淺析弧光保護裝置在變配電係統中的應用案例

hth下载地址 陳聰

摘要：本文分析了中低壓設備運行存在的問題，對中低壓母線弧光保護裝置的係統構成和保護原理和進線了分析，結合實際使用情況，探討了在變電所和配電所兩(liang) 種主接線方式下電弧光保護係統的配置方案，以期得到更廣泛的應用。

關(guan) 鍵詞：弧光保護；電弧光；傳(chuan) 感器；主控單元

0引言

以往的母線保護基本上基於(yu) 電流差動原理而設計，接線方式複雜，成本較高，運行維護工作量大，目前國內(nei) 電力係統的中低壓母線沒有配置專(zhuan) 門的母線保護，母線故障的切除均靠上配電設備保護裝置的後備保護來切除，為(wei) 了和中低壓係統饋線保護在選擇性上的配合，往往帶著很大的延時，所以不能快速地切除中低壓母線上的故障。在中低壓配電係統中，開關(guan) 櫃體(ti) 越來越小型化，配電裝置之間的間距也越來越小，產(chan) 生弧光的的概率，弧光事故對母線、變壓器造成近距離短路故障衝(chong) 擊，如不能及時切除，可引起變電站開關(guan) 櫃和其它設備故障，造成嚴(yan) 重的損失和重大人身傷(shang) 亡事故。快速切除開關(guan) 櫃體(ti) 內(nei) 的故障以縮小故障範圍已迫在眉睫。因此完*有必要采用套快速保護來保證中低壓配電設備的可靠運行為(wei) 了保證中低壓配電係統安全穩定運行。需要配置專(zhuan) 用的保護設備，用於(yu) 快速切斷故障。電弧光保護係統正是基於(yu) 開關(guan) 櫃內(nei) 故障時產(chan) 生弧光這個(ge) 思路而設計的套母線保護係統。

1電弧光及其危害

在電力係統輸電線路和開關(guan) 櫃中，經常會(hui) 由於(yu) 短路故障而出現很大的電流，從(cong) 而使整個(ge) 係統遭到破壞甚至癱瘓。在電路短路的瞬間會(hui) 出現溫度急劇增加，周圍空氣發生電離。進而引起電弧性短路起火而發出刺眼的強光。而對於(yu) 通電的兩(liang) 個(ge) 電，在其接觸的瞬間和離開的

瞬間均會(hui) 產(chan) 生耀眼的強光，這種強光即是電弧光。按照電弧光發生的機理不同，可分為(wei) 帶電導體(ti) 間的電弧、帶電導體(ti) 和地之間的電弧和絕緣表麵的爬電。

1.1帶電導體(ti) 間的電弧性短路起火

該情況下有兩(liang) 種可能，其是兩(liang) 導體(ti) 接觸時因短路電流產(chan) 生的高溫，使接觸點金屬熔化，之後金屬熔化成團收縮而脫離接觸的過程，在這種情況下可能建立電弧。其二是線路絕緣水平嚴(yan) 重下降，雷電產(chan) 生的瞬態過電壓或電網故障產(chan) 生的暫態過電壓都可能擊穿惡化的線路絕緣而建立電弧。

1.2接地故障電弧起火

在電氣線路施工中，由於(yu) 帶電導體(ti) 絕緣外皮與(yu) 鋼管間的摩擦會(hui) 使絕緣薄膜嚴(yan) 重受損，另外，發生雷擊時地麵上春夏瞬變電磁場，它對電氣線路將感應很強的瞬態過電壓，芯線上感應的瞬態過電壓是基本相同的，而電纜梯架則因接地而為(wei) 地電壓。因此，芯線對地的電位差較大，非常容易引起接地故障電弧。

1.3爬電起火

爬電是指電弧不是建立在空間間隙中的電弧，而是出線設備絕緣表麵上的電弧。以上幾種情況，都易產(chan) 生電弧而引起火災，因而要有效的捕捉電弧光並及時的斷電來保護電力係統或保護裝置。

2電弧光保護係統的基本構成

電弧光保護均采用模塊化方式構成係統，般包括主控製單元、擴展單元（包括各種電流采集擴展單元、弧光采集擴展單元、跳閘出口中間擴展單元）、弧光傳(chuan) 感器等多個(ge) 模塊構成。

2.1主控單元是弧光係統的核心

主控單元負責采集、處理、記錄弧光故障的整個(ge) 過程的判斷和分析。所有擴展單元負責前端傳(chuan) 感器數據的收集和非弧光故障信號的過濾，把有效的故障數據通過通訊傳(chuan) 遞給主控單元。各種類型功能的傳(chuan) 感器采集的故障信號，從(cong) 弧光產(chan) 生前期的局放現像開始捕捉，中期溫升曲線的變化、中後期拉弧現象的監視以及後期故障煙霧報警。

