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【摘要】：中低壓開關(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,。成套開關(guān)設(shè)備中母線故障產(chǎn)生的弧光將燒壞其元器件,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,；母線故障；弧光保護(hù)
引言
弧光放電不僅會造成停電事故,，還會造成設(shè)備性損壞和人身傷害,，帶來不可估量的損失?；」夥烹娛鹿适侵械蛪洪_關(guān)柜內(nèi)嚴(yán)重的事故之一,，本文就幾個方面來探討中低壓母線裝設(shè)弧光保護(hù)的必要性。
1重視中低壓母線故障的原因
我國電力發(fā)展建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入大電網(wǎng),、大機(jī)組,、壓輸電階段，并且對發(fā)電機(jī)組的容量要求越來越高,，這對電力系統(tǒng)運(yùn)行提出了更高的要求,，因?yàn)閱闻_大機(jī)組的運(yùn)行情況，會直接影響到整個電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性,、性以及經(jīng)濟(jì)性,。同時，發(fā)電廠的用電系統(tǒng)與運(yùn)行,，對發(fā)電機(jī)組的影響也越來越大,。由此可以看出，如果中低壓母線出現(xiàn)故障,，它會產(chǎn)生弧光,，所產(chǎn)生的弧光對電力設(shè)備及人本身的影響大,，會造成不同程度的損傷，有時還會引發(fā)“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”,。
現(xiàn)行的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),，是采用借助于上元件的后備過流的方法來保護(hù)，從而切除中低壓系統(tǒng)母線短路的問題,，這樣的做法存在弊端,。電路故障應(yīng)該在盡可能短的時間得到維修，而這類保護(hù)方法會導(dǎo)致維修時間增長,，對設(shè)備也有一定的損傷,。這些問題如果沒有及時解決，還會引起不同程度的事故,，輕則會發(fā)展為輸電網(wǎng)故障,，重則會使電力系統(tǒng)出現(xiàn)整體性故障。
2產(chǎn)生中低壓弧光故障的因素
中低壓電力系統(tǒng)在運(yùn)行中發(fā)生的弧光故障事故,，多是受到環(huán)境條件的影響,，絕緣材料受潮、設(shè)備表面產(chǎn)生凝露和附著污穢,，從而使設(shè)備絕緣水平下降引發(fā)事故,。
（1）弧光產(chǎn)生的技術(shù)原因
設(shè)備故障和帶電設(shè)備的誤操作，檢修工具遺漏在開關(guān)設(shè)備內(nèi),，錯誤的接線和母線連接,，絕緣老化和機(jī)械磨損、過電壓,，小動物,、灰塵、溫度,、濕度,、腐蝕等環(huán)境因素，容性接地電流擴(kuò)大等,。
（2）弧光產(chǎn)生的人為原因
誤入帶電間隔,，隔離開關(guān)誤操作，忘記在工作區(qū)接地,，忘記測量工作區(qū)內(nèi)的高壓等,。
除此之外，電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展,，電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)總是在不停地改變,，用電負(fù)載在增多，從而導(dǎo)致電纜增多,，電量超負(fù)荷,，也容易導(dǎo)致故障發(fā)生,。
3弧光故障事故的危害
弧光產(chǎn)生的溫度可達(dá)4500℃，內(nèi)部溫度甚至有10000～20000℃,?；」猱a(chǎn)生時大瞬時功率可達(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)生電弧時若不能及時采取有效措施,，則會產(chǎn)生諸多危害。
（1）對設(shè)備的危害：電弧發(fā)生時產(chǎn)生大量高溫高壓氣體,，氣體瞬時沖擊波可造成開關(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),。
（2）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萬安,，故障若不能及時切除以熄滅電弧，則會產(chǎn)生巨大能量,?？傊_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,，其危險性不可謂不嚴(yán)重,。
圖1 電弧能量-時間曲線
4弧光保護(hù)與傳統(tǒng)保護(hù)之間的比較
傳統(tǒng)母線保護(hù)方案有如下幾種。
（1）進(jìn)線過流保護(hù)方案
利用微機(jī)過流保護(hù)實(shí)現(xiàn)中低壓開關(guān)柜及其母線保護(hù)方案,。過流保護(hù)動作時間需與各饋線過流保護(hù)時間配合,，至少在300 ms 以上，動作時間不能滿足快速切除弧光短路故障的要求,。
（2）變壓器后備過流保護(hù)方案:
該方案是目前應(yīng)用廣泛的中低壓母線保護(hù)方案,，保護(hù)跳閘時間一般整定為1. 2 ～ 2. 0 s，更加不能滿足快速切除中低壓母線和線路故障的要求,。
（3）環(huán)流原理的高阻抗母線保護(hù)方案:
該方案是專用的母線保護(hù)方案,，保護(hù)動作時間一般為35 ～ 60 ms。但是這種方案接線復(fù)雜,、對CT 要求高,，安裝在中低壓開關(guān)柜有很多困難，也不經(jīng)濟(jì),。此外,，由于其保護(hù)范圍受到CT 安裝位置的限制，不能保護(hù)發(fā)生故障幾率較高的電纜接頭處的故障,，并且也不能提供故障定位,，因此其實(shí)用性差。
弧光保護(hù)專門用于來保護(hù)中低壓開關(guān)柜母線,，它的動作時間快,，相比于傳統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)，更具*性,，它采用弧光和電流閉鎖的方法來進(jìn)行雙重判斷,，增加了可靠性和性。它在發(fā)生故障時,，能準(zhǔn)確地定位,，可減少維修人員查找故障點(diǎn)的時間，大大減短了維修時間,，從而保障事故檢修之后快速恢復(fù)供電,。
5安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)裝置
安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)裝置具有原理簡單、動作可靠迅速,、對變電站一次設(shè)備無特殊要求,、適應(yīng)于各種運(yùn)行方式、且在各種運(yùn)行方式下保護(hù)不需要切換等優(yōu)點(diǎn),，為目前發(fā)電廠,、變電站、工業(yè)及商業(yè)配電系統(tǒng)0.4kV - 35kV中低壓母線保護(hù)理想的解決方案。它通過弧光+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)動作時間≤7ms,；弧光+電流雙判據(jù)動作時間≤20ms，為快速切除中低壓弧光故障提供了技術(shù)支持,。
圖2 ARB5弧光保護(hù)邏輯原理圖
ARB5弧光保護(hù)還具有失靈保護(hù),、CT監(jiān)測、弧光故障點(diǎn)定位,、弧光光纖鏈路自檢及裝置異常自檢,、支持包括IEC61850在內(nèi)的主要行業(yè)內(nèi)通訊協(xié)議等功能。
圖3 ARB5弧光保護(hù)典型配置圖
6中低壓開關(guān)柜母線弧光保護(hù)的應(yīng)用案例
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),。
（1）某機(jī)場10kV開關(guān)柜母線弧光保護(hù)
圖4 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5 某工廠0.4kV開關(guān)柜ARB5弧光保護(hù)安裝圖
結(jié)語
中低壓系統(tǒng)母線的保護(hù),，不僅需要、熟練地掌握技術(shù),，還需要一些保護(hù)系統(tǒng)來協(xié)調(diào)配合完成,，而弧光保護(hù)作為一個理想的解決方法，可以有效地解除故障,，減少設(shè)備維護(hù)的次數(shù),，提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，提高電力系統(tǒng)的性和可靠性,。
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