安科(kē)瑞 陳聰(cōng)

摘要：電力(lì)成套設備快(kuài)速發展的今(jīn)天
，設備的安(ān)全(quán)穩定運行(háng)至關重要(yào)。而隨著(zhuó)電(diàn)力行業和(hé)應用領(lǐng)域的復(fù)雜化(huà)和深入性(xìng),使得中低壓成套開(kāi)關設(shè)備發生故障的可能(néng)性(xìng)也(yě)隨之(zhī)變大。成套開(kāi)關設(shè)備(bèi)中母(mǔ)綫故障產生的(dí)弧光(guāng)將燒(shāo)壞其他電器元件,從而導致事故擴大(dà),往(wǎng)往造成較大的(dí)經濟(jì)損失,而母綫(xiàn)弧(hú)光(guāng)保(bǎo)護正好解(jiě)決了(liǎo)這個(gè)難(nán)題(tí)
，能夠(gòu)很(hěn)好(hǎo)的保護開關設(shè)備並(bìng)降(jiàng)低(dī)損失(shī)。

關鍵(jiàn)詞：中(zhōng)低(dī)壓開關(guān)櫃
；母綫弧(hú)光保護

0引言(yán)

中低(dī)壓成套開關(guān)櫃作(zuò)為電(diàn)能生(shēng)產(chǎn)與(yǔ)分(fēn)配的基礎(chǔ)設施之(zhī)一
，使(shǐ)用量逐年(nián)增加
，並且使用(yòng)場合的(dí)復雜性也在(zài)增加
，使(shǐ)用(yòng)遵循的(dí)規範標準(zhǔn)要求(qiú)也(yě)隨(suí)著社(shè)會(huì)的(dí)發展而提高(gāo)。如何保(bǎo)證(zhèng)中(zhōng)低壓開(kāi)關櫃安全可(kě)靠(kào)運行(háng)，降低電氣(qì)事(shì)故(gù)損(sǔn)失(shī)越來越(yuè)多地受到(dào)重(zhòng)視。

弧(hú)光放電事(shì)故是中低壓(yā)開關櫃(guì)內(nèi)嚴重(zhòng)的事故(gù)之(zhī)一(yī)
，由於電(diàn)弧電(diàn)阻(zǔ)的(dí)原因
，故(gù)障電流往往(wǎng)達(dá)不到(dào)保護(hù)定值(zhí)而不能(néng)迅速切斷(duàn)故障
，或者(zhě)弧(hú)光故障電流達到(dào)了保(bǎo)護啟(qǐ)動值(zhí)
，動(dòng)作(zuò)時(shí)間(jiān)不能(néng)快速切(qiē)斷(duàn)故(gù)障。

弧光(guāng)放電(diàn)不僅(jǐn)會造(zào)成停電事(shì)故
，還(huán)會造(zào)成(chéng)設(shè)備(bèi)嚴(yán)重損(sǔn)壞和(hé)人(rén)身傷(shāng)害事(shì)故(gù)
，帶來(lái)不(bù)可估量的損失。

1弧光故(gù)障(zhàng)事(shì)故(gù)危(wēi)害

弧(hú)光(guāng)產生時溫度可達到(dào)4500℃
，內(nèi)部溫度可(kě)達到(dào)10000～20000℃。弧光(guāng)產生(shēng)時(shí)瞬時(shí)功率可(kě)達到(dào)40MW
，弧(hú)光光強可超(chāo)過(guò)正(zhèng)常照明光強2000多倍。因此(cǐ)中(zhōng)低壓(yā)開關(guān)櫃內因(yīn)故(gù)障而產生(shēng)電弧(hú)時(shí)若(ruò)不能(néng)及時(shí)采取(qǔ)合(hé)理措施
，則會(huì)產(chǎn)生(shēng)諸多危害(hài)。

（1）對設備的危害(hài)：電弧發(fā)生(shēng)時(shí)產生大量(liáng)高溫高壓氣體
，氣體(tǐ)瞬(shùn)時衝擊波可(kě)造成開關櫃(guì)體(tǐ)變(biàn)形，破碎
；衝擊(jī)波爆破(pò)震動(dòng)可造(zào)成開(kāi)關(guān)櫃(guì)劇烈(liè)震(zhèn)動(dòng)
，使各連接處(chǔ)緊(jǐn)固件鬆脫
；產(chǎn)生(shēng)的高溫可(kě)引(yǐn)起電纜燃燒，銅排融(róng)化，鋁排氣化
，甚至將(jiāng)開關(guān)櫃外(wài)殼(ké)金屬融(róng)化，元(yuán)器件(jiàn)嚴重損壞並(bìng)引起(qǐ)火災(zāi)。

