安科(kē)瑞 陳(chén)聰

摘要(yào)：中(zhōng)低(dī)壓係統一直未裝設母(mǔ)綫保護，但(dàn)運(yùn)行情(qíng)況(kuàng)表明(míng)，中(zhōng)低(dī)壓母(mǔ)綫故(gù)障(zhàng)會(huì)嚴重(zhòng)影響到變壓(yā)器(qì)及母綫(xiàn)開(kāi)關(guān)設備的安全運行
。因此，中(zhōng)低壓母綫(xiàn)保(bǎo)護需要(yào)得到(dào)足(zú)夠(gòu)的(dí)重視(shì)，找到(dào)一(yī)種快(kuài)速(sù)的(dí)保(bǎo)護裝置是當前一項迫切的任務
。電(diàn)弧光(guāng)保護係(xì)統就(jiù)是在(zài)這種情況(kuàng)下應運(yùn)而(ér)生(shēng)，該裝置(zhì)已在(zài)電力(lì)係統(tǒng)中(zhōng)得到(dào)了(liǎo)的應用
。

關鍵(jiàn)詞(cí)：中(zhōng)低壓；母(mǔ)綫；電(diàn)弧光保護(hù)

0引(yǐn)言

在電力(lì)係統(tǒng)中，35kV及以下電壓(yā)等(děng)級的母綫由於(yú)沒(méi)有穩定問題(tí)，一般未裝(zhuāng)設(shè)母(mǔ)綫(xiàn)保(bǎo)護(hù)
。然而，由(yóu)於中(zhōng)低壓(yā)母(mǔ)綫(xiàn)上(shàng)的出(chū)綫(xiàn)多，操作(zuò)頻繁(fán)，三相導體綫間(jiān)距離與(yǔ)大地的距(jù)離比較(jiào)近，容易受(shòu)小(xiǎo)動(dòng)物危害(hài)，設(shè)備(bèi)製造質量比(bǐ)高壓設備差，設(shè)備(bèi)絕緣(yuán)老化(huà)和機械(xiè)磨(mó)損(sǔn)，運行條件(jiàn)惡(è)劣，係統(tǒng)運行(háng)條(tiáo)件(jiàn)改(gǎi)變(biàn)，人為和(hé)操(cāo)作錯(cuò)誤等原(yuán)因，中(zhōng)低壓母綫的故障(zhàng)幾率比高壓(yā)，壓母綫(xiàn)高得(dé)多
。但長期(qī)以來，人們(mén)對中(zhōng)低(dī)壓(yā)母綫的保(bǎo)護一(yī)直(zhí)不(bù)夠(gòu)重(zhòng)視日期:2008-01-16較(jiào)大(dà)延時的(dí)後備保護來切(qiē)除母綫(xiàn)上的(dí)故障，往(wǎng)往(wǎng)使(shǐ)故(gù)障發展，擴(kuò)大，從(cóng)而造(zào)成巨(jù)大的(dí)經濟(jì)損(sǔn)失(shī)
。

近年來(lái)，由(yóu)於(yú)各種原(yuán)因開關設(shè)備(bèi)被(bèi)嚴(yán)重燒(shāo)毀，並導致(zhì)相關(guān)設(shè)備一並損壞的事故時有(yǒu)發生(shēng)
。而(ér)主(zhǔ)變壓(yā)器(qì)由於(yú)遭受外部短路(lù)電流衝(chōng)擊損(sǔn)壞的事(shì)故(gù)也逐(zhú)年(nián)增加(jiā)這些(xiē)配網事(shì)故處理不當會被(bèi)擴大發展為輸(shū)電網事故(gù)造(zào)成重(zhòng)大的(dí)經濟損失，已(yǐ)引起電力部(bù)門(mén)的廣泛(fàn)關注究其原因大(dà)多是(shì)因(yīn)為(wéi)沒有裝設(shè)中低壓母綫(xiàn)保護，未能快(kuài)速切除(chú)故障(zhàng)造成的
。所以(yǐ)，為了(liǎo)保(bǎo)證(zhèng)變壓器及母綫開關(guān)設備的安全(quán)運行(háng)，根據繼電(diàn)保(bǎo)護快速(sù)性(xìng)的要求，迫切(qiē)需要(yào)配置中低(dī)壓母綫保護(hù)
。

1開關(guān)櫃電(diàn)弧(hú)耐受時間(jiān)

