摘(zhāi)要：在(zài)煤礦(kuàng)高壓(yā)開關櫃(guì)運行中
，由於(yú)受(shòu)到(dào)多種因(yīn)素的(dí)幹擾(rǎo)
，中低(dī)壓母(mǔ)綫發(fā)生故(gù)障(zhàng)的(dí)概(gài)率(shuài)較(jiào)高
，在中低壓母綫(xiàn)裝設(shè)中又沒有設置(zhì)專門(mén)的保(bǎo)護
，所以(yǐ)開(kāi)關櫃(guì)電(diàn)弧(hú)光短路(lù)等(děng)問(wèn)題(tí)時(shí)有發生(shēng)
，對(duì)變壓(yā)器等(děng)設(shè)備(bèi)造成一定(dìng)的損(sǔn)害(hài)。鑒(jiàn)於(yú)此(cǐ)
，對(duì)電(diàn)弧光對(duì)開(kāi)關(guān)櫃和(hé)供電係統造(zào)成(chéng)的損(sǔn)害(hài)進行(háng)了分析(xī)
，並(bìng)對煤(méi)礦(kuàng)高壓開關櫃電弧光(guāng)保護裝(zhuāng)置設計(jì)與應(yīng)用進行了(liǎo)探(tàn)討(tǎo)。

關鍵詞：煤(méi)礦；高壓(yā)開關櫃；電弧(hú)光(guāng)保護(hù)；保護措施

0引言

高(gāo)壓開關櫃主要應用(yòng)於電網電站中
，但隨著(zhuó)社會經(jīng)濟(jì)和科學技術的(dí)發(fā)展
，高(gāo)壓開關櫃(guì)的應用範圍得(dé)到了很大(dà)的拓展。在中國煤(méi)礦電網(wǎng)容量不斷(duàn)
，中低(dī)壓配電係統(tǒng)規(guī)模(mó)擴(kuò)大的情(qíng)形(xíng)下
，高壓(yā)開(kāi)關(guān)櫃在煤(méi)礦行業中得(dé)到了有效應用(yòng)。

由(yóu)於(yú)中(zhōng)國(guó)煤(méi)礦電網(wǎng)容量的(dí)
，中(zhōng)低壓配電係(xì)統規(guī)模(mó)也得到了(liǎo)一定的擴(kuò)大(dà)
，但是由(yóu)於中低(dī)壓(yā)母綫操(cāo)作頻繁
，加上人為操作(zuò)不當的因素(sù)
，設備磨損(sǔn)嚴(yán)重(zhòng)
，母綫出現故(gù)障的概(gài)率(shuài)比較大。另外(wài)
，因為一(yī)般(bān)不(bù)對中低壓(yā)的(dí)母(mǔ)綫設(shè)置(zhì)保護裝(zhuāng)置(zhì)
，所以(yǐ)在切除故障(zhàng)電流上所(suǒ)用的時(shí)間(jiān)較長
，使得(dé)設(shè)備被損(sǔn)壞的程(chéng)度較大
，給煤(méi)礦(kuàng)企業造成一(yī)定的(dí)經濟損失。因此
，一(yī)定要(yào)注(zhù)意(yì)煤礦開關(guān)

櫃(guì)中(zhōng)電(diàn)弧光保(bǎo)護裝置的(dí)設置
，以免影(yǐng)響(xiǎng)母綫的運行(háng)
，降低(dī)事故發(fā)生(shēng)的概(gài)率。

1電弧光(guāng)參數(shù)和危(wēi)害

1.1電(diàn)弧光的(dí)參數(shù)

