安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：在我國的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，電弧光保護系統(tǒng)裝置可以用在任何中低壓線路當(dāng)中，幫助短路問題，并能快速免除故障，電弧光裝置通常放置在開關(guān)柜內(nèi)，一旦柜內(nèi)出現(xiàn)弧光，就需要立即切除開關(guān)電源，電弧光保護裝置發(fā)揮作用。本文將先介紹弧光裝置構(gòu)成，設(shè)計原理，并對關(guān)鍵技術(shù)以及應(yīng)用進行說明。
關(guān)鍵詞：弧光保護裝置；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用
1弧光保護裝置構(gòu)成
現(xiàn)階段，我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中用的多的是中壓系統(tǒng)，也就是35KV的電壓等級，而且使用的中置柜大多是封閉式的，由于電流比較大，在使用的時候容易出現(xiàn)故障，由于設(shè)備的安全距離與實際相比還存在差距，所以短路事故時有發(fā)生。有時柜內(nèi)母線也會發(fā)生故障，它發(fā)生故障的后果就是產(chǎn)生氣體，并能使開關(guān)柜發(fā)生爆炸，這樣一來，電弧發(fā)生高溫現(xiàn)象，導(dǎo)致銅排、電纜線等燒毀，開關(guān)設(shè)備振動，有毒氣體、碎片等四處飛濺，造成人員傷亡。但在以往，對于中低壓母線系統(tǒng)的保護，并沒有專用母線保護裝置，所以只能用一些傳統(tǒng)的保護方法，比如說用整定的方法，規(guī)定整定時間在1秒以上，但是這樣使用的時間較長，電流大，甚至燒毀設(shè)備；如果使用電流差保護，雖然保護速度較快，但是所需成本較大，安裝較為困難，還容易受到其他裝置的影響，故障發(fā)生概率大，為了滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，需要保證變壓器和開關(guān)的安全運行，這就要用專用中低壓母線保護裝置，其中的系統(tǒng)就是電弧光裝置了，電弧光保護裝置是一種用于中低壓線路中的裝置，它可以在母線發(fā)生短路故障時迅速切斷電源開關(guān)，免除故障，使設(shè)備免受其害。在開關(guān)柜中設(shè)置電弧光保護裝置，可以判斷母線是否發(fā)生故障，并且在柜內(nèi)有弧光時，切斷開關(guān)，將故障縮小到一定范圍之內(nèi)，盡量為企業(yè)減小經(jīng)濟損失。
電弧光保護裝置由幾大部分組成，其中包括弧光傳感器、傳輸光纖以及傳感器，電弧光保護裝置使用較為簡便，可以就近選擇電流，也可以在任何地方接收到其他裝置的弧光信號，并在一定時間內(nèi)實現(xiàn)判斷、記錄數(shù)據(jù)以及人機交互功能，弧光傳感器的安裝位置需要在開關(guān)柜中的室壁上，一旦發(fā)生故障，傳感器就會把檢測到的信號發(fā)送給電弧光裝置，完成光電的正常轉(zhuǎn)換。其中的弧光傳感器是核心元件，它主要可以分為兩種，一種是帶式弧光傳感器，一種是點式弧光傳感器，由于兩種形式各不相同，所以應(yīng)用于不同的地方，帶式光纖傳感器主要應(yīng)用在狹窄的空間里，利用帶式檢測有疑點的位置，一整條都可以順利完成檢測工作，并能接收到弧光信號，所以操作簡便，布置方便，但是效率較低，因為不能定位，而且在開關(guān)柜數(shù)量較多時不宜使用；點式弧光傳感器主要應(yīng)用在電纜室與開關(guān)室中，它比帶式弧光傳感器定位度更高，操作簡便，但是由于呈點狀，所以在使用時需要將傳感器都連接起來使用，如果在開關(guān)柜內(nèi)操作，就具有一定難度。在使用弧光傳感器時，需要考慮開關(guān)柜的絕緣性以及現(xiàn)場情況，可以使用塑料光纖作為傳播介質(zhì)，能夠起到采集光信號、過濾光源的作用，這一系列的轉(zhuǎn)換行為都在采集器中完成，有的也可以在傳感器內(nèi)部完成；在弧光傳感器內(nèi)部，存在主控單元，主控單元主要處理和分析來自弧光傳感器的信息與數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些信息快速判斷跳閘信號，并切除故障，根據(jù)傳感器的位置信息，主控單元可以判斷出故障點的位置，找準定位，除了主控單元以外，還包括擴展單元，擴展單元是為了檢測出別的系統(tǒng)位置，還能夠擴展傳感器的數(shù)量，另外，它還具有采集信息模塊，檢測母線電流的功能。保護裝置中的連接方式主要為光纖連接、電纜連接，主控單元與電流之間采用電纜連接，而弧光擴展單元與主控單元之間采用光纖連接。而下屬的各單元之間分別可以采用聯(lián)合的方式連接，光纖與電纜混合連接，采用這樣的模塊式連接，弧光保護裝置可以用于不同的電力系統(tǒng)，既可以形成只有一個主單元的保護裝置，也可以形成多個單元組成的復(fù)雜系統(tǒng)。
