安科瑞(ruì) 鮑靜君 劉(liú)邁(mài)

　　摘要：電力成(chéng)套(tào)設備快(kuài)速發展(zhǎn)的(dí)今(jīn)天，設(shè)備的安全(quán)穩定(dìng)運(yùn)行至關(guān)重要。而隨(suí)著電力行業和應用(yòng)領域(yù)的(dí)復(fù)雜化(huà)和深入(rù)性,使(shǐ)得中低壓(yā)成(chéng)套開關設備發生故障(zhàng)的可能性也隨之變(biàn)大(dà)。成(chéng)套開(kāi)關(guān)設(shè)備(bèi)中(zhōng)母綫(xiàn)故(gù)障產(chǎn)生(shēng)的弧光將燒壞其他電器(qì)元(yuán)件(jiàn),從(cóng)而(ér)導(dǎo)致事(shì)故(gù)擴(kuò)大(dà),往往造(zào)成較(jiào)大的經(jīng)濟損失(shī),而母(mǔ)綫(xiàn)弧(hú)光(guāng)保護(hù)在(zài)中低壓開(kāi)關(guān)櫃(guì)中的應用(yòng)正(zhèng)好(hǎo)解決了(liǎo)這(zhè)個難題，能(néng)夠很好(hǎo)的(dí)保護(hù)開(kāi)關設備並(bìng)降低(dī)損失。

　　關(guān)鍵詞：中(zhōng)低(dī)壓(yā)開關櫃；母綫(xiàn)弧光保護

　　0引言(yán)

　　中低壓(yā)成套開關櫃作(zuò)為(wéi)電能(néng)生(shēng)產(chǎn)與(yǔ)分配的基(jī)礎(chǔ)設(shè)施之一(yī)，使用(yòng)量逐年(nián)增加(jiā)，並且使用場(cháng)合的(dí)復雜性(xìng)也在增加，使用(yòng)遵循(xún)的規範(fàn)標準要(yào)求也隨(suí)著(zhuó)社會(huì)的發展(zhǎn)而(ér)提高。如何(hé)保證中低壓(yā)開(kāi)關(guān)櫃安全可靠(kào)運(yùn)行，降低電氣事故(gù)損失越來越(yuè)多(duō)地(dì)受到(dào)重(zhòng)視。

　　弧光放電事(shì)故是中(zhōng)低壓(yā)開關(guān)櫃(guì)內嚴重的(dí)事(shì)故之一(yī)，由於(yú)電(diàn)弧電阻的原因，故(gù)障電流(liú)往往達(dá)不到(dào)保(bǎo)護(hù)定值而不(bù)能(néng)迅速切(qiē)斷(duàn)故障(zhàng)，或者(zhě)弧光(guāng)故(gù)障(zhàng)電流達到了保(bǎo)護啟(qǐ)動值(zhí)，動作(zuò)時間不(bù)能快速切(qiē)斷故(gù)障。

　　弧(hú)光(guāng)放(fàng)電(diàn)不僅會(huì)造成(chéng)停(tíng)電(diàn)事故，還(huán)會造成設備嚴(yán)重(zhòng)損壞(huài)和(hé)人(rén)身傷害(hài)事故，帶來(lái)不(bù)可估(gū)量(liáng)的損失(shī)。

　　1弧(hú)光故障事(shì)故危害(hài)

　　安(ān)科瑞(ruì)弧光保(bǎo)護裝(zhuāng)置保(bǎo)護功(gōng)能原理(lǐ)，弧(hú)光(guāng)產生(shēng)時溫(wēn)度可達(dá)到4500℃，內部溫度(dù)可(kě)達(dá)到(dào)10000～20000℃。弧光(guāng)產(chǎn)生時瞬(shùn)時(shí)功率(shuài)可(kě)達(dá)到(dào)40MW，弧(hú)光(guāng)光強可(kě)超過正(zhèng)常照明(míng)光強2000多(duō)倍(bèi)。因此中低(dī)壓開關櫃內(nèi)因故障(zhàng)而產生(shēng)電弧時若(ruò)不能(néng)及時采(cǎi)取合理(lǐ)措施，則會產生(shēng)諸(zhū)多(duō)危(wēi)害。

　　（1）對設備的(dí)危害(hài)：電弧發生(shēng)時(shí)產(chǎn)生(shēng)大(dà)量高(gāo)溫(wēn)高壓(yā)氣(qì)體，氣(qì)體瞬時衝(chōng)擊波可(kě)造成開關(guān)櫃(guì)體變形(xíng)，破(pò)碎(suì)；衝擊波爆(bào)破震動(dòng)可造成(chéng)開(kāi)關櫃劇烈震(zhèn)動，使(shǐ)各連(lián)接(jiē)處(chǔ)緊(jǐn)固件(jiàn)鬆脫(tuō)；產(chǎn)生的高(gāo)溫可(kě)引(yǐn)起(qǐ)電纜燃燒(shāo)，銅排(pái)融(róng)化，鋁排氣化，甚(shèn)至將開關(guān)櫃(guì)外殼(ké)金屬融化，元器件(jiàn)嚴重損(sǔn)壞(huài)並引起火災(zāi)。

