安(ān)科瑞 鮑靜君(jūn)

　　【摘要】：中低壓(yā)開關(guān)櫃(guì)作(zuò)為電能生產(chǎn)與(yǔ)分配(pèi)的基礎(chǔ)設(shè)施(shī)之(zhī)一，使用量逐年(nián)增(zēng)加(jiā)，並(bìng)且(qiě)使用場(cháng)合(hé)的復雜(zá)性也在增加。成(chéng)套(tào)開(kāi)關設(shè)備中母(mǔ)綫故障產生的弧光(guāng)將(jiāng)燒(shāo)壞其(qí)元(yuán)器件,從而導(dǎo)致事故(gù)擴大,往往造成(chéng)較大的(dí)經濟(jì)損失(shī),而(ér)母綫弧光(guāng)保(bǎo)護(hù)正好(hǎo)解決(jué)了(liǎo)這個難題(tí)，能(néng)夠(gòu)很(hěn)好的(dí)保(bǎo)護(hù)開關設(shè)備並降(jiàng)低(dī)損失(shī)。

　　【關(guān)鍵詞(cí)】：中低(dī)壓(yā)開(kāi)關櫃；母綫故障；弧光保護(hù)

　　引言

　　弧光(guāng)放(fàng)電不僅(jǐn)會(huì)造成停(tíng)電事故(gù)，還會造成設備性(xìng)損壞和人(rén)身(shēn)傷(shāng)害，帶來不可(kě)估量的(dí)損(sǔn)失。弧光(guāng)放(fàng)電(diàn)事(shì)故(gù)是中低壓(yā)開關(guān)櫃內(nèi)嚴(yán)重(zhòng)的(dí)事故(gù)之一(yī)，本文就幾個(gè)方麵來(lái)探(tàn)討(tǎo)中低壓(yā)母綫(xiàn)裝(zhuāng)設弧(hú)光(guāng)保護(hù)的必要(yào)性。

　　1重視(shì)中低壓母綫(xiàn)故障的原因(yīn)

　　我國(guó)電力發展建(jiàn)設已經進入大電(diàn)網(wǎng)，大(dà)機組，壓輸電階(jiē)段(duàn)，並(bìng)且(qiě)對發(fā)電(diàn)機(jī)組(zǔ)的容量要求(qiú)越來(lái)越(yuè)高(gāo)，這(zhè)對(duì)電(diàn)力係統運行提(tí)出了更高的要(yào)求(qiú)，因為(wéi)單台大(dà)機(jī)組(zǔ)的運(yùn)行(háng)情況，會(huì)直(zhí)接影響到整個電網的運行穩定(dìng)性(xìng)，性以及經濟性(xìng)。同(tóng)時(shí)，發電(diàn)廠(chǎng)的用電係(xì)統與(yǔ)運(yùn)行(háng)，對(duì)發電機組(zǔ)的(dí)影(yǐng)響(xiǎng)也越來(lái)越大(dà)。由此可以看出(chū)，如果(guǒ)中(zhōng)低(dī)壓母綫出(chū)現故(gù)障(zhàng)，它會(huì)產(chǎn)生弧光(guāng)，所(suǒ)產生(shēng)的弧光(guāng)對(duì)電(diàn)力(lì)設(shè)備及(jí)人本身(shēn)的影(yǐng)響大，會(huì)造(zào)成不同程(chéng)度(dù)的(dí)損(sǔn)傷，有(yǒu)時(shí)還(huán)會(huì)引發“鏈式反應"。

　　現(xiàn)行的(dí)繼(jì)電(diàn)保護設(shè)計標(biāo)準，是采用(yòng)借助於(yú)上(shàng)元件的後備過流的方(fāng)法(fǎ)來(lái)保護(hù)，從而切(qiē)除(chú)中低壓係(xì)統(tǒng)母綫短(duǎn)路(lù)的問題，這樣的做法存(cún)在(zài)弊端(duān)。電(diàn)路(lù)故障(zhàng)應(yīng)該在(zài)盡可(kě)能(néng)短的(dí)時間(jiān)得(dé)到(dào)維修，而(ér)這(zhè)類(lèi)保護方法會導致(zhì)維(wéi)修(xiū)時間增(zēng)長(cháng)，對設備也(yě)有一定(dìng)的損(sǔn)傷(shāng)。這(zhè)些(xiē)問(wèn)題(tí)如果(guǒ)沒有及(jí)時解(jiě)決，還(huán)會引(yǐn)起(qǐ)不(bù)同程(chéng)度的(dí)事故，輕(qīng)則(zé)會(huì)發(fā)展(zhǎn)為(wéi)輸(shū)電網(wǎng)故(gù)障，重(zhòng)則(zé)會使電力(lì)係統(tǒng)出(chū)現整體性故障。