2關(guān)鍵技術(shù)
就目前國內(nèi)廣東省使用的弧光傳感器中，有的為有源光傳感器，有的為無源光傳感器，有源光傳感器能夠在柜中就實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，通過電纜對信號進行傳輸，傳輸?shù)男盘栔饕獮槿跣盘?，而且信號易受到周圍環(huán)境的影響，尤其是電磁的干擾，穩(wěn)定性減弱；而無源光傳感器的監(jiān)控范圍較小，且監(jiān)控效果差異較明顯，存在一些監(jiān)控不到的區(qū)域。以廣東某種無源光傳感器為例，它是一種基于工頻量變化的信號判斷依據(jù)，使用這種傳感器，不僅能夠提升電弧光的檢測依據(jù)，還能夠減輕外部環(huán)境對其的影響，在重負荷狀態(tài)下也能達到較高的靈敏度，當(dāng)電流量變化過大時，電信號能夠準確判斷出數(shù)值，電信號與光信號一同組成電弧保護動作。該種技術(shù)中的電弧光保護區(qū)域中所使用的是計算機編程技術(shù)，系統(tǒng)配置且靈活，人員能
夠清楚看到表現(xiàn)出來的信息，通過按點表現(xiàn)出來的保護區(qū)域，在各區(qū)域中都設(shè)立有監(jiān)控點，并且設(shè)立跳閘出口，這樣可以使保護操作具有靈，能夠根據(jù)現(xiàn)場跳閘的情況迅速做出反應(yīng)，縮小故障范圍，該種配置方式可應(yīng)用于不同的接線方法，該種配置方式還具有弧光演變記錄功能，能夠連續(xù)記錄64個波段，尤其是二進制數(shù)據(jù)信息，即使是弧光傳感器的光強信號，也能夠及時記錄下來，有助于分析事故位置及其原因，判斷弧光的運動過程。
3弧光保護裝置應(yīng)用
3.1弧光保護系統(tǒng)
弧光保護系統(tǒng)是目前國內(nèi)發(fā)展較為成熟的弧光保護裝置，這種系統(tǒng)主要是應(yīng)用紫外線技術(shù)將速度較快的跳閘問題控制在4秒鐘以內(nèi)，這樣可以在這時間內(nèi)及時作出反應(yīng)，從而起到保護開關(guān)柜、母線以及各設(shè)備的作用，在柜中配有專門的母線室，母線上的隔離柜與PT柜都屬于母線系統(tǒng)，母線上的間隔中裝有弧光傳感器，電流可以直接通過擴展器進入主控單元，母線先按照各個區(qū)域劃分，它配置的探頭再直接深入主控單元，如果發(fā)生的故障處于母線保護的范圍之內(nèi)，那么在其中的弧光傳感器檢測到這個故障，通過弧光動作表現(xiàn)出來，則主控單元就可以根據(jù)電流判斷出邏輯速跳低壓側(cè)開關(guān)，弧光傳感器與主控單元之間具有聯(lián)系，通過光纖來實現(xiàn)通信的，主控單元先根據(jù)不同的運作方式將一些變現(xiàn)異常的電流狀態(tài)傳輸給弧光繼電器；如果故障發(fā)生在繼電保護開關(guān)的范圍之外，那么就需要弧光傳感器直接產(chǎn)生作用，發(fā)生弧光，跳本開關(guān)，當(dāng)開關(guān)發(fā)生跳閘時，弧光繼電器發(fā)送故障狀態(tài)信號給主控單元；但是故障如果發(fā)生在斷路器的上方，那么弧光傳感器動作后，不能直接切斷故障，當(dāng)主控單元收到弧光傳感器發(fā)出的信號后，零序電流又是滿足的情況，主控單元就可以根據(jù)邏輯實現(xiàn)低壓側(cè)開關(guān)跳閘，從而發(fā)揮保護作用。
3.2弧光保護系統(tǒng)的特點

7結(jié)語
總之，弧光保護裝置可用于中低壓電力系統(tǒng)中，在母線中裝設(shè)電弧光保護裝置尤其重要，因為它可以迅速找準故障定位，切除故障，從而起到保護母線的作用，維護電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻：
[1]楊曉芬.弧光保護裝置的應(yīng)用．
[2] 晉建廠.弧光保護裝置在船舶電力系統(tǒng)中的應(yīng)用探討[J].電器與能效管理技術(shù),2015(6):34-36.
[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.5（版）.

作者簡介：
程瑜，女，本科，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(jiān)測系統(tǒng)。

審核編輯 黃宇