浅析电弧光?；ぴ诿嚎罂毓裰械挠τ?/h1>

更新时间：2024-03-13      浏览次数：823

安科瑞 陈聪

摘要：电弧光?；は低衬芄坏丶跎倏笊降缤低持械陌踩?。结合某矿实际，使用电弧光?；ぷ爸肁RB5，该装置采用光纤传感器作为电弧光探测单元，弧光传感器与?；ぷ爸眉洳捎媚Ｄ夤庑藕糯浣庑藕抛系?，在短时间内快速切除故障，大限度缩小弧光?；は低巢唤龆愿哐箍毓衿鸬搅吮；ぷ饔镁眯б?。

关键词：弧光?；?；光纤传感器；高压开关柜

0 引言

随着国民经济的不断发展，我国煤矿的机械化程度不断提高，所需用电量也在逐年增加，中低压(35kV及以下电压等级)配电系统的在矿山生产系统中得到了广泛的应用。配电系统中的中、低开关柜的数量越来越多，中低电压等级的母线由于所处环境复杂，技术设备故障和人为因素等原因，易引发母线短路，存在很大的安全隐患。由于母线发生故障时，采用变压器的后备?；だ辞谐赶呱系墓收?，无法在发生故障的时间解决，设备损坏几率增加，严重时导致烧毁。据报道，我国供电系统中开关柜每年有200多面被烧毁，而开关柜短路事故更是经常发生，有时甚至造成更大的电网事故，直接造成矿山机械设备的损失和经济损失。因此，在应用供电系统时，如何在保证矿山生产效率的同时保证矿山设备及人员?；?，是我们研究和攻克的难题。

1弧光的参数及危害

1.1弧光参数

1)空气弧光产生时的大的瞬时功率较大，可达40MW；

2)内部温度较高，可升至10000。C以上；

3)中压范围内弧光产生时和结束时的温度可达4500。C：

4)弧光的大电压可达500V～1000V；

5)弧光的光强超过正常的照明光强2000倍。

1.2弧光的危害

弧光在毫秒时间级别发生消失，释放的却很惊人，对矿山机械设备和人身安全都有巨大的破坏性]。

1)电弧温度惊人，可达10000℃，超过一定温度损害电网；

2)电弧引起火灾，烧毁电缆；

3)稳定过高导致开关柜内开关装置爆炸，使其失效i

4)容易造成人员伤害，对人员脸部和皮肤形成性伤害；

5)爆炸时产生的气体，技术人员吸入会损伤其呼吸系统。

2弧光?；ぜ际醯南肿春痛胧?/span>

1995年，中国引进了套弧光?；ぷ爸?。近年来，人们注意到切除母线时产生的过流?；ざ魇奔涔さ奈侍?，分析了电弧故障时产生的声、光、热和电磁等效应。采用理论与实际相结合的方法，分析电弧效应，开发研制出各种用来检测电弧的?；ぷ爸?，并在矿山中得到了加速应用。如此，既对矿山人员起到了安全?；ぷ饔?，也使得矿山的生产效率得到进一步提高。例如：有的利用电弧的热效应，研制出能通过感应电弧的热量而产生动作的采阀式电弧?；ぜ痰缙?；有的利用电弧的电磁效应，通过电弧接地?；ぷ爸眉笆鼻卸戏⑸收系目刈爸?，以便及时的维修；有的检测故障装置中的臭氧浓度，?；けň爸靡员愎ぷ魅嗽蹦茉谑奔浔Ｖと嗽钡陌踩?，不至于给矿山企业带来巨大的人员和经济损失。随着科技的发展，利用电弧的多种效应开发更具性和准确性的新型电弧?；ぷ爸靡殉芍髁?。

现在，功能型感器和非功能型传感器等新型传感器在矿山供电系统中应用广，这种新型传感器不仅灵敏度和度较高，而且绝缘性能较好，具有抗电磁干扰。这两者主要以其中的光纤所起的作用不同区分开来。前者的光纤对被测信号具有传输和的作用；后者仅起传输的作用。光纤传感器在电力系统的电弧光?；ぶ衅鸬搅酥匾淖饔?，它在强电磁干扰和高电压的环境里，能显示出能力。

电弧故障的危害程度取决于电弧电流及切除时间，电弧产生的成指数规律快速上升。发生故障时，技术人员在85ms内切除故障部分，才能保证相关设备免遭遇难，避免不必要的损失，一旦时间超过100ms，相关设备则会遭到损害，严重时会对矿山企业造成不可挽回的损失。

目前常用?；ぷ爸茫?/span>

1)变压器后备过流?；?，但此方案的问题是快速性不过，不能达到开关柜内部电弧故障的?；?。

2)简易母线?；し桨?，采用传统方法识别故障，此方案目前应用为广泛。

3)电弧光母线?；し桨?，利用电弧的相关特性作为判别依据，可快速切除内部故障。

4)其他母线?；し桨?。就投入成本及实施效果综合对比，电弧光?；し桨赣攀泼飨?，其使用比例在矿山配电系统中。

3研究内容

电弧光?；ぶ饕饕谰萘礁霾煌蛩兀汗鹿饧暗缌髟隽?。通过研究传统过流型?；?、弧光非电量型?；ず图恫畹呐浜?，为弧光?；ぷ爸玫难芯糠⑾中碌那腥氲?，进而研究弧光?；ぷ爸?。

