中壓系統(tǒng)母線弧光保護的必要性

摘  要：本文介紹了中低壓開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生電弧故障的原因、危害以及弧光保護在中壓母線保護中的原理、用途、應(yīng)用關(guān)鍵點，同時還介紹了弧光保護應(yīng)用現(xiàn)狀，探討了無線測溫在線監(jiān)測系統(tǒng)在實際工作場景中的應(yīng)用案例，證明了其在電力監(jiān)控方面的重要應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：弧光保護

0引言

   與變電站高壓開關(guān)柜、室外刀閘開關(guān)等一些重要的設(shè)備，經(jīng)過長期的運行，往往開關(guān)觸點以及母線連接出會由于老化、接觸過大的電阻而發(fā)熱，而這些發(fā)熱位置的溫度不能得到提前預(yù)警監(jiān)測，就容易導(dǎo)致事故的發(fā)生。我們知道，高壓設(shè)備接頭部位的溫度難以監(jiān)測，這主要是由于此部位都會有高壓裸露，采用一般的溫度測量方法由于不能解決高壓絕緣問題，所以都不可使用。無線測溫監(jiān)測裝置，通過無線電波來傳輸信號，傳感器主要是安裝到高壓設(shè)備上，同接收設(shè)備間無電氣聯(lián)系，所以，無線測溫系統(tǒng)能夠從根本上解決高壓設(shè)備發(fā)熱部位溫度監(jiān)測難的問題。

   我國的電力工業(yè)已經(jīng)進(jìn)入大規(guī)模的發(fā)展建設(shè)，大量的用電設(shè)施，對電力的需求是大的，因此，這時我們需要在可靠、經(jīng)濟運行的背景下，提供這些需求，但是電力方面的發(fā)展還不夠完善，存在著弊端和隱患。本文就幾個方面來探討中低壓系統(tǒng)母線裝設(shè)弧光保護的必要性。

1重視中低壓母線故障的原因

   我國電力發(fā)展建設(shè)的速度超前，它已經(jīng)進(jìn)入人電網(wǎng)、大機組、高壓輸電階段，并且對發(fā)電機組的容量要求越來越高，這時就需要在運行方面要跟上要求，因為單臺大機組的運行情況，會直接影響到整個電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性以及經(jīng)濟性。同時，發(fā)電廠的用電系統(tǒng)與運行，對發(fā)電機組的影響也越來越大。由此可以看出，如果中低壓母線出現(xiàn)故障，它會產(chǎn)生弧光，所產(chǎn)生的弧光對電力設(shè)備及人本身的影響大，會造成不同程度的損傷，有時還會引發(fā)“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)"。對于這個問題很重視，按照我國現(xiàn)行的繼電保護設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來看，在配置方面一般不會使用專用的設(shè)備進(jìn)行保護，而是采用另一種方法，即借助于上個元件的后備過流的方法來保護，從而切除中低壓系統(tǒng)母線短路的問題，這樣的做法是有弊端的，電路故障應(yīng)該用較短的時間去維修，而這類保護方法會導(dǎo)致維修時間延長，對設(shè)備也有一定的損傷。這些問題如果沒有使用恰當(dāng)?shù)姆椒ǎ€會引起不同程度的故障，輕則會發(fā)展為輸電網(wǎng)故障，重則會使電力系統(tǒng)出現(xiàn)整體的故障。

2中低壓系統(tǒng)母線故障發(fā)生的原因

   弧光放電燃燒，表示著中低壓母線出現(xiàn)了故障。中低壓母線所釋放的是大的，它發(fā)生故障時所產(chǎn)生的弧光，會使壓力和溫度瞬間升高，形成電弧之后，與它接觸的空氣會被立刻電離，繼而會產(chǎn)生具有較高的爆炸性壓力和高溫，在產(chǎn)生這些巨大的時候，如果沒有及時被切除，將會對設(shè)備以及人員造成不同程度的損傷。然而，造成中低壓開關(guān)柜內(nèi)出現(xiàn)這類故障的原因有很多。

