安科瑞 劉(liú)邁(mài)

　　摘要：本(běn)文(wén)分析(xī)了(liǎo)中(zhōng)低壓設備運(yùn)行(háng)存在的問題，對(duì)中低(dī)壓母綫(xiàn)弧光保(bǎo)護(hù)裝(zhuāng)置的係統構成和(hé)保(bǎo)護原理(lǐ)和進(jìn)綫了分析(xī)，結合實(shí)際使用(yòng)情況，探討(tǎo)了(liǎo)在變(biàn)電(diàn)所和(hé)配(pèi)電所兩種(zhǒng)主(zhǔ)接(jiē)綫方(fāng)式下電(diàn)弧(hú)光保(bǎo)護(hù)係統的(dí)配置方案，以期得到更廣泛的應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞(cí)：弧光保(bǎo)護(hù)；電弧光；傳感(gǎn)器；主控(kòng)單元

　　0引言(yán)

　　以(yǐ)往的母(mǔ)綫(xiàn)保(bǎo)護(hù)基本(běn)上基於(yú)電流(liú)差動原(yuán)理而(ér)設計，接綫方(fāng)式復(fù)雜，成本較高(gāo)，運(yùn)行(háng)維護工作(zuò)量大，目前國(guó)內(nèi)電(diàn)力(lì)係(xì)統的中低壓母綫(xiàn)沒(méi)有(yǒu)配置專(zhuān)門的母綫(xiàn)保護，母綫故障的(dí)切(qiē)除均(jūn)靠上(shàng)配電(diàn)設備保護裝置的後(hòu)備保護(hù)來切除，為(wéi)了和中低壓係(xì)統饋綫(xiàn)保護(hù)在(zài)選擇性上(shàng)的配合，往(wǎng)往(wǎng)帶(dài)著很(hěn)大的延(yán)時(shí)，所以不能(néng)快(kuài)速(sù)地切除(chú)中低壓母綫上的故障。在中(zhōng)低壓配(pèi)電(diàn)係(xì)統(tǒng)中(zhōng)，開關櫃(guì)體越(yuè)來越(yuè)小型化，配(pèi)電裝(zhuāng)置之間(jiān)的間(jiān)距也越來越(yuè)小，產生弧光的的(dí)概率，弧光(guāng)事(shì)故對(duì)母綫，變壓器造成近(jìn)距離短路故障衝擊，如(rú)不能(néng)及時切(qiē)除，可引起變(biàn)電站(zhàn)開關(guān)櫃(guì)和其(qí)它(tā)設備故(gù)障，造成嚴(yán)重(zhòng)的損失和重大(dà)人(rén)身傷(shāng)亡事故(gù)。快速(sù)切除開關櫃體(tǐ)內(nèi)的(dí)故(gù)障(zhàng)以縮小(xiǎo)故障範圍(wéi)已迫在(zài)眉睫。因此有必要(yào)采(cǎi)用套(tào)快(kuài)速保護來保(bǎo)證中(zhōng)低壓配(pèi)電設備的可(kě)靠(kào)運行(háng)為了(liǎo)保(bǎo)證(zhèng)中低壓配電係統(tǒng)安(ān)全穩定(dìng)運行。需(xū)要(yào)配置**的保(bǎo)護(hù)設備(bèi)，用於快(kuài)速(sù)切斷故(gù)障。電(diàn)弧(hú)光保護係統(tǒng)正(zhèng)是基(jī)於開(kāi)關櫃內故障(zhàng)時產生(shēng)弧光這個思路而設(shè)計(jì)的套母(mǔ)綫(xiàn)保護係(xì)統(tǒng)。

　　1電弧(hú)光及其(qí)危(wēi)害

　　在(zài)電力(lì)係(xì)統(tǒng)輸(shū)電綫路和(hé)開關櫃中，經常(cháng)會由(yóu)於短路(lù)故障而出現(xiàn)很大的(dí)電(diàn)流，從而(ér)使(shǐ)整個(gè)係統遭(zāo)到破(pò)壞(huài)甚至(zhì)癱癱。在電(diàn)路短路(lù)的瞬(shùn)間會出現溫(wēn)度急(jí)劇(jù)增(zēng)加，周圍(wéi)空氣(qì)發(fā)生(shēng)電離。進而(ér)引起(qǐ)電弧(hú)性(xìng)短路(lù)起(qǐ)火而(ér)發出刺(cì)眼的(dí)強(qiáng)光。而(ér)對(duì)於(yú)通電的兩(liǎng)個(gè)電(diàn)，在其(qí)接(jiē)觸的瞬間(jiān)和離開(kāi)的(dí)

