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淺析電弧光保護在中低壓母線系統中的應用方案

文章更新時間：2023-11-27　點擊量：193

摘要：近年來，中低壓開關柜在電力系統中得到了廣泛的應用，中低壓開關柜體積小，可以標準化生產。因此，它占據了電力市場的重要份額。但中低壓開關柜體積小，設備間距小，機柜內弧光短路故障時有發生，導致開關設備嚴重燒毀事故頻發。本文分析了弧光短路的特點和現有保護方案中存在的問題，介紹了一種新型的中低壓母線弧光保護系統，強調配置該系統的必要性。

關鍵字：中低壓母線；電弧保護系統；應用；

1概述

在電力系統中，35kV及以下電壓等級的母線一般不考慮穩定性，所以一般不安裝單獨的母線保護。南部低壓母線出線較多，操作頻繁，三相導線與大地的距離相對較近，容易受到小動物的傷害。中低壓母線的故障概率遠高于高壓和壓母線。由于人們對中低壓母線的保護不夠重視，所以他們經常使用延遲較大的后備保護來切除母線上的故障，這往往會導致事故的發展和擴大，造成巨大的經濟損失。大部分原因是在沒有安裝的情況下，機器可以單獨設置。

2電弧短路特性分析

2.1造成故障電弧的原因

開關柜內部出現弧光短路故障的原因可以概括為兩類，一類是設備原因，另一類是人為原因。通過對這些原因的具體分析，我們可以得到以下五種情況:

（1）設備絕緣故障。目前開關柜內部空間越來越小，導致開關柜內部部分絕緣材料缺乏攀爬距離，絕緣強度不足，長期運行容易造成絕緣擊穿放電事故。

（2）載流電路接觸不良。這種因素通常是由于一次設備的連接部分不牢固造成的。

（3）外來物體的影響。通常情況下，老鼠等小動物進入或工作人員在工作結束后誤將扳手物品放在開關柜內。

（4）人為誤操作。因操作人員操作目的不明確，操作時精神不集中，會造成誤人其它帶電間隔、誤操作等。

（6）系統的原因。主要包括系統容量逐年增加、系統接地方式發生變化、電力電纜應用廣泛、系統諧振、繼保設備和安全自動裝置選擇、配置不當等因素。

2.2故障電弧的危害

弧光故障時產生的明亮弧光，不僅可能導致運維人員暫時失明，還可能導致人體休克，對人體造成極大的傷害。一旦弧線燃燒時間超過lOOms，釋放速度會很快。隨著燃燒時間的延長，開關柜內的各種電纜、連接銅排、鋼板等材料會相繼燃燒熔化。如果故障發生，正好有維修人員在開關柜周圍工作，尤其是因為工作需要開關柜門的時候，故障電弧會對工作人員造成很大的傷害。

3現有中低壓母線保護方案存在的問題

3.1主變中低壓側備件保護方案

這個方案需要考慮母線上的出線和母分開關的配合，所以它的動作時限一般都比較長，一般時間定值取1。．0～1．4秒鐘。顯然，如此長時間的保護來隔離故障，并不能滿足快速f生繼電保護的基本要求，很可能會導致事故發展擴大，造成更大的損失。

3.2出線過流保護方案

這個方案是通過線路保護中的過流保護來實現的。過流保護動作后，跳開出線開關，鎖定主變相應側的過流保護。該方案的保護動作期限一般為300?！?400ms，在此期間，造成事故發展擴大的可能性仍然很高，因此，該方案仍不能滿足系統穩定性的需要。

3.3高阻抗母線差動保護方案

該方案專門安裝了一套中低壓母線電流差動保護，保護動作時間體驗值一般為35-60ms。如果要增加斷路器固有的開關時間，從故障開始到故障切除的時間會比較長。同時，該方案對CT的要求相對較高，保護范圍受CT安裝位置影響，舊站改造的保護工程量較大。

4新型電弧保護系統

4.1電弧保護原理

電弧光保護的原理很簡單。它通過安裝在開關柜或電纜溝等地方的光探頭感受到光的增量變化，同時檢測CT中二次電流的增量，形成“和"門，從而發出跳閘命令。如果光信號偶爾超過光設定值或電流信號超過電流設定值，系統不會輸出跳閘信號，也不會記住跳閘電路，但報警信號可以顯示在主控單元上，有利于運行人員及時發現異常情況。

4.2電弧光保護的系統組成

主控單元；電流單元；弧光單元；弧光傳感器

4.3電弧光保護的優點

電弧光保護已逐步發展為現階段中低壓母線系統中較為理想的母線保護。其具有以下優點：

(1)保護原理簡單。通過感受故障點電弧光和采集電源進線電流構成“與"門，系統的組成也相對簡單。

(2)動作迅速可靠。通過采用快速動作的繼電器，能夠保證發生故障時在短的時間內發出跳閘命令，確保設備外觀不受損壞。

(3)故障點定位功能。根據弧光傳感器的實際安裝位置可以實現分區保護的功能。

(4)具有較強的抗干擾能力。電弧光保護系統采用無源弧光傳感器探測弧光，各組成部分采用光纖連接，確保了整個弧光保護系統的可靠性及高強的抗干擾能力。

(5)配置靈活、適應性強。系統使用處理器技術，通過對弧光和過電流動作信號的靈活編程，可對各段母線提供選擇性保護，適用于不同類型的接線和運行方式。

5安科瑞ARB5-M弧光保護產品選型說明

ARB5-弧光主控單元