摘要：介紹了弧光短路在配電網(wǎng)絡(luò)中的危害性，介紹了弧光短路的發(fā)生機(jī)制及主要影響因素，電弧保護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)、構(gòu)成、功能以及電弧保護(hù)的實(shí)際應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果表明，電弧保護(hù)裝置運(yùn)行可靠，模擬試驗(yàn)動(dòng)作正確。

關(guān)鍵字：弧光短路；電孤光保護(hù)；工廠用電系統(tǒng)

前言

弧光短路是配電網(wǎng)中的一個(gè)嚴(yán)重故障。特別是發(fā)生在中低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)時(shí)，由于電弧電阻，短路電流往往無(wú)法達(dá)到過(guò)流速度斷定值，因此無(wú)法以動(dòng)作速度切斷故障。電弧持續(xù)燃燒釋放巨大，會(huì)造成開(kāi)關(guān)柜嚴(yán)重燃燒的災(zāi)難性后果。開(kāi)關(guān)柜的弧光短路故障往往會(huì)因?yàn)椴患皶r(shí)而發(fā)展成母線(xiàn)故障，危害非常嚴(yán)重，可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)電廠電力瓦解，重要用戶(hù)停電。嚴(yán)重者還會(huì)造成多組開(kāi)關(guān)柜同時(shí)燃燒的“燃燒連營(yíng)"故障。近年來(lái)，由于母線(xiàn)的原因，

1弧光短路的機(jī)制及影響

1.1弧光放電發(fā)生的機(jī)理

當(dāng)兩個(gè)電間的電壓升高時(shí)，電附近空氣中的正負(fù)離子被電場(chǎng)加速，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與其他空氣分子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生新的離子。這種離子增加的現(xiàn)象叫做電離。當(dāng)空氣被電離時(shí)，溫度急劇升高，產(chǎn)生電弧。這種放電叫做弧光放電。弧光放電一般不需要很高的電壓，屬于低電壓大電流放電。

1.2弧光短路發(fā)生在中低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的主要因素

采用性能不佳的導(dǎo)電體；絕緣損傷(包括老化、潮濕、裂縫等)；身體或其它物品不小心接觸到帶電部位。

操作過(guò)程中的錯(cuò)誤或設(shè)計(jì)安裝錯(cuò)誤；部件損壞，沒(méi)有很好的維護(hù)和維護(hù)設(shè)備；過(guò)電壓；電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化(系統(tǒng)容量和電纜應(yīng)用的增加)。

1.3不同燃弧時(shí)間與設(shè)備損壞程度的關(guān)系

根據(jù)收集到的國(guó)外資料，在不同的弧線(xiàn)燃燒時(shí)詢(xún)問(wèn)設(shè)備

造成的損壞程度如下：

(1)35ms：無(wú)明顯損壞，一般可在檢驗(yàn)絕緣電阻合格后投入使用；

(2)1001TIS：損壞較小，需要在開(kāi)關(guān)柜再次投入運(yùn)行前進(jìn)行清潔或小修

(3)500Iris：設(shè)備損壞非常嚴(yán)重，現(xiàn)場(chǎng)人員也受到嚴(yán)重?fù)p壞，只有更換一些設(shè)備才能再次投入運(yùn)行。

所以，切斷弧光短路故障的時(shí)間至關(guān)重要，只有快速保護(hù)系統(tǒng)才能提供更多的保護(hù)，保護(hù)人和設(shè)備在弧光短路故障時(shí)的安全。

2電弧保護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展及作用

2.1電弧保護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)電力工業(yè)的快速發(fā)展，中低壓開(kāi)關(guān)柜的應(yīng)用越來(lái)越多，開(kāi)關(guān)柜弧線(xiàn)短路故障導(dǎo)致的中低壓母線(xiàn)故障也越來(lái)越多。鑒于用戶(hù)對(duì)供電可靠性的要求越來(lái)越高，國(guó)內(nèi)專(zhuān)家一直強(qiáng)調(diào)安裝專(zhuān)用中低壓母線(xiàn)保護(hù)的重要性，用戶(hù)也希望提供成本低、原理簡(jiǎn)單、適合6-35kV的母線(xiàn)保護(hù)，從而最大限度地減少母線(xiàn)故障，對(duì)于設(shè)備和人員的危害，提高供電可靠性。電弧保護(hù)系統(tǒng)在我國(guó)電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.2電弧保護(hù)的作用

