1前言

隨著(zhù)電力系統配電網(wǎng)容量的逐漸，中低壓設備故障對電力系統運行的影響越來(lái)越嚴重，近年來(lái)，中壓開(kāi)關(guān)柜由于絕緣損壞、操作失誤、設備老化等因素頻繁發(fā)生弧光故障事故，不僅影響供電系統平穩運行，還會(huì )造成嚴重的人身傷害和財產(chǎn)損失。

圖1 開(kāi)關(guān)柜弧光故障事故圖

圖2 電弧能量-時(shí)間曲線(xiàn)

弧光故障事故的危害程度取決于弧光電流及切除時(shí)間，電弧產(chǎn)生的能量與I 2t成指數規律快速上升?；」猱a(chǎn)生初期（總切除時(shí)間不超過(guò)100ms）對設備損傷比較小，傳統的電流保護和接地故障保護由于檢測周期長(cháng)，動(dòng)作時(shí)間慢，不能弧光故障的危害。因此，很有必要引入快速切除弧光故障的保護系統。安科瑞ARB5系列弧光保護裝置通過(guò)弧光+電流突變量雙重判據或弧光單判據啟動(dòng)保護，其弧光單判據動(dòng)作時(shí)間≤7ms；弧光+電流雙判據動(dòng)作時(shí)間≤20ms，為快速切除中低壓弧光故障提供了技術(shù)支持。

2弧光保護選型

我們經(jīng)過(guò)仔細分析，選定安科瑞ARB5系列弧光保護進(jìn)行研究。

ARB5系列弧光保護裝置主要由ARB5-M主控單元、ARB5-S弧光探頭組成。

2.1  ARB5-M主控單元特點(diǎn)

（1）啟動(dòng)條件可選弧光單判據或弧光+電流雙判據。其中電流突變量啟動(dòng)系數可整定范圍為0.05~10In，電流常量啟動(dòng)系數可整定范圍為0.05~10In。

（2）11路可編程跳閘出口。

（3）4組3相電流采集。

（4）支持20路弧光探頭信號采集。

（5）弧光故障點(diǎn)定位。

（6）弧光光纖鏈路自檢及裝置異常自檢。

（7）4組失靈保護。

（8）支持IEC61850，便于組建數字化智能配電站系統。

2.2  ARB5-S弧光探頭特點(diǎn)

（1）自帶濾光功能。

（2）無(wú)源型弧光傳感器。

（3）探測角度≥180°。

3弧光保護方案及動(dòng)作邏輯

本文結合某水廠(chǎng)10kV供電系統工程，介紹安科瑞ARB5系列弧光保護配置方案。該工程涉及10kV I、II 段母線(xiàn)，共計12個(gè)回路，其中01、12柜為進(jìn)線(xiàn)柜，06柜為母聯(lián)柜，07柜為母聯(lián)隔離柜，05、08柜為PT柜，02、03、04、09、10、11柜為出線(xiàn)柜。

圖4 開(kāi)關(guān)柜布局圖

弧光保護配置方案是在兩段母線(xiàn)上分別配置一臺ARB5-M主控單元，安裝位置為進(jìn)線(xiàn)柜（或PT柜）儀表室的柜門(mén)上；每柜的母線(xiàn)室、手車(chē)室、電纜室（如有）各安裝一個(gè)ARB5-S弧光探頭。

保護動(dòng)作邏輯為母線(xiàn)室或手車(chē)室弧光故障動(dòng)作于跳閘進(jìn)線(xiàn)和母聯(lián)開(kāi)關(guān)，電纜室弧光故障動(dòng)作于跳閘出線(xiàn)回路開(kāi)關(guān)。

圖5  ARB5-M弧光主控單元背板接線(xiàn)示意圖

4弧光探頭安裝位置

弧光探頭可面板開(kāi)孔安裝，亦可支架式安裝。

ARB5-S弧光探頭有兩種固定方式：卡扣式和螺絲式。

卡扣固定：

圖6 卡扣式固定方式開(kāi)孔尺寸

螺絲固定：

圖7 螺絲式固定方式開(kāi)孔尺寸

安裝探頭時(shí)應選擇安裝位置，避免出現檢測盲區，并且應遵循以下原則。

弧光探頭建議安裝地點(diǎn)包括（但不于）母線(xiàn)室、手車(chē)室、電纜室。

弧光傳感器建議安裝容易產(chǎn)生電弧的位置。在開(kāi)關(guān)柜有斷路器的情況下：在母線(xiàn)觸頭連接處、上或下隔離開(kāi)關(guān)（2處）觸頭處、電流互感器觸頭處、電纜接頭處。在開(kāi)關(guān)柜無(wú)斷路器的情況下：在母線(xiàn)觸頭連接處、上和下隔離開(kāi)關(guān)觸頭處（1處）、電纜接頭處。

封閉式母線(xiàn)橋架在橋架兩端需要安裝弧光傳感器。若考慮實(shí)現開(kāi)關(guān)柜的整體保護，可以在開(kāi)關(guān)柜的斷路器室和電纜室各安裝1個(gè)弧光傳感器。

1母線(xiàn)室

圖8 母線(xiàn)室開(kāi)孔位置

2手車(chē)室

5結束語(yǔ)

該水廠(chǎng)10kV開(kāi)關(guān)柜弧光保護已投運兩年。安科瑞ARB5系列弧光保護邏輯清晰、安裝簡(jiǎn)單、動(dòng)作迅速可靠，廣泛應用于水務(wù)、電廠(chǎng)、醫療、工業(yè)、交通等行業(yè)項目。

參考文獻

[1].安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版

[2].NB/T 42076-2016 弧光保護裝置選用導則

[3].AFBR-S10PS01XZ-DS100 – April 3, 2017

[4].王良毅，盧睿，曾治安.弧光保護在10 kV 開(kāi)關(guān)柜中的應用