（2）對(duì)人的(dí)危(wēi)害：高溫(wēn)灼(zhuó)傷皮膚(fū)
；熔化的(dí)金屬蒸(zhēng)發並(bìng)滲入人的(dí)皮膚表層(céng)造成(chéng)皮膚金(jīn)屬化(huà)
；高(gāo)強(qiáng)度弧光傷害(hài)眼睛
，甚(shèn)至造成角(jiǎo)膜(mó)脫落(là)
；高(gāo)溫(wēn)燃(rán)燒產生(shēng)的粉(fěn)塵(chén)和(hé)有毒有(yǒu)害(hài)氣(qì)體損傷(shāng)呼(hū)吸(xī)係(xì)統
；弧(hú)光(guāng)電(diàn)流作用(yòng)於人體可使肌(jī)肉產(chǎn)生非自主劇烈收縮
，也(yě)可損傷肌腱(jiàn)，皮膚(fū)，血(xiě)管，神經組織(zhī)等。

電弧(hú)產生的(dí)能量(liáng)與(yǔ)I ²t成(chéng)指(zhǐ)數規(guī)律快速(sù)上升(shēng)
，其(qí)不僅(jǐn)與故(gù)障(zhàng)電流的大小有關(guān)
，還與燃(rán)弧時(shí)間(jiān)有關。根(gēn)據故障點(diǎn)的不同
，通常(cháng)情況下(xià)故(gù)障短(duǎn)路電(diàn)流會在(zài)幾千(qiān)安至幾十(shí)安
，故(gù)障(zhàng)若不(bù)能及(jí)時切除以(yǐ)熄(xī)滅電弧
，則會(huì)產(chǎn)生(shēng)巨大能量。總(zǒng)之
，開(kāi)關櫃發生(shēng)內(nèi)部電(diàn)弧故(gù)障(zhàng)
，不(bù)論是對(duì)開(kāi)發設(shè)備還是對附(fù)近的工作人(rén)員(yuán)
，其危(wēi)險(xiǎn)性(xìng)都很(hěn)大。

圖(tú)1 電弧(hú)能量-時(shí)間曲綫

因(yīn)此
，很有(yǒu)必(bì)要引入快速切除弧光(guāng)故障的保(bǎo)護係(xì)統。安科(kē)瑞ARB5係列(liè)弧(hú)光保護裝(zhuāng)置(zhì)通(tōng)過弧光(guāng)+電(diàn)流雙重判據(jù)或弧(hú)光單(dān)判據啟動(dòng)保護
，其弧(hú)光(guāng)單(dān)判(pàn)據動作(zuò)時間≤7ms
；弧光(guāng)+電流雙判據動作(zuò)時(shí)間(jiān)≤20ms
，為快速(sù)切除(chú)中低(dī)壓(yā)弧(hú)光故障提(tí)供了技術(shù)支持(chí)。

2中低(dī)壓開關櫃(guì)弧(hú)光(guāng)保(bǎo)護必要(yào)性(xìng)

國(guó)家標準相(xiāng)關(guān)規(guī)定(dìng)
，110kV及(jí)以(yǐ)上的(dí)電壓級別(bié)的變(biàn)壓(yā)器的熱穩定(dìng)允許(xǔ)時間(jiān)和(hé)動穩定(dìng)時間分別是2s和(hé)0.25s。一般(bān)
，在低壓側出口出現短路故障時時間(jiān)往往超(chāo)過2s
，不能滿足(zú)變壓器動穩定(dìng)時(shí)間(jiān)要(yào)求
，這樣就(jiù)會導致變壓器損壞。

為了(liǎo)解決開(kāi)關櫃(guì)弧(hú)光(guāng)短路故障問題
，可以(yǐ)采(cǎi)取(qǔ)一(yī)些常(cháng)規性防(fáng)護措(cuò)施(shī)
，比如(rú)加強(qiáng)開關(guān)櫃的(dí)結構
，設置(zhì)釋放板(bǎn)和泄(xiè)壓(yā)通道將氣流等(děng)輸出櫃體(tǐ)。但(dàn)此(cǐ)類措施會提高設備(bèi)成(chéng)本
，對(duì)電(diàn)力企(qǐ)業(yè)的經濟效益帶(dài)來影(yǐng)響(xiǎng)。

弧(hú)光保(bǎo)護相比這些(xiē)防(fáng)護措(cuò)施(shī)
，可(kě)以(yǐ)從(cóng)根本上限(xiàn)製故障電弧
，從(cóng)而解決開(kāi)關(guān)櫃(guì)弧(hú)光短路故障對(duì)工作人員和開關設(shè)備(bèi)的(dí)影響和危害。一(yī)方(fāng)麵(miàn)
，可以在開(kāi)關(guān)櫃(guì)耐受(shòu)燃(rán)弧(hú)時間(jiān)內采(cǎi)用(yòng)中低(dī)壓母綫(xiàn)保(bǎo)護快(kuài)速(sù)切除故(gù)障(zhàng)
；另一方麵
，能(néng)減少用(yòng)戶停(tíng)電時間
，可(kě)盡快恢(huī)復生產(chǎn)。此外(wài)
，對(duì)於使(shǐ)用年限很長需(xū)要進行改造的開(kāi)關櫃(guì)
，采用(yòng)弧光保(bǎo)護(hù)可合理(lǐ)延長(cháng)其使用(yòng)壽命(mìng)
，從而(ér)減(jiǎn)少對開(kāi)關設備(bèi)的投資費用(yòng)。

