新型配电弧光?；ぷ爸玫难芯亢陀τ锰教?/h1>

更新日期：2024-07-16浏览：1929次

程瑜

江苏安科瑞微电网研究院有限公司 江苏江阴 214432

摘要：根据继电?；た焖傩缘囊?，提出了通过光纤探头采集配网开关柜故障时产生的弧光放电，再通过?；さピ词迪挚焖俚那谐毓衲诓抗收险庖磺腥氲悖芯靠焖偾谐毓窆衲诙搪饭收系男滦团涞缁」獗；ぷ爸?，可以保护配网运维人员人身和开关柜及柜内设备的安全，当现场柜体中因短路故障产生弧光时，能够做到快速判断、切断电源，减少停电范围，提高供电效率，降低现场调试及维护工作量，缩短设备检修及恢复供电时间，提高供电可靠性。

关键词：配电；弧光?；?；装置；研究

1. 导言

长期以来，人们对中低压母线的保护一直不够重视，没有专用保护来快速切除配电站所内部发生的故障，往往使故障发展扩大造成开关设备被严重烧毁，有的甚至发展成“火烧连营”的事故。同时，变电站的变压器由于遭受外部短路电流冲击造成内部损伤的事故也逐年增加，这些配网事故如果处理不当易被扩大发展为输电网或变电设备事故，造成重大的经济损失。究其原因大多是因为配电站所没有装设专用的中低压母线?；ぃ荒芸焖偾谐收显斐傻?。所以，为了保证上级变电站主变及配网开关柜母线开关设备的安全运行，根据继电?；た焖傩缘囊?，迫切需要研发快速切除配电开关柜柜内故障的快速?；ぜ际?。

1. 研究内容

2.1总体思路

为有效减少电弧损伤，国外对各种燃弧持续时间进行试验并得出对设备造成的损害程度，开关柜可以承受的电弧燃烧时间为100ms，电弧光产生后，其危害程度取决于电弧电流及切除时间，电弧产生的能量与I2t成指数规律快速上升。由于弧光故障在断路器动作前，故障短路电弧是一直在燃烧的，只有在短时间内切除故障才能使设备不遭受损害。若总切除时间大于100ms，轻则设备局部烧损，重则造成开关柜爆炸以及人员伤亡。

目前，国内尚无用于配电开关柜母线的专用?；ぷ爸?，而用于变电站中、低压母线的?；ぶ饕腥郑恢治溲蛊骱蟊腹鞅；?，典型的?；ざ魇奔?.2s～2.0s；一种为采用馈线过流?；け账溲蛊鞴鞅；?，典型的?；ざ魇奔湮?00ms～500ms；另一种为采用环流原理的高阻抗母线差动?；?，典型的?；ざ魇奔湮?0ms～50ms，考虑到断路器的分闸时间，切除故障时间大于100ms。均不满足小于100ms的工作要求。

从实际应用情况来看，现有的保护方案是显然不能满足快速切除母线故障或?；じ哺欠段б蟮?，变压器后备过流保护动作时间过长，不能起到有效的保护作用，高阻抗母线差动保护范围受CT安装位置的限制，接线复杂，CT要求高，不能?；さ椒⑸收霞嘎式细叩牡缋率业缋陆油反Φ墓收?，且总体造价昂贵。迫切需要采用一种新型中压母线?；は低常越饩瞿壳笆导试诵兄杏捎谥械脱鼓赶叻⑸收霞嘎式细?、延迟切除故障导致故障发展、扩大，从而造成的巨大的经济损失的问题。

配电弧光?；ぷ爸迷猜慕饩隽苏庖晃侍?，该装置根据检测到的电弧光信号，在短时间内（<7ms保护动作出口）即可切除母线（及馈线）故障，可有效防止35kV和10kV母线和断路器故障引起主变压器损坏事故的发生，保障设备及人员安全，降低损失，现已应用于电力相关行业。

2.2装置构成

配电弧光?；ぷ爸檬且恢挚焖倏煽康淖ㄓ弥械脱鼓赶弑；ぷ爸?，它采用检测弧光和过流双判据原理，具有原理简单、动作可靠迅速、对变电站一次设备无特殊要求、适应于各种运行方式、且在各种运行方式下?；げ恍枰谢坏扔诺?，为目前发电厂、变电站、工业及商业配电系统380V～35kV中低压母线?；だ硐氲慕饩龇桨浮Ｅ涞缁」獗；ぷ爸檬窃诔て诘缙远飞杓蒲蟹⒌幕∩?，吸收技术理念研制的新一代智能型弧光?；げ?。主要包括弧光?；ぶ鞯ピ⒒」獠杉ピ?、馈线?；ず突」獯衅鞯人母龅ピ?，分别介绍如下：2.2.1弧光保护主单元

主单元包含有电流检测和断路器失灵?；?，它通过检测短路电流和来自弧光传感器的动作信息，并对收集的数据进行处理、判断，发出跳闸信号以切除故障。该装置只要在同时检测到弧光和过流时才发出跳闸指令。在进线断路器未能动作切除故障时，它将启动断路器失灵?；ぢ呒⒊鎏⒅噶罡嫌味下菲髑谐收?。此外，主单元根据采集单元传送来的弧光传感器的动作信息，提供弧光故障点的定位及报警信息。主单元接入若干弧光采集单元，并且可以支持RS485、以太网等多种接口方式，支持Profibus、ModBus、CAN、IEC103、IEC104等多种通讯规约。

