)，這樣(yàng)就會(huì)導(dǎo)致(zhì)變壓器(qì)損壞。

　　為了(liǎo)解決開關櫃(guì)弧光短(duǎn)路故障(zhàng)問題，可(kě)以(yǐ)采取一些常規性防護(hù)措(cuò)施(shī)，比如(rú)加強(qiáng)開(kāi)關櫃的結構(gòu)，設置釋放(fàng)板(bǎn)和(hé)泄壓通道將(jiāng)氣流(liú)等(děng)輸(shū)出櫃(guì)體。但此類措施(shī)會提(tí)高(gāo)設備成本(běn)，對電(diàn)力企(qǐ)業的(dí)經濟(jì)效(xiào)益(yì)帶(dài)來(lái)影響(xiǎng)。

　　弧光保(bǎo)護(hù)相比這(zhè)些(xiē)防護(hù)措(cuò)施，可以(yǐ)從根本上(shàng)限製故(gù)障(zhàng)電弧(hú)，從(cóng)而解決(jué)開(kāi)關櫃弧(hú)光(guāng)短(duǎn)路故障(zhàng)對(duì)工(gōng)作人員和(hé)開(kāi)關設備的影響和(hé)危(wēi)害(hài)。一方麵(miàn)，可(kě)以在開(kāi)關櫃耐受(shòu)燃(rán)弧(hú)時間內采(cǎi)用中低壓(yā)母綫(xiàn)保護(hù)快速切(qiē)除故障；另一方麵，能減少用戶(hù)停電(diàn)時間(jiān)，可盡快恢(huī)復(fù)生產。此(cǐ)外，對於使用(yòng)年限(xiàn)很(hěn)長需(xū)要進(jìn)行改造(zào)的開關櫃，采(cǎi)用弧光保(bǎo)護(hù)可合理(lǐ)延(yán)長其使用壽命，從而減(jiǎn)少(shǎo)對開關(guān)設備的(dí)投資(zī)費(fèi)用(yòng)。

　　3安科瑞(ruì)ARB5係列(liè)弧光(guāng)保(bǎo)護(hù)

　　安(ān)科(kē)瑞(ruì)ARB5係(xì)列弧光(guāng)保護裝(zhuāng)置主(zhǔ)要由(yóu)ARB5-M主控單元
，ARB5-S弧(hú)光(guāng)探(tàn)頭及(jí)光纖(xiān)組成。

　　（1）  ARB5-M主控單元(yuán)特點(diǎn)

　　1）啟動(dòng)條(tiáo)件可(kě)選(xuǎn)弧(hú)光單(dān)判(pàn)據(jù)或弧光(guāng)+電流雙(shuāng)判據。其(qí)中電(diàn)流(liú)突變量(liáng)啟(qǐ)動(dòng)係數可整(zhěng)定範(fàn)圍為0.05~10In，電流(liú)常量(liáng)啟動係數可(kě)整定範圍為0.05~10In。

　　2）11路可編(biān)程(chéng)跳閘(zhá)出口(kǒu)。

　　3）4組(zǔ)3相電(diàn)流采(cǎi)集(jí)。

　　4）支(zhī)持20路(lù)弧光探頭信號(hào)采(cǎi)集(jí)。

　　5）弧(hú)光故(gù)障點定位(wèi)。

　　6）弧(hú)光光纖(xiān)鏈路(lù)自檢及裝置異常(cháng)自(zì)檢。

　　7）4組失(shī)靈保(bǎo)護(hù)。

　　8）支(zhī)持(chí)IEC61850，便於組建數(shù)字(zì)化智能(néng)變(biàn)電(diàn)站(zhàn)。

　　（2）  ARB5-S弧(hú)光(guāng)探(tàn)頭特點

　　1）自帶濾光功能。

　　2）無源型(xíng)弧(hú)光傳感(gǎn)器(qì)。

　　3）探測角(jiǎo)度(dù)≥180°。

圖2 ARB5-S弧光(guāng)探頭(tóu)探測(cè)角度

　　4中低(dī)壓開關(guān)櫃母(mǔ)綫(xiàn)弧(hú)光保(bǎo)護的(dí)應(yīng)用

　　安科瑞(ruì)ARB5係(xì)列弧光保護裝置廣(guǎng)泛應用(yòng)於(yú)中低壓(yā)開關櫃母(mǔ)綫(xiàn)保護(hù)。

　　（1） 某機場10kV開(kāi)關櫃母綫弧光保護

圖(tú)3 某機(jī)場10kV開(kāi)關櫃ARB5弧光(guāng)保護安裝(zhuāng)圖(tú)

　　（2） 某工廠0.4kV開關(guān)櫃(guì)母(mǔ)綫弧光保護

圖(tú)4 某工(gōng)廠0.4kV開關櫃ARB5弧光(guāng)保(bǎo)護安裝(zhuāng)圖

　　5結語(yǔ)

　　在(zài)電力係(xì)統(tǒng)運行中，由於(yú)自(zì)身(shēn)電(diàn)容量等(děng)因(yīn)素的限製(zhì)，需要對中低壓開(kāi)關櫃與母綫進行合(hé)理(lǐ)地保護(hù)，因(yīn)此(cǐ)，需(xū)要(yào)從中低壓開關(guān)櫃電弧(hú)光短路(lù)故(gù)障原(yuán)因和現有的(dí)中低(dī)壓(yā)母綫保護方(fāng)案存在的問題進(jìn)行分(fēn)析，明確(què)故(gù)障(zhàng)問題帶(dài)了的嚴重(zhòng)危害，通(tōng)過應(yīng)用弧光保護，合(hé)理處理(lǐ)故障問(wèn)題(tí)，從(cóng)而更好地保護(hù)實現(xiàn)開(kāi)關(guān)櫃與母綫(xiàn)的保護(hù)。

　　參考(kǎo)文獻(xiàn)

　　[1].李(lǐ)鷹(yīng)洲(zhōu).電(diàn)弧光保護係統在(zài)中(zhōng)低壓開關櫃(guì)中(zhōng)的(dí)應用(yòng)

　　[2].安科瑞(ruì)企(qǐ)業(yè)微電(diàn)網設(shè)計與應(yīng)用(yòng)手冊(cè)2022.05版(bǎn)

　　[3].AFBR-S10PS01XZ-DS100 – April 3, 2017