一、背景

長期以來，人們對中低壓母線的保護一直不夠重視，沒有保護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)備被嚴重燒毀，有的甚至發(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，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)柜母線的保護裝置，而用于變電站中、低壓母線的保護主要有三種，一種為變壓器后備過流保護，典型的保護動作時間1.2s～2.0s；一種為采用饋線過流保護閉鎖變壓器過流保護，典型的保護動作時間為300ms～500ms；另一種為采用環(huán)流原理的高阻抗母線差動保護，典型的保護動作時間為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)有的保護方案是顯然不能滿足快速切除母線故障或保護覆蓋范圍要求的，變壓器后備過流保護動作時間過長，不能起到有效的保護作用，高阻抗母線差動保護范圍受CT安裝位置的限制，接線復雜，CT要求高，不能保護到發(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、延遲切除故障導致故障發(fā)展、擴大，從而造成的巨大的經(jīng)濟損失的問題。

配電弧光保護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

配電弧光保護裝置是一種快速可靠的中低壓母線保護裝置，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中低壓母線保護理想的解決方案。配電弧光保護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產(chǎn)品。主要包括弧光保護主單元、弧光采集單元、饋線保護和弧光傳感器等四個單元。

三、安科瑞ARB5系列弧光保護的原理及系統(tǒng)組成

弧光保護裝置通過弧光+電流突變量雙重判據(jù)或弧光單判據(jù)啟動保護，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弧光保護主控單元	8組弧光保護	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
	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
	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

配電弧光保護裝置為中低壓母線提供了一個理想的防護解決方案，可以保護運維人員人身和開關(guān)柜及柜內(nèi)設(shè)備的安全，當現(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)備的防護措施，提升了安全生產(chǎn)管理水平、社會和經(jīng)濟效益及效果顯著，具備良好的應(yīng)用效果和推廣前景。

審核編輯 黃宇