安科瑞 鮑靜君

　　摘要：電力成套設(shè)備快速發(fā)展的今天，設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要,。而隨著電力行業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜化和深入性,使得中低壓成套開關(guān)設(shè)備發(fā)生故障的可能性也隨之變大,。成套開關(guān)設(shè)備中母線故障產(chǎn)生的弧光將燒壞其他電器元件,從而導(dǎo)致事故擴(kuò)大,往往造成較大的經(jīng)濟(jì)損失,而母線弧光保護(hù)正好解決了這個(gè)難題,，能夠很好的保護(hù)開關(guān)設(shè)備并降低損失。

　　關(guān)鍵詞：中低壓開關(guān)柜,；母線弧光保護(hù)

　　0引言

　　中低壓成套開關(guān)柜作為電能生產(chǎn)與分配的基礎(chǔ)設(shè)施之一,，使用量逐年增加，并且使用場合的復(fù)雜性也在增加,，使用遵循的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求也隨著社會的發(fā)展而提高。如何保證中低壓開關(guān)柜安全可靠運(yùn)行,、降低電氣事故損失越來越多地受到重視,。

　　弧光放電事故是中低壓開關(guān)柜內(nèi)嚴(yán)重的事故之一,，由于電弧電阻的原因，故障電流往往達(dá)不到保護(hù)定值而不能迅速切斷故障,，或者弧光故障電流達(dá)到了保護(hù)啟動值，動作時(shí)間不能快速切斷故障,。

　　弧光放電不僅會造成停電事故,，還會造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞和人身傷害事故,，帶來不可估量的損失。

　　1弧光故障事故危害

　　弧光產(chǎn)生時(shí)溫度可達(dá)到4500℃,，內(nèi)部溫度可達(dá)到10000～20000℃,。弧光產(chǎn)生時(shí)瞬時(shí)功率可達(dá)到40MW,，弧光光強(qiáng)可超過正常照明光強(qiáng)2000多倍,。因此中低壓開關(guān)柜內(nèi)因故障而產(chǎn)生電弧時(shí)若不能及時(shí)采取合理措施,，則會產(chǎn)生諸多危害。

　?。?）對設(shè)備的危害：電弧發(fā)生時(shí)產(chǎn)生大量高溫高壓氣體,，氣體瞬時(shí)沖擊波可造成開關(guān)柜體變形、破碎,；沖擊波爆破震動可造成開關(guān)柜劇烈震動，使各連接處緊固件松脫,；產(chǎn)生的高溫可引起電纜燃燒,、銅排融化、鋁排氣化,，甚至將開關(guān)柜外殼金屬融化、元器件嚴(yán)重?fù)p壞并引起火災(zāi),。

　?。?）對人的危害：高溫灼傷皮膚,；熔化的金屬蒸發(fā)并滲入人的皮膚表層造成皮膚金屬化；高強(qiáng)度弧光傷害眼睛,，甚至造成角膜脫落,；高溫燃燒產(chǎn)生的粉塵和有毒有害氣體損傷呼吸系統(tǒng)；弧光電流作用于人體可使肌肉產(chǎn)生非自主劇烈收縮,，也可損傷肌腱、皮膚,、血管,、神經(jīng)組織等,。

　　電弧產(chǎn)生的能量與I 2t成指數(shù)規(guī)律快速上升，其不僅與故障電流的大小有關(guān),，還與燃弧時(shí)間有關(guān)。根據(jù)故障點(diǎn)的不同,，通常情況下故障短路電流會在幾千安至幾十安,，故障若不能及時(shí)切除以熄滅電弧,，則會產(chǎn)生巨大能量?？傊?，開關(guān)柜發(fā)生內(nèi)部電弧故障,，不論是對開發(fā)設(shè)備還是對附近的工作人員，其危險(xiǎn)性都很大,。

