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中低压母线弧光保护系统胥俊岩【摘要】中低压母线短路故障仅依靠上一级保护装置的后备保护，无法在电弧燃烧危害扩大前切断故障，造成严重损失。
弧光保护系统通过弧光检测和过电流检测双判据原理，从弧光故障到出口报警跳闸时间小于4ms，为开关柜、母线和各种变流设备提供全面、快速的保护。
【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】2页(P69-70)【关键词】弧光保护;中低压母线;快速保护;弧光传感器【作者】胥俊岩【作者单位】国网河南省电力公司许昌供电公司【正文语种】中文随着电网容量的不断扩大，中低压配电系统的规模也随之变大，中压母线短路容量愈来愈高，而中低压系统多使用封闭式的中置柜以电缆引出，操作频繁，运行电流大，故障过电压高，设备制造质量和安全距离比高压设备差，容易发生绝缘事故。
近几年常有开关柜或母线因绝缘损坏、操作失误、设备老化等原因产生弧光而被烧毁的事故发生，甚至造成重大的经济损失和人员伤害。
继电保护领域微机保护技术的飞跃发展，使得110kV及以上电压等级的供电系统已有比较成熟的保护措施，对于中低压(35kV及以下电压等级)配电系统，因母线不存在稳定问题，一般不装设差动保护，在目前的保护方案中，中低压母线母线故障均靠上一级保护装置的后备保护来切除。
而弧光短路作为中、低压开关柜内部最严重的故障之一，由于电弧电阻的原因，短路电流往往达不到过流、速断整定值而不能快速动作切断故障，导致电弧持续燃烧释放出巨大的能量，造成严重的损失。
因此，一种中压母线的快速保护方案非常必要。
为解决这个问题，国内外一些专家学者根据弧光短路时产生的大电流和高强度弧光两个特性，提出了电弧光保护。
南京弘毅电气自动化有限公司研制的DPR360ARC系列弧光保护系统，采用弧光检测和过电流检测双判据原理，综合弧光保护和高速通信网络技术，吸收弧光保护、失灵保护、电流保护的特点，从光纤弧光传感器检测到故障电弧光，到出口报警跳闸的时间小于4ms，远远快于传统的继电保护装置[1,2]。
弧光保护的应用方案及优势摘要：在变电站、电厂、工业企业等场合的中低压母线及开关柜中产生弧光短路时，弧光保护可以在传感器气的覆盖区域内快速定位动作，切断故障电流，最大限度的降低弧光短路对人员及设备的伤害。
弧光保护具有速动性、可靠性、选择性、灵敏性要求。
关键字：弧光保护、速动、可靠、灵敏、降低危害引言弧光短路在中低压母线及开关柜断路器端常有发生，容易引发设备损坏、爆炸，严重的会导致人员受伤。
在变电站、电厂、工业企业这样的运行环境复杂、运行要求高的场所，弧光保护能带来更快速、可靠、灵敏的安全保障。
一、一般容易引发弧光短路的主要原因有1.操作人员误操作行为：误入带点间隔、误操作隔离开关、带接地线合闸、误将工具遗漏在开关设备内等，人为失误造成的电气不规范操作，此类问题大面积存在。
2.电气因素：在施工接线或者后期维护的时候，电气连接错误、设备故障，引起的母线误接或者电气短路问题。
3.环境因素：随着设备运行时间的增加，绝缘老化、机械磨损、灰尘、温度、湿度及腐蚀，使得开关本体及辅助机械失去了原有的电气可靠性。
二、电弧光的危害1.弧光产生的瞬间，容易造成温度急升，导致铜牌等金属器件气化；严重的会导致压力上升过快，开关设备发生爆炸。
2.孤光故障出现后，瞬间提升的短路电流使上一级变压器承受近距离短路冲击，可能造成变压器绕组变形，进而造成变压器绕组的匝间短路。
3.并且瞬间高温、强光及爆炸会灼伤作业人员的皮肤、刺伤眼睛，泄露出有害气体也能直接对人体造成伤害。
三、传统方案及弧光保护方案的对比（一）传统的保护方案是采用中低压侧主变后备保护，线路保护设备的元件过流保护，有部分地区配置简易母差保护来实现。
1.各类元件保护动作的时间较长，主变后备一般在1S以上，线路间隔一般在200MS，母差保护在30~45ms。
当出现弧光短路时，主变后备和线路间隔动作明显缓慢，而母差保护在电网的10kV~35kV侧一般都不进行配置。
2.使用常规元件保护，施工接线复杂，需要接入模拟量、开入、开出，并且要配置公用设备采集设备信号。
