浅析6kV厂用电系统中电弧光保护的应用方案

摘要：介绍了弧光短路在配电网络中的危害性，介绍了弧光短路的发生机制及主要影响因素，电弧保护系统的特点、构成、功能以及电弧保护的实际应用。应用结果表明，电弧保护装置运行可靠，模拟试验动作正确。

关键字：弧光短路；电孤光保护；工厂用电系统

前言

弧光短路是配电网中的一个严重故障。特别是发生在中低压开关柜内时，由于电弧电阻，短路电流往往无法达到过流速度断定值，因此无法以动作速度切断故障。电弧持续燃烧释放巨大，会造成开关柜严重燃烧的灾难性后果。开关柜的弧光短路故障往往会因为不及时而发展成母线故障，危害非常严重，可能会导致发电厂电力瓦解，重要用户停电。严重者还会造成多组开关柜同时燃烧的“燃烧连营"故障。近年来，由于母线的原因，

1弧光短路的机制及影响

1.1弧光放电发生的机理

当两个电间的电压升高时，电附近空气中的正负离子被电场加速，在运动过程中与其他空气分子发生碰撞，产生新的离子。这种离子增加的现象叫做电离。当空气被电离时，温度急剧升高，产生电弧。这种放电叫做弧光放电。弧光放电一般不需要很高的电压，属于低电压大电流放电。

1.2弧光短路发生在中低压开关柜内的主要因素

采用性能不佳的导电体；绝缘损伤(包括老化、潮湿、裂缝等)；身体或其它物品不小心接触到带电部位。

操作过程中的错误或设计安装错误；部件损坏，没有很好的维护和维护设备；过电压；电网结构的变化(系统容量和电缆应用的增加)。

1.3不同燃弧时间与设备损坏程度的关系

根据收集到的国外资料，在不同的弧线燃烧时询问设备

造成的损坏程度如下：

(1)35ms：无明显损坏，一般可在检验绝缘电阻合格后投入使用；

(2)1001TIS：损坏较小，需要在开关柜再次投入运行前进行清洁或小修

(3)500Iris：设备损坏非常严重，现场人员也受到严重损坏，只有更换一些设备才能再次投入运行。

所以，切断弧光短路故障的时间至关重要，只有快速保护系统才能提供更多的保护，保护人和设备在弧光短路故障时的安全。

2电弧保护系统的发展及作用

2.1电弧保护系统的发展

近年来，随着国内电力工业的快速发展，中低压开关柜的应用越来越多，开关柜弧线短路故障导致的中低压母线故障也越来越多。鉴于用户对供电可靠性的要求越来越高，国内专家一直强调安装专用中低压母线保护的重要性，用户也希望提供成本低、原理简单、适合6-35kV的母线保护，从而最大限度地减少母线故障，对于设备和人员的危害，提高供电可靠性。电弧保护系统在我国电力系统中得到了广泛的应用。

2.2电弧保护的作用

(1)保护附近的工作人员免受电弧短路故障造成的伤害。

(2)保护中低压开关设备免受严重损坏，防止发生火灾事故。

(3)保护昂贵的主变压器或厂用变压器免受短路电流的影响而损坏。

(4)防止直流系统受到影响，避免造成巨大的经济损失。

(5)最大限度地减少了用户的停电时间，将用户的停电恢复问题从2天到3周减少到几个小时。

(6)延长现有开关设备的使用寿命，延迟更换开关设备的时间。

3电弧保护系统及其实际应用

一家工厂的6kV开关柜采用ARB5光电弧光保护系统，其工作原理是：利用电弧光传感器对电弧光信号进行监测，配合过流判断故障，其可控硅出口小于lms，快速继电器出口小于8ms，断路器跳闸时间小于3560ms，从而保护开关设备。

3.1电弧保护系统的特点

(1)采用电弧光和过流双判据原理。

(2)持续的自我检测。

(3)采用光纤传输跳闸指令，可控硅高速出口与快速继电器出口相结合，运行时间小于8ms。

(4)主辅部件分离，单个系统可保护256个监控点。

(5)输入输出均可编程，配置灵活，适用于任何复杂的工作条件。

(6)显示故障位置，便于故障处理，大大提高了电源恢复速度。

3.2电弧保护系统的组成

电弧保护系统由一个电弧主控单元、一个电源模块、两个电流辅助单元、一个电弧单元和几个电弧传感器组成(根据间隔量配置)。

在开关柜母线室内安装电弧光传感器，确保在母线室内出现电弧光短路故障时检测到电弧光。信号通过光纤和数据线传输到主控单元，主控单元根据设定逻辑判断是否发出跳闸指令。电弧光单元安装在选定的开关柜中。选择原则是保证单元与主控单元和每个开关柜安装的电弧光传感器之间的连接线距离短。

4安科瑞ARB5-M弧光保护产品选型说明

5安科瑞ARB5-M弧光保护产品功能及技术参数

6安科瑞ARB5-M弧光保护产品现场安装

7结束语

工厂6kV工厂的电力系统有四条母线，每条母线都配备了电弧光保护系统。自2010年系统投入运行以来，其6kV工厂的电力系统从未发生过电弧光短路事故；但根据机组大修时的检测报告，电弧光保护装置可以正确运行。目前，工厂已将电弧光传感器的检查和整个设备的测试列为大修中停止母线维护的标准项目，以确保设备能够正常运行。

参考文献：

[1]许震，丁鑫.电弧光保护及其在6KV厂用电系统中的应用．

[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5（版）.