IEC298標(biāo)準(zhǔn)規定(dìng)，開(kāi)關櫃可(kě)以(yǐ)承受(shòu)的電(diàn)弧(hú)燃燒時間為100ms
。從保護開關櫃(guì)方(fāng)麵考慮，保(bǎo)護動作應在小(xiǎo)於(yú)100mms的(dí)時間內(nèi)切(qiē)除故障(zhàng)，以防止驅(qū)光(guāng)短(duǎn)路(lù)故障進(jìn)一(yī)步發展(zhǎn)擴大造(zào)成(chéng)更大的(dí)危害(hài)
。表1為各(gè)種電弧(hú)燃燒時(shí)間下進行試驗得出的(dí)結(jié)論
。

2弧(hú)光短路故障的(dí)防(fáng)護措施(shī)

1. 消性防(fáng)護(hù)措施

采用這種(zhǒng)措施(shī)的目的(dí)是限製故(gù)障電(diàn)弧(hú)產生(shēng)的各(gè)種效(xiào)應，如加強(qiáng)開關櫃的(dí)結(jié)構，密封(fēng)隔離各單元室(shì)，設置(zhì)釋(shì)放板和(hé)泄壓通道等(děng)
。采用這種措施(shī)在一定(dìng)程(chéng)度上(shàng)能減少損壞(huài)程(chéng)度;另(lìng)一方(fāng)麵，如(rú)果要采用通(tōng)過加強結構的方式來(lái)較(jiào)大地提高(gāo)開關(guān)櫃的燃(rán)弧(hú)耐(nài)受(shòu)時(shí)間的話則需要(yào)增(zēng)加很大(dà)的設備(bèi)費用(yòng)
。表2為國外對增加開關櫃內部燃(rán)弧(hú)耐受(shòu)時(shí)間和相(xiāng)應增加(jiā)成(chéng)本進行(háng)評估的結果
。

1. 積性防護措(cuò)施

采(cǎi)用(yòng)高(gāo)速中壓(yā)母(mǔ)綫(xiàn)保護切(qiē)除故(gù)障以(yǐ)限製(zhì)故障(zhàng)電弧的(dí)持續(xù)時間(jiān)，從根(gēn)本上(shàng)限製(zhì)故障電(diàn)弧，其各種(zhǒng)效應對設備和(hé)人員的危(wēi)害
。如(rú)果中低(dī)壓母綫保護能(néng)在開關(guān)櫃耐受燃弧(hú)時間以內(nèi)切除(chú)故障的(dí)話，將大(dà)限(xiàn)度地限(xiàn)製(zhì)弧光(guāng)故(gù)障(zhàng)對(duì)開(kāi)關設(shè)備(bèi)的損(sǔn)壞;從(cóng)另一方麵看限製開關設(shè)備的(dí)損(sǔn)壞(huài)，即(jí)阻斷(duàn)了故(gù)障(zhàng)發(fā)展的(dí)可(kě)能性從而可避免(miǎn)主變壓器(qì)長(cháng)時間遭受短路電流的(dí)衝擊而損壞
。這也(yě)是(shì)目(mù)前迫(pò)切需要的的限製因弧光(guāng)短路(lù)故(gù)障(zhàng)損(sǔn)壞開關設備及(jí)變(biàn)壓(yā)器(qì)的(dí)防護(hù)措施
。

3現有(yǒu)的中壓母(mǔ)綫保(bǎo)護

目前(qián)普遍(biàn)采用(yòng)的中壓(yā)母(mǔ)綫保護(hù)方案包括:變(biàn)壓器後備(bèi)過(guò)流(liú)保護(hù)方案，饋綫過(guò)流保護(hù)閉鎖(suǒ)變壓器(qì)過流(liú)保護(hù)方案，采用環(huán)流原(yuán)理的高阻抗(kàng)母(mǔ)綫保(bǎo)護(hù)方(fāng)案
。

(1）變壓器(qì)後備過(guò)流保護(hù)方案(àn)
。

這(zhè)是(shì)目(mù)前國內(nèi)應用廣泛的(dí)中(zhōng)壓母綫保護(hù)方案(àn)由於考慮(lǜ)到與(yǔ)饋綫(xiàn)和(hé)母(mǔ)綫(xiàn)分(fēn)段開關(guān)的配(pèi)合，保護跳(tiào)閘時間一(yī)般整(zhěng)定為(wéi)1.0~1.4s，有的甚(shèn)至(zhì)更(gēng)長，達2.0s以上
。這一動作速(sù)度(dù)遠(yuǎn)遠不能滿足快速(sù)切(qiē)除中壓母綫故障的(dí)要(yào)求
。

