摘要：結合工程(chéng)實際介(jiè)紹(shào)了(liǎo)電弧光的定義及危(wēi)害(hài)，電弧光(guāng)保(bǎo)護係統的構成(chéng)及(jí)控製原理(lǐ)。
關(guān)鍵詞(cí)：電弧(hú)光(guāng)；危害；保護(hù)；控製；原理
0引言(yán)
電(diàn)弧光(guāng)現(xiàn)象(xiàng)是(shì)兩相(xiāng)之(zhī)間或(huò)相地之問(wèn)因電離(lí)加劇(jù)引起(qǐ)空氣導(dǎo)電的(dí)現象(xiàng)。弧光放(fàng)電的(dí)條(tiáo)件是小(xiǎo)間隙和(hé)大電(diàn)流。
弧光(guāng)點溫(wēn)度發生(shēng)電(diàn)弧白光時，是(shì)太陽(yáng)表(biǎo)麵溫度的(dí)2倍；弧(hú)光(guāng)的照度達8000～9000lx，而人眼(yǎn)能(néng)承(chéng)受(shòu)光強(qiáng)為300lx以(yǐ)下；弧光爆破壓達120kPa，而(ér)人體(tǐ)能承受的壓力為(wéi)7．5kPa；弧(hú)光燃燒(shāo)帶來強烈的(dí)聲響(xiǎng)和(hé)震(zhèn)動(dòng)，也超過人體能承(chéng)受(shòu)的。電(diàn)弧光引起的(dí)事(shì)故對人員(yuán)和設備都會(huì)造成很大的危(wēi)害。
電(diàn)氣短(duǎn)路引(yǐn)起(qǐ)電(diàn)弧燃燒在(zài)配電係統開(kāi)關(guān)櫃(guì)中一旦發(fā)生，就會引(yǐn)起諸(zhū)如(rú)爆(bào)炸，燃燒(shāo)等較大的(dí)設備材料(liào)損(sǔn)毀，危(wēi)害(hài)電力係統(tǒng)運(yùn)行(háng)的和穩定(dìng)，還(huán)會對(duì)人(rén)員造(zào)成(chéng)很大危害。
1裝設電弧(hú)光保護(hù)的必要性
1．1電(diàn)力工(gōng)業發展的(dí)需(xū)要(yào)
一方(fāng)麵(miàn)，隨(suí)著(zhuó)國家電力工(gōng)業(yè)的(dí)快(kuài)速(sù)發展，中(zhōng)低壓(yā)開關櫃(guì)的應(yīng)用數(shù)量越(yuè)來(lái)越多(duō)，由於(yú)開關(guān)櫃弧光短路故障引發(fā)的(dí)中低(dī)壓(yā)母(mǔ)綫(xiàn)故障時有發生(shēng)，並且也發(fā)生(shēng)過主(zhǔ)變壓器由(yóu)於遭(zāo)受外部短(duǎn)路電流衝擊損(sǔn)壞(huài)的事故，經濟損(sǔn)失嚴(yán)重(zhòng)；另(lìng)一方麵(miàn)，用戶對供(gōng)電的可靠性要(yào)求也越(yuè)來越高(gāo)；因此(cǐ)，在中低壓開關櫃(guì)裝(zhuāng)設專用(yòng)快速(sù)母綫保護(hù)——電弧(hú)光保(bǎo)護(hù)是有(yǒu)必的(dí)。
1．2開(kāi)關櫃內部(bù)燃弧(hú)耐(nài)受(shòu)時間的需求(qiú)
當開關(guān)櫃(guì)內部(bù)弧(hú)光短路故障時，IEC298標(biāo)準附(fù)錄中(zhōng)規定的(dí)內(nèi)部(bù)燃(rán)弧時間是100ms，也就是說(shuō)開(kāi)關櫃可(kě)以承受(shòu)的(dí)電(diàn)弧(hú)燃燒時問，即保(bǎo)護(hù)動作(zuò)和(hé)斷路器切除(chú)故(gù)障的時間(jiān)之(zhī)和應(yīng)小於100inS，此時(shí)才能達(dá)到保護(hù)開關櫃(guì)的目(mù)的(dí)。目前市場(cháng)上(shàng)銷售(shòu)的開關(guān)櫃基(jī)本上(shàng)是按(àn)照(zhào)1EC298標準生產的，即開關(guān)櫃可(kě)以承受的(dí)電弧(hú)燃燒時間為100ms。表1為(wéi)國外對各種燃弧持續時間下設(shè)備損(sǔn)害程度的(dí)試驗結果。
表(biǎo)1不同燃弧(hú)持續時間下(xià)對(duì)設(shè)備造成(chéng)的(dí)損壞
