浅谈电弧光保护装置及系统在中低压母线保护中的应用

浅谈电弧光保护装置及系统在中低压母线保护中的应用

徐杰

江苏安科瑞微电网研究有限公司 江苏江阴 214432

摘要：为提升中低压系统工作质量，减少风险问题出现，在现有工作环境上，必然会设定母线保护，以提升其工作的有效性。但是在实际的运行操作现状中分析可知，中低压母线的故障必然会导致变压器以及母线开关设备的安全运作受到影响。为此中低压母线保护就需要得到相关人员的充分认识和理解，寻找出一种符合安全工作要求，且快速有效的保护装置设备，这也是现阶段电弧光保护系统安装管理的主要内容。为此本文基于中低压母线保护工作特点，提出针对性的电弧光保护系统，以求发挥安全管理要求，提升管理质量。

关键词：中低压；母线；电弧光保护

引言：

在当前的电力系统环境中，35千伏以下电压等级的母线因为始终稳定运作，因此未能设定专项的母线保护装置。但是因为中低压母线中所呈现出的线路内容较多，操作较为频繁，三相导体线之间的距离与地面之间的距离相对较近，很容易受到外力因素的影响产生问题，设备的制造质量也会比高压设备更差，设备的绝缘老化以及机械的磨损性较高，运行操作的环境较为恶劣，系统运作的环境条件也会出现变化，人为的操作问题等因素，导致中低压母线的故障问题也会比高压等母线问题更高。但是长期的发展中，人们对于低压母线的保护关注度不足，多数都是以延时后备保护机制切除母线故障问题，这就会导致故障问题逐渐的扩张，产生严重的危害。在此背景下电弧光保护系统也随之产生。

一、弧光短路故障的防护措施

1、消极防护措施分析

当前使用弧光短路故障防护管理的主要目的，是为了限制故障电弧所产生的各种反应。诸如强化开关柜的结构、密封以及隔离不同的单元室、设定释放板以及泄压的通道等等。使用这种措施可以减少损坏的程度状态。另外若是通过强化结构的方式深化开关柜的燃弧耐受时间，就需要增设设备费用，导致不必要的资金消耗支出。

2、积极防护措施分析

为达到很好的防护处理，现阶段我们可以通过使用高速中压母线保护切除故障的方式，更好地限制故障电弧处理的时间等等，从根本上有效地限制故障电弧问题，消除各种特殊的反应对于设备和人员所产生的危害问题。若是中低压母线保护可以在开关柜的使用的耐受燃弧时间之内，完成故障的切除，必然会很大限度的限制弧光故障问题对于开关设备所出现的损坏。从另一方面观察可知，限制开关设备的损坏，也会直接速断故障问题出现的可能性，这也能有效的避免主变压器长时间受损短路电流冲击而出现损坏的情况，这也是下阶段对需要很好限制弧光短路故障损坏的防护措施手段。

在现有环境中我们使用的中压母线保护措施手段包含：变压器的后备过流保护方案段、过流保护闭锁变压器过流保护方案，而使用过流的基础原则在于高阻抗母线保护工作方案。

二、电弧光保护系统的构建

在现代的光保护系统中，为了达到很好的工作效果，我们可以将系统划分为几个主要的部分。也就是主控单元、电流单元、弧光单元、弧光感应器、数据线以及光纤。这项系统的实际操作基础原理在于，通过监测分析开关柜之中的弧光，实现弧光传感器之间的连接，实现传感器与主控单元或是弧光单元之间的串联。电流的单元则是为了实现传输电流信号的高效操作。在弧光传感器检测到了弧光信号之后，若是电流单元检测到了过流的信号，就可以判断其出现了电弧光故障。

1、主控单元

主控单元是电弧光保护系统的核心操作部件，其实际的作用在于强化管理，实现整个系统结构主体的控制管理。主控单元一般都有四个数据传输的接口，每一个接口位置多数可以直接连接多个弧光或是电流单元，输出接口更多的是4路快速跳闸输出以及6路常规继电器跳闸输出。20个弧光检测光纤接口，主要是为了更好地连接弧光传感器。通过主控单元的操作优化，可准确的分析和判断电弧光所产生的主要位置。