(1)保護(hù)附近的工作人員免受電弧短路故障造成的傷害。

(2)保護(hù)中低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備免受?chē)?yán)重?fù)p壞，防止發(fā)生火災(zāi)事故。

(3)保護(hù)昂貴的主變壓器或廠用變壓器免受短路電流的影響而損壞。

(4)防止直流系統(tǒng)受到影響，避免造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

(5)最大限度地減少了用戶(hù)的停電時(shí)間，將用戶(hù)的停電恢復(fù)問(wèn)題從2天到3周減少到幾個(gè)小時(shí)。

(6)延長(zhǎng)現(xiàn)有開(kāi)關(guān)設(shè)備的使用壽命，延遲更換開(kāi)關(guān)設(shè)備的時(shí)間。

3電弧保護(hù)系統(tǒng)及其實(shí)際應(yīng)用

一家工廠的6kV開(kāi)關(guān)柜采用ARB5光電弧光保護(hù)系統(tǒng)，其工作原理是：利用電弧光傳感器對(duì)電弧光信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，配合過(guò)流判斷故障，其可控硅出口小于lms，快速繼電器出口小于8ms，斷路器跳閘時(shí)間小于3560ms，從而保護(hù)開(kāi)關(guān)設(shè)備。

3.1電弧保護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)

(1)采用電弧光和過(guò)流雙判據(jù)原理。

(2)持續(xù)的自我檢測(cè)。

(3)采用光纖傳輸跳閘指令，可控硅高速出口與快速繼電器出口相結(jié)合，運(yùn)行時(shí)間小于8ms。

(4)主輔部件分離，單個(gè)系統(tǒng)可保護(hù)256個(gè)監(jiān)控點(diǎn)。

(5)輸入輸出均可編程，配置靈活，適用于任何復(fù)雜的工作條件。

(6)顯示故障位置，便于故障處理，大大提高了電源恢復(fù)速度。

3.2電弧保護(hù)系統(tǒng)的組成

電弧保護(hù)系統(tǒng)由一個(gè)電弧主控單元、一個(gè)電源模塊、兩個(gè)電流輔助單元、一個(gè)電弧單元和幾個(gè)電弧傳感器組成(根據(jù)間隔量配置)。

在開(kāi)關(guān)柜母線(xiàn)室內(nèi)安裝電弧光傳感器，確保在母線(xiàn)室內(nèi)出現(xiàn)電弧光短路故障時(shí)檢測(cè)到電弧光。信號(hào)通過(guò)光纖和數(shù)據(jù)線(xiàn)傳輸?shù)街骺貑卧骺貑卧鶕?jù)設(shè)定邏輯判斷是否發(fā)出跳閘指令。電弧光單元安裝在選定的開(kāi)關(guān)柜中。選擇原則是保證單元與主控單元和每個(gè)開(kāi)關(guān)柜安裝的電弧光傳感器之間的連接線(xiàn)距離短。

4安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品選型說(shuō)明

5安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品功能及技術(shù)參數(shù)

6安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)安裝

7結(jié)束語(yǔ)

工廠6kV工廠的電力系統(tǒng)有四條母線(xiàn)，每條母線(xiàn)都配備了電弧光保護(hù)系統(tǒng)。自2010年系統(tǒng)投入運(yùn)行以來(lái)，其6kV工廠的電力系統(tǒng)從未發(fā)生過(guò)電弧光短路事故；但根據(jù)機(jī)組大修時(shí)的檢測(cè)報(bào)告，電弧光保護(hù)裝置可以正確運(yùn)行。目前，工廠已將電弧光傳感器的檢查和整個(gè)設(shè)備的測(cè)試列為大修中停止母線(xiàn)維護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，以確保設(shè)備能夠正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]許震，丁鑫.電弧光保護(hù)及其在6KV廠用電系統(tǒng)中的應(yīng)用．

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.5（版）.