摘(zhāi)要：近年來(lái)，中低壓開(kāi)關櫃在電力係統中得(dé)到(dào)了廣泛應用，中低壓開關櫃(guì)體積(jī)小(xiǎo)，可(kě)標準化生產
。從而(ér)占據了電力市(shì)場的重(zhòng)要份額
。而中低壓開(kāi)關(guān)櫃體積較(jiào)小，設(shè)備間(jiān)距偏小，櫃體(tǐ)內(nèi)的弧光(guāng)短(duǎn)路故(gù)障(zhàng)時(shí)有發生，造成開關(guān)設(shè)備被(bèi)嚴(yán)重燒毀(huǐ)的事故(gù)屢屢(lǚ)發生(shēng)
。本(běn)文(wén)分(fēn)析了(liǎo)弧光(guāng)短(duǎn)路的(dí)特性，現有保(bǎo)護(hù)方(fāng)案存在(zài)的(dí)問題，介紹了(liǎo)一種(zhǒng)新型中低壓母(mǔ)綫(xiàn)電(diàn)弧(hú)光保護(hù)係統(tǒng)，強(qiáng)調了配置該(gāi)型係統的必要性(xìng)
。

關(guān)鍵詞：中低壓母(mǔ)綫(xiàn)；電弧光保護係(xì)統；應用；

1概(gài)述(shù)

在(zài)電力(lì)係(xì)統(tǒng)中(zhōng)，35kV及以下(xià)電(diàn)壓(yā)等級的(dí)母綫一(yī)般(bān)不考慮穩(wěn)定問題，因(yīn)此(cǐ)一般未(wèi)裝設單獨的母綫保護(hù)
。南(nán)於(yú)中低壓(yā)母(mǔ)綫上的(dí)出綫多(duō)，操(cāo)作頻(pín)繁，三(sān)相導體綫(xiàn)間距(jù)離(lí)與大地的(dí)距(jù)離(lí)比較近(jìn)，容(róng)易(yì)受(shòu)小(xiǎo)動(dòng)物危(wēi)害等原因，中低壓(yā)母(mǔ)綫(xiàn)的故(gù)障幾(jī)率比高壓，壓(yā)母綫高得多
。由於(yú)人(rén)們(mén)對(duì)中(zhōng)低(dī)壓(yā)母(mǔ)綫保(bǎo)護不夠(gòu)重視，多采用(yòng)帶有較(jiào)大延時(shí)的(dí)後備(bèi)保護來切(qiē)除(chú)母(mǔ)綫上(shàng)的故障，往往(wǎng)造成事故的發展和(hé)擴(kuò)大，造(zào)成了巨大的經(jīng)濟損(sǔn)失(shī)
。究其原因大(dà)多是因(yīn)為沒有裝設單(dān)獨設置(zhì)的中低壓(yā)母(mǔ)綫保(bǎo)護，未(wèi)能(néng)快速(sù)切除故障造成的
。在設備的使用過(guò)程(chéng)中母(mǔ)綫(xiàn)上的(dí)操作(zuò)比(bǐ)較頻(pín)繁(fán)，設備絕緣老(lǎo)化，機械磨損(sǔn)是(shì)必(bì)然(rán)現象，運(yùn)行條件(jiàn)發(fā)生改變(biàn)以(yǐ)及人為(wéi)操(cāo)作錯(cuò)誤，會導致(zhì)母(mǔ)綫(xiàn)故(gù)障率升(shēng)高，對變(biàn)電站的運行存(cún)在(zài)安全隱患(huàn)
。

2電弧(hú)光短路特性分(fēn)析

2.1故(gù)障電弧(hú)產(chǎn)生(shēng)的(dí)原因

發生(shēng)在(zài)開關(guān)櫃內部的弧(hú)光短路(lù)故障，究(jiū)其(qí)原(yuán)因可(kě)歸(guī)納為兩類(lèi)，一(yī)類是(shì)設(shè)備(bèi)原(yuán)因(yīn)，另一(yī)類(lèi)是人為原因
。將這些(xiē)原因做具體分析，得到以下5種情(qíng)況：

(1)設備絕(jué)緣故障
。目(mù)前開(kāi)關櫃內部空間(jiān)越(yuè)來越小，造成開關櫃(guì)中部分絕(jué)緣材(cái)料(liào)爬距不(bù)夠(gòu)，絕(jué)緣(yuán)強(qiáng)度(dù)不(bù)足，長期運行(háng)容易(yì)造成絕緣擊穿(chuān)放電事(shì)故(gù)
。

(2)載(zǎi)流回路接(jiē)觸不良(liáng)
。這類(lèi)因素一(yī)般是一次設(shè)備的連接部分不牢靠(kào)引(yǐn)起的
。

(3)外(wài)來物(wù)體(tǐ)的影響
。一般是老(lǎo)鼠等(děng)小動(dòng)物(wù)的(dí)進(jìn)入或工作(zuò)人(rén)員工作結束(shù)後(hòu)誤(wù)將(jiāng)扳手物品(pǐn)在(zài)開關櫃內部
。