　　2產生中低壓(yā)弧(hú)光故障的因(yīn)素

　　中低(dī)壓(yā)電力係統(tǒng)在(zài)運(yùn)行(háng)中(zhōng)發(fā)生(shēng)的弧光故(gù)障事故(gù)，多是(shì)受(shòu)到環境(jìng)條件的(dí)影響，絕緣(yuán)材料受潮(cháo)，設(shè)備表(biǎo)麵(miàn)產(chǎn)生(shēng)凝露(lòu)和(hé)附(fù)著汙(wū)穢(huì)，從而(ér)使設(shè)備(bèi)絕(jué)緣水平下(xià)降引發事(shì)故。

　　（1）弧(hú)光產(chǎn)生(shēng)的技(jì)術原因(yīn)

　　設(shè)備(bèi)故障(zhàng)和(hé)帶(dài)電設備(bèi)的(dí)誤(wù)操作，檢修工具遺(yí)漏(lòu)在開關設備內，錯誤(wù)的(dí)接(jiē)綫和母綫連接(jiē)，絕緣老(lǎo)化(huà)和機械磨(mó)損(sǔn)，過電壓，小(xiǎo)動物(wù)，灰(huī)塵，溫度(dù)，濕度(dù)，腐蝕等環境(jìng)因(yīn)素，容(róng)性(xìng)接地電(diàn)流擴大(dà)等(děng)。

　　（2）弧(hú)光(guāng)產(chǎn)生(shēng)的人為原因

　　誤(wù)入帶電間隔(gé)，隔離開關(guān)誤操(cāo)作，忘記(jì)在(zài)工(gōng)作(zuò)區接(jiē)地，忘記(jì)測量工作區內的(dí)高(gāo)壓(yā)等(děng)。

　　除(chú)此之外，電力(lì)係統的迅速發展，電(diàn)網的(dí)結(jié)構總(zǒng)是(shì)在不停地(dì)改變(biàn)，用電(diàn)負載在增多，從(cóng)而導致電(diàn)纜(lǎn)增多(duō)，電(diàn)量超(chāo)負荷，也容(róng)易(yì)導(dǎo)致(zhì)故障發生(shēng)。

　　3弧光故(gù)障事(shì)故(gù)的危害

　　弧光產生(shēng)的溫度可達4500℃，內(nèi)部(bù)溫度(dù)甚(shèn)至有10000～20000℃。弧(hú)光產(chǎn)生時大瞬(shùn)時功率可達(dá)到40MW，弧光光(guāng)強(qiáng)可超(chāo)過正常(cháng)照(zhào)明光(guāng)強(qiáng)2000多倍(bèi)。因(yīn)此(cǐ)中(zhōng)低(dī)壓開關櫃內(nèi)因(yīn)故障(zhàng)而產(chǎn)生電(diàn)弧時(shí)若(ruò)不能(néng)及時(shí)采取合(hé)理措施，則會產(chǎn)生諸(zhū)多(duō)危(wēi)害(hài)。

　　（1）對設(shè)備(bèi)的(dí)危(wēi)害：電弧(hú)發生(shēng)時產生(shēng)大量高溫(wēn)高壓(yā)氣體，氣體(tǐ)瞬時(shí)衝(chōng)擊波可造成開(kāi)關(guān)櫃體變(biàn)形，破(pò)碎(suì)；衝擊(jī)波(bō)爆破(pò)震動(dòng)可造成開(kāi)關櫃劇烈震動，使(shǐ)各(gè)連接(jiē)處(chǔ)緊固件鬆(sōng)脫；產生的高(gāo)溫可(kě)引(yǐn)起電纜燃燒，銅(tóng)排融(róng)化，鋁(lǚ)排氣化，甚(shèn)至(zhì)將開關(guān)櫃外(wài)殼(ké)金(jīn)屬融化(huà)，元器件嚴(yán)重損(sǔn)壞並引起火(huǒ)災(zāi)。

　　（2）對(duì)人的(dí)危(wēi)害：高溫灼傷皮膚；熔化的金(jīn)屬蒸(zhēng)發(fā)並滲入(rù)人(rén)的(dí)皮膚(fū)表層(céng)造(zào)成皮膚(fū)金屬化(huà)；高強度(dù)弧光傷(shāng)害眼(yǎn)睛(jīng)，甚(shèn)至造(zào)成角膜脫落(là)；高(gāo)溫燃燒(shāo)產生的(dí)粉塵和(hé)有毒有害氣體(tǐ)損傷呼吸(xī)係(xì)統；弧光電流(liú)作用於人體可使肌肉產(chǎn)生非(fēi)自(zì)主(zhǔ)劇烈(liè)收縮，也(yě)可損傷(shāng)肌(jī)腱，皮(pí)膚，血管，神經(jīng)組織等。