（2）饋綫過流(liú)保護(hù)閉鎖變(biàn)壓器過流保護方(fāng)案(àn)
。

近(jìn)年來，微機(jī)過流(liú)保護在(zài)中壓(yā)饋綫(xiàn)廣(guǎng)泛(fàn)應用，國(guó)外提出(chū)利用饋綫過流(liú)元件閉(bì)領受壓(yā)器過(guò)流保護(hù)的方(fāng)案，該方(fāng)案與變壓(yā)器後(hòu)備(bèi)過(guò)流保護方(fāng)案(àn)相比(bǐ)其動(dòng)作(zuò)速度有了一定的(dí)提(tí)高，典(diǎn)型動(dòng)作(zuò)時間為300-400ms
。但對於要求100ms以內(nèi)切除故(gù)障(zhàng)仍不能(néng)滿足(zú)要(yào)求
。

1. 采用環流原(yuán)理的高阻抗母綫保護(hù)方(fāng)案
   。

國外某些重(zhòng)要(yào)工(gōng)程曾采(cǎi)用中壓(yā)母綫(xiàn)保(bǎo)護(hù)方案(àn)保護(hù)動作(zuò)時間一般為35-60ms
。這種方案(àn)接綫復(fù)雜(zá)對(duì)TA的(dí)要求高，安裝在(zài)6/35KV母綫(xiàn)上有根(gēn)多(duō)困(kùn)難也很不(bù)經(jīng)濟(jì)
。此(cǐ)外，由(yóu)於其保護(hù)範(fàn)圍受到(dào)TA安裝(zhuāng)位置(zhì)的(dí)限製，不能(néng)避免(miǎn)發(fā)生故障(zhàng)幾事較(jiào)高(gāo)的電(diàn)纜接頭處(chǔ)的故障，並且(qiě)也(yě)不(bù)能(néng)提供(gōng)故(gù)障定(dìng)位
。因此(cǐ)也不(bù)適合中壓(yā)母綫(xiàn)保(bǎo)護(hù)應用(yòng)
。

從實(shí)際應(yīng)用(yòng)情況來看，現有的保護(hù)方(fāng)案是顯然不(bù)能(néng)滿足快速(sù)切除母(mǔ)綫(xiàn)故障(zhàng)的要求(qiú)
。因此(cǐ)，迫(pò)切(qiē)需(xū)要采川(chuān)一(yī)種(zhǒng)新(xīn)型中(zhōng)低(dī)壓(yā)母綫保(bǎo)護係(xì)統，以解決(jué)目(mù)前運(yùn)行(háng)中由(yóu)於中低壓(yā)母(mǔ)綫(xiàn)發(fā)生故(gù)障(zhàng)幾事(shì)較高，延遲切(qiē)除故(gù)障導致故(gù)陳發展(zhǎn)，擴(kuò)大(dà)，從(cóng)而(ér)造(zào)成巨大經濟損失的問(wèn)題(tí)
。

4新型電(diàn)光保(bǎo)護係統(tǒng)構成(chéng)

新(xīn)型(xíng)電(diàn)弧光(guāng)保(bǎo)護係(xì)統(tǒng)由以下幾(jī)個部(bù)分構(gòu)成(chéng):主控單元，電流單(dān)元(yuán)，強光單元，弧(hú)光傳(chuán)感(gǎn)器(qì)《探(tàn)頭)，數據(jù)綫和光纖
。係統的(dí)基(jī)本原理(lǐ)是:通(tōng)過測量開(kāi)關櫃(guì)中(zhōng)的(dí)弧光(guāng)弧(hú)光(guāng)傳感器可以連接(jiē)到主控(kòng)單元或者強光單(dān)元，電(diàn)流單(dān)元則(zé)用(yòng)於(yú)傳輸(shū)電(diàn)流信號
。在(zài)弧光傳感器(qì)檢(jiǎn)測到弧光(guāng)信號的同(tóng)時，若(ruò)電(diàn)流單(dān)元檢(jiǎn)測(cè)到了過(guò)流信號，則(zé)被判(pàn)為產(chǎn)生了電(diàn)弧(hú)光故(gù)障
。一旦檢(jiǎn)測(cè)到電弧光故(gù)障，保護(hù)係(xì)統會在1rns內(nèi)發出跳指今，達(dá)到護的目的(dí)
。

(1）主(zhǔ)控單(dān)元(yuán)