2.1設(shè)備質(zhì)量不過關(guān)

   沒有科學(xué)合理地設(shè)計開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)，開關(guān)柜過大或者過小，再加上制造質(zhì)量沒有做到位，在正式投入使用時，會導(dǎo)致絕緣處老化以及機械設(shè)備受到磨損，從而會導(dǎo)致它的絕緣水平程度下降，設(shè)備質(zhì)量方面，需要為后面的使用打下良好的基礎(chǔ)，質(zhì)量方面如果不過關(guān)，就會導(dǎo)致后續(xù)出現(xiàn)問題。

2.2運行維護不到位

   運行維護方面也是很重要的，它在什么樣的環(huán)境下使用，關(guān)乎到系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如果在高溫、潮濕、化學(xué)侵蝕等這些惡劣環(huán)境下運行，所使用的絕緣材料便容易受損，會縮短它的使用期限，而在絕緣的表面，會出現(xiàn)一些不同程度的損傷，絕緣便會出現(xiàn)故障，進(jìn)而 就會導(dǎo)致中低壓母線系統(tǒng)出現(xiàn)短路的故障。

2.3維護操作不當(dāng)

   電廠的檢修維護在整個系統(tǒng)中起著關(guān)鍵的作用，而有些人對這個工作很不重視，常常會出現(xiàn)由于操作不當(dāng)而出現(xiàn)的故障，如在檢修時，誤將自己的工具遺落在開關(guān)柜中、忘記測量并記錄自己所在工作區(qū)域的電壓等， 這些典型的操作不當(dāng)，都會引起中低壓系統(tǒng)母線出現(xiàn)故障，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)更大的問題。

2.4其他

   除了上述這些因素以外，還有一些由于工作人員的不認(rèn)真造成的故障，如開關(guān)柜沒有密封好，一些小動物會偷偷溜進(jìn)去，對絕緣處進(jìn)行啃咬，從而導(dǎo)致中低壓系統(tǒng)母線出現(xiàn)故障。除此之外，電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)總是在不停地改變，用電的情況增多，從而導(dǎo)致電纜增多，電量超負(fù)荷，也是故障出現(xiàn)的所在。

3弧光母線的保護系統(tǒng)工作原理

   弧光產(chǎn)生斷路的危害性大，弧光會在開關(guān)柜內(nèi)發(fā)生爆炸，而燃燒的氣體會迅速擴散到周圍，并且它還能融化和蒸發(fā)金屬，由于這些危害，我們才需要一個保護系統(tǒng)。不僅這樣，任何設(shè)備都需要保護，中低壓系統(tǒng)母線也不例外。而電弧光母線的保護系統(tǒng)，是一種針對中低壓系統(tǒng)母線的特點經(jīng)過多位專家研究出來的系統(tǒng)，它具有多種優(yōu)點，它適用于各種運行方式，在各種運行方式下都不需要人為進(jìn)行切換就能進(jìn)行保護，這是一個便利的系統(tǒng)，不僅能起到很好的保護作用，還能提高可靠性，是一個理想型的保護中低壓系統(tǒng)母線的解決辦法。

3.1弧光的原理

   弧光保護的原理，如圖1所示，它的動作判斷據(jù)為故障時產(chǎn)生的兩個條件，也就是弧光和電流增量。在發(fā)生故障時，它會檢查開關(guān)柜，然后，在同時檢測到弧光和電流增量時，就會下達(dá)跳閘的指令。

 

