淺析6kV廠用電系統中電弧光保護的應用方案

摘要：介紹了弧光短路在配電網絡中的危害性，介紹了弧光短路的發生機制及主要影響因素，電弧保護系統的特點、構成、功能以及電弧保護的實際應用。應用結果表明，電弧保護裝置運行可靠，模擬試驗動作正確。

關鍵字：弧光短路；電孤光保護；工廠用電系統

前言

弧光短路是配電網中的一個嚴重故障。特別是發生在中低壓開關柜內時，由于電弧電阻，短路電流往往無法達到過流速度斷定值，因此無法以動作速度切斷故障。電弧持續燃燒釋放巨大，會造成開關柜嚴重燃燒的災難性后果。開關柜的弧光短路故障往往會因為不及時而發展成母線故障，危害非常嚴重，可能會導致發電廠電力瓦解，重要用戶停電。嚴重者還會造成多組開關柜同時燃燒的“燃燒連營"故障。近年來，由于母線的原因，

1弧光短路的機制及影響

1.1弧光放電發生的機理

當兩個電間的電壓升高時，電附近空氣中的正負離子被電場加速，在運動過程中與其他空氣分子發生碰撞，產生新的離子。這種離子增加的現象叫做電離。當空氣被電離時，溫度急劇升高，產生電弧。這種放電叫做弧光放電。弧光放電一般不需要很高的電壓，屬于低電壓大電流放電。

1.2弧光短路發生在中低壓開關柜內的主要因素

采用性能不佳的導電體；絕緣損傷(包括老化、潮濕、裂縫等)；身體或其它物品不小心接觸到帶電部位。

操作過程中的錯誤或設計安裝錯誤；部件損壞，沒有很好的維護和維護設備；過電壓；電網結構的變化(系統容量和電纜應用的增加)。

1.3不同燃弧時間與設備損壞程度的關系

根據收集到的國外資料，在不同的弧線燃燒時詢問設備

造成的損壞程度如下：

(1)35ms：無明顯損壞，一般可在檢驗絕緣電阻合格后投入使用；

(2)1001TIS：損壞較小，需要在開關柜再次投入運行前進行清潔或小修

(3)500Iris：設備損壞非常嚴重，現場人員也受到嚴重損壞，只有更換一些設備才能再次投入運行。

所以，切斷弧光短路故障的時間至關重要，只有快速保護系統才能提供更多的保護，保護人和設備在弧光短路故障時的安全。

2電弧保護系統的發展及作用

2.1電弧保護系統的發展

近年來，隨著國內電力工業的快速發展，中低壓開關柜的應用越來越多，開關柜弧線短路故障導致的中低壓母線故障也越來越多。鑒于用戶對供電可靠性的要求越來越高，國內專家一直強調安裝專用中低壓母線保護的重要性，用戶也希望提供成本低、原理簡單、適合6-35kV的母線保護，從而最大限度地減少母線故障，對于設備和人員的危害，提高供電可靠性。電弧保護系統在我國電力系統中得到了廣泛的應用。

2.2電弧保護的作用

(1)保護附近的工作人員免受電弧短路故障造成的傷害。

(2)保護中低壓開關設備免受嚴重損壞，防止發生火災事故。

(3)保護昂貴的主變壓器或廠用變壓器免受短路電流的影響而損壞。

(4)防止直流系統受到影響，避免造成巨大的經濟損失。

(5)最大限度地減少了用戶的停電時間，將用戶的停電恢復問題從2天到3周減少到幾個小時。

(6)延長現有開關設備的使用壽命，延遲更換開關設備的時間。

3電弧保護系統及其實際應用

一家工廠的6kV開關柜采用ARB5光電弧光保護系統，其工作原理是：利用電弧光傳感器對電弧光信號進行監測，配合過流判斷故障，其可控硅出口小于lms，快速繼電器出口小于8ms，斷路器跳閘時間小于3560ms，從而保護開關設備。

3.1電弧保護系統的特點

(1)采用電弧光和過流雙判據原理。

(2)持續的自我檢測。

(3)采用光纖傳輸跳閘指令，可控硅高速出口與快速繼電器出口相結合，運行時間小于8ms。

(4)主輔部件分離，單個系統可保護256個監控點。

(5)輸入輸出均可編程，配置靈活，適用于任何復雜的工作條件。

(6)顯示故障位置，便于故障處理，大大提高了電源恢復速度。

3.2電弧保護系統的組成

電弧保護系統由一個電弧主控單元、一個電源模塊、兩個電流輔助單元、一個電弧單元和幾個電弧傳感器組成(根據間隔量配置)。

在開關柜母線室內安裝電弧光傳感器，確保在母線室內出現電弧光短路故障時檢測到電弧光。信號通過光纖和數據線傳輸到主控單元，主控單元根據設定邏輯判斷是否發出跳閘指令。電弧光單元安裝在選定的開關柜中。選擇原則是保證單元與主控單元和每個開關柜安裝的電弧光傳感器之間的連接線距離短。

4安科瑞ARB5-M弧光保護產品選型說明

5安科瑞ARB5-M弧光保護產品功能及技術參數

6安科瑞ARB5-M弧光保護產品現場安裝

7結束語

工廠6kV工廠的電力系統有四條母線，每條母線都配備了電弧光保護系統。自2010年系統投入運行以來，其6kV工廠的電力系統從未發生過電弧光短路事故；但根據機組大修時的檢測報告，電弧光保護裝置可以正確運行。目前，工廠已將電弧光傳感器的檢查和整個設備的測試列為大修中停止母線維護的標準項目，以確保設備能夠正常運行。

參考文獻：

[1]許震，丁鑫.電弧光保護及其在6KV廠用電系統中的應用．

[2]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5（版）.