　　瞬間均(jūn)會產生耀眼(yǎn)的強(qiáng)光(guāng)，這種(zhǒng)強光即是電弧(hú)光。按照(zhào)電弧光(guāng)發生的(dí)機(jī)理(lǐ)不同(tóng)，可分(fēn)為(wéi)帶(dài)電(diàn)導體間的(dí)電(diàn)弧(hú)，帶電(diàn)導體(tǐ)和地之(zhī)間(jiān)的電弧(hú)和(hé)絕(jué)緣(yuán)表(biǎo)麵的(dí)爬電。

　　1.1帶(dài)電導體(tǐ)間的(dí)電(diàn)弧(hú)性短路起火(huǒ)

　　該情況下有兩種可能(néng)，其是(shì)兩(liǎng)導體接觸時(shí)因(yīn)短路電(diàn)流(liú)產(chǎn)生的高(gāo)溫，使(shǐ)接(jiē)觸點金屬熔化，之(zhī)後(hòu)金屬熔(róng)化成(chéng)團收(shōu)縮而(ér)脫離(lí)接(jiē)觸(chù)的(dí)過程(chéng)，在(zài)這種(zhǒng)情(qíng)況下(xià)可(kě)能建立電(diàn)弧。其(qí)二是綫(xiàn)路絕(jué)緣水(shuǐ)平嚴重下降(jiàng)，雷電產(chǎn)生的瞬態過電(diàn)壓或(huò)電(diàn)網故(gù)障(zhàng)產(chǎn)生(shēng)的(dí)暫態過(guò)電(diàn)壓(yā)都(dū)可(kě)能(néng)擊穿惡化的綫(xiàn)路絕(jué)緣而建立電弧。

　　1.2接地(dì)故(gù)障(zhàng)電(diàn)弧起火

　　在電氣綫(xiàn)路(lù)施(shī)工(gōng)中(zhōng)，由於帶電導體絕(jué)緣外皮與鋼管間的(dí)摩擦(cā)會使絕緣薄(báo)膜嚴重受損(sǔn)，另(lìng)外，發生雷(léi)擊(jī)時地麵(miàn)上春(chūn)夏(xià)瞬(shùn)變電(diàn)磁(cí)場，它(tā)對電氣綫路(lù)將感應(yīng)很強的瞬態過電(diàn)壓(yā)，芯(xīn)綫上(shàng)感(gǎn)應的瞬態過(guò)電(diàn)壓是基本相同的，而(ér)電纜(lǎn)梯架則因(yīn)接地(dì)而(ér)為地(dì)電(diàn)壓。因此(cǐ)，芯綫(xiàn)對地(dì)的電位(wèi)差(chà)較(jiào)大(dà)，非(fēi)常(cháng)容易引(yǐn)起接地(dì)故障(zhàng)電弧(hú)。

　　1.3爬(pá)電(diàn)起(qǐ)火

　　爬電是(shì)指電弧不是建(jiàn)立在空(kōng)間(jiān)間隙(xì)中的電(diàn)弧，而是出(chū)綫(xiàn)設備絕(jué)緣表麵上的電弧。以(yǐ)上幾種情況，都易(yì)產(chǎn)生電弧(hú)而(ér)引起火災，因而(ér)要(yào)有效(xiào)的捕(bǔ)捉電弧(hú)光(guāng)並(bìng)及(jí)時的斷電(diàn)來(lái)保護(hù)電力(lì)係統(tǒng)或(huò)保護裝(zhuāng)置。