3安科瑞(ruì)ARB5係(xì)列弧光保護

安(ān)科瑞(ruì)ARB5係列(liè)弧光保護裝置主(zhǔ)要(yào)由(yóu)ARB5-M主(zhǔ)控(kòng)單元(yuán)，ARB5-S弧光探頭及光纖組成。

（1）  ARB5-M主控(kòng)單元特點

1）啟(qǐ)動(dòng)條件可選(xuǎn)弧(hú)光單(dān)判(pàn)據或(huò)弧光+電(diàn)流(liú)雙(shuāng)判據。其中電(diàn)流突變量(liáng)啟(qǐ)動(dòng)係數可整(zhěng)定(dìng)範(fàn)圍為(wéi)0.05~10In
，電流常量啟動係(xì)數(shù)可整(zhěng)定(dìng)範(fàn)圍(wéi)為0.05~10In。

2）11路(lù)可編程(chéng)跳(tiào)閘出(chū)口。

3）4組3相電流(liú)采集。

4）支(zhī)持20路弧光(guāng)探(tàn)頭(tóu)信(xìn)號采(cǎi)集(jí)。

5）弧光(guāng)故障點(diǎn)定位(wèi)。

6）弧光光(guāng)纖鏈路(lù)自檢(jiǎn)及(jí)裝置異(yì)常(cháng)自(zì)檢。

7）4組失(shī)靈(líng)保(bǎo)護(hù)。

8）支(zhī)持(chí)IEC61850
，便(biàn)於組(zǔ)建數字化智能變(biàn)電站(zhàn)。

（2）  ARB5-S弧(hú)光探頭特(tè)點

1）自(zì)帶濾光(guāng)功(gōng)能(néng)。

2）無源(yuán)型弧(hú)光(guāng)傳(chuán)感器(qì)。

3）探(tàn)測(cè)角(jiǎo)度≥180°。

圖(tú)2 ARB5-S弧(hú)光探(tàn)頭探測(cè)角度

4中低壓(yā)開關櫃(guì)母(mǔ)綫(xiàn)弧光保(bǎo)護的應(yīng)用

安科瑞(ruì)ARB5係(xì)列弧光保(bǎo)護(hù)裝(zhuāng)置廣(guǎng)泛應(yīng)用於中低(dī)壓(yā)開關櫃(guì)母綫保護(hù)。

（1） 某機場10kV開(kāi)關(guān)櫃(guì)母綫弧光保(bǎo)護

圖(tú)3 某機場10kV開關(guān)櫃ARB5弧光保護(hù)安(ān)裝(zhuāng)圖

（2） 某(mǒu)工廠(chǎng)0.4kV開關櫃(guì)母(mǔ)綫弧光保(bǎo)護(hù)

圖4 某工(gōng)廠(chǎng)0.4kV開關櫃ARB5弧(hú)光保護(hù)安(ān)裝圖

5結語(yǔ)

在電力(lì)係統運(yùn)行中
，由於(yú)自(zì)身電容量(liáng)等(děng)因(yīn)素的限(xiàn)製
，需要(yào)對中(zhōng)低(dī)壓開關櫃與母(mǔ)綫(xiàn)進行合理地(dì)保護
，因此
，需(xū)要(yào)從(cóng)中低壓開(kāi)關櫃(guì)電(diàn)弧光短路故障(zhàng)原因和(hé)現(xiàn)有(yǒu)的中(zhōng)低(dī)壓母綫保護方(fāng)案(àn)存(cún)在的問題進(jìn)行分析
，明確(què)故(gù)障問(wèn)題帶了的嚴(yán)重危害
，通過應(yīng)用弧光保護
，合理處(chǔ)理故障(zhàng)問(wèn)題(tí)
，從(cóng)而(ér)更好地保護實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)櫃(guì)與母綫(xiàn)的保護。

參考文(wén)獻(xiàn)

[1].李鷹洲(zhōu).電(diàn)弧(hú)光保護(hù)係統在中(zhōng)低壓開(kāi)關櫃(guì)中的應用

[2].安(ān)科瑞企(qǐ)業(yè)微(wēi)電(diàn)網(wǎng)設(shè)計與(yǔ)應用(yòng)手冊2022.05版(bǎn)

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