　　電弧產生的能量與I ²t成指數規(guī)律快速上(shàng)升(shēng)，其不僅與(yǔ)故障(zhàng)電流(liú)的(dí)大小(xiǎo)有關(guān)，還與燃弧(hú)時(shí)間有(yǒu)關。根據故障點的(dí)不(bù)同，通常(cháng)情況下(xià)故障(zhàng)短路電(diàn)流會(huì)在(zài)幾(jī)千(qiān)安至幾萬安(ān)，故障若(ruò)不能及(jí)時切除(chú)以熄(xī)滅電弧(hú)，則(zé)會(huì)產生巨(jù)大能量(liáng)。總之(zhī)，開關櫃發(fā)生內(nèi)部(bù)電(diàn)弧故(gù)障，不(bù)論(lùn)是對開發(fā)設備還是對附近的工作人員，其(qí)危(wēi)險性(xìng)不(bù)可(kě)謂(wèi)不嚴重。

圖1 電弧(hú)能量-時間(jiān)曲綫

　　4弧光保護(hù)與(yǔ)傳統保(bǎo)護之間(jiān)的比較(jiào)

　　傳(chuán)統母綫(xiàn)保(bǎo)護方(fāng)案有如(rú)下幾種。

　　（1）進綫(xiàn)過流(liú)保(bǎo)護方案(àn)

　　利(lì)用微機過流(liú)保護實(shí)現(xiàn)中(zhōng)低壓開關櫃(guì)及其母(mǔ)綫(xiàn)保護(hù)方(fāng)案。過(guò)流(liú)保護(hù)動作時(shí)間需與(yǔ)各(gè)饋綫過流保護(hù)時(shí)間(jiān)配(pèi)合，至少(shǎo)在300 ms 以上，動作時間不(bù)能滿足(zú)快速切(qiē)除弧(hú)光短(duǎn)路故(gù)障的(dí)要求(qiú)。

　　（2）變(biàn)壓器後(hòu)備(bèi)過流(liú)保(bǎo)護方案:

　　該方(fāng)案是目前(qián)應(yīng)用廣(guǎng)泛的(dí)中(zhōng)低(dī)壓(yā)母(mǔ)綫(xiàn)保護方(fāng)案(àn)，保護跳閘(zhá)時間(jiān)一般(bān)整定為1. 2 ～ 2. 0 s，更加不能(néng)滿足快速切(qiē)除中(zhōng)低(dī)壓(yā)母(mǔ)綫和綫(xiàn)路故障(zhàng)的要求。

　　（3）環流(liú)原理的高阻抗母綫保(bǎo)護方案:

　　該(gāi)方案是專用(yòng)的母綫保(bǎo)護方(fāng)案(àn)，保護動作(zuò)時間一般(bān)為(wéi)35 ～ 60 ms。但是(shì)這(zhè)種方案(àn)接(jiē)綫復雜，對CT 要求(qiú)高(gāo)，安裝(zhuāng)在(zài)中(zhōng)低壓(yā)開(kāi)關(guān)櫃有很多困(kùn)難(nán)，也(yě)不經濟。此(cǐ)外，由於其保護範(fàn)圍受(shòu)到(dào)CT 安(ān)裝位置(zhì)的限製，不能(néng)保護(hù)發(fā)生故(gù)障幾(jī)率(shuài)較高(gāo)的電纜(lǎn)接頭(tóu)處(chǔ)的故障，並且也不能提供(gōng)故障(zhàng)定位(wèi)，因此其實用性(xìng)差。

　　弧光保(bǎo)護專(zhuān)門(mén)用於來保護中低(dī)壓開關櫃(guì)母(mǔ)綫(xiàn)，它的(dí)動(dòng)作時間快，相(xiāng)比(bǐ)於傳統的保(bǎo)護(hù)係統，更(gēng)具*性，它采(cǎi)用(yòng)弧(hú)光和(hé)電流(liú)閉鎖的方法來(lái)進行雙(shuāng)重判(pàn)斷，增加(jiā)了可(kě)靠性(xìng)和(hé)性。它(tā)在發(fā)生故障(zhàng)時(shí)，能準確(què)地定位(wèi)，可減少(shǎo)維修人員查(chá)找(zhǎo)故障點(diǎn)的時(shí)間(jiān)，大大(dà)減短(duǎn)了(liǎo)維(wéi)修時間，從(cóng)而保障(zhàng)事(shì)故(gù)檢(jiǎn)修之後(hòu)快速恢復供(gōng)電。

