電弧光保護裝置及系統在中低壓母線保護中的應用

摘要：為提升中低壓系統工作質量，減少風險問題出現，在現有工作環境上，必然會設定母線保護，以提升其工作的有效性。但是在實際的運行操作現狀中分析可知，中低壓母線的故障必然會導致變壓器以及母線開關設備的安全運作受到影響。為此中低壓母線保護就需要得到相關人員的充分認識和理解，尋找出一種符合安全工作要求，且快速有效的保護裝置設備，這也是現階段電弧光保護系統安裝管理的主要內容。為此本文基于中低壓母線保護工作特點，提出針對性的電弧光保護系統，以求發揮安全管理要求，提升管理質量。

引言：

在當前的電力系統環境中，35千伏以下電壓等級的母線因為始終穩定運作，因此未能設定專項的母線保護裝置。但是因為中低壓母線中所呈現出的線路內容較多，操作較為頻繁，三相導體線之間的距離與地面之間的距離相對較近，很容易受到外力因素的影響產生問題，設備的制造質量也會比高壓設備更差，設備的絕緣老化以及機械的磨損性較高，運行操作的環境較為惡劣，系統運作的環境條件也會出現變化，人為的操作問題等因素，導致中低壓母線的故障問題也會比高壓等母線問題更高。但是長期的發展中，人們對于低壓母線的保護關注度不足，多數都是以延時后備保護機制切除母線故障問題，這就會導致故障問題逐漸的擴張，產生嚴重的危害。在此背景下電弧光保護系統也隨之產生。

一、弧光短路故障的防護措施

1、消極防護措施分析

當前使用弧光短路故障防護管理的主要目的，是為了限制故障電弧所產生的各種反應。諸如強化開關柜的結構、密封以及隔離不同的單元室、設定釋放板以及泄壓的通道等等。使用這種措施可以減少損壞的程度狀態。另外若是通過強化結構的方式深化開關柜的燃弧耐受時間，就需要增設設備費用，導致不必要的資金消耗支出。

2、積極防護措施分析

為達到很好的防護處理，現階段我們可以通過使用高速中壓母線保護切除故障的方式，更好地限制故障電弧處理的時間等等，從根本上有效地限制故障電弧問題，消除各種特殊的反應對于設備和人員所產生的危害問題。若是中低壓母線保護可以在開關柜的使用的耐受燃弧時間之內，完成故障的切除，必然會很大限度的限制弧光故障問題對于開關設備所出現的損壞。從另一方面觀察可知，限制開關設備的損壞，也會直接速斷故障問題出現的可能性，這也能有效的避免主變壓器長時間受損短路電流沖擊而出現損壞的情況，這也是下階段對需要很好限制弧光短路故障損壞的防護措施手段。

在現有環境中我們使用的中壓母線保護措施手段包含：變壓器的后備過流保護方案段、過流保護閉鎖變壓器過流保護方案，而使用過流的基礎原則在于高阻抗母線保護工作方案。

二、電弧光保護系統的構建

在現代的光保護系統中，為了達到很好的工作效果，我們可以將系統劃分為幾個主要的部分。也就是主控單元、電流單元、弧光單元、弧光感應器、數據線以及光纖。這項系統的實際操作基礎原理在于，通過監測分析開關柜之中的弧光，實現弧光傳感器之間的連接，實現傳感器與主控單元或是弧光單元之間的串聯。電流的單元則是為了實現傳輸電流信號的高效操作。在弧光傳感器檢測到了弧光信號之后，若是電流單元檢測到了過流的信號，就可以判斷其出現了電弧光故障。

1、主控單元

主控單元是電弧光保護系統的核心操作部件，其實際的作用在于強化管理，實現整個系統結構主體的控制管理。主控單元一般都有四個數據傳輸的接口，每一個接口位置多數可以直接連接多個弧光或是電流單元，輸出接口更多的是4路快速跳閘輸出以及6路常規繼電器跳閘輸出。20個弧光檢測光纖接口，主要是為了更好地連接弧光傳感器。通過主控單元的操作優化，可準確的分析和判斷電弧光所產生的主要位置。

