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淺析中低壓系統母線裝設弧光保護的必要性及應用

更新時間：2023-10-12

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吳柯霓

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：隨著社會進步，各方面技術也在進步，如電力的發明使用，使我們從一開始的煤油時代走入了電力時代。在電力方面，我國處于地位，文章主要探討了中低壓系統母線裝設弧光保護的必要性，以及它存在的弊端。

關鍵詞：中低壓母線；弧光保護；必要性

0 引言

我國的電力工業已經進入大規模的發展建設，大量的用電設施，對電力的需求是的，因此，這時我們需要在安全可靠、經濟運行的背景下，提供這些需求，但是電力方面的發展還不夠完善，存在著弊端和安全隱患。本文就幾個方面來探討中低壓系統母線裝設弧光保護的必要性。

1 重視中低壓母線故障的原因

我國電力發展建設的速度超前，它已經進入人電網、大機組、壓輸電階段，并且對發電機組的容量要求越來越高，這時就需要在安全運行方面要跟上要求，因為單臺大機組的運行情況，會直接影響到整個電網的運行穩定性、安全性以及經濟性。同時，發電廠的用電系統與安全運行，對發電機組的影響也越來越大。由此可以看出，如果中低壓母線出現故障，它會產生弧光，所產生的弧光對電力設備及人本身的影響，會造成不同程度的損傷，有時還會引發“鏈式反應"。對于這個問題重視，按照我國現行的繼電保護設計標準來看，在配置方面一般不會使用設備進行保護，而是采用另一種方法，即借助于上元件的后備過流的方法來保護，從而切除中低壓系統母線短路的問題，這樣的做法是有弊端的，電路故障應該用的時間去維修，而這類保護方法會導致維修時間延長，對設備也有一定的損傷。這些問題如果沒有使用恰當的方法，還會引起不同程度的故障，輕則會發展為輸電網故障，重則會使電力系統出現整體的故障。

2 中低壓系統母線故障發生的原因

弧光放電燃燒，表示著中低壓母線出現了故障。中低壓母線所釋放的是的，它發生故障時所產生的弧光，會使壓力和溫度瞬間升高，形成電弧之后，與它接觸的空氣會被立刻電離，繼而會產生具有的爆炸性壓力和高溫，在產生這些巨大的時候，如果沒有及時被切除，將會對設備以及人員造成不同程度的損傷。然而，造成中低壓開關柜內出現這類故障的原因有很多。

2.1 設備質量不過關

沒有科學合理地設計開關柜的結構，開關柜過大或者過小，再加上制造質量沒有做到位，在正式投入使用時，會導致絕緣處老化以及機械設備受到磨損，從而會導致它的絕緣水平程度下降，設備質量方面，需要為后面的使用打下良好的基礎，質量方面如果不過關，就會導致后續出現問題。

2.2 運行維護不到位

運行維護方面也是重要的，它在什么樣的環境下使用，關乎到系統的穩定性與安全性。如果在高溫、潮濕、化學侵蝕等這些惡劣環境下運行，所使用的絕緣材料便容易受損，會縮短它的使用期限，而在絕緣的表面，會出現一些不同程度的損傷，絕緣便會出現故障，進而就會導致中低壓母線系統出現短路的故障。

2.3 維護操作不當

電廠的檢修維護在整個系統中起著關鍵的作用，而有些人對這個工作不重視，常常會出現由于操作不當而出現的故障，如在檢修時，誤將自己的工具遺落在開關柜中、忘記測量并記錄自己所在工作區域的電壓等，這些典型的操作不當，都會引起中低壓系統母線出現故障，進而導致出現更大的問題。

2.4 其他

除了上述這些因素以外，還有一些由于工作人員的不認真造成的故障，如開關柜沒有密封好，一些小動物會偷偷溜進去，對絕緣處進行啃咬，從而導致中低壓系統母線出現故障。除此之外，電力系統的迅速發展，電網的結構總是在不停地改變，用電的情況增多，從而導致電纜增多，電量超負荷，也是故障出現的所在。

3 弧光母線的保護系統

弧光產生斷路的危害性，弧光會在開關柜內發生爆炸，而燃燒的氣體和會迅速擴散到周圍，并且它還能融化和蒸發金屬，由于這些危害，我們才需要一個保護系統。不僅這樣，任何設備都需要保護，中低壓系統母線也不例外。而電弧光母線的保護系統，是一種針對中低壓系統母線的特點經過多位專家研究出來的系統，它具有多種優點，它適用于各種運行方式，在各種運行方式下都不需要人為進行切換就能進行保護，這是一個便利的系統，不僅能起到很好的保護作用，還能提高可靠性，是一個理想型的保護中低壓系統母線的解決辦法。