圖1 電弧能量-時(shí)間曲線

　　因此,，很有必要引入快速切除弧光故障的保護(hù)系統(tǒng),。安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)裝置通過弧光+電流雙重判據(jù)或弧光單判據(jù)啟動保護(hù)，其弧光單判據(jù)動作時(shí)間≤7ms,；弧光+電流雙判據(jù)動作時(shí)間≤20ms,，為快速切除中低壓弧光故障提供了技術(shù)支持。

　　2中低壓開關(guān)柜弧光保護(hù)必要性

　　國家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定,，110kV及以上的電壓級別的變壓器的熱穩(wěn)定允許時(shí)間和動穩(wěn)定時(shí)間分別是2s和0.25s。一般,，在低壓側(cè)出口出現(xiàn)短路故障時(shí)時(shí)間往往超過2s,，不能滿足變壓器動穩(wěn)定時(shí)間要求，這樣就會導(dǎo)致變壓器損壞,。

　　為了解決開關(guān)柜弧光短路故障問題,，可以采取一些常規(guī)性防護(hù)措施，比如加強(qiáng)開關(guān)柜的結(jié)構(gòu),，設(shè)置釋放板和泄壓通道將氣流等輸出柜體。但此類措施會提高設(shè)備成本,，對電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益帶來影響,。

　　弧光保護(hù)相比這些防護(hù)措施，可以從根本上限制故障電弧,，從而解決開關(guān)柜弧光短路故障對工作人員和開關(guān)設(shè)備的影響和危害,。一方面，可以在開關(guān)柜耐受燃弧時(shí)間內(nèi)采用中低壓母線保護(hù)快速切除故障,；另一方面,，能減少用戶停電時(shí)間,，可盡快恢復(fù)生產(chǎn)。此外,，對于使用年限很長需要進(jìn)行改造的開關(guān)柜,，采用弧光保護(hù)可合理延長其使用壽命，從而減少對開關(guān)設(shè)備的投資費(fèi)用,。

　　3安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)

　　安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)裝置主要由ARB5-M主控單元、ARB5-S弧光探頭及光纖組成,。

　　（1）  ARB5-M主控單元特點(diǎn)

　　1）啟動條件可選弧光單判據(jù)或弧光+電流雙判據(jù),。其中電流突變量啟動系數(shù)可整定范圍為0.05~10In,，電流常量啟動系數(shù)可整定范圍為0.05~10In,。

　　2）11路可編程跳閘出口。

　　3）4組3相電流采集,。

　　4）支持20路弧光探頭信號采集,。

　　5）弧光故障點(diǎn)定位。

　　6）弧光光纖鏈路自檢及裝置異常自檢,。

　　7）4組失靈保護(hù)。

　　8）支持IEC61850,，便于組建數(shù)字化智能變電站,。

　?。?）  ARB5-S弧光探頭特點(diǎn)

　　1）自帶濾光功能,。

　　2）無源型弧光傳感器。

　　3）探測角度≥180°,。

圖2 ARB5-S弧光探頭探測角度

　　4中低壓開關(guān)柜母線弧光保護(hù)的應(yīng)用

　　安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)裝置廣泛應(yīng)用于中低壓開關(guān)柜母線保護(hù),。

　?。?） 某機(jī)場10kV開關(guān)柜母線弧光保護(hù)

圖3 某機(jī)場10kV開關(guān)柜ARB5弧光保護(hù)安裝圖

　　（2） 某工廠0.4kV開關(guān)柜母線弧光保護(hù)

圖4 某工廠0.4kV開關(guān)柜ARB5弧光保護(hù)安裝圖

　　5結(jié)語

　　在電力系統(tǒng)運(yùn)行中,，由于自身電容量等因素的限制，需要對中低壓開關(guān)柜與母線進(jìn)行合理地保護(hù),，因此，需要從中低壓開關(guān)柜電弧光短路故障原因和現(xiàn)有的中低壓母線保護(hù)方案存在的問題進(jìn)行分析,，明確故障問題帶了的嚴(yán)重危害,，通過應(yīng)用弧光保護(hù)，合理處理故障問題,，從而更好地保護(hù)實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜與母線的保護(hù),。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[2].安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版

　　[3].AFBR-S10PS01XZ-DS100 – April 3, 2017