馈线保护测控装置REF615产品指南目 录1概述...............................................................12标准配置........................................................13保护功能........................................................34应用...............................................................75控制功能......................................................106测量.............................................................107故障录波......................................................108事件记录......................................................109故障数据记录...............................................1010断路器监视..................................................1011跳闸回路监视...............................................1112自检功能......................................................1113VT熔丝断线监视..........................................1114电流回路监视.. (1115)访问控制 (11)16输入和输出装置...........................................1217通信.............................................................1318技术数据......................................................1419显示选项......................................................3620安装方法......................................................3721外壳和插件单元...........................................3722选机及订货号...............................................3823配件及其订货号...........................................4224工具.............................................................4225ABB采用的解决方案....................................4426接线图..........................................................4527认证.............................................................4828参考资料 (4829)功能、代码和符号 (49)免责声明本文信息可能会更改，恕不另行通知。
水电工程Һ㊀在中低压开关柜中弧光保护的应用分析李小晖摘㊀要:中低压开关柜作为电能生产与分配的基础设施之一ꎬ使用量逐年增加ꎬ如何保证中低压开关柜安全可靠运行ꎬ降低电气事故损失越来越多地受到重视ꎮ同时ꎬ怎样确保中低压开关柜的运行可靠性与安全性ꎬ减少电气事故的损失是更需重视且急需解决的问题ꎮ基于此ꎬ文章首先将阐述弧光产生的机理与电弧的危害ꎬ然后分析故障保护的原理与系统构成ꎬ最后使用实际的工程案例说明弧光保护在中低压开关柜保护过程中的应用价值ꎬ希望能够提供一定的参考价值ꎮ关键词:弧光保护ꎻ中低压ꎻ开关柜一㊁电弧的产生机理的分析在放电的过程当中ꎬ经常会因为两点之间的电压比介质的绝缘强度高而出现电弧的问题ꎬ只要有充足的能量弥补热损耗ꎬ并始终处在一种适宜的温度下ꎬ电弧就会一直存在ꎮ例如ꎬ１０ｋＶ系统弧光放电的发生过程ꎬ如图１所示ꎮ电弧的形成是当导体之间的绝缘强度不足时ꎬ受强电场的作用而出现分子与原子游离的过程ꎮ在这种情况下ꎬ最接近电极位置空气中的正负电子会加速ꎬ在移动的过程中和其他的空气分子原子产生碰撞并形成新的离子ꎬ同时也会造成弧光与大量热能的产生ꎮ弧光同时也展现出特殊的时间特性行为ꎬ如电网中电压和电流以５０Ｈｚ运行时ꎬ弧光脉冲的光功变化频率为１００Ｈｚꎮ峰值的幅度或许会随着弧光事件的不同而变化ꎬ但是１００Ｈｚ的脉动在所有时间中是固定不变的ꎮ图１㊀１０ｋＶ弧光放电的物理机理图二㊁电弧危害的