安科瑞 鮑靜君

　　摘要：電力成套設備快速發(fā)展的今天，設備的安全穩(wěn)定運行至關重要,。而隨著電力行業(yè)和應用領域的復雜化和深入性,使得中低壓成套開關設備發(fā)生故障的可能性也隨之變大。成套開關設備中母線故障產生的弧光將燒壞其他電器元件,從而導致事故擴大,往往造成較大的經濟損失,而母線弧光保護正好解決了這個難題,，能夠很好的保護開關設備并降低損失,。

　　關鍵詞：中低壓開關柜；母線弧光保護

　　0引言

　　中低壓成套開關柜作為電能生產與分配的基礎設施之一,，使用量逐年增加,，并且使用場合的復雜性也在增加，使用遵循的規(guī)范標準要求也隨著社會的發(fā)展而提高,。如何保證中低壓開關柜安全可靠運行,、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柜內嚴重的事故之一,，由于電弧電阻的原因,，故障電流往往達不到保護定值而不能迅速切斷故障，或者弧光故障電流達到了保護啟動值,，動作時間不能快速切斷故障,。

　　弧光放電不僅會造成停電事故，還會造成設備嚴重損壞和人身傷害事故,，帶來不可估量的損失,。

　　1弧光故障事故危害

　　弧光產生時溫度可達到4500℃，內部溫度可達到10000～20000℃?；」猱a生時瞬時功率可達到40MW,，弧光光強可超過正常照明光強2000多倍。因此中低壓開關柜內因故障而產生電弧時若不能及時采取合理措施,，則會產生諸多危害,。

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

　?。?）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,；高強度弧光傷害眼睛,，甚至造成角膜脫落；高溫燃燒產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生非自主劇烈收縮,，也可損傷肌腱、皮膚,、血管,、神經組織等。

　　電弧產生的能量與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,，還與燃弧時間有關。根據故障點的不同,，通常情況下故障短路電流會在幾千安至幾十安，故障若不能及時切除以熄滅電弧,，則會產生巨大能量,。總之,，開關柜發(fā)生內部電弧故障,，不論是對開發(fā)設備還是對附近的工作人員，其危險性都很大,。

圖1 電弧能量-時間曲線

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

　　2中低壓開關柜弧光保護必要性

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

　　為了解決開關柜弧光短路故障問題,，可以采取一些常規(guī)性防護措施,，比如加強開關柜的結構，設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備成本,，對電力企業(yè)的經濟效益帶來影響。

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

　　3安科瑞ARB5系列弧光保護

　　安科瑞ARB5系列弧光保護裝置主要由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

　　1）啟動條件可選弧光單判據或弧光+電流雙判據,。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,。

　　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

　　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中低壓開關柜母線弧光保護的應用

　　安科瑞ARB5系列弧光保護裝置廣泛應用于中低壓開關柜母線保護。

　?。?） 某機場10kV開關柜母線弧光保護

圖3 某機場10kV開關柜ARB5弧光保護安裝圖

　?。?） 某工廠0.4kV開關柜母線弧光保護

圖4 某工廠0.4kV開關柜ARB5弧光保護安裝圖

　　5結語

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