(4)人(rén)為誤(wù)操作
。由於操作人(rén)員(yuán)操(cāo)作目(mù)的(dí)不(bù)清楚，操(cāo)作(zuò)時精(jīng)神不集中，會造成(chéng)誤人其他(tā)帶電(diàn)間(jiān)隔(gé)，誤操作等
。

(5)係統的原(yuán)因(yīn)
。主要有係統(tǒng)容(róng)量逐(zhú)年(nián)遞增，係統(tǒng)接地方式變化，電力(lì)電(diàn)纜的廣(guǎng)泛(fàn)應用，係(xì)統的諧振，繼保設備(bèi)和(hé)安全(quán)自動(dòng)裝(zhuāng)置選型，配(pèi)置(zhì)不當(dāng)等(děng)因(yīn)素
。

2.2故障電(diàn)弧的危害(hài)

發(fā)生弧(hú)光(guāng)故障時產生(shēng)的(dí)明亮弧光(guāng)，不但可(kě)能引起運行(háng)維護(hù)人員(yuán)暫時性失(shī)明，巨大的(dí)聲響效(xiào)應還可能引(yǐn)起人的休(xiū)克，這(zhè)些對人(rén)體的傷害都是巨大(dà)的(dí)
。一旦燃(rán)弧(hú)時(shí)間(jiān)超(chāo)過了lOOms，其所釋放(fàng)的(dí)便會迅速，而(ér)隨著燃燒(shāo)時間的(dí)延長，將陸(lù)續造成開(kāi)關櫃(guì)內(nèi)的各(gè)種電(diàn)纜，連接銅排(pái)和鋼板(bǎn)等材料的燃(rán)燒，熔化
。如果(guǒ)故(gù)障(zhàng)發(fā)生(shēng)時，恰好有檢修(xiū)，運(yùn)行(háng)人員(yuán)在(zài)開關(guān)櫃周(zhōu)圍工作，特(tè)別是(shì)開關(guān)櫃門因(yīn)為工作(zuò)需(xū)要已(yǐ)經打(dǎ)開的(dí)情況(kuàng)下，則故(gù)障電(diàn)弧產(chǎn)生(shēng)的巨(jù)大(dà)將會對(duì)工(gōng)作人員(yuán)造成巨(jù)大的傷(shāng)害
。

3現(xiàn)有(yǒu)中低壓(yā)母綫(xiàn)保(bǎo)護方案(àn)存在(zài)的(dí)問(wèn)題(tí)

3.1主(zhǔ)變中低壓側後備(bèi)保護方案(àn)

此方(fāng)案(àn)需考(kǎo)慮母綫上的出綫與(yǔ)母分開關的配合(hé)問題，因此(cǐ)其(qí)動作時(shí)限一(yī)般較(jiào)長，通常(cháng)時(shí)間定值取(qǔ)1．0～1．4秒
。很明(míng)顯(xiǎn)，如此長動作時(shí)限的保護來(lái)隔離(lí)故(gù)障是無法滿(mǎn)足(zú)快速f生(shēng)這一(yī)繼電(diàn)保(bǎo)護的(dí)基(jī)本要(yào)求的(dí)，很有(yǒu)可能(néng)造成(chéng)事(shì)故的(dí)發展擴大(dà)，造成更大(dà)的損失
。

3.2出(chū)綫的(dí)過(guò)流(liú)保護(hù)方案(àn)

此(cǐ)方案利(lì)用(yòng)出綫(xiàn)綫路保護(hù)中(zhōng)的過流(liú)保護來(lái)實現
。當過流保(bǎo)護(hù)動(dòng)作(zuò)後(hòu)，跳開出綫(xiàn)開(kāi)關(guān)的同(tóng)時閉鎖(suǒ)主(zhǔ)變相應側(cè)的過流保護(hù)
。這種(zhǒng)方案保(bǎo)護動(dòng)作(zuò)時(shí)限一(yī)般整定為300～1400ms，在這(zhè)段時(shí)間內(nèi)，造成(chéng)事故(gù)發展擴大(dà)的概(gài)率(shuài)依然較(jiào)高(gāo)，所以，此(cǐ)方案仍(réng)然不(bù)能滿足(zú)係(xì)統(tǒng)穩(wěn)定的(dí)需(xū)要
。

3.3高阻抗母綫差動(dòng)保護方案(àn)