分析(一)电弧光爆炸电弧光不仅能引起绝缘物质燃烧ꎬ而且可以引起金属熔化㊁飞溅ꎬ构成火灾㊁爆炸的火源ꎻ电气设备本身除多油断路器㊁电力电容器㊁电力变压器㊁充油套管等充油设备可能炸裂外ꎬ一般不会出现爆炸事故ꎮ但是ꎬ以下情况可能引起空间爆炸:周围空气有爆炸性混合物ꎬ在危险温度或电火花作用下引起空间爆炸ꎻ充油设备的绝缘油在电弧作用下分解或气化ꎬ喷出大量油雾和可燃气体ꎬ引起爆炸ꎻ发电机氢冷却装置漏气ꎬ酸性蓄电池排出氢气等ꎬ形成爆炸性混合物ꎬ引起空间爆炸ꎮ(二)对人的危害电弧事故对人的危害主要体现在以下几点:第一ꎬ熔化的金属会渗到人的皮肤中ꎬ导致皮肤金属化ꎻ在高温燃烧的过程中ꎬ产生的粉尘与有毒气体会损害人的呼吸系统ꎻ第二ꎬ高强度的弧光会对眼睛造成伤害ꎬ严重时会导致眼角膜的脱落ꎻ第三ꎬ在弧光电流对人体产生一定作用的时候ꎬ肌肉会不自主的收缩ꎬ也可能会导致皮肤㊁血管以及神经等受到损伤ꎮ(三)对设备的危害在电弧出现的过程当中ꎬ也会伴随有大量的高温高压气体ꎬ并导致开关柜变形或破碎ꎮ此外ꎬ燃烧震动波也会使得开关柜发生剧烈震动ꎬ并让紧固件变松与脱落ꎮ而且高温还会导致电缆燃烧等问题ꎬ严重的时候也会把开关柜外壳的金属融化ꎬ并造成火灾事故ꎮ三㊁弧光保护原理与系统构成的分析(一)弧光保护原理由故障所导致的弧光是弧光保护的关键动作依据ꎬ从弧光故障出现到检测到这一故障总共花费的时间小于ｌｍｓꎮ而且ꎬ想要提高弧光保护的有效性ꎬ也应该要充分考虑故障电流与故障电流增加的量ꎮ具体来讲ꎬ就是对弧光与电流增加时发出的跳闸指令进行检测ꎮ(二)弧光保护系统构成弧光保护的系统包含了弧光主控单元㊁弧光检测等辅助单元及弧光传感器等多个部分ꎮ其中ꎬ弧光传感器可以被安装在开关设备的任意位置ꎬ按照它所处的实际位置对分区进行保护ꎬ并能够通过弧光保护主单元清楚地找到出现故障问题的部位ꎮ这一功能能够缩短断电处理所需的时间ꎬ并在最短的时间内再次恢复供电ꎮ通常ꎬ弧光传感器包括两种布置方法:第一ꎬ一个或是多个弧光传感器按照开光装置的不同分布ꎻ第二ꎬ单一的弧光传感器分布在一个或者是几个室ꎮ第一种方法是单点式传感器ꎬ第二种方法是光纤线式传感器ꎮ四㊁弧光保护应用案例的分析当前ꎬ某化工企业的１１０/１０ｋＶ变电站１０ｋＶＩ段与ｎ段安装了同一台弧光保护装置ꎮ在运行的过程当中ꎬＩ段母线的Ｎ号馈线柜Ｌ１相中发生了单相接地故障ꎬ并逐渐演变成为Ｌ１与Ｌ２相之间的弧光短路故障ꎮ在这种情况下ꎬ当弧光保护装置检测到故障弧光与故障过电流的时候ꎬ立刻断开了Ｉ段母线１０ｋＶ进线断路器ꎮ在故障得到解决并对其进行核查的时候发现ꎬ弧光保护装置所作出的判断与保护措施准确无误ꎬ而且ꎬ相关的保护操作执行得非常及时ꎬ在最短的时间内恢复了供电ꎮ五㊁结语总之ꎬ弧光保护的原理较简便ꎬ动作执行也非常及时ꎬ在预防弧光放电事故方面具有重要的作用ꎬ而且能最大化地防止人员伤亡与设备损伤问题的产生ꎬ确保电力设备的安全与可靠运行ꎮ因此ꎬ未来应该加大对于这一技术的研究力度ꎬ以促进其重要作用的有效发挥ꎮ参考文献:[１]周林ꎬ曹天怡.电弧光保护作为母线主保护在中低压开关柜的应用和讨论[Ｊ].供用电ꎬ２０１６ꎬ３３(１２).[２]李爽.电弧光保护在中低压开关柜和母线保护中的应用[Ｊ].商品与质量ꎬ２０１９(４).[３]姜洪松.弧光保护在中低压开关柜中的应用[Ｊ].电工技术ꎬ２０１７(２).作者简介:李小晖ꎬ国网海北供电公司ꎮ９９１。
应用于中低压母线侧的弧光保护系统
中低压母线系统是电力系统中重要的组成部分，其安全稳定运行是保障电力系统正常运行的关键。
在中低压母线的运行中，由于诸多原因，如设备运行不稳定、人为误操作等原因，都可能导致电力系统发生故障，从而造成严重的电力事故。
弧光是指在电流断开时，由于电弧跳跃产生的光照。
在中低压母线运行中，弧光的产生是一种常见的危险因素，它不仅会对设备造成毁灭性破坏，同时也会对工作人员的生命安全造成威胁。
因此，研发出一套弧光保护系统显得尤为重要。
中低压母线侧的弧光保护系统主要由控制主机、断路器及保护感应器等构成。
当有弧光产生时，保护感应器可以快速地感知弧光的存在，然后通过控制主机对相应的断路器进行控制，从而将电路迅速地切断。
这种保护系统操作快速、稳定可靠，在保证设备安全性的同时，尽可能减少了停电时间和维修费用。
在选择弧光保护系统时，应根据具体的电力系统来确定保护装置的类型和数量。
在日常维护和保养时，要定期对保护系统的全部元件和设备进行检查和测试，确保保护系统的可靠性和有效性。
总的来说，中低压母线侧的弧光保护系统是电力系统中非常重要的一项保障措施。
它不仅有效地保护了电力设备的安全性，同时也能保障工作人员的健康和生命安全。
因此，在电力系统建设和维护中，必须高度关注弧光保护系统的建设和完善，以确保电力系统的稳定、高效运行。