　　2電(diàn)弧光保護係(xì)統(tǒng)的基本(běn)構(gòu)成

　　電弧(hú)光保護(hù)均采用模(mó)塊化方(fāng)式構成(chéng)係(xì)統，般(bān)包括(kuò)主控製單(dān)元，擴展單元（包括各種電流(liú)采集擴(kuò)展單元，弧光(guāng)采集(jí)擴(kuò)展單元，跳閘出口(kǒu)中間(jiān)擴展(zhǎn)單元），弧光(guāng)傳感(gǎn)器等多個(gè)模(mó)塊構(gòu)成(chéng)。

　　2.1主控單元(yuán)是弧光(guāng)係統(tǒng)的核心(xīn)

　　主(zhǔ)控單元(yuán)負責(zé)采(cǎi)集，處理，記錄(lù)弧光故障(zhàng)的整(zhěng)個過(guò)程(chéng)的判(pàn)斷(duàn)和分析。所有擴(kuò)展單(dān)元負責前(qián)端(duān)傳(chuán)感器數(shù)據的收(shōu)集(jí)和非弧光故障信號的(dí)過(guò)濾，把有(yǒu)效(xiào)的故障(zhàng)數據通(tōng)過(guò)通訊傳(chuán)遞給主控(kòng)單(dān)元。各(gè)種類型功能的傳(chuán)感(gǎn)器采(cǎi)集(jí)的(dí)故(gù)障信號，從弧光產生(shēng)前(qián)期的(dí)局(jú)放現(xiàn)像(xiàng)開始(shǐ)捕(bǔ)捉，中(zhōng)期溫(wēn)升曲綫(xiàn)的(dí)變(biàn)化，中後期(qī)拉(lā)弧現象(xiàng)的(dí)監視以及(jí)後期(qī)故障(zhàng)煙霧報警(jǐng)。

　　2．2弧(hú)光(guāng)采(cǎi)集單元(yuán)

　　現(xiàn)場安裝過程(chéng)中需要(yào)使用(yòng)采(cǎi)集(jí)單(dān)元(yuán)和主控(kòng)單(dān)元配(pèi)合使(shǐ)用(yòng)，每個弧(hú)光(guāng)采集(jí)單元(yuán)具有8個弧光(guāng)檢測接口(kǒu)用於連接弧(hú)光(guāng)探頭，采集單(dān)元(yuán)之(zhī)間通(tōng)過光纖集聯，無限擴(kuò)展弧光探(tàn)頭(tóu)采(cǎi)集數目(mù)。所(suǒ)接弧光(guāng)探頭的感光強度(dù)可以在1Klux到499Klux之(zhī)間調(tiáo)節，當(dāng)它(tā)感(gǎn)受(shòu)到(dào)過弧光(guāng)後(hòu)向(xiàng)主控單元(yuán)發(fā)送弧(hú)光動(dòng)作光(guāng)信號。

　　2．3弧光探頭(tóu)

　　**於母綫(xiàn)保護(hù)的(dí)無(wú)源弧光(guāng)探頭(tóu)安裝在(zài)開(kāi)關櫃的(dí)母綫(xiàn)室內(nèi)，是(shì)探測弧光的(dí)感應元330大(dà)角度(dù)采集弧(hú)光信號(hào)，保證(zhèng)了弧(hú)光(guāng)動(dòng)作的可靠性(xìng)。

　　2.4智(zhì)能電(diàn)弧(hú)光保(bǎo)護(hù)係(xì)統配(pèi)置方案要求

　　智(zhì)能(néng)電弧光保(bǎo)護(hù)係統(tǒng)由弧(hú)光保護主(zhǔ)單元和(hé)采(cǎi)集(jí)單元配(pèi)合(hé)完成保護係(xì)統，根據(jù)電力次係統配置要(yào)求(qiú)，弧(hú)光保(bǎo)護主單元與采(cǎi)集單(dān)元所(suǒ)需要的(dí)數(shù)量不(bù)同。