2.2.2弧光采集单元

每个采集单元可接入8个弧光传感器。采集单元的地址通过面板进行设定。当系统发生弧光故障时，采集单元收集来自弧光传感器的动作信息并传送给主单元，在主单元上显示采集单元和弧光传感器的地址编号，有利于及时检修和排除故障。

2.2.3馈线采集单元

该单元作为馈线型弧光?；さ牡ピ懒⑹褂?，每个单元可提供3个弧光采集输入，采用探头方式采集弧光，当馈线柜中发生弧光时跳开该馈线柜中的断路器。

2.2.4弧光传感器

弧光传感器安装在开关柜各间隔室中，可实现对由简单到各种复杂接线中、低压开关柜提供有选择性的?；??；」獯衅髯魑飧杏υ觳庠诜⑸」夤收鲜蓖蝗辉黾拥墓馇?，并将光信号转换成电流信号传送给采集单元。

2.3装置功能

配电弧光?；ぷ爸檬且恢挚焖倏煽康淖ㄓ弥械脱鼓赶弑；ぷ爸茫捎眉觳饣」夂凸魉芯菰?，具有原理简单、动作可靠迅速、对配电站一次设备无特殊要求、适应于各种运行方式、且在各种运行方式下保护不需要切换等优点，为目前电力系统380V～35kV中低压母线保护提供了理想的解决方案，实现了对配网开关设备的弧光故障的监测与?；ぃＶち说缤陌踩榷ㄔ诵?；有效的增强了对变压器、配电开关柜等设备的防护措施，消除了弧光产生故障可能对设备和人身产生的安全隐患：

1）全数字化设计，整定参数时无需拨码开关及电位器等机械元件，精度高，无振动、磨损等隐患。

2）弧光信号可在采集单元之间串行传输，从而使监测点的数量可任意增加，且大大减少了传输光纤的成本。

3）动作判据可设，动作判据可设置为弧光加电流或仅弧光。

4）弧光探头330度大角度采集弧光信号，保证动作的准确性和可靠性。

5）定时发送光秒脉冲信号，检测光纤回路是否有破损及断开等故障隐患。

3.应用情况

基于该研究成果，在石家庄奥北公元小区开闭所安装了14套配电弧光?；ぷ爸茫壳案门涞缁」獗；ぷ爸迷诵形榷煽?。配电站开关柜弧光?；は低车耐度胧褂茫嘶」獠收峡赡芏陨璞负腿松聿陌踩?，保护运维人员人身和开关柜及柜内设备的安全，可实现快速切除开关柜本体故障，能在开关柜耐受燃弧时间以内切除故障，从根本上限制故障电弧，将大限度地限制弧光故障对开关设备的损坏，并降低对配网运维人员的伤害。限制开关设备的损坏，即阻断了故障发展的可能性，从而可避免上级变电站主变压器长时间遭受短路电流的冲击而损坏。配电弧光保护装置有效的限制了弧光短路故障损坏开关设备及上级变压器，为电力企业节省了对设备的大量维护费用，各方面提升生产现场的作业水平，达到安全生产的目的。

4.安科瑞 ARB5系列弧光?；さ脑砑跋低匙槌?/p>

弧光?；ぷ爸猛ü」?电流突变量双重判据或弧光单判据启动?；?，其动作时间为

弧光单判据动作时间≤7ms；

弧光+电流双判据时间≤20ms。

ARB5系列弧光?；ぷ爸糜葾RB5-M主控单元、ARB5-E扩展单元、ARB5-S弧光探头、弧光光纤以及尾纤等配件构成。

型号	主要功能	技术参数
ARB5-M弧光?；ぶ骺氐ピ?/p>	8组弧光?；?/p>	可选配4块采集板，1块采集板可采集5路探头，共支持20路弧光探头直接采集。 亦可选配4块主控板（即可接入4台ARB5-E扩展单元）1块主控板可接收6块采集板的探头，共支持120路弧光探头采集。
	4组失灵?；?/p>
	4组电流回路TA监测
	4组三相电流采集
	11路可编程跳闸出口
	非电量?；?/p>
	装置故障告警
	2路RS485
	2路以太网
	1路打印接口
	1路IRIG-B码对时接口
	支持IEC61850、modbusRTU、modbusTCP、IEC103
	支持GOOSE输入输出（选配）
ARB5-E弧光保护扩展单元	弧光信号采集	可选配6块采集板，1块采集板可采集5路探头，共支持30路弧光探头直接采集。
	模拟状态传输
	需要配合ARB5-M主控单元使用
ARB5-S弧光探头	弧光信号监测	点式弧光传感器，可安装于母线室、电缆室或断路器室。
现场调试及工程服务费		视项目情况核价

5.结语

配电弧光?；ぷ爸梦械脱鼓赶咛峁┝艘桓隼硐氲姆阑そ饩龇桨?，可以?；ぴ宋嗽比松砗涂毓窦肮衲谏璞傅陌踩?，当现场柜体中产生弧光时，能够做到快速判断、切断电源，减少停电范围，保证了电网的安全稳定运行，有效的增强了对变压器、配电开关柜等设备的防护措施，提升了安全生产管理水平、社会和经济效益，具备良好的应用效果和推广前景。

参考文献：

[1]王代远，朱庆洋，李云玲.新型配电弧光保护装置的研究和应用

[2]李从飞；陈凡,鲁雅斌,田伟.DPR360ARC弧光?；は低成杓芠J]；电力系统?；び肟刂?；2010年12期

[3]徐东晟,邱志人.快速灭弧开关在中压开关柜上的应用[J]；科技与企业；2012年24期

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册2020.06版．

[5]安科瑞用户变电站变配电监控解决方案2021.10