主控單元(yuán)是電弧(hú)光保(bǎo)護(hù)係統的核心(xīn)部件，作用(yòng)是管理，控(kòng)製整個係(xì)統(tǒng)
。主控單(dān)元(yuán)有(yǒu)4個(gè)數據傳(chuán)輸接口(kǒu)每個接口可(kě)連(lián)接(jiē)6個弧(hú)光(guāng)或(huò)電(diàn)流(liú)單(dān)元(yuán)，輸出接口包括4路(lù)快(kuài)速跳閘輸出和(hé)6路常(cháng)規電(diàn)跳鬧輸出20個光檢(jiǎn)測光(guāng)纖(xiān)接口(kǒu)，用於(yú)連接(jiē)強光傳感(gǎn)器
。通(tōng)過(guò)主控單(dān)元(yuán)中的現實，可以準確判(pàn)斷(duàn)電(diàn)驅光(guāng)產生(shēng)的位置
。

一(yī)個主控(kòng)單元能(néng)同時(shí)保(bǎo)護幾(jī)個*的開(kāi)關櫃，因此(cǐ)，電弧光(guāng)保護係(xì)統的(dí)弧光(guāng)單(dān)元和電(diàn)流(liú)單元可以分微到(dào)不(bù)同(tóng)的開關櫃(guì)內，把檢(jiǎn)測(cè)到的弧(hú)光或電流(liú)信(xìn)號(hào)傳(chuán)送到(dào)主(zhǔ)控單元(yuán)，主(zhǔ)控單(dān)元收集(jí)到(dào)這(zhè)些必(bì)要(yào)的(dí)數(shù)據，根(gēn)據實(shí)際(jì)情(qíng)況(kuàng)輸出(chū)跳(tiào)閘信號(hào)到斷路(lù)器(qì)

(2）弧光(guāng)單元
。

弧光(guāng)單元用於檢(jiǎn)測(cè)弧光(guāng)，具有(yǒu)10個光檢(jiǎn)測光纖接口，用於連(lián)接(jiē)弧光傳感(gǎn)器
。驅(qū)光單元麵板上的電位計用來調整感(gǎn)光的強度，校準(zhǔn)好後，把(bǎ)信息傳遞到(dào)下(xià).個電(diàn)流(liú)或(huò)領光單(dān)元(yuán)，或(huò)者傳(chuán)到(dào)主控單(dān)元(yuán)
。通過弧光單元(yuán)，保(bǎo)護(hù)係(xì)統始(shǐ)終(zhōng)能(néng)準確地識別超過整(zhěng)定(dìng)的光(guāng)感定(dìng)值(zhí)的弧光傳感器所(suǒ)在地
。

(3）電流(liú)單元
。

電流(liú)單(dān)元(yuán)檢測電流(liú)信(xìn)號，井將(jiāng)信號(hào)轉(zhuǎn)換(huàn)為光信(xìn)號傳送至主控(kòng)單(dān)元
。電(diàn)流(liú)單元(yuán)可(kě)匹配1A2A的電(diàn)流互感器，電(diàn)流(liú)的整定可以從(cóng)麵(miàn)板上(shàng)的電位(wèi)計來(lái)調(tiáo)節(jié)
。電流(liú)單(dān)元(yuán)檢(jiǎn)測到的電流(liú)數(shù)據(jù)通過(guò)光(guāng)纖(xiān)或(huò)數(shù)綫傳送到主(zhǔ)控單元，主控單元(yuán)依據(jù)設定(dìng)的(dí)逐輯判據(jù)決(jué)定是否輸(shū)出(chū)用信(xìn)號
。

(4）弧(hú)光(guāng)傳(chuán)傳(chuán)感(gǎn)
。

弧(hú)光傳感器安裝在開(kāi)關(guān)櫃內(nèi)，是探(tàn)測狐(hú)光的光感(gǎn)應(yīng)元件(jiàn)
。發(fā)生(shēng)電領光故(gù)障(zhàng)時(shí)，光的(dí)強(qiáng)度會(huì)大(dà)幅(fú)度增(zēng)加(jiā)，狐(hú)光傳感(gǎn)器內的感光元(yuán)件(jiàn)就會(huì)把(bǎ)光信號(hào)轉換為電(diàn)信(xìn)號傳(chuán)給驅光(guāng)單元(yuán)或者主(zhǔ)控(kòng)單(dān)元
。電(diàn)領(lǐng)光(guāng)保護係(xì)燒(shāo)的感光(guāng)範圍靈敏度(dù)可在弧(hú)光(guāng)單元和主(zhǔ)控單元進行(háng)測整
。

封閉式母綫係(xì)統中，在每個開關櫃裝設一(yī)個(gè)驅光傳感(gǎn)器
。在(zài)開故(gù)式母綫(xiàn)係(xì)統中，強(qiáng)光(guāng)傳感器(qì)的間隔約為(wéi)5-6m
。