關於電(diàn)弧光的(dí)參數(shù)
，可以(yǐ)從功率
，溫度(dù)
，電壓和(hé)光(guāng)照(zhào)強(qiáng)度幾個(gè)方麵(miàn)來分(fēn)析(xī)。首先在功率(shuài)上(shàng)
，電弧光在(zài)產生的過程中(zhōng)
，其可(kě)以達到的(dí)大瞬時功率為(wéi)40MW。整個弧(hú)光(guāng)生成(chéng)中(zhōng)設(shè)備內部的溫(wēn)度(dù)可以(yǐ)達(dá)到(dào)1×104℃～2×104℃
，而(ér)在產(chǎn)生(shēng)和結束的瞬間
，其溫度可以達(dá)到(dào)4500℃。此外
，弧光的大電(diàn)壓可以(yǐ)達到500V～1000V
，弧光的(dí)光(guāng)照(zhào)強(qiáng)度可(kě)達(dá)正(zhèng)常光照(zhào)強(qiáng)度的2000倍。

1.2電弧(hú)光(guāng)產生的危害(hài)

從電弧(hú)光的參數(shù)來看(kàn)
，其溫(wēn)度
，電壓(yā)和光照強(qiáng)度都超(chāo)出正常(cháng)範(fàn)圍(wéi)
，尤其(qí)是(shì)在電弧光(guāng)的溫度(dù)上
，其溫(wēn)度(dù)是太陽溫度的2倍
，這麼高的溫度會使得接綫銅排(pái)
，鋁排(pái)等融化(huà)損(sǔn)壞
，引起電纜(lǎn)和電纜(lǎn)包(bāo)覆層著火。同(tóng)時
，過大的壓強可(kě)能(néng)會導(dǎo)致(zhì)開(kāi)關設備(bèi)爆(bào)炸
，從(cóng)而產生(shēng)大量有害(hài)氣體(tǐ)
，威脅人(rén)體(tǐ)健(jiàn)康。另(lìng)外
，在壓力過大和(hé)溫度過高(gāo)的(dí)環境(jìng)下(xià)
，事故頻(pín)發(fā)
，人(rén)員傷亡概率提升。在(zài)煤礦行業
，由於(yú)大部分作(zuò)業是在井(jǐng)下環(huán)境中進(jìn)行(háng)
，工(gōng)作環境十分(fēn)惡劣(liè)
，溫度高(gāo)且本身就(jiù)有有(yǒu)害氣(qì)體(tǐ)的存在
，如果(guǒ)由於電弧(hú)光溫度和(hé)電(diàn)壓
，功率導(dǎo)致設備出現故障或者爆炸(zhà)事故(gù)
，便會提(tí)高作業的危險(xiǎn)性(xìng)
，使人員和設備(bèi)材(cái)料受(shòu)到損(sǔn)害(hài)
，給煤(méi)礦企業(yè)帶來經濟(jì)損失。

2電(diàn)弧(hú)光保護(hù)技術(shù)現狀(zhuàng)和(hé)常(cháng)用的保護措(cuò)施

2.1國內(nèi)發展(zhǎn)現(xiàn)狀

關(guān)於設(shè)備內部電(diàn)弧光出現(xiàn)的(dí)故障問題
，隨著研究(jiū)的(dí)深入和技術的(dí)發(fā)展
，研究人(rén)員(yuán)發(fā)現出現(xiàn)故(gù)障的原因(yīn)除了有(yǒu)電(diàn)磁(cí)效(xiào)應外
，還(huán)有聲波
，光熱(rè)效(xiào)應(yīng)和壓力等(děng)的(dí)影響。所(suǒ)以近(jìn)幾年來中國根據(jù)故障原(yuán)因分析結果(guǒ)
，研究開發(fā)了不同(tóng)故障引起的(dí)電弧(hú)光(guāng)檢測保護裝(zhuāng)置
，通過電(diàn)弧光檢(jiǎn)測
，有(yǒu)效解(jiě)決(jué)了(liǎo)過去電(diàn)弧(hú)光保護(hù)反應時間(jiān)太(tài)長(cháng)的問題(tí)。電弧光(guāng)保護裝置在(zài)煤礦行(háng)業(yè)高壓(yā)開關櫃中的應用
，主(zhǔ)要(yào)是在開關櫃不(bù)同的單(dān)元(yuán)中(zhōng)設置壓力傳感(gǎn)器
，這樣(yàng)通(tōng)過壓(yā)力檢(jiǎn)測(cè)可以(yǐ)及(jí)時發現設(shè)備中的故障(zhàng)問題(tí)
，然後使故障(zhàng)電(diàn)流供電的斷路(lù)器跳閘
，避免(miǎn)故(gù)障(zhàng)電(diàn)流(liú)流通；有(yǒu)的(dí)是根據(jù)電(diàn)弧