圖1  弧光保護原理示意圖

3.2弧光的特點

   人們選用這個保護系統(tǒng)，是由于它具有很多明顯的優(yōu)點：①它的原理簡單、通俗易懂，保護結(jié)構(gòu)簡單，它在發(fā)生故障時，只需要檢查開關(guān)柜內(nèi)，然后，在同時檢測弧光和電流增量，就會下達(dá)跳閘的指令；②能夠更快迅速 地發(fā)現(xiàn)故障并起到保護作用，當(dāng)出現(xiàn)電路故障時，應(yīng)該用及時地去維修，而這個系統(tǒng)能較快的發(fā)現(xiàn)故障，以檢測弧光信號和過流關(guān)閉為依據(jù)，從而可以實現(xiàn)保護的可靠動作，這個系統(tǒng)起到一個連鎖反應(yīng)，本身會連鎖自我檢查，如此就能夠充分地保證整個系統(tǒng)以及可靠性；③能準(zhǔn)確地找出故障點并準(zhǔn)確定位，在發(fā)生故障時，它能夠準(zhǔn)確地找出故障點，并且能夠準(zhǔn)確地面記故障點的位置，能保證工作人員在維修時，能快速地找到故障位置，并且處理故障來恢復(fù)供電系統(tǒng)；④在斷路器不起作用時，起到一個保護作用，在主斷路失控的情況下，它可以發(fā)出一個指令，不受其他機器的控制，跳級完成跳閘動作，從而提高系統(tǒng)的可靠性。這些特點，更好地說明了這個保護系統(tǒng)的*性，是保護中低壓系統(tǒng)母線比較好的解決辦法。

4弧光保護系統(tǒng)與變壓器后備過流保護的對比

   弧光保護系統(tǒng)是專門用于來保護中低壓系統(tǒng)母線的系統(tǒng)，它的動作時間快，相比于傳統(tǒng)的保護系統(tǒng)，要更具有*性，它采用弧光和電流閉鎖的方法來進(jìn)行雙重判斷，增加了它的可靠性，從而對性能也有了一定的保障，它在發(fā)生故障時，能準(zhǔn)確地定位，減少了維修人員查找的時間，大大減短了維修時間，從而來保障故障之后快速供電。

   而變壓器后備過流保護它也有優(yōu)點，它不需要專門的1套裝置系統(tǒng)，工作量較小，而且它不能像弧光保護系 統(tǒng)那樣對故障點準(zhǔn)確定位，耗費的時間長，并且可靠性低?？偠灾饔懈鞯膬?yōu)點，但是從綜合來看，弧光保護系統(tǒng)是比較理想的解決方法。

5安科瑞ARB5-M弧光保護裝置

5.1產(chǎn)品選型說明

ARB5-弧光主控單元 

（1）＊表示可選附件。

（2）主控板和采集板數(shù)量之和不能大于4。

（3）弧光探頭到采集板的長度不能超過20米。

（4）如有特殊要求，請?zhí)貏e注明。 

5.2功能和技術(shù)參數(shù) 

5.3弧光保護產(chǎn)品現(xiàn)場安裝

   弧光保護主控單元、探頭安裝圖如下：

6結(jié)語

   隨著我國電力建設(shè)的發(fā)展，發(fā)電廠日漸增多，發(fā)電廠中的中壓開關(guān)柜也日漸增多，而隨之而來的就是故障不斷地出現(xiàn)，因此，我們對中低壓系統(tǒng)母線的保護，應(yīng)該越來越重視。中低壓系統(tǒng)母線的保護，不僅需要準(zhǔn)確、熟練地掌握技術(shù)，還需要一些保護系統(tǒng)來協(xié)調(diào)配合完成，而弧光保護系統(tǒng)作為一個理想的解決方法，可以解除故障，減少設(shè)備維護的次數(shù)，提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益，提高電力系統(tǒng)的可靠性，將損失降到低值，保證電力可以不斷地供給，從而保證了整個電力系統(tǒng)穩(wěn)定地運行。

參考文獻(xiàn)：

[1]于興羽.中低壓系統(tǒng)母線裝設(shè)弧光保護的必要性分析

[2]陳浪.中壓母線裝設(shè)電弧光保護的必要性[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2012，(8) :54-56.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2020.06版．  

[4]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10