(5）數綫(xiàn)和光纖(xiān)
。

在(zài)主控(kòng)單(dān)元和(hé)驅(qū)光(guāng)單(dān)元或電(diàn)造單(dān)元(yuán)間的數據傳(chuán)送是靠光纖(xiān)和(hé)數據傳(chuán)輸綫(xiàn)來完成的(dí)
。光纖(xiān)傳(chuán)輸觸發信號至主(zhǔ)控單元(yuán)，工作(zuò)電源，報(bào)警(jǐng)信(xìn)號，自(zì)控(kòng)數據(jù)信息流的傳送則通過數據傳輸(shū)綫(xiàn)來完成(chéng)
。

5電光保護係(xì)統應用(yòng)情(qíng)況

這(zhè)種新(xīn)型(xíng)電強光(guāng)保護係(xì)統是(shì)一(yī)種原理(lǐ)簡(jiǎn)單，動作(zuò)快速可(kě)靠，保(bǎo)護(hù)覆(fù)蓋(gài)範圍(wéi)廣，安(ān)裝維護(hù)方便的(dí)裝置，目前(qián)已有超過數(shù)百(bǎi)套該型(xíng)電弧光保(bǎo)護係(xì)統(tǒng)在400V-20kV中低(dī)壓開關櫃中(zhōng)投運，用戶(hù)遍(biàn)及(jí)發(fā)電(diàn)廠，變電站(zhàn)以及工業商業用戶(hù)等領域
。產(chǎn)品(pǐn)運行情(qíng)況(kuàng)及(jí)用戶(hù)反饋(kuì)意(yì)見表明，該(gāi)種(zhǒng)電強光(guāng)保護(hù)係統賴定可靠，能可靠地顯示(shì)故障位置(zhì)，發出跳閘指令
。

6安科瑞(ruì)ARB5-M弧光保(bǎo)護(hù)產(chǎn)品選(xuǎn)型說明(míng)

ARB5-弧光主(zhǔ)控單元

（1）＊表(biǎo)示可選附(fù)件，需要另(lìng)外增加(jiā)費用1500元
。

（2）主控(kòng)板和(hé)采(cǎi)集(jí)板(bǎn)數量(liáng)之和不能大於(yú)4
。

（3）弧光探頭到(dào)采集(jí)板的(dí)長度(dù)不(bù)能(néng)超過20米
。

（4）如有特殊要求(qiú)，請特別注明
。

7安科(kē)瑞(ruì)ARB5-M弧光(guāng)保護產(chǎn)品功能和技術參數(shù)

8安科瑞(ruì)ARB5-M弧光(guāng)保護產品現場(cháng)安裝

弧(hú)光保護主控(kòng)單(dān)元(yuán)，探(tàn)頭(tóu)安(ān)裝(zhuāng)圖如下
。

9結束語(yǔ)

隨(suí)著(zhuó)現(xiàn)代(dài)微機和光電子技術(shù)的發(fā)展(zhǎn)，各種新型(xíng)母綫(xiàn)保護原理和裝(zhuāng)置(zhì)不斷出(chū)現(xiàn)，為實(shí)現中低(dī)壓(yā)母(mǔ)綫(xiàn)保(bǎo)護提(tí)供了各種解(jiě)決方(fāng)案
。電(diàn)強光(guāng)保(bǎo)護作(zuò)為(wéi)一種針(zhēn)對中壓開關櫃(guì)故障(zhàng)特性(xìng)開(kāi)發(fā)的(dí)母(mǔ)綫(xiàn)保護(hù)係統(tǒng)，具有(yǒu)原拜簡(jiǎn)單，動作可靠(kào)迅(xùn)，對變電站一次(cì)設備(bèi)無特球(qiú)要(yào)求通(tōng)應於各(gè)種運行(háng)方式，且在(zài)各(gè)種(zhǒng)運(yùn)行方(fāng)式(shì)下(xià)不(bù)需要保護(hù)切換等(děng)優點，為用(yòng)戶提供了一個理(lǐ)想(xiǎng)的中低壓母綫(xiàn)保護解(jiě)決方案
。

參(cān)考文(wén)獻(xiàn)：

[1]張(zhāng)博(bó).電(diàn)弧光(guāng)保護(hù)係(xì)統(tǒng)在(zài)中(zhōng)低壓母(mǔ)綫保護中的(dí)應用．

[2]段(duàn)紹輝.10kV 高壓開(kāi)關(guān)櫃事故(gù)情況綜合(hé)分析(xī).廣東省(shěng)電機(jī)工(gōng)程學(xué)會,1997

[3]安科瑞企業(yè)微(wēi)電網設計與(yǔ)應(yīng)用(yòng)手(shǒu)冊2022.5（版）.