光(guāng)的溫(wēn)度熱量效應
，設(shè)置了(liǎo)符(fú)合(hé)電弧光特性(xìng)和運作機理(lǐ)的(dí)繼電(diàn)器
，像(xiàng)金(jīn)屬(shǔ)絲電(diàn)弧光繼電(diàn)器
，就被廣(guǎng)泛應用到煤礦高壓開(kāi)關(guān)櫃(guì)中(zhōng)；有(yǒu)的(dí)是利用電弧光(guāng)產生(shēng)的電磁能量(liáng)設(shè)置(zhì)相應的(dí)保護裝(zhuāng)置(zhì)
，例(lì)如單(dān)向電(diàn)流電(diàn)弧(hú)保護裝(zhuāng)置
，電弧(hú)接地(dì)保護裝(zhuāng)置等(děng)；有的則(zé)是利(lì)用電弧(hú)光的聲波(bō)
，光照(zhào)和壓力(lì)效應以(yǐ)及(jí)電流組合來設(shè)置相應的保護(hù)裝(zhuāng)置
，對(duì)設備進(jìn)行保護；還(huán)有的通過對絕緣失效的早期(qī)信號進行檢測(cè)並(bìng)設(shè)置保護裝(zhuāng)置(zhì)
，可以通過(guò)檢(jiǎn)測高(gāo)壓(yā)開(kāi)關櫃(guì)中臭氧的(dí)體(tǐ)積分(fēn)數來(lái)采取相(xiāng)應的保(bǎo)護措(cuò)施(shī)。在中國傳感器的(dí)研(yán)究開發(fā)上
，針(zhēn)對(duì)電(diàn)弧光參數和危(wēi)害(hài)所形成(chéng)的光纖(xiān)傳感器(qì)是(shì)一種有效(xiào)的保(bǎo)護裝置(zhì)
，該(gāi)裝(zhuāng)置(zhì)具有抗電磁(cí)幹擾能(néng)力(lì)強(qiáng)
，電絕(jué)緣(yuán)性(xìng)好(hǎo)和靈敏(mǐn)度高的特點
，對(duì)信號(hào)具有(yǒu)很強的敏感反應能(néng)力和傳(chuán)輸(shū)作用(yòng)。尤其是(shì)在(zài)煤(méi)礦行(háng)業
，在中(zhōng)低(dī)壓(yā)環(huán)境中(zhōng)
，受(shòu)到外界(jiè)復(fù)雜環境因素(sù)的(dí)影(yǐng)響
，開(kāi)關(guān)櫃(guì)受到的(dí)電弧光(guāng)電磁(cí)能量(liáng)幹擾很強
，而光(guāng)纖(xiān)傳(chuán)感器則(zé)能(néng)憑借其抗電(diàn)磁(cí)能力(lì)高和(hé)電(diàn)絕緣性能好的優(yōu)點顯示出(chū)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
，不僅可以(yǐ)對電弧光(guāng)進(jìn)行(háng)有效(xiào)檢(jiǎn)測(cè)
，還可以(yǐ)對整個(gè)煤(méi)礦電網係(xì)統(tǒng)起到有(yǒu)效的(dí)電弧光保護(hù)作用。

