安科(kē)瑞 鮑(bào)靜君(jūn)

　　摘(zhāi)要：電力成套設備快速(sù)發(fā)展(zhǎn)的今天，設備的安(ān)全穩定運行至關(guān)重要(yào)。而隨(suí)著電力(lì)行(háng)業和應用領域(yù)的復(fù)雜化和(hé)深(shēn)入性,使得(dé)中(zhōng)低(dī)壓(yā)成(chéng)套開關設(shè)備發(fā)生(shēng)故(gù)障的可(kě)能性也隨之變大。成(chéng)套(tào)開(kāi)關設備中母綫故(gù)障產生的(dí)弧光將(jiāng)燒(shāo)壞(huài)其他電器元(yuán)件,從而(ér)導(dǎo)致事故擴(kuò)大,往往造成較(jiào)大的(dí)經濟損失(shī),而母綫(xiàn)弧(hú)光保護正(zhèng)好解(jiě)決了(liǎo)這個(gè)難題(tí)，能(néng)夠(gòu)很好的保(bǎo)護開關設備並降低損(sǔn)失(shī)。

　　關鍵(jiàn)詞：中(zhōng)低壓開關櫃；母綫弧(hú)光保護

　　0引(yǐn)言

　　中低壓(yā)成套開關櫃作(zuò)為(wéi)電能(néng)生產與(yǔ)分(fēn)配(pèi)的(dí)基(jī)礎設施之一，使(shǐ)用(yòng)量逐(zhú)年(nián)增加，並(bìng)且使用場(cháng)合的復雜性(xìng)也(yě)在增加(jiā)，使用(yòng)遵循的(dí)規範標準(zhǔn)要(yào)求也隨(suí)著社會(huì)的(dí)發(fā)展而提(tí)高。如(rú)何保證中(zhōng)低壓開關(guān)櫃安全可靠(kào)運行，降低(dī)電(diàn)氣(qì)事故(gù)損失(shī)越(yuè)來越多地(dì)受到重(zhòng)視(shì)。

　　弧(hú)光(guāng)放(fàng)電事(shì)故(gù)是(shì)中低壓開(kāi)關櫃(guì)內(nèi)嚴(yán)重(zhòng)的事(shì)故之一，由(yóu)於電弧電(diàn)阻(zǔ)的原因，故障電流往往(wǎng)達(dá)不到保(bǎo)護定值(zhí)而(ér)不能迅(xùn)速切斷故障，或者弧光(guāng)故障(zhàng)電流(liú)達(dá)到(dào)了保(bǎo)護(hù)啟(qǐ)動值，動(dòng)作(zuò)時(shí)間不能快速(sù)切(qiē)斷故(gù)障。

　　弧(hú)光放電不僅會造成(chéng)停電事故，還(huán)會(huì)造成設(shè)備(bèi)嚴重損(sǔn)壞和人身傷害事(shì)故，帶來不(bù)可(kě)估量(liáng)的(dí)損(sǔn)失。

　　1弧(hú)光(guāng)故障(zhàng)事(shì)故危害

　　弧(hú)光(guāng)產(chǎn)生時溫(wēn)度(dù)可達到4500℃，內部溫(wēn)度可(kě)達(dá)到(dào)10000～20000℃。弧(hú)光產生時(shí)瞬(shùn)時功率可達(dá)到40MW，弧光光(guāng)強可(kě)超(chāo)過正(zhèng)常照明(míng)光強(qiáng)2000多倍(bèi)。因此中低壓開關(guān)櫃內(nèi)因故(gù)障而產生(shēng)電(diàn)弧(hú)時若不能及(jí)時采(cǎi)取(qǔ)合理措施，則會(huì)產(chǎn)生(shēng)諸多危害(hài)。

　　（1）對(duì)設備的危(wēi)害(hài)：電(diàn)弧發生(shēng)時產(chǎn)生大量高溫(wēn)高(gāo)壓氣體(tǐ)，氣(qì)體瞬時衝(chōng)擊(jī)波(bō)可(kě)造成開關(guān)櫃體變(biàn)形，破碎；衝(chōng)擊(jī)波(bō)爆(bào)破震(zhèn)動(dòng)可(kě)造成(chéng)開關櫃(guì)劇烈震(zhèn)動(dòng)，使各(gè)連(lián)接(jiē)處緊(jǐn)固(gù)件鬆脫；產(chǎn)生(shēng)的(dí)高(gāo)溫可引起(qǐ)電纜燃(rán)燒，銅(tóng)排(pái)融化(huà)，鋁(lǚ)排氣化，甚至(zhì)將開關(guān)櫃外殼金屬融化(huà)，元器(qì)件嚴(yán)重損(sǔn)壞(huài)並(bìng)引起(qǐ)火(huǒ)災。

