【實際案例】電弧光保護在6kV廠用電系統(tǒng)中的應(yīng)用方案

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

1弧光短路發(fā)生的機理及影響

1.1弧光放電發(fā)生的機理

當(dāng)兩電間電壓升高時，電近處空氣中的正負(fù)離子被電場加速，并在移動過程中與其他空氣分子碰撞產(chǎn)生新的離子，這種離子大量增加的現(xiàn)象稱為電離。當(dāng)空氣被電離時，溫度隨之急劇上升產(chǎn)生電弧，這種放電稱為弧光放電?；」夥烹娨话悴恍枰芨叩碾妷?，屬于低電壓大電流放電。

1.2中低壓開關(guān)柜內(nèi)發(fā)生弧光短路的主要因素

(1)使用了性能不良的導(dǎo)電體。

(2)絕緣損壞(包括老化、受潮、裂痕等)。

(3)人體或其他物品意外接觸到帶電部位。

(4)操作過程中的失誤或者設(shè)計、安裝錯誤。

(5)元件損壞，沒有良好的維修和保養(yǎng)設(shè)備。

(6)過電壓。

(7)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的改變(系統(tǒng)容量、電纜應(yīng)用增多)。

1.3不同燃弧時間與設(shè)備損壞程度的關(guān)系

根據(jù)搜集到的國外資料，不同燃弧時問對設(shè)備

造成的損壞程度如下：

(1)35ms：沒有顯著的損壞，一般可在檢驗絕緣電阻合格后投入使用；

(2)1001TIS：損壞較小，在開關(guān)柜再次投入運行前需要進(jìn)行清潔或小修；

(3)500Iris：設(shè)備損壞很嚴(yán)重，現(xiàn)場人員也受到嚴(yán)重傷害，更換部分設(shè)備才可再投入運行。

因此，切斷弧光短路故障的時間非常關(guān)鍵，只有速度更快的保護系統(tǒng)才能提供更的保護，在弧光短路故障時保護人和設(shè)備的安全。

2電弧光保護系統(tǒng)的發(fā)展及作用

2.1電弧光保護系統(tǒng)的發(fā)展

近年來，隨著國內(nèi)電力工業(yè)的高速發(fā)展，中、低壓開關(guān)柜的應(yīng)用數(shù)量越來越多，因開關(guān)柜弧光短路故障而引發(fā)的中、低壓母線故障日益增多。鑒于用戶對供電可靠性的要求越來越高，國內(nèi)專家一直強調(diào)裝設(shè)專用中、低壓母線保護的重要性，用戶也希望能提供一種造價較低、原理簡單、適用于6—35kV的母線保護，以大限度地減少母線故障

對設(shè)備及人員的危害，提高供電可靠性。在這種背景下，電弧光保護系統(tǒng)在我國電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

2.2電弧光保護的作用

(1)保護附近工作人員免受電弧短路故障造成的傷害。

(2)保護中、低壓開關(guān)設(shè)備免受嚴(yán)重?fù)p壞，防止火災(zāi)事故的發(fā)生。

(3)保護昂貴的主變壓器或廠用變壓器免受短路電流沖擊而損壞。

(4)防止波及站用直流系統(tǒng)，避免造成巨大的經(jīng)濟損失。

(5)大限度地減少用戶的停電時間，將用戶的停電恢復(fù)時問由原來的2天至3個星期減少到幾個小時。

(6)延長現(xiàn)有開關(guān)設(shè)備的使用壽命，推遲更換開關(guān)設(shè)備的時間。

3電弧光保護系統(tǒng)及其實際應(yīng)用

某廠6kV開關(guān)柜采用ARB5光電式電弧光保護系統(tǒng)，其工作原理是：采用電弧光傳感器監(jiān)測電弧光信號，配合過流判斷故障，其可控硅出口小于lms，快速繼電器出口小于8ms以及斷路器3560ms的跳閘時間，從而保護開關(guān)設(shè)備。

3.1電弧光保護系統(tǒng)的特點

(1)采用電弧光及過流雙判據(jù)原理。

(2)連續(xù)的自我檢測。

(3)采用光纖傳輸跳閘指令，可控硅高速出口和快速繼電器出口相結(jié)合，動作時間小于8ms。

(4)主輔元件分離，單系統(tǒng)可以保護256個監(jiān)測點。

(5)輸入輸出均可編程，配置靈活，適合任何復(fù)雜工況。

(6)顯示故障位置，便于故障處理，大地提高了供電恢復(fù)速度。

3.2電弧光保護系統(tǒng)的組成

電弧光保護系統(tǒng)由1個電弧光主控單元、1個電源模塊、2個電流輔助單元、1個弧光單元和若干電弧光傳感器(按間隔量配置)組成。

將電弧光傳感器安裝在開關(guān)柜母線室內(nèi)，確保母線室內(nèi)發(fā)生弧光短路故障時能探測到弧光。信號通過光纖和數(shù)據(jù)線傳輸?shù)街骺貑卧骺貑卧罁?jù)設(shè)定邏輯，判斷是否發(fā)出跳閘指令?；」鈫卧惭b在某個選定的開關(guān)柜中，選擇原則是保證該單元與主控單元和各個開關(guān)柜里裝設(shè)的電弧光傳感器的連接線距離較短。

3.3電弧光保護的邏輯

(1)6kV段任一開關(guān)柜的母線室產(chǎn)生弧光(現(xiàn)場試驗用手電筒光源模擬)，主控單元都能發(fā)出光報警(綠燈變紅燈閃爍)，并能顯示相應(yīng)正確的地址，但不發(fā)送跳閘信號。

(2)6kV段工作電源進(jìn)線柜或備用電源進(jìn)線柜三相電流中的任何一相出現(xiàn)過流情況(現(xiàn)場試驗采用繼電保護測試儀給電流的方式模擬)，主控單元都能發(fā)出過流報警(綠燈變紅燈閃爍)，并能顯示相應(yīng)正確的地址，但不發(fā)送跳閘信號。

(3)6kV段任一開關(guān)柜的母線室產(chǎn)生弧光，同時工作電源進(jìn)線柜或備用電源進(jìn)線柜三相電流中的任一相出現(xiàn)過流情況(試驗?zāi)M方法同上)，主控單元都能發(fā)出光報警和過流報警，并能顯示相應(yīng)正確的地址，同時送出相應(yīng)的跳閘信號。

(4)工作電源進(jìn)線柜任何一相給過流信號并同時在任一個弧光通道給弧光信號時，主控單元發(fā)跳閘信號給工作電源進(jìn)線柜跳閘出口及閉鎖快切出口繼電器。

(5)備用電源進(jìn)線柜任何一相給過流信號并同時在任一個弧光通道給弧光信號時，主控單元發(fā)跳閘信號給備用電源進(jìn)線柜跳閘出口及閉鎖快切出口繼電器。

4安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品選型說明

ARB5-弧光主控單元

（1）＊表示可選附件，需要另外增加費用1500元。

（2）主控板和采集板數(shù)量之和不能大于4。

（3）弧光探頭到采集板的長度不能超過20米。

（4）如有特殊要求，請?zhí)貏e注明。

5安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)

6安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品現(xiàn)場安裝

弧光保護主控單元、探頭安裝圖如下。

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為微電網(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。