2.2中低壓(yā)母綫(xiàn)常用(yòng)的電(diàn)弧(hú)光(guāng)保護措施

電弧光對(duì)內(nèi)部係(xì)統(tǒng)造成的故(gù)障損害(hài)程度主(zhǔ)要(yào)與(yǔ)故障發生時(shí)係統對(duì)故障的敏感(gǎn)性(xìng)和(hé)反應能(néng)力有關。也(yě)就是說
，電弧(hú)光故障電(diàn)流(liú)能(néng)否(fǒu)被(bèi)及(jí)時切(qiē)斷(duàn)關(guān)係著(zhuó)電弧光(guāng)引起(qǐ)的故障對(duì)整個係(xì)統(tǒng)的(dí)損害程度。一般(bān)來(lái)說(shuō)
，隻(zhī)有總的切除時間(jiān)在85ms及以下時(shí)才(cái)能(néng)使(shǐ)設(shè)備(bèi)不(bù)受到(dào)損(sǔn)害
，而(ér)超(chāo)過(guò)這一(yī)特(tè)定(dìng)值(zhí)就(jiù)可能(néng)會(huì)對(duì)設備(bèi)造(zào)成損害
，尤其當整(zhěng)體切(qiē)除時間超過100ms之後
，便會(huì)對設備(bèi)造成(chéng)很大(dà)程度的(dí)損壞(huài)。為了避免中低壓(yā)母(mǔ)綫(xiàn)受到(dào)損害
，進而(ér)影響內部設(shè)備係(xì)統的正常運行
，目前(qián)主要采(cǎi)取(qǔ)的保(bǎo)護措施(shī)如(rú)下(xià)：

a)設置電弧光變壓器(qì)後背過流保(bǎo)護(hù)措施(shī)
，一(yī)般規定的保護(hù)反應(yīng)時間為1.2s～1.4s；

b)設置饋綫速(sù)斷保(bǎo)護閉鎖的變壓器後(hòu)背過流(liú)保護措施(shī)
，該(gāi)保(bǎo)護(hù)措(cuò)施(shī)對(duì)電弧光故(gù)障電流的(dí)保(bǎo)護反應時間為300ms～400ms；

c)設置高阻(zǔ)抗(kàng)保護措(cuò)施(shī)
，對故障(zhàng)電流的(dí)保護(hù)反(fǎn)應時間(jiān)在(zài)35ms～60ms之間(jiān)。從(cóng)這些保護(hù)措(cuò)施上來(lái)看(kàn)
，目(mù)前關於中(zhōng)低壓母綫的電弧(hú)光保(bǎo)護還(huán)有(yǒu)很大的(dí)進(jìn)步(bù)優化空間(jiān)
，因(yīn)為(wéi)前兩種保(bǎo)護措施保護動作時間
，也就是對故障電(diàn)流(liú)的(dí)總切除時(shí)間(jiān)肯定超(chāo)過了100ms
，反(fǎn)應保護(hù)時(shí)間(jiān)太長(cháng)
，所起到(dào)的保(bǎo)護作(zuò)用(yòng)很小(xiǎo)；後(hòu)一(yī)種保護措(cuò)施(shī)雖然反應保護時間(jiān)在(zài)規(guī)定的理(lǐ)想範(fàn)圍之(zhī)內(nèi)
，但是(shì)其保護範圍卻又(yòu)受(shòu)到CT安(ān)裝(zhuāng)位置(zhì)的限製(zhì)
，所以不(bù)僅安裝不(bù)方(fāng)便(biàn)
，而且(qiě)在(zài)保護時並不能延展其(qí)保護範圍
，材料成本比較高。

