浅析电弧光保护在中低压母线系统中的应用方案

摘要：近年来，中低压开关柜在电力系统中得到了广泛应用，中低压开关柜体积小、可标准化生产。从而占据了电力市场的重要份额。而中低压开关柜体积较小、设备间距偏小，柜体内的弧光短路故障时有发生，造成开关设备被严重烧毁的事故屡屡发生。本文分析了弧光短路的特性，现有保护方案存在的问题，介绍了一种新型中低压母线电弧光保护系统，强调了配置该型系统的必要性。

关键词：中低压母线；电弧光保护系统；应用；

1概述

在电力系统中，35kV及以下电压等级的母线一般不考虑稳定问题，因此一般未装设单独的母线保护。南于中低压母线上的出线多，操作频繁，三相导体线间距离与大地的距离比较近，容易受小动物危害等原因，中低压母线的故障几率比高压、压母线高得多。由于人们对中低压母线保护不够重视，多采用带有较大延时的后备保护来切除母线上的故障，往往造成事故的发展和扩大，

2电弧光短路特性分析

2.1故障电弧产生的原因

发生在开关柜内部的弧光短路故障，究其原因可归纳为两类，一类是设备原因，另一类是人为原因。将这些原因做具体分析，得到以下5种情况：

(1)设备绝缘故障。目前开关柜内部空间越来越小，造成开关柜中部分绝缘材料爬距不够，绝缘强度不足，长期运行容易造成绝缘击穿放电事故。

(2)载流回路接触不良。这类因素一般是一次设备的连接部分不牢靠引起的。

(3)外来物体的影响。一般是老鼠等小动物的进入或工作人员工作结束后误将扳手物品在开关柜内部。

2.2故障电弧的危害

发生弧光故障时产生的明亮弧光，不但可能引起运行维护人员暂时性失明，巨大的声响效应还可能引起人的休克，这些对人体的伤害都是巨大的。一旦燃弧时间超过了lOOms，其所释放的便会迅速，而随着燃烧时间的延长，将陆续造成开关柜内的各种电缆、连接铜排和钢板等材料的燃烧、熔化。如果故障发生时，恰好有检修、运行人员在开关柜周围工作，特别是开关柜门因为工作需要已经打开的情况下，则故障电弧产生的巨大将会对工作人员造成巨大的伤害。

3现有中低压母线保护方案存在的问题

3.1主变中低压侧后备保护方案

此方案需考虑母线上的出线与母分开关的配合问题，因此其动作时限一般较长，通常时间定值取1．0～1．4秒。很明显，如此长动作时限的保护来隔离故障是无法满足快速f生这一继电保护的基本要求的，很有可能造成事故的发展扩大，造成更大的损失。

3.2出线的过流保护方案

此方案利用出线线路保护中的过流保护来实现。当过流保护动作后，跳开出线开关的同时闭锁主变相应侧的过流保护。这种方案保护动作时限一般整定为300～1400ms，在这段时间内，造成事故发展扩大的概率依然较高，所以，此方案仍然不能满足系统稳定的需要。

4新型电弧光保护系统

4.1电弧光保护的原理

电弧光保护的原理简单，其通过安装于开关柜或电缆沟等地的光感探头感受到光的增量变化，同时检测CT中二次电流的增量，两者构成“与”门，从而发出跳闸命令。

4.2电弧光保护的系统组成

(1)主控单元。主控单元犹如人的大脑，负责控制、管理整个系统。它通过接收电流单元传来的过流信号和弧光传感器或弧光单元传来的弧光信号，并对其进行分析、判断，在满足过流信号与弧光信号的“与”逻辑时，发出跳闸指令以故障。

(2)电流单元。电流单元用于检测过电流信号，可分A，B，c三相分别检测。其检测到的信号通过光纤和数据线传输到主控单元，主控单元依据设定的逻辑，判断是否发出跳闸指令。

4.3电弧光保护的优点

电弧光保护已逐步发展为现阶段中低压母线系统中较为理想的母线保护。其具有以下优点：

(1)保护原理简单。通过感受故障点电弧光和采集电源进线电流构成“与”门，系统的组成也相对简单。

(2)动作迅速可靠。通过采用快速动作的继电器，能够**发生故障时在短的时间内发出跳闸命令，确保设备外观不受损坏。

6安科瑞ARB5-M弧光保护产品功能和技术参数

7安科瑞ARB5-M弧光保护产品现场安装

弧光保护主控单元、探头安装图如下。

8结束语

随着国民经济的快速发展，电力系统也在不断发展壮大，各地配网容量逐年递增，中低压母线故障对系统运行造成了严重的影响。新型电弧光保护具有原理简单、动作迅速、配置灵活等特点，为解决中低压母线系统的保护问题提供了理想的方案。