【節(jié)能學(xué)院】淺談中壓系統(tǒng)母線弧光保護(hù)的必要性

摘要：本文介紹了中低壓開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生電弧故障的原因、危害以及弧光保護(hù)在中壓母線保護(hù)中的原理、用途、應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn)，同時(shí)還介紹了弧光保護(hù)應(yīng)用現(xiàn)狀，探討了無線測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際工作場(chǎng)景中的應(yīng)用案例，證明了其在電力監(jiān)控方面的重要應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：弧光保護(hù)。

0

引言

與變電站高壓開關(guān)柜、室外刀閘開關(guān)等一些重要的設(shè)備，經(jīng)過長(zhǎng)期的運(yùn)行，往往開關(guān)觸點(diǎn)以及母線連接出會(huì)由于老化、接觸過大的電阻而發(fā)熱，而這些發(fā)熱位置的溫度不能得到提前預(yù)警監(jiān)測(cè)，就容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。我們知道，高壓設(shè)備接頭部位的溫度難以監(jiān)測(cè)，這主要是由于此部位都會(huì)有高壓裸露，采用一般的溫度測(cè)量方法由于不能解決高壓絕緣問題，所以都不可使用。無線測(cè)溫監(jiān)測(cè)裝置，通過無線電波來傳輸信號(hào)，傳感器主要是安裝到高壓設(shè)備上，同接收設(shè)備間無電氣聯(lián)系，所以，無線測(cè)溫系統(tǒng)能夠從根本上解決高壓設(shè)備發(fā)熱部位溫度監(jiān)測(cè)難的問題。

我國(guó)的電力工業(yè)已經(jīng)進(jìn)入大規(guī)模的發(fā)展建設(shè)，大量的用電設(shè)施，對(duì)電力的需求是極大的，因此，這時(shí)我們需要在安全可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的背景下，提供這些需求，但是電力方面的發(fā)展還不夠完善，存在著弊端和安全隱患。本文就幾個(gè)方面來探討中低壓系統(tǒng)母線裝設(shè)弧光保護(hù)的必要性。

1

重視中低壓母線故障的原因

我國(guó)電力發(fā)展建設(shè)的速度超前，它已經(jīng)進(jìn)入人電網(wǎng)、大機(jī)組、超高壓輸電階段，并且對(duì)發(fā)電機(jī)組的容量要求越來越高，這時(shí)就需要在安全運(yùn)行方面要跟上要求，因?yàn)閱闻_(tái)大機(jī)組的運(yùn)行情況，會(huì)直接影響到整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性、安全性以及經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，發(fā)電廠的用電系統(tǒng)與安全運(yùn)行，對(duì)發(fā)電機(jī)組的影響也越來越大。由此可以看出，如果中低壓母線出現(xiàn)故障，它會(huì)產(chǎn)生弧光，所產(chǎn)生的弧光對(duì)電力設(shè)備及人本身的影響極大，會(huì)造成不同程度的損傷，有時(shí)還會(huì)引發(fā)“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”。國(guó)家對(duì)于這個(gè)問題極其重視，按照我國(guó)現(xiàn)行的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來看，在配置方面一般不會(huì)使用專用的設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，而是采用另一種方法，即借助于上一級(jí)元件的后備過流的方法來保護(hù)，從而切除中低壓系統(tǒng)母線短路的問題，這樣的做法是有弊端的，電路故障應(yīng)該用最短的時(shí)間去維修，而這類保護(hù)方法會(huì)導(dǎo)致維修時(shí)間延長(zhǎng)，對(duì)設(shè)備也有一定的損傷。這些問題如果沒有使用恰當(dāng)?shù)姆椒?，還會(huì)引起不同程度的故障，輕則會(huì)發(fā)展為輸電網(wǎng)故障，重則會(huì)使電力系統(tǒng)出現(xiàn)整體的故障。

2

中低壓系統(tǒng)母線故障發(fā)生的原因

弧光放電燃燒，表示著中低壓母線出現(xiàn)了故障。中低壓母線所釋放的能量是極大的，它發(fā)生故障時(shí)所產(chǎn)生的弧光，會(huì)使壓力和溫度瞬間升高，形成電弧之后，與它接觸的空氣會(huì)被立刻電離，繼而會(huì)產(chǎn)生具有極高能量的爆炸性壓力和高溫，在產(chǎn)生這些巨大能量的時(shí)候，如果沒有及時(shí)被切除，將會(huì)對(duì)設(shè)備以及人員造成不同程度的損傷。然而，造成中低壓開關(guān)柜內(nèi)出現(xiàn)這類故障的原因有很多。