一个主控单元的出现就可以同时保护数个独立的开关柜，为此电弧光保护系统的弧光单元以及电流单元内容可以分别放置在不同的开关柜之中，将检测到的弧光以及电流信号传输到主控单元之中，主控单元对于这些收集到的数据信息进行整合分析，结合实际情况进行输出和传递到断路器之中。

2、弧光单元

弧光单元主要是为了更好地检测弧光的状态，通过10个弧光检测光纤接口的高效工作，可以有效的连接弧光传感器设备。弧光单元结构面板之中的单位可以有效地计算出光的轻度，对光感状态进行调节，完成校对分析之后，将信息传递到下一个电流或是弧光的单元之中，亦或是传递到主控单元之中。通过弧光单元的构建一级保护系统的工作，可以准确的认识到过这个的光感定值数据的弧光传感器位置。

3、电流单元

电流单元是为了更好的检测电流的信号，同时将信号直接转化成为一种光信号数据。再通过数据的反应传输到主控单元之中。为满足工作要求电流单元可以匹配不同电流状态的互感器，电流的调整分析可以通过面板电位的计算进行调节优化。电流单元检测到的电流数据可以通过光纤或是数据线的传输，输送到主控单元之中，主控单元结合设定的基础工作要求和逻辑操作依据判断是否实现了输出跳闸信号数据。

三、电弧光保护系统在中低压母线保护中的应用

为了保证工作效果，在主控单元以及弧光单元所构建的数据传输模式都是以光纤或是数据传输的机制进行实现的。光纤传输出发相关的信号数据，将其传送到主控单元，而工作的电源、信号数据、自我控制数据信息内容的传递则是需要通过数据传输线的工作来实现。

为了分析电弧光保护系统在中低压母线保护中的应用，我们结合实际的工作模式和工作特点对其进行分析观察可知，这种电弧光保护系统本身就是一种工作原理简单明确、操作流畅、反应速度较快且安全可靠的设备，保护的范围相对较广，实际的安装维护较为便捷。当前已经有很多电弧保护系统都在使用这种电弧光保护系统，不仅实现了中低压母线保护质量的提升。

近年来，因为多种因素的影响限制，我国的变电站开关柜设备被损毁，并且导致很多相关联的设备也被一同损毁。而主变压器由于受到外部短路电流的冲击影响，导致严重的损坏。这些事故的处理不当必然会产生出较大的输电网操作风险问题，造成较为严重的经济损失。通过系统的分析观察可知，导致这些问题产生的主要原因在于没有设定专门的低压保护装置，而电弧光保护系统在中低压母线保护中的应用的提出，则能提升工作效率，减少风险问题。在当前的环境中很多变电站都在使用这种系统，并且在中低压开关柜中进行了全方位的使用操作，用户已经覆盖了我国近90%以上的变电站、发电厂以及工业生产环境之中。

四、安科瑞ARB5-M弧光保护产品选型说明

ARB5-弧光主控单元

（1）＊表示可选附件，需要另外增加费用1500元。

（2）主控板和采集板数量之和不能大于4。

（3）弧光探头到采集板的长度不能过20米。

（4）如有特殊要求，请特别注明。

五、 安科瑞ARB5-M弧光保护产品功能和技术参数

六、 安科瑞ARB5-M弧光保护产品现场安装

弧光保护主控单元、探头安装图如下。

结

随着现代化计算机技术以及光学电子技术的出现和发展，新兴的母线保护基础原理以及装置设备频出，为时下中低压母线保护提供了多种多样的应对工作机制。电弧光的保护本身作为一种针对于中低压开关柜故障特点所研发的母线保护系统装置，操作原理便捷简单，工作效率较高，对于变电站的一次设备没有特殊的要求，可以适用于多种环境下的运作方式，在现有工作机制下，有不需要保护的优点，符合多样化的母线保护工作需求。

参考文献：

[1]黄林.电解铝供电整流中的电弧光保护[D].2013

[2]郑建飞.牵引变电所电弧光保护方案在海外项目的应用实践[D].2014

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