3.1 弧光的原理

弧光保護的原理，如圖1所示，它的動作判斷據為故障時產生的兩個條件，也就是弧光和電流增量。在發生故障時，它會檢查開關柜，然后，在同時檢測到弧光和電流增量時，就會下達跳閘的指令。

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圖1 弧光保護原理示意圖

3.2 弧光的特點

人們選用這個保護系統，是由于它具有很多明顯的優點：

①它的原理簡單、通俗易懂，保護結構簡單，它在發生故障時，只需要檢查開關柜內，然后，在同時檢測弧光和電流增量，就會下達跳閘的指令；

②能夠更快迅速地發現故障并起到保護作用，當出現電路故障時，應該用及時地去維修，而這個系統能快的發現故障，以檢測弧光信號和過流關閉為依據，從而可以實現保護的可靠動作，這個系統起到一個連鎖反應，本身會連鎖自我檢查，如此就能夠充分地保證整個系統的安全性以及可靠性；

③能準確地找出故障點并準確定位，在發生故障時，它能夠準確地找出故障點，并且能夠準確記故障點的位置，能保證工作人員在維修時，能快速地找到故障位置，并且處理故障來恢復供電系統；

④在斷路器不起作用時，起到一個保護作用，在主斷路失控的情況下，它可以發出一個指令，不受其他機器的控制，跳過上跳閘動作，從而提高系統的安全性與可靠性。這些特點，更好地說明了這個保護系統的*性，是保護中低壓系統母線解決辦法。

4 弧光保護系統與變壓器后備過流保護的對比

弧光保護系統是專門用于來保護中低壓系統母線的系統，它的動作時間快，相比于傳統的保護系統，要更具有*性，它采用弧光和電流閉鎖的方法來進行雙重判斷，增加了它的可靠性，從而對安全性能也有了一定的保障，它在發生故障時，能準確地定位，減少了維修人員查找的時間，大大減短了維修時間，從而來保障故障之后快速供電。而變壓器后備過流保護它也有優點，它不需要1套裝置系統，工作量較小，而且它不能像弧光保護系統那樣對故障點準確定位，耗費的時間長，并且可靠性低。總而言之，各有各的優點，但是從綜合來看，弧光保護系統是比較理想的解決方法。

5 安科瑞ARB5-M弧光保護產品選型說明

ARB5-弧光主控單元

技術參數代碼	代碼說明
弧光主控板數
0	0塊主控板，可接0塊采集板信號
1	1塊主控板，可接6塊采集板信號
2	2塊主控板，可接12塊采集板信號
3	3塊主控板，可接18塊采集板信號
4	4塊主控板，可接24塊采集板信號
弧光采集板數
0	0塊采集板，可直接采集0個弧光探頭信號
1	1塊采集板，可直接采集5個弧光探頭信號
2	2塊采集板，可直接采集10個弧光探頭信號
3	3塊采集板，可直接采集15個弧光探頭信號
4	4塊采集板，可直接采集20個弧光探頭信號
電流輸入
1	1A
5
電源
1	裝置電源為DC110V，開入電源DC110V
2	裝置電源為DC220V，開入電源DC220V
3	裝置電源為AC110V，開入電源DC24V（裝置自帶）
4	裝置電源為AC220V，開入電源DC24V（裝置自帶）
電源
0	不需要
1	支持MMS
2	支持MMS，GOOSE

（1）＊表示可選附件，需要另外增加費用1500元。

（2）主控板和采集板數量之和不能大于4。

（3）弧光探頭到采集板的長度不能超過20米。

（4）如有特殊要求，請特別注明。

6 安科瑞ARB5-M弧光保護產品功能和技術參數

7 安科瑞ARB5-M弧光保護產品現場安裝

弧光保護主控單元、探頭安裝圖如下。

8 結束語

隨著我國電力建設的發展，發電廠日漸增多，發電廠中的中壓開關柜也日漸增多，而隨之而來的就是故障不斷地出現，因此，我們對中低壓系統母線的保護，應該越來越重視。中低壓系統母線的保護，不僅需要、熟練地掌握技術，還需要一些保護系統來協調配合，而弧光保護系統作為一個理想的解決方法，可以地解除故障，減少設備維護的次數，提高電力系統的經濟效益，提高電力系統的安全性和可靠性，將損失降到，保證電力可以不斷地供給，從而保證了整個電力系統安全、穩定地運行。

參考文獻：

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[5] 王新恒.中低壓系統母線裝設弧光保護的必要性分析.

[6] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5（版）.

作者簡介：

吳柯霓，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究中低壓綜合保護及絕緣監測系統。

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