2.1設(shè)備質(zhì)量不過關(guān)

沒有科學(xué)合理地設(shè)計(jì)開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)，開關(guān)柜過大或者過小，再加上制造質(zhì)量沒有做到位，在正式投入使用時(shí)，會(huì)導(dǎo)致絕緣處老化以及機(jī)械設(shè)備受到磨損，從而會(huì)導(dǎo)致它的絕緣水平程度下降，設(shè)備質(zhì)量方面，需要為后面的使用打下良好的基礎(chǔ)，質(zhì)量方面如果不過關(guān)，就會(huì)導(dǎo)致后續(xù)出現(xiàn)問題。

2.2運(yùn)行維護(hù)不到位

運(yùn)行維護(hù)方面也是極其重要的，它在什么樣的環(huán)境下使用，關(guān)乎到系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。如果在高溫、潮濕、化學(xué)侵蝕等這些惡劣環(huán)境下運(yùn)行，所使用的絕緣材料便容易受損，會(huì)縮短它的使用期限，而在絕緣的表面，會(huì)出現(xiàn)一些不同程度的損傷，絕緣便會(huì)出現(xiàn)故障，進(jìn)而就會(huì)導(dǎo)致中低壓母線系統(tǒng)出現(xiàn)短路的故障。

2.3維護(hù)操作不當(dāng)

電廠的檢修維護(hù)在整個(gè)系統(tǒng)中起著關(guān)鍵的作用，而有些人對(duì)這個(gè)工作極不重視，常常會(huì)出現(xiàn)由于操作不當(dāng)而出現(xiàn)的故障，如在檢修時(shí)，誤將自己的工具遺落在開關(guān)柜中、忘記測(cè)量并記錄自己所在工作區(qū)域的電壓等，這些典型的操作不當(dāng)，都會(huì)引起中低壓系統(tǒng)母線出現(xiàn)故障，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)更大的問題。

2.4其他

除了上述這些因素以外，還有一些由于工作人員的不認(rèn)真造成的故障，如開關(guān)柜沒有密封好，一些小動(dòng)物會(huì)偷偷溜進(jìn)去，對(duì)絕緣處進(jìn)行啃咬，從而導(dǎo)致中低壓系統(tǒng)母線出現(xiàn)故障。除此之外，電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)總是在不停地改變，用電的情況增多，從而導(dǎo)致電纜增多，電量超負(fù)荷，也是故障出現(xiàn)的所在。

3

弧光母線的保護(hù)系統(tǒng)工作原理

弧光產(chǎn)生斷路的危害性極大，弧光會(huì)在開關(guān)柜內(nèi)發(fā)生爆炸，而燃燒的氣體和熱能會(huì)迅速擴(kuò)散到周圍，并且它還能融化和蒸發(fā)金屬，由于這些危害，我們才需要一個(gè)保護(hù)系統(tǒng)。不僅這樣，任何設(shè)備都需要保護(hù)，中低壓系統(tǒng)母線也不例外。而電弧光母線的保護(hù)系統(tǒng)，是一種針對(duì)中低壓系統(tǒng)母線的特點(diǎn)經(jīng)過多位專家研究出來的系統(tǒng)，它具有多種優(yōu)點(diǎn)，它適用于各種運(yùn)行方式，在各種運(yùn)行方式下都不需要人為進(jìn)行切換就能進(jìn)行保護(hù)，這是一個(gè)便利的系統(tǒng)，不僅能起到很好的保護(hù)作用，還能提高可靠性，是一個(gè)理想型的保護(hù)中低壓系統(tǒng)母線的解決辦法。

3.1弧光的原理

弧光保護(hù)的原理，如圖 1所示，它的動(dòng)作判斷據(jù)為故障時(shí)產(chǎn)生的兩個(gè)條件，也就是弧光和電流增量。在發(fā)生故障時(shí)，它會(huì)檢查開關(guān)柜，然后，在同時(shí)檢測(cè)到弧光和電流增量時(shí)，就會(huì)下達(dá)跳閘的指令。

圖1 弧光保護(hù)原理示意圖

3.2弧光的特點(diǎn)