　　3.鐵(tiě)路(lù)常(cháng)用的(dí)變(biàn)配電弧光(guāng)保護(hù)係統

　　3.1配(pèi)電所弧(hú)光(guāng)保(bǎo)護係統

　　每段母綫配(pèi)置套(tào)弧光(guāng)保(bǎo)護(hù)係(xì)統(tǒng)，主控(kòng)單元負(fù)責采集電(diàn)源進(jìn)綫三相(xiāng)電(diàn)流(liú)以及保(bǎo)護係(xì)統(tǒng)的邏輯控(kòng)製(zhì)。光壓(yā)傳(chuán)感器(qì)分(fēn)布(bù)在每(měi)麵開關櫃(guì)間隔(gé)的(dí)母綫室(shì)和(hé)電(diàn)纜(lǎn)室內(nèi)，通(tōng)過弧(hú)光擴展(zhǎn)單(dān)元(yuán)或(huò)者直接連接(jiē)到(dào)主控(kòng)單元。弧(hú)光(guāng)傳感器(qì)采用光壓(yā)體型(xíng)，且光(guāng)強和壓力閾(yù)值(zhí)可調節(jié)。避免(miǎn)因光綫遮擋造成(chéng)的弧(hú)光(guāng)保(bǎo)護係(xì)統(tǒng)拒動或延遲動作。每麵開關(guān)櫃的三相(xiāng)母(mǔ)綫和(hé)電(diàn)纜分(fēn)別配置(zhì)3點無綫測(cè)溫(wēn)傳感器，實時將(jiāng)溫度數(shù)據通(tōng)過(guò)溫(wēn)度(dù)單(dān)元上(shàng)傳給(gěi)主控(kòng)單(dān)元記錄(lù)溫(wēn)升曲(qū)綫，且(qiě)用戶(hù)可自(zì)定(dìng)義(yì)溫(wēn)度報警閾(yù)值(zhí)。每麵開關(guān)櫃(guì)中間間(jiān)隔層安裝個PDS局放(fàng)傳感器（TEV暫態電(diàn)壓(yā)），實時對(duì)本櫃(guì)局放故(gù)障的在(zài)綫(xiàn)監測，旦(dàn)發生局(jú)放(fàng)現象(xiàng)，弧光(guāng)係(xì)統(tǒng)自動(dòng)記(jì)錄(lù)放電(diàn)能(néng)量和(hé)頻(pín)率並報警，提示(shì)用戶處理。煙霧(wù)傳(chuán)感器作為(wéi)因弧(hú)光故障後(hòu)期引(yǐn)起的電氣(qì)火災的報警信號，可設置於無(wú)人值守站(zhàn)配(pèi)電係統(tǒng)。安(ān)裝在每(měi)個間(jiān)隔(gé)配(pèi)電(diàn)櫃的母綫(xiàn)室頂(dǐng)部，發(fā)生(shēng)煙霧報警時(shí)弧光保護(hù)係統(tǒng)自(zì)動(dòng)報(bào)警(jǐng)輸出(chū)並(bìng)記錄(lù)故障(zhàng)點位置。弧光保護係(xì)統動作(zuò)邏(luó)輯：弧光(guāng)保護係統采用電(diàn)流，壓力(lì)，光(guāng)強，局放(fàng)，溫度等(děng)多(duō)重判據，比傳統弧(hú)光+電流雙判(pàn)據更加可靠(kào)，當母綫發生(shēng)弧光(guāng)故(gù)障時快(kuài)速切斷進(jìn)綫側(cè)電源(yuán)；當電纜(lǎn)室(shì)弧(hú)光故障時(shí)切斷本櫃斷路器，分(fēn)區(qū)分控減少停電影(yǐng)響。

　　3.2變(biàn)電所弧光保護(hù)係統(tǒng)

　　每段母綫(xiàn)配(pèi)置(zhì)套(tào)弧(hú)光保(bǎo)護(hù)係統，主控單元負責采集變壓(yā)器(qì)出綫櫃三相電流以及保(bǎo)護(hù)係統的邏(luó)輯控製。高壓(yā)側(cè)變壓器(qì)出(chū)綫(xiàn)櫃內安裝個(gè)光壓(yā)傳感器，變壓器室安(ān)裝兩個光(guāng)壓傳感器，當(dāng)發(fā)生弧(hú)光故障(zhàng)時(shí)，弧光保護係(xì)統(tǒng)檢測(cè)因(yīn)弧光故(gù)障引(yǐn)起的過流信號同時接收(shōu)光壓傳感(gǎn)器(qì)的(dí)報警信(xìn)號(hào)時(shí)，快(kuài)速切斷變(biàn)壓器出綫櫃(guì)開(kāi)關進行保(bǎo)護。