1．3變(biàn)壓器(qì)動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間及中低壓(yā)母綫保護動作(zuò)時(shí)間的要求
國標規(guī)定(dìng)的(dí)110kV及(jí)以電(diàn)壓(yā)等(děng)級(jí)的變壓(yā)器(qì)的熱穩定允(yǔn)許叫‘問(wèn)為2S，動(dòng)穩定(dìng)時間(jiān)為0．25S。但實際(jì)上(shàng)，在(zài)低(dī)壓(yā)側(cè)出(chū)口(kǒu)短路(lù)故障(zhàng)時，過(guò)流後(hòu)備保(bǎo)護切(qiē)除動作時(shí)間往往在(zài)2S以上，距變壓器的動穩定時(shí)間要求0．25S相差甚遠，這也(yě)是(shì)造成(chéng)變壓器損壞的(dí)重(zhòng)要(yào)原因(yīn)。
1．4現有(yǒu)的中低壓母綫保(bǎo)護方(fāng)式(shì)及存在(zài)的(dí)問題
1．4．1變壓器後備過(guò)流(liú)保護
這是目(mù)前國內(nèi)應用*廣泛的中(zhōng)低壓(yā)母綫保護方式(shì)。由於(yú)考(kǎo)慮到與饋(kuì)綫和母綫分段(duàn)開關的配合(hé)，保(bǎo)護跳(tiào)閘時(shí)間一(yī)般摯(zhì)定(dìng)為1．0～1．4S，有的甚(shèn)至更(gēng)長，達(dá)2．0S以上(shàng)。這一動作(zuò)時間遠遠不能(néng)滿(mǎn)足(zú)快速切(qiē)除中低(dī)壓母(mǔ)綫(xiàn)故(gù)障(zhàng)的(dí)要求。
1．4．2饋(kuì)綫過(guò)流閉(bì)鎖(suǒ)變壓器過(guò)流保護
近年來采用饋綫過流閉鎖變(biàn)壓器(qì)過流保護的應用較為廣泛，與變壓器後備過流(liú)保護方(fāng)式相(xiāng)比，其動作速度(dù)有(yǒu)了一(yī)定(dìng)的提(tí)高，典(diǎn)型動作時間(jiān)為300～400InS。但仍難以在100ms以內(nèi)切除故(gù)障(zhàng)。
1．4．3采(cǎi)用環流(liú)原理的(dí)高(gāo)阻(zǔ)抗(kàng)母綫保護(hù)
這種保(bǎo)護(hù)方式典(diǎn)型的保(bǎo)護動作時間(jiān)為(wéi)35～60IllS。考慮到斷路器的(dí)分閘(zhá)時(shí)間，這(zhè)一動作速度對(duì)要求100ins以內切(qiē)除故障來說，常(cháng)常也不(bù)能滿足(zú)要(yào)求(qiú)。並(bìng)且這(zhè)種保護(hù)方式的(dí)接綫復雜，對(duì)TA的(dí)質量(liáng)要(yào)求高，安裝在(zài)有很(hěn)多出綫(xiàn)的6～35kV母(mǔ)綫(xiàn)上(shàng)非(fēi)常(cháng)困(kùn)難(nán)，也不(bù)經(jīng)濟。此外(wài)，由於其保護(hù)範(fàn)圍受到TA安裝位置的限(xiàn)製，不能(néng)保護到(dào)發生故(gù)障(zhàng)兒率較高的電(diàn)纜室(shì)電纜(lǎn)接頭處的故障，因此(cǐ)，並(bìng)不適(shì)合(hé)應用(yòng)於中低』上母(mǔ)綫保護。
從(cóng)實際(jì)應用(yòng)情(qíng)況(kuàng)來看，現(xiàn)有的保(bǎo)護方(fāng)式(shì)顯(xiǎn)然不能滿足(zú)快速(sù)切除母綫(xiàn)故障或保護(hù)覆蓋範圍(wéi)的要求，因(yīn)此，在(zài)中低壓母綫和開關櫃裝設(shè)一(yī)種快(kuài)速的(dí)母綫保(bǎo)護(hù)是(shì)必要(yào)的(dí)，也足迫切(qiē)的。
2電弧光母(mǔ)綫(xiàn)保護係統(tǒng)的應(yīng)用(yòng)
剛果(金)也(yě)稱剛(gāng)果(guǒ)民(mín)主共和國(guó)，地處(chǔ)非(fēi)洲(zhōu)大(dà)陸中(zhōng)部，ZONGOⅡ水電站是剛果(guǒ)民主共(gòng)和(hé)國的(dí)水(shuǐ)電站(zhàn)，當(dāng)地電(diàn)廠技(jì)術人員(yuán)運行(háng)水平(píng)較低，因此ZONGOⅡ水(shuǐ)電(diàn)站(zhàn)廠用(yòng)電10kV設計(jì)電弧光保(bǎo)護(hù)是(shì)非常有必要的。
