一、背景

長期以來，人們對中低壓母線的保護(hù)一直不夠重視，沒有保護(hù)來快速切除配電站所內(nèi)部發(fā)生的故障，往往使故障發(fā)展擴大造成開關(guān)設(shè)備被嚴(yán)重?zé)龤В械纳踔涟l(fā)展成“火燒連營”的事故。同時，變電站的變壓器由于遭受外部短路電流沖擊造成內(nèi)部損傷的事故也逐年增加，這些配網(wǎng)事故如果處理不當(dāng)易被擴大發(fā)展為輸電網(wǎng)或變電設(shè)備事故，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。究其原因大多是因為配電站所沒有裝設(shè)的中低壓母線保護(hù)，不能快速切除故障造成的。所以，為了保證上級變電站主變及配網(wǎng)開關(guān)柜母線開關(guān)設(shè)備的安全運行，根據(jù)繼電保護(hù)快速性的要求，迫切需要研發(fā)快速切除配電開關(guān)柜柜內(nèi)故障的快速保護(hù)技術(shù)。

二、研究內(nèi)容

2.1總體思路

為有效減少電弧損傷，國外對各種燃弧持續(xù)時間進(jìn)行試驗并得出對設(shè)備造成的損害程度，開關(guān)柜可以承受的電弧燃燒時間為100ms，電弧光產(chǎn)生后，其危害程度取決于電弧電流及切除時間，電弧產(chǎn)生的能量與I2t成指數(shù)規(guī)律快速上升。由于弧光故障在斷路器動作前，故障短路電弧是一直在燃燒的，只有在短時間內(nèi)切除故障才能使設(shè)備不遭受損害。若總切除時間大于100ms，輕則設(shè)備局部燒損，重則造成開關(guān)柜爆炸以及人員傷亡。

目前，國內(nèi)尚無用于配電開關(guān)柜母線的保護(hù)裝置，而用于變電站中、低壓母線的保護(hù)主要有三種，一種為變壓器后備過流保護(hù)，典型的保護(hù)動作時間1.2s～2.0s；一種為采用饋線過流保護(hù)閉鎖變壓器過流保護(hù)，典型的保護(hù)動作時間為300ms～500ms；另一種為采用環(huán)流原理的高阻抗母線差動保護(hù)，典型的保護(hù)動作時間為30ms～50ms，考慮到斷路器的分閘時間，切除故障時間大于100ms。均不滿足小于100ms的工作要求。

從實際應(yīng)用情況來看，現(xiàn)有的保護(hù)方案是顯然不能滿足快速切除母線故障或保護(hù)覆蓋范圍要求的，變壓器后備過流保護(hù)動作時間過長，不能起到有效的保護(hù)作用，高阻抗母線差動保護(hù)范圍受CT安裝位置的限制，接線復(fù)雜，CT要求高，不能保護(hù)到發(fā)生故障幾率較高的電纜室電纜接頭處的故障，且總體造價昂貴。迫切需要采用一種新型中壓母線保護(hù)系統(tǒng)，以解決目前實際運行中由于中低壓母線發(fā)生故障幾率較高、延遲切除故障導(dǎo)致故障發(fā)展、擴大，從而造成的巨大的經(jīng)濟(jì)損失的問題。

配電弧光保護(hù)裝置圓滿的解決了這一問題，該裝置根據(jù)檢測到的電弧光信號，在短時間內(nèi)（<7ms保護(hù)動作出口）即可切除母線（及饋線）故障，可有效防止35kV和10kV母線和斷路器故障引起主變壓器損壞事故的發(fā)生，保障設(shè)備及人員安全，降低損失，現(xiàn)已應(yīng)用于電力相關(guān)行業(yè)。

2.2裝置構(gòu)成

配電弧光保護(hù)裝置是一種快速可靠的中低壓母線保護(hù)裝置，它采用檢測弧光和過流雙判據(jù)原理，具有原理簡單、動作可靠迅速、對變電站一次設(shè)備無特殊要求、適應(yīng)于各種運行方式、且在各種運行方式下保護(hù)不需要切換等優(yōu)點，為目前發(fā)電廠、變電站、工業(yè)及商業(yè)配電系統(tǒng)380V～35kV中低壓母線保護(hù)理想的解決方案。配電弧光保護(hù)裝置是在長期電氣自動化產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)的基礎(chǔ)上，吸收國外技術(shù)理念研制的新一代智能型弧光保護(hù)產(chǎn)品。主要包括弧光保護(hù)主單元、弧光采集單元、饋線保護(hù)和弧光傳感器等四個單元。

三、安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)的原理及系統(tǒng)組成

弧光保護(hù)裝置通過弧光+電流突變量雙重判據(jù)或弧光單判據(jù)啟動保護(hù)，其動作時間為

弧光單判據(jù)動作時間≤7ms；

弧光+電流雙判據(jù)時間≤20ms。

ARB5系列弧光保護(hù)裝置由ARB5-M主控單元、ARB5-E擴展單元、ARB5-S弧光探頭、弧光光纖以及尾纖等配件構(gòu)成。

型號	主要功能	技術(shù)參數(shù)
ARB5-M弧光保護(hù)主控單元	8組弧光保護(hù)	可選配4塊采集板，1塊采集板可采集5路探頭，共支持20路弧光探頭直接采集。 亦可選配4塊主控板（即可接入4臺ARB5-E擴展單元）1塊主控板可接收6塊采集板的探頭，共支持120路弧光探頭采集。
	4組失靈保護(hù)
	4組電流回路TA監(jiān)測
	4組三相電流采集
	11路可編程跳閘出口
	非電量保護(hù)
	裝置故障告警
	2路RS485
	2路以太網(wǎng)
	1路打印接口
	1路IRIG-B碼對時接口
	支持IEC61850、modbusRTU、modbusTCP、IEC103
	支持GOOSE輸入輸出（選配）
ARB5-E弧光保護(hù)擴展單元	弧光信號采集	可選配6塊采集板，1塊采集板可采集5路探頭，共支持30路弧光探頭直接采集。
	模擬狀態(tài)傳輸
	需要配合ARB5-M主控單元使用
ARB5-S弧光探頭	弧光信號監(jiān)測	點式弧光傳感器，可安裝于母線室、電纜室或斷路器室。
現(xiàn)場調(diào)試及工程服務(wù)費		視項目情況核價

四、結(jié)語

配電弧光保護(hù)裝置為中低壓母線提供了一個理想的防護(hù)解決方案，可以保護(hù)運維人員人身和開關(guān)柜及柜內(nèi)設(shè)備的安全，當(dāng)現(xiàn)場柜體中產(chǎn)生弧光時，能夠做到快速判斷、切斷電源，減少停電范圍，保證了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，有效的增強了對變壓器、配電開關(guān)柜等設(shè)備的防護(hù)措施，提升了安全生產(chǎn)管理水平、社會和經(jīng)濟(jì)效益及效果顯著，具備良好的應(yīng)用效果和推廣前景。

審核編輯 黃宇