　　5安科瑞ARB5係列弧(hú)光保(bǎo)護裝(zhuāng)置

　　安科(kē)瑞(ruì)ARB5係(xì)列弧光保(bǎo)護裝(zhuāng)置(zhì)具(jù)有(yǒu)原理(lǐ)簡單，動(dòng)作(zuò)可靠迅(xùn)速，對(duì)變電(diàn)站(zhàn)一次設備(bèi)無特(tè)殊要求，適應於(yú)各種運行(háng)方式，且在各(gè)種運(yùn)行方式下(xià)保(bǎo)護(hù)不需(xū)要切換等優(yōu)點(diǎn)，為(wéi)目前發電廠(chǎng)，變(biàn)電站，工業及商業(yè)配電(diàn)係(xì)統0.4kV - 35kV中(zhōng)低壓(yā)母(mǔ)綫保(bǎo)護(hù)理想(xiǎng)的解決(jué)方案(àn)。它(tā)通(tōng)過(guò)弧(hú)光+電(diàn)流(liú)雙(shuāng)重判(pàn)據(jù)或弧光單判據啟動保護(hù)，其弧(hú)光(guāng)單(dān)判(pàn)據動(dòng)作(zuò)時(shí)間≤7ms；弧光+電(diàn)流雙判(pàn)據(jù)動作(zuò)時間≤20ms，為快速切(qiē)除(chú)中(zhōng)低壓弧(hú)光(guāng)故障(zhàng)提(tí)供了(liǎo)技(jì)術支持。

圖(tú)2 ARB5弧光(guāng)保護邏輯原(yuán)理圖

　　ARB5弧光保護(hù)還具有(yǒu)失靈保(bǎo)護(hù)，CT監測(cè)，弧(hú)光故障(zhàng)點定(dìng)位，弧(hú)光(guāng)光(guāng)纖(xiān)鏈路(lù)自檢及裝(zhuāng)置異(yì)常自檢，支(zhī)持包括(kuò)IEC61850在內(nèi)的主要(yào)行(háng)業內(nèi)通訊(xùn)協議等功能。

圖(tú)3 ARB5弧(hú)光保護(hù)典(diǎn)型配置圖(tú)

　　6中低(dī)壓開(kāi)關櫃母(mǔ)綫弧(hú)光(guāng)保(bǎo)護(hù)的(dí)應用案(àn)例(lì)

　　安科(kē)瑞ARB5係列弧光保(bǎo)護裝置(zhì)廣泛應(yīng)用(yòng)於中(zhōng)低(dī)壓開(kāi)關(guān)櫃(guì)母(mǔ)綫保護(hù)。

　　（1） 某機場10kV開關櫃(guì)母綫(xiàn)弧光(guāng)保護

圖4 某機場10kV開(kāi)關(guān)櫃(guì)ARB5弧(hú)光(guāng)保護(hù)安(ān)裝(zhuāng)圖

　　（2） 某工廠0.4kV開(kāi)關櫃母綫(xiàn)弧(hú)光(guāng)保護

圖5 某工(gōng)廠0.4kV開關(guān)櫃(guì)ARB5弧光保護安(ān)裝圖

　　結(jié)語

　　中低(dī)壓係(xì)統母綫的(dí)保護，不(bù)僅需要，熟(shú)練地掌(zhǎng)握技術，還需(xū)要一些(xiē)保(bǎo)護(hù)係統(tǒng)來(lái)協(xié)調(tiáo)配合完(wán)成，而(ér)弧光保護(hù)作為(wéi)一個理想(xiǎng)的解決方(fāng)法(fǎ)，可(kě)以合(hé)理地解除故(gù)障，減少設備維護(hù)的(dí)次(cì)數，提(tí)高電力(lì)係(xì)統(tǒng)的經濟(jì)效益(yì)，提(tí)高電力係(xì)統的性和(hé)可靠(kào)性(xìng)。

　　參(cān)考文(wén)獻

　　[1].王(wáng)新(xīn)恒.中(zhōng)低(dī)壓係統母綫裝設弧光保(bǎo)護的必要性分析

　　[2].李鷹(yīng)洲(zhōu).電(diàn)弧光(guāng)保(bǎo)護(hù)係統在中低壓開關櫃(guì)中的(dí)應用

　　[3].王良毅(yì)，盧(lú)睿(ruì)，曾治安.弧(hú)光(guāng)保護(hù)在(zài)10kV開(kāi)關(guān)櫃中的應用(yòng)

　　[4].安(ān)科瑞企業微(wēi)電網(wǎng)設計(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版(bǎn)