一個主控單元的出現就可以同時保護數個獨立的開關柜，為此電弧光保護系統的弧光單元以及電流單元內容可以分別放置在不同的開關柜之中，將檢測到的弧光以及電流信號傳輸到主控單元之中，主控單元對于這些收集到的數據信息進行整合分析，結合實際情況進行輸出和傳遞到斷路器之中。

2、弧光單元

弧光單元主要是為了更好地檢測弧光的狀態，通過10個弧光檢測光纖接口的高效工作，可以有效的連接弧光傳感器設備。弧光單元結構面板之中的單位可以有效地計算出光的輕度，對光感狀態進行調節，完成校對分析之后，將信息傳遞到下一個電流或是弧光的單元之中，亦或是傳遞到主控單元之中。通過弧光單元的構建一級保護系統的工作，可以準確的認識到超過這個的光感定值數據的弧光傳感器位置。

3、電流單元

電流單元是為了更好的檢測電流的信號，同時將信號直接轉化成為一種光信號數據。再通過數據的反應傳輸到主控單元之中。為滿足工作要求電流單元可以匹配不同電流狀態的互感器，電流的調整分析可以通過面板電位的計算進行調節優化。電流單元檢測到的電流數據可以通過光纖或是數據線的傳輸，輸送到主控單元之中，主控單元結合設定的基礎工作要求和邏輯操作依據判斷是否實現了輸出跳閘信號數據。

三、電弧光保護系統在中低壓母線保護中的應用

為了保證工作效果，在主控單元以及弧光單元所構建的數據傳輸模式都是以光纖或是數據傳輸的機制進行實現的。光纖傳輸出發相關的信號數據，將其傳送到主控單元，而工作的電源、信號數據、自我控制數據信息內容的傳遞則是需要通過數據傳輸線的工作來實現。

為了分析電弧光保護系統在中低壓母線保護中的應用，我們結合實際的工作模式和工作特點對其進行分析觀察可知，這種電弧光保護系統本身就是一種工作原理簡單明確、操作流暢、反應速度較快且安全可靠的設備，保護的范圍相對較廣，實際的安裝維護較為便捷。當前已經有很多電弧保護系統都在使用這種電弧光保護系統，不僅實現了中低壓母線保護質量的提升。

近年來，因為多種因素的影響限制，我國的變電站開關柜設備被損毀，并且導致很多相關聯的設備也被一同損毀。而主變壓器由于受到外部短路電流的沖擊影響，導致嚴重的損壞。這些事故的處理不當必然會產生出較大的輸電網操作風險問題，造成較為嚴重的經濟損失。通過系統的分析觀察可知，導致這些問題產生的主要原因在于沒有設定專門的低壓保護裝置，而電弧光保護系統在中低壓母線保護中的應用的提出，則能提升工作效率，減少風險問題。在當前的環境中很多變電站都在使用這種系統，并且在中低壓開關柜中進行了使用操作，用戶已經覆蓋了我國近90%以上的變電站、發電廠以及工業生產環境之中。

四、安科瑞ARB5-M弧光保護產品選型說明

ARB5-弧光主控單元

（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。

五、 安科瑞ARB5-M弧光保護產品功能和技術參數

六、 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。

總結

隨著現代化計算機技術以及光學電子技術的出現和發展，新興的母線保護基礎原理以及裝置設備頻出，為時下中低壓母線保護提供了多種多樣的應對工作機制。電弧光的保護本身作為一種針對于中低壓開關柜故障特點所研發的母線保護系統裝置，操作原理便捷簡單，工作效率較高，對于變電站的一次設備沒有特殊的要求，可以適用于多種環境下的運作方式，在現有工作機制下，有不需要保護的優點，符合多樣化的母線保護工作需求。

參考文獻：

[1]黃林.電解鋁供電整流中的電弧光保護[D].2013

[2]鄭建飛.牽引變電所電弧光保護方案在海外項目的應用實踐[D].2014