3電弧(hú)光(guāng)保護裝置(zhì)的(dí)實(shí)施方案(àn)和(hé)裝置的安裝

在煤礦行(háng)業中
，對(duì)於其(qí)開關櫃中(zhōng)電(diàn)弧(hú)光保(bǎo)護(hù)裝置的技術方(fāng)案
，需(xū)要(yào)結(jié)合不同(tóng)煤礦的特點(diǎn)
，尤(yóu)其是(shì)煤(méi)礦開(kāi)關(guān)櫃母綫保護的(dí)現(xiàn)狀(zhuàng)
，各自(zì)母綫故(gù)障(zhàng)發生的(dí)規(guī)律以及各個(gè)煤(méi)礦(kuàng)的(dí)負荷來製訂
，使得(dé)電弧光保(bǎo)護裝置可以滿(mǎn)足(zú)煤(méi)礦配(pèi)電網(wǎng)的運(yùn)行(háng)特(tè)點(diǎn)
，然後再進行有效(xiào)的(dí)計(jì)算(suàn)分析(xī)。

下(xià)麵結合A煤(méi)礦技(jì)術(shù)實施方案(àn)對(duì)電弧(hú)光保護裝置的實施進行(háng)簡要(yào)探(tàn)討。在(zài)該(gāi)方案(àn)中
，電(diàn)弧光(guāng)保護裝置安裝在6kV進綫櫃(guì)中
，每一(yī)台裝置采集所(suǒ)在進綫(xiàn)櫃(guì)的(dí)三(sān)相電(diàn)流(liú)和跳閘(zhá)信號
，主(zhǔ)要對進綫(xiàn)櫃(guì)進綫(xiàn)開(kāi)關和(hé)相(xiāng)鄰(lín)的(dí)母聯(lián)開關(guān)信號進行采(cǎi)集。同時(shí)
，電(diàn)弧(hú)光光纖(xiān)傳感(gǎn)器安裝在每(měi)一(yī)個開(kāi)關櫃的母綫室壁(bì)上(shàng)
，目(mù)的(dí)是對母綫(xiàn)係統
，包括主(zhǔ)母(mǔ)綫(xiàn)和(hé)各條分(fēn)支母(mǔ)綫進行(háng)監(jiān)督控(kòng)製
，及(jí)時(shí)發(fā)現母(mǔ)綫係統運行中(zhōng)存(cún)在的問題(tí)並(bìng)加以(yǐ)解決。此(cǐ)外(wài)
，監控(kòng)係統(tǒng)的設(shè)置主(zhǔ)要利用的(dí)是(shì)以太網。在該技術方案(àn)中
，電(diàn)弧(hú)光(guāng)保護裝(zhuāng)置(zhì)可完成(chéng)信(xìn)息(xī)的采(cǎi)集
，計算和(hé)顯(xiǎn)示(shì)
，通訊以及跳(tiào)閘
，保(bǎo)護和(hé)異常(cháng)信號檢(jiǎn)測(cè)等
，可(kě)以進(jìn)行靈活(huó)的插件選(xuǎn)配
，根據應用(yòng)需要形成電弧(hú)光(guāng)保護係統。其中(zhōng)
，光(guāng)纖(xiān)傳感(gǎn)器除(chú)了可(kě)以(yǐ)進行(háng)電流(liú)信號遠(yuǎn)距離傳(chuán)輸和采(cǎi)集(jí)之外
，還可(kě)以作(zuò)為光(guāng)感應(yīng)元件(jiàn)
，當(dāng)電(diàn)弧(hú)光由於(yú)光照(zhào)強度(dù)過(guò)大(dà)而出(chū)現(xiàn)故障(zhàng)時或(huò)者(zhě)在檢(jiǎn)測時(shí)出現突(tū)然增(zēng)強的(dí)光(guāng)照時(shí)
，便(biàn)能將(jiāng)模擬信號(hào)傳(chuán)輸給電弧光(guāng)保護裝(zhuāng)置
，從而(ér)實(shí)現(xiàn)對裝置設備的(dí)保(bǎo)護。