2．1保護對象
保(bǎo)護對象是(shì)該(gāi)電站(zhàn)廠用(yòng)電(diàn)10kVI，Ⅱ，Ⅲ段母綫。整套係統(tǒng)由主(zhǔ)單元，輔(fǔ)助單元和(hé)弧光(guāng)傳感器連(lián)接(jiē)電纜組成。在每(měi)個開(kāi)關櫃母(mǔ)綫室內安裝(zhuāng)1個(gè)弧(hú)光傳感器(qì)，在(zài)母(mǔ)聯斷路器(qì)和母聯(lián)隔(gé)離車安(ān)裝1個弧光傳感器，在母綫橋(qiáo)加(jiā)裝1個弧(hú)光傳感(gǎn)器(qì)，在(zài)TV櫃內安(ān)裝(zhuāng)1個弧(hú)光傳感器(qì)，通過(guò)弧光傳(chuán)感器把采到的弧(hú)光(guāng)信號(hào)傳送(sòng)給(gěi)主(zhǔ)單元(yuán)。
2．2電弧(hú)光(guāng)母綫保護(hù)原理(lǐ)
電弧光(guāng)保護(hù)原(yuán)理很(hěn)簡單(dān)，主(zhǔ)要動(dòng)作依據為故障產(chǎn)生的(dí)2個不同因(yīn)素：弧光(guāng)及(jí)電流增(zēng)量(liáng)。當(dāng)同(tóng)時檢(jiǎn)測到弧光(guāng)和(hé)電流(liú)增(zēng)量時發(fā)出跳(tiào)閘(zhá)命(mìng)令(líng)。也就是(shì)說(shuō)，當(dāng)係統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，弧(hú)光傳感器將弧(hú)光(guāng)信(xìn)號轉化為(wéi)電(diàn)信(xìn)號傳給(gěi)主單元，主單(dān)元檢測(cè)電流信號，如果(guǒ)達到啟動(dòng)值即發出(chū)跳閘信(xìn)號(hào)。主(zhǔ)單(dān)元裝置(zhì)動作時間為(wéi)5—7ms，斷(duàn)路器動(dòng)作時間(jiān)為35～60ms，可(kě)以在(zài)100ms以(yǐ)內(nèi)切(qiē)除故(gù)障(zhàng)。
當弧(hú)光傳感器采集到(dào)弧光信(xìn)號，主(zhǔ)單元采集(jí)到進(jìn)綫過流(liú)信(xìn)號(hào)時，將啟動(dòng)跳閘(zhá)繼(jì)電(diàn)器跳開進(jìn)綫斷路器，同(tóng)時將動作(zuò)信號(硬(yìng)接點(diǎn))傳遞給後台(tái)監控(kòng)係統。係(xì)統(tǒng)擁有(yǒu)*的(dí)自(zì)檢功能(néng)，能(néng)實(shí)時在綫自檢(jiǎn)，係統自(zì)檢告(gào)警信息可以(yǐ)在(zài)裝置上(shàng)看(kàn)到，也可通(tōng)過主單(dān)元的(dí)告(gào)警繼(jì)電(diàn)器(qì)送到(dào)後台(tái)。當(dāng)任(rèn)意一段(duàn)母綫(xiàn)出(chū)現故(gù)障時，都隻會跳(tiào)開(kāi)該(gāi)段母綫的進綫(xiàn)斷路(lù)器(qì)，其(qí)他段(duàn)母(mǔ)綫(xiàn)仍(réng)會正(zhèng)常運行(háng)。
在(zài)母聯(lián)開關運(yùn)行(háng)時，跳開(kāi)故障(zhàng)母綫進綫(xiàn)斷(duàn)路(lù)器(qì)和(hé)母聯斷路器。其(qí)中(zhōng)弧光判據的(dí)啟(qǐ)動條件為(wéi)：光強度超(chāo)過80001x，電流(liú)超(chāo)過(guò)負荷(hé)電流。
2．3電(diàn)弧光母綫(xiàn)保護係統結(jié)構
電弧光(guāng)保(bǎo)護(hù)係(xì)統結構(gòu)如(rú)圖所示，由主單元，輔(fǔ)助(zhù)單元(yuán)，弧(hú)光傳感(gǎn)器和連接電(diàn)纜構(gòu)成(chéng)。
2．3．1主(zhǔ)單元(yuán)