　　（2）對人的(dí)危害：高溫灼傷皮(pí)膚(fū)；熔(róng)化的金(jīn)屬(shǔ)蒸發並滲入人的(dí)皮膚表層(céng)造(zào)成(chéng)皮(pí)膚金(jīn)屬化；高(gāo)強度弧(hú)光傷(shāng)害眼睛(jīng)，甚(shèn)至造(zào)成角(jiǎo)膜脫落(là)；高(gāo)溫燃(rán)燒產生的粉塵和有毒(dú)有害氣(qì)體損(sǔn)傷(shāng)呼吸(xī)係統；弧光電(diàn)流(liú)作用於(yú)人體可使肌肉(ròu)產(chǎn)生非(fēi)自主劇(jù)烈收縮，也可損(sǔn)傷肌(jī)腱(jiàn)，皮(pí)膚(fū)，血管(guǎn)，神(shén)經組織等。

　　電(diàn)弧產(chǎn)生的能量(liáng)與I ²t成指數(shù)規律快(kuài)速上升，其不(bù)僅(jǐn)與故(gù)障(zhàng)電(diàn)流(liú)的大(dà)小(xiǎo)有關(guān)，還與燃(rán)弧時間有(yǒu)關(guān)。根據(jù)故障(zhàng)點的(dí)不(bù)同(tóng)，通常情況下故(gù)障短路(lù)電(diàn)流會在幾(jī)千安(ān)至(zhì)幾十安，故(gù)障若不能及(jí)時切(qiē)除(chú)以熄滅電弧(hú)，則(zé)會產生巨大能(néng)量。總之，開關(guān)櫃發生內部(bù)電弧(hú)故障，不論(lùn)是(shì)對開發設(shè)備還是對附近的(dí)工作人(rén)員，其(qí)危險(xiǎn)性(xìng)都很(hěn)大。

圖1 電弧能量(liáng)-時(shí)間曲(qū)綫

　　因(yīn)此，很有必要引(yǐn)入(rù)快(kuài)速(sù)切除弧光故障(zhàng)的保護係統。安科(kē)瑞(ruì)ARB5係列弧光保護裝置(zhì)通過弧光(guāng)+電流(liú)雙重(zhòng)判(pàn)據(jù)或弧光單判據啟動保(bǎo)護(hù)，其弧(hú)光(guāng)單判據動(dòng)作時間(jiān)≤7ms；弧光(guāng)+電流雙判據動(dòng)作(zuò)時間≤20ms，為快(kuài)速切除(chú)中低壓弧光故(gù)障(zhàng)提供了(liǎo)技術(shù)支持(chí)。

　　2中低壓(yā)開關櫃弧(hú)光保護必要性

　　國家(jiā)標準相關規定，110kV及(jí)以上的電壓級別(bié)的(dí)變壓器的熱穩定允許時間和動穩定時(shí)間分(fēn)別(bié)是(shì)2s和0.25s。一(yī)般，在(zài)低壓(yā)側出口出(chū)現(xiàn)短(duǎn)路故(gù)障時時間往(wǎng)往超過(guò)2s，不能滿(mǎn)足變壓器動穩(wěn)定時(shí)間要(yào)求(qiú)，這(zhè)樣就會(huì)導(dǎo)致變壓器損(sǔn)壞(huài)。

　　為了(liǎo)解(jiě)決開關(guān)櫃弧光(guāng)短(duǎn)路故(gù)障問題(tí)，可(kě)以(yǐ)采(cǎi)取一些常(cháng)規(guī)性(xìng)防(fáng)護(hù)措施(shī)，比如加強(qiáng)開關櫃的結構，設(shè)置(zhì)釋放(fàng)板(bǎn)和泄壓(yā)通(tōng)道(dào)將(jiāng)氣(qì)流(liú)等(děng)輸(shū)出櫃體。但此類措施(shī)會(huì)提(tí)高(gāo)設備(bèi)成本，對電力企(qǐ)業的經濟效益帶來影響(xiǎng)。