　　（2）對人的危害(hài)：高溫灼(zhuó)傷皮(pí)膚；熔(róng)化的(dí)金屬(shǔ)蒸發並滲入(rù)人的(dí)皮(pí)膚表層造(zào)成皮膚(fū)金屬化；高強度弧光傷(shāng)害(hài)眼睛，甚(shèn)至造(zào)成角(jiǎo)膜脫(tuō)落；高(gāo)溫(wēn)燃(rán)燒產(chǎn)生的(dí)粉塵(chén)和(hé)有毒有(yǒu)害(hài)氣(qì)體損(sǔn)傷(shāng)呼吸係統(tǒng)；弧光電流(liú)作用(yòng)於人體可(kě)使肌肉產生非自(zì)主劇烈收(shōu)縮(suō)，也可損傷(shāng)肌(jī)腱，皮(pí)膚(fū)，血管(guǎn)，神經(jīng)組織等(děng)。

　　電(diàn)弧(hú)產生的(dí)能量與(yǔ)I ²t成(chéng)指數規律快速上(shàng)升(shēng)，其(qí)不僅與(yǔ)故(gù)障電(diàn)流的大小有關，還與(yǔ)燃(rán)弧時(shí)間(jiān)有(yǒu)關(guān)。根據故(gù)障(zhàng)點的(dí)不同(tóng)，通(tōng)常情況(kuàng)下(xià)故障短(duǎn)路電流會在幾千(qiān)安至(zhì)幾十安(ān)，故(gù)障若不(bù)能及(jí)時(shí)切除以(yǐ)熄(xī)滅(miè)電弧(hú)，則會(huì)產生巨大(dà)能量(liáng)。總(zǒng)之(zhī)，開(kāi)關櫃發(fā)生(shēng)內部(bù)電弧故障(zhàng)，不(bù)論(lùn)是對(duì)開(kāi)發設備還是對(duì)附(fù)近的工作人員(yuán)，其危險性都(dū)很大。安科瑞弧(hú)光(guāng)保(bǎo)護裝(zhuāng)置保(bǎo)護功(gōng)能原理(lǐ)

圖(tú)1 電弧(hú)能(néng)量-時間曲(qū)綫

　　因此，很有(yǒu)必(bì)要(yào)引入(rù)快速切除(chú)弧光(guāng)故(gù)障(zhàng)的(dí)保護(hù)係統(tǒng)。安(ān)科瑞ARB5係列弧光(guāng)保護裝置通(tōng)過弧光+電(diàn)流(liú)雙重(zhòng)判(pàn)據(jù)或弧光單判據啟(qǐ)動(dòng)保護，其(qí)弧光單判據(jù)動(dòng)作時間≤7ms；弧(hú)光+電流雙(shuāng)判(pàn)據(jù)動(dòng)作(zuò)時間≤20ms，為(wéi)快速切除(chú)中(zhōng)低(dī)壓(yā)弧(hú)光故障提供了(liǎo)技術支持(chí)。

　　2安科(kē)瑞(ruì) 弧(hú)光(guāng)保(bǎo)護(hù)裝(zhuāng)置(zhì)保護(hù)功能(néng)原理(lǐ)

　　國家標(biāo)準(zhǔn)相關規(guī)定，110kV及(jí)以(yǐ)上的(dí)電壓級別(bié)的變壓器(qì)的(dí)熱穩定允(yǔn)許時間和動穩(wěn)定(dìng)時(shí)間(jiān)分別是(shì)2s和(hé)0.25s。一般，在低壓側(cè)出口(kǒu)出(chū)現短路故障(zhàng)時時間往(wǎng)往(wǎng)超(chāo)過(guò)2s，不(bù)能(néng)滿足(zú)變(biàn)壓(yā)器動穩(wěn)定(dìng)時(shí)間(jiān)要求，這樣(yàng)就會導致變壓(yā)器(qì)損壞。

　　為了解(jiě)決(jué)開關櫃(guì)弧(hú)光短(duǎn)路故障(zhàng)問題(tí)，可(kě)以(yǐ)采(cǎi)取一(yī)些常規性防護措施(shī)，比(bǐ)如加強開關(guān)櫃的結(jié)構(gòu)，設置釋放(fàng)板(bǎn)和(hé)泄壓(yā)通道將氣(qì)流(liú)等輸出櫃體。但此類措(cuò)施會提高(gāo)設備(bèi)成本，對電力企(qǐ)業的經濟效益(yì)帶來影(yǐng)響。

