【應(yīng)用案例】某用電廠用電系統(tǒng)中電弧光保護的應(yīng)用方案

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

   弧光短路是配電網(wǎng)中嚴(yán)重的故障。尤其是發(fā)生在中、低壓開關(guān)柜內(nèi)部時，由于電弧電阻原因，短路電流往往無法達到過流速斷整定值，因而不能動作決速切斷故障，電弧持續(xù)燃燒釋放巨大，將造成開關(guān)柜被嚴(yán)重?zé)龤У臑?zāi)難性后果。開關(guān)柜的弧光短路故障，往往由于未得到及時，將發(fā)展為母線故障，其危害是非常嚴(yán)重的，可能造成發(fā)電廠廠用電瓦解、重要用戶停電，嚴(yán)重時會導(dǎo)致多組開關(guān)柜同時燒毀的“火燒連營”事故等。近年來，因母線故障造成巨大短路電流沖擊導(dǎo)致變壓器損壞也不少見，造成了重大的經(jīng)濟損失。

1 弧光放電的產(chǎn)生

  當(dāng)兩電間電壓升高時，電近處空氣中的正負離子被電場加速，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。

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

(3)人體或其他物品意外接觸到帶電部位。

(4)絕緣損壞(包括老化、受潮、裂痕等)。

(5)元件損壞，沒有良好的維修和保養(yǎng)設(shè)備。

(6)過電壓。

(7)操作過程中的失誤或者設(shè)計、安裝錯誤。

3 電弧光保護系統(tǒng)的發(fā)展及作用

3.1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。

3.2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)重損壞，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。

4 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。

4.1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。

4.2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?，主控單元依?jù)設(shè)定邏輯，判斷是否發(fā)出跳閘指令。弧光單元安裝在某個選定的開關(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。

5 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。

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

7 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。