　　弧光保護相比(bǐ)這(zhè)些(xiē)防護措施(shī)，可以從根(gēn)本上限製(zhì)故障(zhàng)電(diàn)弧，從(cóng)而(ér)解(jiě)決開關(guān)櫃弧光短路故(gù)障(zhàng)對(duì)工作(zuò)人(rén)員和(hé)開(kāi)關設備的(dí)影響和(hé)危害(hài)。一(yī)方麵，可以(yǐ)在(zài)開關櫃耐受燃弧(hú)時間(jiān)內采(cǎi)用(yòng)中(zhōng)低壓母(mǔ)綫保(bǎo)護快速切除(chú)故障；另(lìng)一方麵，能減少用(yòng)戶停電(diàn)時間(jiān)，可盡(jìn)快(kuài)恢復(fù)生產。此(cǐ)外(wài)，對於使用年(nián)限(xiàn)很(hěn)長需要(yào)進行改造的(dí)開(kāi)關(guān)櫃，采用(yòng)弧(hú)光保護可合(hé)理延長(cháng)其(qí)使用壽命(mìng)，從而減少(shǎo)對(duì)開關設備的投(tóu)資費用(yòng)。

　　3安(ān)科(kē)瑞ARB5係列弧(hú)光保(bǎo)護

　　安(ān)科(kē)瑞ARB5係列(liè)弧光保護(hù)裝(zhuāng)置(zhì)主要(yào)由ARB5-M主控單元(yuán)，ARB5-S弧(hú)光(guāng)探(tàn)頭(tóu)及光(guāng)纖(xiān)組成(chéng)。

　　（1）  ARB5-M主控單(dān)元特(tè)點(diǎn)

　　1）啟動條件可(kě)選(xuǎn)弧光單判據(jù)或弧光(guāng)+電流雙判(pàn)據。其中(zhōng)電流突(tū)變量啟動係(xì)數可整定(dìng)範圍(wéi)為0.05~10In，電(diàn)流(liú)常(cháng)量啟(qǐ)動(dòng)係(xì)數可(kě)整(zhěng)定(dìng)範圍為0.05~10In。

　　2）11路可編(biān)程跳閘出(chū)口(kǒu)。

　　3）4組3相電(diàn)流(liú)采集。

　　4）支持20路弧光(guāng)探頭信(xìn)號采集(jí)。

　　5）弧光故(gù)障(zhàng)點(diǎn)定位(wèi)。

　　6）弧(hú)光光(guāng)纖鏈路(lù)自(zì)檢及裝(zhuāng)置異常(cháng)自(zì)檢。

　　7）4組(zǔ)失(shī)靈保護。

　　8）支持(chí)IEC61850，便於組建(jiàn)數字化(huà)智能變電(diàn)站。

　　（2）  ARB5-S弧光探頭特點

　　1）自帶濾光功能。

　　2）無源(yuán)型弧(hú)光傳感器。

　　3）探(tàn)測角度≥180°。

圖(tú)2 ARB5-S弧(hú)光(guāng)探頭探(tàn)測(cè)角(jiǎo)度

　　4中(zhōng)低壓開(kāi)關(guān)櫃(guì)母綫弧(hú)光(guāng)保護的(dí)應用

　　安(ān)科(kē)瑞(ruì)ARB5係列(liè)弧(hú)光(guāng)保(bǎo)護裝(zhuāng)置廣泛應用於(yú)中低壓(yā)開關櫃(guì)母(mǔ)綫保護(hù)。

　　（1） 某(mǒu)機場(cháng)10kV開(kāi)關櫃母綫弧光保(bǎo)護

圖3 某機(jī)場(cháng)10kV開(kāi)關櫃ARB5弧光(guāng)保(bǎo)護(hù)安(ān)裝圖

　　（2） 某工廠0.4kV開關櫃母綫(xiàn)弧光(guāng)保(bǎo)護

圖(tú)4 某(mǒu)工廠0.4kV開關(guān)櫃(guì)ARB5弧(hú)光保護安(ān)裝圖

　　5結語

　　在電力(lì)係統運(yùn)行中，由於(yú)自身電容(róng)量(liáng)等(děng)因(yīn)素(sù)的限製，需(xū)要(yào)對中低(dī)壓(yā)開(kāi)關櫃(guì)與(yǔ)母綫進行(háng)合理地(dì)保(bǎo)護(hù)，因此(cǐ)，需(xū)要(yào)從(cóng)中低壓開(kāi)關(guān)櫃(guì)電弧光(guāng)短路故(gù)障原因和(hé)現有的(dí)中低(dī)壓母綫保(bǎo)護(hù)方(fāng)案(àn)存在(zài)的問(wèn)題(tí)進(jìn)行(háng)分(fēn)析，明確(què)故障(zhàng)問(wèn)題帶了的嚴(yán)重危害，通(tōng)過(guò)應(yīng)用弧(hú)光(guāng)保(bǎo)護(hù)，合理處理故障問題(tí)，從而(ér)更好(hǎo)地保護(hù)實(shí)現(xiàn)開關櫃(guì)與(yǔ)母綫(xiàn)的(dí)保(bǎo)護。