　　弧光保(bǎo)護(hù)相(xiāng)比這(zhè)些防(fáng)護措施(shī)，可以(yǐ)從根本上(shàng)限製(zhì)故(gù)障電(diàn)弧，從而解決開(kāi)關(guān)櫃弧光(guāng)短路(lù)故障對工作人員(yuán)和開關(guān)設備(bèi)的(dí)影(yǐng)響和危害(hài)。一方麵，可(kě)以在開關櫃(guì)耐(nài)受燃(rán)弧(hú)時間(jiān)內采(cǎi)用(yòng)中(zhōng)低壓母綫(xiàn)保(bǎo)護快速切除故障；另一方麵，能減少用(yòng)戶停電時(shí)間，可盡快(kuài)恢復生產。此(cǐ)外，對(duì)於使用年限(xiàn)很長需要(yào)進(jìn)行(háng)改(gǎi)造的開(kāi)關櫃(guì)，采用弧光保護可合(hé)理延(yán)長其使(shǐ)用壽(shòu)命，從(cóng)而減少對開(kāi)關(guān)設備的投資費(fèi)用(yòng)。

　　3母綫弧光(guāng)保護(hù)在中低(dī)壓開(kāi)關(guān)櫃(guì)中(zhōng)的應用(yòng)

　　安(ān)科瑞(ruì)ARB5係(xì)列弧光(guāng)保護(hù)裝(zhuāng)置(zhì)主要(yào)由ARB5-M主(zhǔ)控(kòng)單元，ARB5-S弧光探(tàn)頭及光(guāng)纖(xiān)組(zǔ)成(chéng)。

　　（1）  ARB5-M主(zhǔ)控(kòng)單元特(tè)點

　　1）啟動條件(jiàn)可選(xuǎn)弧(hú)光單(dān)判據(jù)或(huò)弧(hú)光(guāng)+電流雙判(pàn)據。其中(zhōng)電流突變量(liáng)啟動(dòng)係數(shù)可整定範圍為(wéi)0.05~10In，電流常量(liáng)啟動係數(shù)可整定範(fàn)圍為0.05~10In。

　　2）11路可(kě)編程(chéng)跳閘(zhá)出口(kǒu)。

　　3）4組(zǔ)3相電流采集。

　　4）支持(chí)20路(lù)弧(hú)光(guāng)探頭信號采(cǎi)集。

　　5）弧光故障(zhàng)點定位。

　　6）弧光光(guāng)纖(xiān)鏈(liàn)路自(zì)檢及裝置異常自檢。

　　7）4組失靈(líng)保護。

　　8）支(zhī)持IEC61850，便於(yú)組建數字(zì)化智(zhì)能變電(diàn)站。

　　（2）  ARB5-S弧(hú)光(guāng)探頭特點

　　1）自帶濾光功能(néng)。

　　2）無源(yuán)型(xíng)弧光(guāng)傳感器。

　　3）探(tàn)測角度≥180°。

圖2 ARB5-S弧光探(tàn)頭探測(cè)角(jiǎo)度

　　4中(zhōng)低(dī)壓(yā)開關櫃母(mǔ)綫弧光(guāng)保護(hù)的應用(yòng)

　　安科(kē)瑞ARB5係列弧光保(bǎo)護裝(zhuāng)置廣泛(fàn)應用於(yú)中(zhōng)低(dī)壓開關櫃(guì)母(mǔ)綫(xiàn)保護。

　　（1） 某機場10kV開關櫃母綫(xiàn)弧(hú)光(guāng)保(bǎo)護

圖(tú)3 某機場10kV開(kāi)關(guān)櫃ARB5弧(hú)光保(bǎo)護(hù)安裝圖(tú)

　　（2） 某工(gōng)廠0.4kV開關(guān)櫃母綫弧(hú)光(guāng)保(bǎo)護

圖(tú)4 某工(gōng)廠0.4kV開關櫃ARB5弧光保護(hù)安裝圖(tú)

　　5結語

　　在電(diàn)力(lì)係統運(yùn)行(háng)中，由(yóu)於自(zì)身電容量等(děng)因素的限(xiàn)製，需(xū)要對中低壓(yā)開關櫃(guì)與母(mǔ)綫(xiàn)進(jìn)行(háng)合理地(dì)保護(hù)，因此(cǐ)，需(xū)要從(cóng)中低壓開(kāi)關櫃電(diàn)弧光(guāng)短路故障(zhàng)原因和現有(yǒu)的(dí)中低壓(yā)母(mǔ)綫(xiàn)保護(hù)方(fāng)案(àn)存在的問(wèn)題(tí)進(jìn)行(háng)分析，明確(què)故(gù)障問(wèn)題帶了的嚴(yán)重(zhòng)危害(hài)，通(tōng)過應(yīng)用弧(hú)光保護(hù)，合理處理(lǐ)故障問題(tí)，從而更好地保(bǎo)護實現開關(guān)櫃(guì)與母綫的保護。