　　4安(ān)科(kē)瑞ARB6產(chǎn)品功能(néng)

　　4.1產品(pǐn)選型(xíng)指(zhǐ)標(biāo)配置

　　4.2開孔尺寸

　　4.2.1ARB6弧光(guāng)保(bǎo)護(hù)裝置安裝位(wèi)置和開孔(kǒng)尺寸。

　　ARB6弧光保(bǎo)護(hù)裝(zhuāng)置(zhì)安裝(zhuāng)時需考(kǎo)慮(lǜ)開關櫃安(ān)裝空(kōng)間(jiān)，與保護範圍內(nèi)電源進(jìn)綫回路的TA回路連接，保(bǎo)護跳閘(zhá)回路(lù)連接(jiē)，原(yuán)則上采(cǎi)用(yòng)就(jiù)近安裝方式，避免(miǎn)TA采集回路，跳閘回路連(lián)綫過長，般安(ān)裝於主變壓器中(zhōng)，低(dī)壓(yā)側(cè)進綫(xiàn)櫃(guì)或TV櫃櫃(guì)門上，建議(yì)采用麵(miàn)板開(kāi)孔安裝。

　　ARB6弧(hú)光(guāng)保護裝置外(wài)形和開孔(kǒng)尺(chǐ)寸如下(xià)。（尺(chǐ)寸單位(wèi)：mm）

左(zuǒ)視圖(tú)正視圖開(kāi)孔(kǒng)圖(tú)

　　4.2.2ARB-S弧光(guāng)探頭固定(dìng)方(fāng)式(shì)和(hé)開孔(kǒng)尺(chǐ)寸(cùn)

　　ARB-S弧光(guāng)探(tàn)頭固定在(zài)卡(qiǎ)扣(kòu)支架上(shàng)，卡(qiǎ)扣(kòu)支架(jià)需(xū)要(yào)開孔安(ān)裝。卡扣支架(jià)的(dí)開孔(kǒng)尺寸(cùn)為(wéi)20mm（直徑(jìng)）。

　　4.3探頭安(ān)裝位置(zhì)

　　4.3.1母綫(xiàn)室(shì)弧光(guāng)探(tàn)頭安裝

4.3.2手(shǒu)車室弧(hú)光探頭安裝

4.3.3電纜室弧光探頭(tóu)安裝

5結(jié)論

　　弧光保護(hù)裝(zhuāng)置解決了(liǎo)變壓(yā)器，母綫近距(jù)離(lí)短路(lù)故(gù)障產生的(dí)危(wēi)害，在出(chū)現(xiàn)短路(lù)故障動作的(dí)同(tóng)時(shí)也(yě)記錄了(liǎo)動作時間，動作值(zhí)，故障(zhàng)點位置(zhì)等信息，對於(yú)無人值守(shǒu)的變配電(diàn)所(suǒ)提供(gōng)信息(xī)，保(bǎo)證係統正確可靠(kào)的運(yùn)行(háng)。在(zài)現場(cháng)投入(rù)運行過(guò)程中(zhōng)，弧(hú)光保護(hù)係(xì)統會(huì)發揮越來越大(dà)的經(jīng)濟(jì)效益(yì)和安全保障。

　　參考文獻：

　　[1]王(wáng)紅美(měi)．弧(hú)光保護係統(tǒng)在(zài)變(biàn)配電中(zhōng)的應(yīng)用(yòng)．

　　[2]**能源局(jú)．NB/T42076—2016弧(hú)光保護(hù)裝置(zhì)選用(yòng)導則.

　　[3]李從(cóng)飛(fēi)，陳(chén)凡(fán)，係(xì)統設(shè)計(jì)I-J]．電力係(xì)統保(bǎo)護與控(kòng)製，2010，（12）：125—128．

　　[4]李(lǐ)蘇蘇(sū)．基於配網潮流的合環(huán)電(diàn)流(liú)分(fēn)析與(yǔ)控製[D]．北京(jīng)：華北電(diàn)力大學，2005．

　　[5]安科(kē)瑞(ruì)企業(yè)微電(diàn)網(wǎng)設計與(yǔ)應用(yòng)手(shǒu)冊(cè)2022.5（版）.