此方案專(zhuān)門(mén)裝設一(yī)套中低壓母綫電(diàn)流差(chà)動(dòng)保護(hù)，保護的動(dòng)作時(shí)間(jiān)經驗(yàn)值一(yī)般35,-60ms，如果要加上(shàng)斷路(lù)器固有的分閘時間(jiān)，從故(gù)障開(kāi)始(shǐ)到故障(zhàng)切(qiē)除之間(jiān)的時間則顯(xiǎn)得偏長
。同時，此方(fāng)案對CT的要求(qiú)相(xiāng)對(duì)較(jiào)高(gāo)，保(bǎo)護範(fàn)圍受(shòu)cT安裝(zhuāng)位置影響(xiǎng)，舊站改(gǎi)造(zào)該型(xíng)保護工程(chéng)量較大
。

4新型(xíng)電(diàn)弧(hú)光保護係(xì)統

4.1電弧光(guāng)保(bǎo)護的(dí)原理

電弧光保(bǎo)護的原(yuán)理(lǐ)簡單(dān)，其(qí)通(tōng)過(guò)安(ān)裝於開關櫃或電(diàn)纜溝(gōu)等(děng)地的光(guāng)感探頭感受(shòu)到光的增量(liáng)變化，同(tóng)時(shí)檢測(cè)CT中二次(cì)電流(liú)的增量，兩者構成“與"門(mén)，從而(ér)發出跳(tiào)閘命(mìng)令(líng)
。如(rú)果(guǒ)偶(ǒu)爾光綫信(xìn)號(hào)超過光綫設(shè)定值或(huò)者電流信號(hào)超(chāo)過電流設定值，係(xì)統不會輸(shū)出跳閘信號(hào)，也不(bù)會記(jì)憶(yì)在跳(tiào)閘回路中，但(dàn)可在(zài)主控(kòng)單元(yuán)上(shàng)顯示報警信號(hào)，有利於(yú)運行人員及時發現(xiàn)不(bù)正常狀態
。

4.2電(diàn)弧光(guāng)保(bǎo)護(hù)的係統(tǒng)組(zǔ)成

(1)主控單(dān)元(yuán)
。主(zhǔ)控單(dān)元猶(yóu)如人(rén)的(dí)大(dà)腦，負責(zé)控製(zhì)，管理整(zhěng)個係(xì)統
。它通過接收電(diàn)流單(dān)元傳(chuán)來的過流信號和(hé)弧(hú)光傳感器或弧光單元傳(chuán)來的(dí)弧光信號，並(bìng)對其進(jìn)行(háng)分析，判(pàn)斷，在滿(mǎn)足過流信(xìn)號與弧(hú)光信(xìn)號(hào)的(dí)“與"邏輯(jí)時(shí)，發(fā)出(chū)跳閘(zhá)指(zhǐ)令(líng)以故(gù)障
。

(2)電流單(dān)元
。電流(liú)單元(yuán)用於檢測過電流(liú)信(xìn)號，可分(fēn)A，B，c三(sān)相分(fēn)別檢(jiǎn)測
。其檢(jiǎn)測(cè)到的信(xìn)號(hào)通(tōng)過(guò)光(guāng)纖和數據綫傳(chuán)輸(shū)到主控(kòng)單(dān)元，主(zhǔ)控單元依據(jù)設定的邏輯，判(pàn)斷是(shì)否發出跳(tiào)閘(zhá)指令(líng)
。

(3)弧光(guāng)單元
。弧(hú)光單元配置(zhì)若(ruò)幹(gān)個弧(hú)光檢測接口(kǒu)，這(zhè)些(xiē)接(jiē)121均(jūn)為光纖(xiān)接15，用於

連接(jiē)弧光(guāng)傳(chuán)感器
。弧(hú)光單元檢(jiǎn)測到弧光信號(hào)後，通過光(guāng)纖(xiān)盒數據綫(xiàn)傳輸到(dào)主控(kòng)單(dān)元，主控單(dān)元依據(jù)設定的邏輯(jí)，判斷(duàn)是否(fǒu)發出跳閘指(zhǐ)令
。

(4)弧光(guāng)傳感器(qì)
。母(mǔ)綫(xiàn)保護的無源(yuán)弧(hú)光傳感器是探測(cè)弧光(guāng)的光(guāng)感應原件
。當發生電(diàn)弧光故(gù)障時，光的強度大幅(fú)度(dù)增加，弧光(guāng)傳感器就(jiù)會(huì)把光信(xìn)號(hào)傳(chuán)送(sòng)給(gěi)主控(kòng)單元(yuán)或者(zhě)弧光單元(yuán)
。

4.3電(diàn)弧光保(bǎo)護的優(yōu)點

電弧(hú)光(guāng)保(bǎo)護已(yǐ)逐(zhú)步發(fā)展為(wéi)現階(jiē)段中低(dī)壓(yā)母(mǔ)綫係(xì)統中較為(wéi)理想(xiǎng)的母綫保(bǎo)護
。其(qí)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)保護(hù)原理簡單(dān)
。通過感(gǎn)受(shòu)故(gù)障點電(diàn)弧光(guāng)和(hé)采(cǎi)集電(diàn)源進(jìn)綫電流構(gòu)成(chéng)“與(yǔ)"門，係統(tǒng)的組(zǔ)成也相(xiāng)對(duì)簡單(dān)
。