其一，传统过流型?；ず图恫钆浜?。以阻抗接地系统分析即接地跳闸时间很短分析：采样15ms～30ms；接点闭合5ms；整定延时30ms~350ms；断路器分闸50ms～80ms；整体故障切除时间：出线130ms+AR，进线450ms，见图1。其二，弧光非电量型?；ず图恫钆浜?。以阻抗接地系统分析，弧光信息1ms；过流判据Ims；接点闭合5ms；断路器分闸50ITIS～80ms；整体故障切除时间：出线87ms，进线87ms，见图2。本文研究内容为：

1)分析电弧对矿山造成的危害，研究电弧?；ぷ爸玫亩髟?。

2)根据不同矿山的实际生产状况研究母线故障变化情况，研究开发符合当地矿山实际生产状况的电弧?；ぷ爸?。

3)在故障状况下，分析各种电弧?；ぷ爸玫亩群投ㄎ怀潭?。

4)分析电弧?；ぷ爸玫挠湃钡悴⒕咛宸治龈米爸枚钥笊脚涞缦低乘陌踩?。

通过研究某矿的配电系统，得出了一套适合该矿山实际生产的电弧光?；ぷ爸玫募际跎枋┓桨?，既能保证弧光?；ぷ爸玫睦么蠡?，也能把对煤矿供电系统的冲击破坏程度降到低，从而避免安全隐患，加强对维修人员的培训，防止人为操作错误带来不必要的损失，并为今后电弧?；ぷ爸眯碌目⑻峁┛煽恳谰?。

4实施方案

1)针对某矿实际生产状况，采用ARB5电弧光?；ぷ爸镁偷匕沧?kV进线柜，该装置满足数字化厂站需要，适应智能电网未来发展趋势。

2)ARB5弧光传感器安装在开关柜内，监测各开关装置的运行，若有开关出现异常状况，立刻实施?；ご胧?。

3)采用以太网或串口103送后台监控系统。

4)具有友好的人机接口，调试维护方便。

某煤矿使用的电弧光?；ぷ爸梦涞缯?、电厂、工业企业用户等场合的中、低压母线提供快速?；?。当发生弧光短路时，被弧光传感器覆盖区域的弧光短路可被快速定位，电弧光?；は低晨焖俣?，切断故障电流，大限度降低电弧光对设备的损害以及人员伤害。电弧光?；ぷ爸猛ü煌寮淖楹?，结合实际应用场所的供电系统，组建成符合实际需要的?；は低?。电弧光?；ぷ爸靡部墒迪侄缘缌餍藕诺牟杉?，进而完成对电弧光、短路器的?；?，CT断线、传感器异常、装置硬板故障等的报警，测控以及信息?；すδ?。在发生故障时，能够定位故障点，跳闸出口提供跳闸矩阵整定，跳开相关断路器，实现分区域?；?，大限度缩小事故停电范围。具有强电磁兼容性，调试维护方便，具有友好的人机接口，方便的现场安装测试功能。

5配置方案

电弧光?；ぷ爸门渲梅桨溉绫?所示。

6安科瑞ARB5-M弧光?；げ费⌒退得?/span>

ARB5-弧光主控单元

技术参数代码	代码说明
弧光主控板数
0	0块主控板，可接0块采集板信号
1	1块主控板，可接6块采集板信号
2	2块主控板，可接12块采集板信号
3	3块主控板，可接18块采集板信号
4	4块主控板，可接24块采集板信号
弧光采集板数
0	0块采集板，可直接采集0个弧光探头信号
1	1块采集板，可直接采集5个弧光探头信号
2	2块采集板，可直接采集10个弧光探头信号
3	3块采集板，可直接采集15个弧光探头信号
4	4块采集板，可直接采集20个弧光探头信号
电流输入
1	1A
5
电源
1	装置电源为DC110V，开入电源DC110V
2	装置电源为DC220V，开入电源DC220V
3	装置电源为AC110V，开入电源DC24V（装置自带）
4	装置电源为AC220V，开入电源DC24V（装置自带）
电源
0	不需要
1	支持MMS
2	支持MMS，GOOSE

（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超过20米。

（4）如有特殊要求，请特别注明。

7安科瑞ARB5-M弧光?；げ饭δ芎图际醪问?/span>

8安科瑞ARB5-M弧光?；げ废殖“沧?/span>

弧光?；ぶ骺氐ピ?、探头安装图如下。

 

9结语

1)电弧光?；は低车募跎倭丝笊降缤低持械陌踩?，降低了因短路故障造成的设备损害和人员伤害，提高了矿山企业的经济效益。

2)能够快速定位短路故障点，在短时间内快速切除故障，大限度缩小矿山停电范围，保证供电系统的稳定可靠运行，使矿山生产能够正常有序进行。

3)目前某矿存在大批设备老化现象，矿山开关柜也不例外，由于近些年矿山趋势的低谷，使得资金以及技术更新都得不到支持，这种背景下，如果低价的国产电弧光?；ぷ爸媚芄患笆笨?，既可保证矿山设备以及人员的安全性，又能够合理控制矿山预算成本，在保证安全的基础上实现具有高的经济和社会效益。

参考文献：

[1]王玉晴.煤矿高压开关柜中电弧光?；ぷ爸玫难芯浚?/span>

[2]鲁普天.智能变电站继电?；ぷ爸米远馐韵低成杓朴胧迪盅芯縖J]．通讯世界，2017(10)：191192.

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5（版）.

 

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