主(zhǔ)單(dān)元通過檢測(cè)短路電(diàn)流和來自(zì)弧光(guāng)傳感器的動作(zuò)信息，並(bìng)對收集的(dí)數據進行處理，判斷，發出跳閘信號(hào)以切除故(gù)障(zhàng)。該(gāi)係(xì)統(tǒng)在同時檢(jiǎn)測到弧光和過(guò)流(liú)時發出(chū)跳(tiào)閘(zhá)指(zhǐ)令(líng)。在進綫斷(duàn)路器未能動(dòng)作(zuò)切除(chú)故障(zhàng)時，它將(jiāng)啟(qǐ)動(dòng)斷(duàn)路(lù)器失靈保護邏(luó)輯(jí)，發出跳閘指令給上(shàng)級(jí)斷(duàn)路(lù)器(qì)切除(chú)故障(zhàng)。此(cǐ)外，主單(dān)元根(gēn)據弧(hú)光(guāng)傳感(gǎn)器送來的動作信息和(hé)溫度傳感(gǎn)器測(cè)量(liáng)的溫度，提供弧(hú)光(guāng)故(gù)障(zhàng)點的(dí)定位和(hé)溫(wēn)度報警信(xìn)息。
2．3．2弧光(guāng)傳感(gǎn)器(qì)
弧光傳(chuán)感(gǎn)器安(ān)裝(zhuāng)在(zài)開關櫃(guì)各間隔室中(zhōng)，對各種(zhǒng)接綫的中壓開關櫃(guì)提(tí)供(gōng)有選擇(zé)性的(dí)保(bǎo)護。弧(hú)光傳(chuán)感(gǎn)器作(zuò)為(wéi)光(guāng)感應(yīng)元(yuán)件，將檢(jiǎn)測在(zài)發生弧光故障時突然增加(jiā)的光(guāng)強(qiáng)，並(bìng)將光信號轉(zhuǎn)換成電(diàn)流信(xìn)號傳送給(gěi)主(zhǔ)單(dān)元，一般(bān)它(tā)作為弧(hú)光(guāng)保護係統(tǒng)中的主(zhǔ)要故(gù)障(zhàng)判(pàn)據。
3安科瑞ARB5-M弧光保(bǎo)護(hù)產品(pǐn)選型(xíng)說明
ARB5-弧光主控單元
（1）＊表(biǎo)示可選附(fù)件(jiàn)，需要(yào)另外增加(jiā)費用(yòng)1500元(yuán)。
（2）主(zhǔ)控板和采集板數量之和不能(néng)大於4。
（3）弧(hú)光(guāng)探頭到(dào)采(cǎi)集板(bǎn)的(dí)長(cháng)度(dù)不能超(chāo)過20米(mǐ)。
（4）如(rú)有特(tè)殊要求，請特別(bié)注明。
4安(ān)科(kē)瑞ARB5-M弧光(guāng)保護產品功(gōng)能和(hé)技(jì)術參數(shù)
5安(ān)科(kē)瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品現場(cháng)安裝
弧(hú)光保護主(zhǔ)控(kòng)單元，探頭安裝圖(tú)如下(xià)。
6結論(lùn)
電弧(hú)光保護(hù)是(shì)電(diàn)氣保(bǎo)護一個新的分支(zhī)，快(kuài)速感(gǎn)光和過電流的(dí)邏(luó)輯配(pèi)合使(shǐ)其(qí)*性(xìng)表(biǎo)現(xiàn)更(gēng)為突(tū)出(chū)。電弧(hú)光保護(hù)具(jù)有(yǒu)保(bǎo)護(hù)邏輯簡單，動(dòng)作迅速等優(yōu)點，現(xiàn)場安裝(zhuāng)，調(tiáo)試(shì)方(fāng)便(biàn)靈活，是常規(guī)繼(jì)電(diàn)保護(hù)的一(yī)個有效(xiào)的補(bǔ)充。隨(suí)著(zhuó)電弧(hú)光保(bǎo)護(hù)在市場上日益(yì)廣(guǎng)泛使用(yòng)，產(chǎn)品價(jià)格也逐漸走低，更多的領域已經(jīng)能享受(shòu)到先(xiān)進技術(shù)帶(dài)來的(dí)好處(chǔ)。剛果(金)ZONGOⅡ，水(shuǐ)電站(zhàn)廠用電1OkV開(kāi)關櫃內采(cǎi)用電弧光(guāng)保護設(shè)備，設備(bèi)已(yǐ)經(jīng)安(ān)裝調試完(wán)畢，使(shǐ)用(yòng)效果良(liáng)好。
參考(kǎo)文獻：
[1]胡 楠，國 佳.剛果(guǒ)(金(jīn) )ZONGOⅡ電(diàn)站中(zhōng)壓開(kāi)關櫃(guì)電(diàn)弧(hú)光(guāng)保護的應(yīng)用[M]
[2]安科(kē)瑞(ruì)企業(yè)微(wēi)電網設計與應用手冊2022.5（版）.
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