2．2弧光采集單元

現場安裝過程中需要使用采集單元和主控單元配合使用，每個(ge) 弧光采集單元具有8個(ge) 弧光檢測接口用於(yu) 連接弧光探頭，采集單元之間通過光纖集聯，無限擴展弧光探頭采集數目。所接弧光探頭的感光強度可以在1Klux到499Klux之間調節，當它感受到過弧光後向主控單元發送弧光動作光信號。

2．3弧光探頭

專(zhuan) 用於(yu) 母線保護的無源弧光探頭安裝在開關(guan) 櫃的母線室內(nei) ，是探測弧光的感應元330大角度采集弧光信號，保證了弧光動作的可靠性。

2.4智能電弧光保護係統配置方案要求

智能電弧光保護係統由弧光保護主單元和采集單元配合完成保護係統，根據電力次係統配置要求，弧光保護主單元與(yu) 采集單元所需要的數量不同。

3.鐵路常用的變配電弧光保護係統

3.1配電所弧光保護係統

每段母線配置套弧光保護係統，主控單元負責采集電源進線三相電流以及保護係統的邏輯控製。光壓傳(chuan) 感器分布在每麵開關(guan) 櫃間隔的母線室和電纜室內(nei) ，通過弧光擴展單元或者直接連接到主控單元。弧光傳(chuan) 感器采用光壓體(ti) 型，且光強和壓力閾值可調節。避免因光線遮擋造成的弧光保護係統拒動或延遲動作。每麵開關(guan) 櫃的三相母線和電纜分別配置3點無線測溫傳(chuan) 感器，實時將溫度數據通過溫度單元上傳(chuan) 給主控單元記錄溫升曲線，且用戶可自定義(yi) 溫度報警閾值。每麵開關(guan) 櫃中間間隔層安裝個(ge) PDS局放傳(chuan) 感器（TEV暫態電壓），實時對本櫃局放故障的在線監測，旦發生局放現象，弧光係統自動記錄放電能量和頻率並報警，提示用戶處理。煙霧傳(chuan) 感器作為(wei) 因弧光故障後期引起的電氣火災的報警信號，可設置於(yu) 無人值守站配電係統。安裝在每個(ge) 間隔配電櫃的母線室頂部，發生煙霧報警時弧光保護係統自動報警輸出並記錄故障點位置。弧光保護係統動作邏輯：弧光保護係統采用電流、壓力、光強、局放、溫度等多重判據，比傳(chuan) 統弧光+電流雙判據更加可靠，當母線發生弧光故障時快速切斷進線側(ce) 電源；當電纜室弧光故障時切斷本櫃斷路器，分區分控減少停電影響。

3.2變電所弧光保護係統

每段母線配置套弧光保護係統，主控單元負責采集變壓器出線櫃三相電流以及保護係統的邏輯控製。高壓側(ce) 變壓器出線櫃內(nei) 安裝個(ge) 光壓傳(chuan) 感器，變壓器室安裝兩(liang) 個(ge) 光壓傳(chuan) 感器，當發生弧光故障時，弧光保護係統檢測因弧光故障引起的過流信號同時接收光壓傳(chuan) 感器的報警信號時，快速切斷變壓器出線櫃開關(guan) 進行保護。

4hth下载地址ARB6產(chan) 品功能

注：√表示具備此功能，■表示可選功能。

4.1產品選型指標配置

4.2開孔尺寸

4.2.1ARB6弧光保護裝置安裝位置和開孔尺寸。

ARB6弧光保護裝置安裝時需考慮開關(guan) 櫃安裝空間，與(yu) 保護範圍內(nei) 電源進線回路的TA回路連接、保護跳閘回路連接，原則上采用就近安裝方式，避免TA采集回路、跳閘回路連線過長，般安裝於(yu) 主變壓器中、低壓側(ce) 進線櫃或TV櫃櫃門上，建議采用麵板開孔安裝。

ARB6弧光保護裝置外形和開孔尺寸如下。（尺寸單位：mm）

左視圖正視圖開孔圖

4.2.2ARB-S弧光探頭固定方式和開孔尺寸

ARB-S弧光探頭固定在卡扣支架上，卡扣支架需要開孔安裝。卡扣支架的開孔尺寸為(wei) 20mm（直徑）。

4.3探頭安裝位置

4.3.1母線室弧光探頭安裝

4.3.2手車室弧光探頭安裝

4.3.3電纜室弧光探頭安裝

5結論

弧光保護裝置解決(jue) 了變壓器，母線近距離短路故障產(chan) 生的危害，在出現短路故障動作的同時也記錄了動作時間、動作值、故障點位置等信息，對於(yu) 無人值守的變配電所提供信息，保證係統正確可靠的運行。在現場投入運行過程中，弧光保護係統會(hui) 發揮越來越大的經濟效益和安全保障。

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