(2)動(dòng)作迅(xùn)速(sù)可靠
。通過采用快(kuài)速動作(zuò)的繼電器，能(néng)夠保證(zhèng)發生(shēng)故障時(shí)在短的時間內(nèi)發(fā)出跳(tiào)閘命(mìng)令(líng)，確保設備外觀不受(shòu)損壞
。

(3)故障(zhàng)點定(dìng)位功能(néng)
。根據弧(hú)光傳感器(qì)的(dí)實際安裝位置可(kě)以實現(xiàn)分區保(bǎo)護的(dí)功(gōng)能
。

(4)具有(yǒu)較(jiào)強的抗(kàng)幹擾(rǎo)能力(lì)
。電弧光保護(hù)係(xì)統(tǒng)采(cǎi)用(yòng)無(wú)源弧(hú)光(guāng)傳感器探(tàn)測(cè)弧(hú)光(guāng)，各組成部分采用光纖(xiān)連(lián)接，確保(bǎo)了整(zhěng)個弧光(guāng)保護(hù)係(xì)統的可(kě)靠性(xìng)及(jí)高強的(dí)抗(kàng)幹(gān)擾(rǎo)能力
。

(5)配置(zhì)靈(líng)活(huó)，適(shì)應性(xìng)強(qiáng)
。係統使用處理器技術(shù)，通過對(duì)弧光和(hé)過電(diàn)流動作信號的靈活(huó)編程，可對各(gè)段母(mǔ)綫提(tí)供選(xuǎn)擇(zé)性(xìng)保護，適(shì)用於不同類型(xíng)的接(jiē)綫(xiàn)和(hé)運行(háng)方式
。

5安(ān)科(kē)瑞ARB5-M弧光保(bǎo)護產品(pǐn)選(xuǎn)型說明(míng)

ARB5-弧(hú)光主(zhǔ)控(kòng)單(dān)元

（1）＊表示可選(xuǎn)附(fù)件(jiàn)，需要另外增加(jiā)費用(yòng)1500元(yuán)
。

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

（3）弧光探頭到采集板的長(cháng)度不(bù)能超過(guò)20米(mǐ)
。

（4）如有特(tè)殊(shū)要(yào)求(qiú)，請特(tè)別(bié)注明(míng)
。

6安(ān)科(kē)瑞(ruì)ARB5-M弧光保護產品功能和技(jì)術(shù)參(cān)數

7安科(kē)瑞(ruì)ARB5-M弧光保護(hù)產品(pǐn)現(xiàn)場安(ān)裝

弧(hú)光保(bǎo)護主控單(dān)元(yuán)，探頭安裝圖(tú)如(rú)下
。

8結束語

隨著(zhuó)國民(mín)經濟的快速(sù)發(fā)展，電力係(xì)統(tǒng)也在不(bù)斷發展(zhǎn)壯(zhuàng)大(dà)，各地配網容(róng)量逐年遞增，中低壓母綫(xiàn)故(gù)障對係(xì)統安全運(yùn)行造成(chéng)了嚴(yán)重的影(yǐng)響
。如何(hé)解決中低(dī)壓母綫係統(tǒng)的(dí)保護(hù)問(wèn)題(tí)已成為各(gè)電(diàn)廠，電力公司當(dāng)前(qián)的(dí)一項重要(yào)工作
。新型電弧光保護(hù)具(jù)有(yǒu)原理簡單，動作(zuò)迅速(sù)，配置(zhì)靈(líng)活等特(tè)點，為(wéi)解(jiě)決中低壓母(mǔ)綫係(xì)統的保(bǎo)護問(wèn)題提供了(liǎo)理想的(dí)方案
。

參考(kǎo)文獻(xiàn)：

[1]於興(xīng)羽,方宇(yǔ),劉(liú)學(xué)敏,王(wáng)華(huá)鋒(fēng)．淺談新(xīn)型(xíng)電(diàn)弧光(guāng)保護(hù)中低(dī)壓母(mǔ)綫(xiàn)係統中的(dí)應(yīng)用(yòng)

[2]田廣青(qīng).電弧(hú)光(guāng)保(bǎo)護及其在中(zhōng)低壓開關櫃和(hé)母(mǔ)綫保(bǎo)護中(zhōng)的(dí)應用(yòng)[J]電(diàn)工(gōng)技(jì)術雜誌，20O4

(O1)．

[3]安科瑞企業(yè)微(wēi)電(diàn)網設計與應用(yòng)手冊2022.5（版(bǎn)）.