摘要：近年來，中低壓開關柜在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，中低壓開關柜體積小，可以標準化生產(chǎn)。因此，它占據(jù)了電力市場的重要份額。但中低壓開關柜體積小，設備間距小，機柜內(nèi)弧光短路故障時有發(fā)生，導致開關設備嚴重燒毀事故頻發(fā)。本文分析了弧光短路的特點和現(xiàn)有保護方案中存在的問題，介紹了一種新型的中低壓母線弧光保護系統(tǒng)，強調(diào)配置該系統(tǒng)的必要性。

關鍵字：中低壓母線；電弧保護系統(tǒng)；應用；

1概述

在電力系統(tǒng)中，35kV及以下電壓等級的母線一般不考慮穩(wěn)定性，所以一般不安裝單獨的母線保護。南部低壓母線出線較多，操作頻繁，三相導線與大地的距離相對較近，容易受到小動物的傷害。中低壓母線的故障概率遠高于高壓和壓母線。由于人們對中低壓母線的保護不夠重視，所以他們經(jīng)常使用延遲較大的后備保護來切除母線上的故障，這往往會導致事故的發(fā)展和擴大，造成巨大的經(jīng)濟損失。大部分原因是在沒有安裝的情況下，機器可以單獨設置。

2電弧短路特性分析

2.1造成故障電弧的原因

開關柜內(nèi)部出現(xiàn)弧光短路故障的原因可以概括為兩類，一類是設備原因，另一類是人為原因。通過對這些原因的具體分析，我們可以得到以下五種情況:

（1）設備絕緣故障。目前開關柜內(nèi)部空間越來越小，導致開關柜內(nèi)部部分絕緣材料缺乏攀爬距離，絕緣強度不足，長期運行容易造成絕緣擊穿放電事故。

（2）載流電路接觸不良。這種因素通常是由于一次設備的連接部分不牢固造成的。

（3）外來物體的影響。通常情況下，老鼠等小動物進入或工作人員在工作結束后誤將扳手物品放在開關柜內(nèi)。

（4）人為誤操作。因操作人員操作目的不明確，操作時精神不集中，會造成誤人其它帶電間隔、誤操作等。

（6）系統(tǒng)的原因。主要包括系統(tǒng)容量逐年增加、系統(tǒng)接地方式發(fā)生變化、電力電纜應用廣泛、系統(tǒng)諧振、繼保設備和安全自動裝置選擇、配置不當?shù)纫蛩亍?/p>

2.2故障電弧的危害

弧光故障時產(chǎn)生的明亮弧光，不僅可能導致運維人員暫時失明，還可能導致人體休克，對人體造成極大的傷害。一旦弧線燃燒時間超過lOOms，釋放速度會很快。隨著燃燒時間的延長，開關柜內(nèi)的各種電纜、連接銅排、鋼板等材料會相繼燃燒熔化。如果故障發(fā)生，正好有維修人員在開關柜周圍工作，尤其是因為工作需要開關柜門的時候，故障電弧會對工作人員造成很大的傷害。

3現(xiàn)有中低壓母線保護方案存在的問題

3.1主變中低壓側備件保護方案

這個方案需要考慮母線上的出線和母分開關的配合，所以它的動作時限一般都比較長，一般時間定值取1。．0～1．4秒鐘。顯然，如此長時間的保護來隔離故障，并不能滿足快速f生繼電保護的基本要求，很可能會導致事故發(fā)展擴大，造成更大的損失。

3.2出線過流保護方案

這個方案是通過線路保護中的過流保護來實現(xiàn)的。過流保護動作后，跳開出線開關，鎖定主變相應側的過流保護。該方案的保護動作期限一般為300?！?400ms，在此期間，造成事故發(fā)展擴大的可能性仍然很高，因此，該方案仍不能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性的需要。

3.3高阻抗母線差動保護方案

該方案專門安裝了一套中低壓母線電流差動保護，保護動作時間體驗值一般為35-60ms。如果要增加斷路器固有的開關時間，從故障開始到故障切除的時間會比較長。同時，該方案對CT的要求相對較高，保護范圍受CT安裝位置影響，舊站改造的保護工程量較大。

4新型電弧保護系統(tǒng)

4.1電弧保護原理

電弧光保護的原理很簡單。它通過安裝在開關柜或電纜溝等地方的光探頭感受到光的增量變化，同時檢測CT中二次電流的增量，形成“和"門，從而發(fā)出跳閘命令。如果光信號偶爾超過光設定值或電流信號超過電流設定值，系統(tǒng)不會輸出跳閘信號，也不會記住跳閘電路，但報警信號可以顯示在主控單元上，有利于運行人員及時發(fā)現(xiàn)異常情況。

4.2電弧光保護的系統(tǒng)組成

主控單元；電流單元；弧光單元；弧光傳感器

4.3電弧光保護的優(yōu)點

電弧光保護已逐步發(fā)展為現(xiàn)階段中低壓母線系統(tǒng)中較為理想的母線保護。其具有以下優(yōu)點：

(1)保護原理簡單。通過感受故障點電弧光和采集電源進線電流構成“與"門，系統(tǒng)的組成也相對簡單。

(2)動作迅速可靠。通過采用快速動作的繼電器，能夠保證發(fā)生故障時在短的時間內(nèi)發(fā)出跳閘命令，確保設備外觀不受損壞。

(3)故障點定位功能。根據(jù)弧光傳感器的實際安裝位置可以實現(xiàn)分區(qū)保護的功能。

(4)具有較強的抗干擾能力。電弧光保護系統(tǒng)采用無源弧光傳感器探測弧光，各組成部分采用光纖連接，確保了整個弧光保護系統(tǒng)的可靠性及高強的抗干擾能力。

(5)配置靈活、適應性強。系統(tǒng)使用處理器技術，通過對弧光和過電流動作信號的靈活編程，可對各段母線提供選擇性保護，適用于不同類型的接線和運行方式。

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。

8結束語

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)也在不斷發(fā)展壯大，各地配網(wǎng)容量逐年遞增，中低壓母線故障對系統(tǒng)安全運行造成了嚴重的影響。如何解決中低壓母線系統(tǒng)的保護問題已成為各電廠、電力公司當前的一項重要工作。新型電弧光保護具有原理簡單、動作迅速、配置靈活等特點，為解決中低壓母線系統(tǒng)的保護問題提供了理想的方案。

參考文獻：

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[2]田廣青.電弧光保護及其在中低壓開關柜和母線保護中的應用[J]電工技術雜志，20O4(O1)．

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5（版）.