程志芳
 

　　安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201808
 

　　【摘要】：針對中壓開關柜弧光故障的特點，進行弧光保護選型和方案配置，并介紹其在開關柜內的安裝位置。
 

　　【關鍵詞】：中壓開關柜；弧光保護；方案配置；安裝位置
 

　　前言
 

　　隨著電力系統(tǒng)配電網容量的逐漸，中低壓設備故障對電力系統(tǒng)運行的影響越來越嚴重，近年來，中壓開關柜由于絕緣損壞、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(tǒng)平穩(wěn)運行，還會造成嚴重的人身傷害和財產損失。
 

圖1 開關柜弧光故障事故圖
 

圖2 電弧能量-時間曲線
 

　　弧光故障事故的危害程度取決于弧光電流及切除時間，電弧產生的能量與I ²t成指數規(guī)律快速上升。弧光產生初期(總切除時間不超過100ms)對設備損傷比較小，傳統(tǒng)的電流保護和接地故障保護由于檢測周期長，動作時間慢，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(tǒng)。安科瑞ARB5系列弧光保護裝置通過弧光+電流突變量雙重判據或弧光單判據啟動保護，其弧光單判據動作時間≤7ms；弧光+電流雙判據動作時間≤20ms，為快速切除中低壓弧光故障提供了技術支持。
 

　　2弧光保護選型
 

　　我們經過仔細分析，選定安科瑞ARB5系列弧光保護進行研究。
 

　　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
 

　　(1)啟動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系數可整定范圍為0.05~10In，電流常量啟動系數可整定范圍為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(tǒng)。
 

　　2.2  ARB5-S弧光探頭特點
 

　　(1)自帶濾光功能。
 

　　(2)無源型弧光傳感器。
 

　　(3)探測角度≥180°。
 

3弧光保護方案及動作邏輯
 

　　本文結合某水廠10kV供電系統(tǒng)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，共計12個回路，其中01、12柜為進線柜，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柜為出線柜。
 

圖4 開關柜布局圖
 

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

　　保護動作邏輯為母線室或手車室弧光故障動作于跳閘進線和母聯(lián)開關，電纜室弧光故障動作于跳閘出線回路開關。
 

圖5  ARB5-M弧光主控單元背板接線示意圖
 

　　4弧光探頭安裝位置
 

　　弧光探頭可面板開孔安裝，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 卡扣式固定方式開孔尺寸
 

　　螺絲固定：
 

圖7 螺絲式固定方式開孔尺寸
 

　　安裝探頭時應選擇安裝位置，避免出現(xiàn)檢測盲區(qū)，并且應遵循以下原則。
 

　　弧光探頭建議安裝地點包括(但不于)母線室、手車室、電纜室。
 

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

　　封閉式母線橋架在橋架兩端需要安裝弧光傳感器。若考慮實現(xiàn)開關柜的整體保護，可以在開關柜的斷路器室和電纜室各安裝1個弧光傳感器。
 

　　1母線室
 

 

　　圖8 母線室開孔位置
 

2手車室
 

       結束語

 

　　該水廠10kV開關柜弧光保護已投運兩年。安科瑞ARB5系列弧光保護邏輯清晰、安裝簡單、動作迅速可靠，廣泛應用于水務、電廠、醫(yī)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 開關柜中的應用