人們選用這個(gè)保護(hù)系統(tǒng)，是由于它具有很多明顯的優(yōu)點(diǎn)：①它的原理簡(jiǎn)單、通俗易懂，保護(hù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，它在發(fā)生故障時(shí)，只需要檢查開關(guān)柜內(nèi)，然后，在同時(shí)檢測(cè)弧光和電流增量，就會(huì)下達(dá)跳閘的指令；②能夠更快迅速 地發(fā)現(xiàn)故障并起到保護(hù)作用，當(dāng)出現(xiàn)電路故障時(shí)，應(yīng)該用及時(shí)地去維修，而這個(gè)系統(tǒng)能最快的發(fā)現(xiàn)故障，以檢測(cè)弧光信號(hào)和過流關(guān)閉為依據(jù)，從而可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)的可靠動(dòng)作，這個(gè)系統(tǒng)起到一個(gè)連鎖反應(yīng)，本身會(huì)連鎖自我檢查，如此就能夠充分地保證整個(gè)系統(tǒng)的安全性以及可靠性；③能準(zhǔn)確地找出故障點(diǎn)并準(zhǔn)確定位，在發(fā)生故障時(shí)，它能夠準(zhǔn)確地找出故障點(diǎn)，并且能夠準(zhǔn)確地標(biāo)記故障點(diǎn)的位置，能保證工作人員在維修時(shí)，能快速地找到故障位置，并且處理故障來恢復(fù)供電系統(tǒng)；④在斷路器不起作用時(shí)，起到一個(gè)保護(hù)作用，在主斷路失控的情況下，它可以發(fā)出一個(gè)指令，不受其他機(jī)器的控制，跳過上一級(jí)完成跳閘動(dòng)作，從而提高系統(tǒng)的安全性與可靠性。這些特點(diǎn)，更好地說明了這個(gè)保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)越性，是保護(hù)中低壓系統(tǒng)母線最好的解決辦法。

4

弧光保護(hù)系統(tǒng)與變壓器后備過流保護(hù)的對(duì)比

弧光保護(hù)系統(tǒng)是專門用于來保護(hù)中低壓系統(tǒng)母線的系統(tǒng)，它的動(dòng)作時(shí)間快，相比于傳統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)，要更具有優(yōu)越性，它采用弧光和電流閉鎖的方法來進(jìn)行雙重判斷，增加了它的可靠性，從而對(duì)安全性能也有了一定的保障，它在發(fā)生故障時(shí)，能準(zhǔn)確地定位，減少了維修人員查找的時(shí)間，大大減短了維修時(shí)間，從而來保障故障之后快速供電。

而變壓器后備過流保護(hù)它也有優(yōu)點(diǎn)，它不需要專門的1套裝置系統(tǒng)，工作量較小，而且它不能像弧光保護(hù)系 統(tǒng)那樣對(duì)故障點(diǎn)準(zhǔn)確定位，耗費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)，并且可靠性低?？偠灾饔懈鞯膬?yōu)點(diǎn)，但是從綜合來看，弧光保護(hù)系統(tǒng)是比較理想的解決方法。

5

安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)裝置

5.1產(chǎn)品選型說明

ARB5-弧光主控單元

（1）＊表示可選附件。

（2）主控板和采集板數(shù)量之和不能大于4。

（3）弧光探頭到采集板的長(zhǎng)度不能超過20米。

（4）如有特殊要求，請(qǐng)?zhí)貏e注明。

5.2功能和技術(shù)參數(shù)

5.3弧光保護(hù)產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)安裝

弧光保護(hù)主控單元、探頭安裝圖如下：

6

結(jié)語

隨著我國(guó)電力建設(shè)的發(fā)展，發(fā)電廠日漸增多，發(fā)電廠中的中壓開關(guān)柜也日漸增多，而隨之而來的就是故障不斷地出現(xiàn)，因此，我們對(duì)中低壓系統(tǒng)母線的保護(hù)，應(yīng)該越來越重視。中低壓系統(tǒng)母線的保護(hù)，不僅需要精準(zhǔn)、熟練地掌握技術(shù)，還需要一些保護(hù)系統(tǒng)來協(xié)調(diào)配合完成，而弧光保護(hù)系統(tǒng)作為一個(gè)理想的解決方法，可以有效地解除故障，減少設(shè)備維護(hù)的次數(shù)，提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性，將損失降到最低，保證電力可以不斷地供給，從而保證了整個(gè)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。