4安科瑞(ruì)ARB5-M弧光(guāng)保護產(chǎn)品選型說(shuō)明

ARB5-弧光(guāng)主(zhǔ)控單元

5安(ān)科瑞ARB5-M弧光保(bǎo)護產品功能(néng)和技術(shù)參(cān)數 

（1）＊表(biǎo)示可(kě)選附件(jiàn)
，需(xū)要另外(wài)增加費(fèi)用1500元(yuán)。

（2）主控(kòng)板和采(cǎi)集(jí)板數量之和(hé)不能(néng)大於4。

（3）弧光(guāng)探(tàn)頭(tóu)到采(cǎi)集板的(dí)長度(dù)不(bù)能超(chāo)過20米。

（4）如(rú)有特(tè)殊(shū)要(yào)求
，請(qǐng)特別注(zhù)明(míng)。

6安科瑞ARB5-M弧光保(bǎo)護(hù)產(chǎn)品(pǐn)現場(cháng)安(ān)裝

弧(hú)光(guāng)保護(hù)主控單(dān)元
，探(tàn)頭(tóu)安(ān)裝圖(tú)如下。

7結(jié)論

綜(zōng)上
，對現(xiàn)有的電(diàn)弧光保(bǎo)護措(cuò)施進行了(liǎo)分析研(yán)究
，主(zhǔ)要分析了其(qí)保護(hù)動(dòng)作(zuò)反應(yīng)時間
，發現(xiàn)現有的(dí)保護措(cuò)施一方麵無(wú)法達到(dào)理想(xiǎng)的動(dòng)作(zuò)保護時間(jiān)
，另一(yī)方(fāng)麵在保護(hù)範(fàn)圍上(shàng)也受(shòu)到(dào)多(duō)種因素的(dí)限製(zhì)。然後在研(yán)究總(zǒng)結(jié)傳(chuán)統(tǒng)過(guò)流型保(bǎo)護和差(chà)配合(hé)
，弧(hú)光(guāng)非(fēi)電(diàn)量型(xíng)保(bǎo)護和差(chà)配合(hé)兩(liǎng)種保護措施(shī)的基礎(chǔ)上(shàng)
，通(tōng)過技(jì)術(shù)方(fāng)案的(dí)實施可(kě)實現對煤礦供電(diàn)係統的保護(hù)
，降(jiàng)低(dī)事(shì)故發(fā)生的概率
，提(tí)高(gāo)故障(zhàng)分析處理(lǐ)的(dí)能力(lì)。此(cǐ)外
，在對(duì)電弧光(guāng)保(bǎo)護(hù)裝置(zhì)進行選擇時
，還需(xū)要根據(jù)不同煤(méi)礦(kuàng)的(dí)特點來研究(jiū)母綫故(gù)障的(dí)變化(huà)規(guī)律
，從(cóng)而使(shǐ)得(dé)所設(shè)置的(dí)電弧光保護措(cuò)施(shī)能更(gēng)加(jiā)符合煤(méi)礦電(diàn)網(wǎng)係統的實際需要(yào)。

參(cān)考文(wén)獻(xiàn)：

［1］王敬.煤礦高壓開關櫃中電(diàn)弧光(guāng)保護(hù)裝置的應用[J].2095- 0802- (2018)11- 0146- 02

［2］ 楊益民
，關芳.電弧(hú)光(guāng)保護係(xì)統(tǒng)在中低壓開關櫃(guì)中的應用［J］.小水電(diàn)
，2013(3)：27-29.

［3］徐東(dōng)晟
，邱誌(zhì)人.快(kuài)速滅弧開關在(zài)中壓(yā)開(kāi)關(guān)櫃上的應用［J］.科技(jì)與企業(yè)
，2012(24)：373.

［4］劉明(míng)明.配(pèi)電開關櫃短路燃(rán)弧(hú)故障保護(hù)係(xì)統研究(jiū)與應(yīng)用(yòng)［D］.福州：福州(zhōu)大(dà)學
，2013[5]安(ān)科瑞企(qǐ)業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手(shǒu)冊2022.5（版）.