浅谈电弧光?；ぷ爸迷谥醒鼓赶咧杏τ梅桨?/h1>

更新时间：2025-03-04      浏览次数：283

安科瑞 陈聪

摘要：中低压系统一直未装设母线?；?，但运行情况表明，中低压母线故障会严重影响到变压器及母线开关设备的安全运行。因此，中低压母线?；ば枰玫阶愎坏闹厥?，找到一种快速的?；ぷ爸檬堑鼻耙幌钇惹械娜挝?。电弧光?；は低尘褪窃谡庵智榭鱿掠υ硕?，该装置已在电力系统中得到了的应用。

关键词：中低压母线;电弧光?；?中低压母线

0引言

在电力系统中，35kV及以下电压等级的母线由于没有稳定问题，一般未装设母线?；?。然而，由于中低压母线上的出线多，操作频繁，三相导体线间距离与大地的距离比较近，容易受小动物危害，设备制造质量比高压设备差，设备绝缘老化和机械磨损，运行条件恶劣，系统运行条件改变，人为和操作错误等原因，中低压母线的故障几率比高压、压母线高得多。但长期以来，人们对中低压母线的?；ひ恢辈还恢厥?，大多采用带有较大延时的后备?；だ辞谐赶呱系墓收?，往往使故障发展、扩大，从而造成巨大的经济损失。

近年来，由于各种原因开关设备被严重烧毁，并导致相关设备一并损坏的事故时有发生。而主变压器由于遭受外部短路电流冲击损坏的事故也逐年增加，这些配网事故处理不当会被扩大发展为输电网事故，造成重大的经济损失，已引起电力部门的广泛关注。究其原因大多是因为没有装设中低压母线?；?，未能快速切除故障造成的。所以，为了保证变压器及母线 开关设备的安全运行，根据继电?；た焖傩缘囊?，迫切需要配置专用中低压母线?；?。

1开关柜电弧耐受时间

IEC298标准规定，开关柜可以承受的电弧燃烧时间为100ms。从?；た毓穹矫婵悸?，?；ざ饔υ谛∮?00ms 的时间内切除故障，以防止弧光短路故障 进一步发展扩大造成更大的危害。表1为各种电弧燃烧时间下进行试验得出的结论。

表1各电弧燃烧时间下设备的损坏情况

2弧光短路故障的防护措施

2.1防护措施。

采用这种措施的目的是限制故障电弧产生的各种效应，如加强开关柜的结构，密封隔离各单元室、设置释放板和泄压通道等。采用这种措施在一定程度上能减少损坏程度；另一方面，如果要采用通过加强结构的方式来较大地提高开关柜的燃弧耐受时间的话，则需要增加很大的设备费用。表2为国外对增加开关柜内部燃弧耐受时间和相应增加成本进行评估的结果。

表2电弧耐受时间和增加成本的评估

2.2防护措施。

采用高速专用中压母线?；で谐收弦韵拗乒收系缁〉某中奔?，从根本上限制故障电弧，其各种效应对设备和人员的危害。如果中低压母线?；つ茉诳毓衲褪苋蓟∈奔湟阅谇谐收系幕?，将地限制弧光故障对开关设备的损坏；从另一方面看，限制开关设备的损坏，即阻断了故障发展的可能性，从而可避免主变压器长时间遭受短路电流的冲击而损坏。这也是目前迫切需要的限制因弧光短路故障损坏开关设备及变压器的防护措施。

3现有的中压母线?；?/span>

目前普遍采用的中压母线?；し桨赴ǎ罕溲蛊骱蟊腹鞅；し桨?、馈线过流?；け账溲蛊鞴鞅；し桨?、采用环流原理的高阻抗母线?；し桨?。

3.1变压器后备过流?；し桨?。

这是目前国内应用广泛的中压母线?；し桨?。由于考虑到与馈线和母线分段开关的配合，?；ぬ⑹奔湟话阏ㄎ?.0~1.4s,有的甚至更长，达2.0s以上。这一动作速度远远不能满足快速切除中压母线故障的要求。

3.2馈线过流?；け账溲蛊鞴鞅；し桨?。

近年来，微机过流?；ぴ谥醒估∠吖惴河τ?，国外提出利用馈线过流元件闭锁变压器过流?；さ姆桨?，该方案与变压器后备过流?；し桨赶啾绕涠魉俣扔辛艘欢ǖ奶岣?，典型动作时间为300~400ms。但对于要求100ms 以内切除故障仍不能满足要求。

3.3采用环流原理的高阻抗母线?；し桨?。

国外某些重要工程曾采用专用中压母线?；し桨?，?；ざ魇奔湟话阄?5~60ms。这种方案接线复杂、对TA的要求高，安装在6/35kV母线上有很多困难，也很不经济。此外，由于其?；し段艿絋A 安装位置的限制，不能避免发生故障几率较高的电缆接头处的故障，并且也不能提供故障定位。因此也不适合中压母线?；びτ?。

从实际应用情况来看，现有的?；し桨甘窍匀徊?能满足快速切除母线故障的要求。因此，迫切需要采用一种新型中低压母线?；は低?，以解决目前运行中由于中低压母线发生故障几率较高、延迟切除故障导致故障发展、扩大，从而造成巨大经济损失的问题。

4新型电弧光?；は低彻钩?/span>

新型电弧光?；は低秤梢韵录父霾糠止钩桑褐骺氐ピ?、电流单元、弧光单元、弧光传感器(探头)、数据线和光纤。系统的基本原理是：通过测量开关柜中的弧光，弧光传感器可以连接到主控单元或者弧光单元，电流单元则用于传输电流信号。在弧光传感器检测到弧光信号的同时，若电流单元检测到了过流信号，则被判为产生了电弧光故障。一旦检测到电弧光故障，?；は低郴嵩?ms内发出跳闸指令，达到?；さ哪康?。

4.1主控单元。

主控单元是电弧光?；は低车暮诵牟考?，作用是管理、控制整个系统。主控单元有4个数据传输接口，每个接口可连接6个弧光或电流单元；输出接口包括4路快速跳闸输出和6路常规继电器跳闸输出；20个弧光检测光纤接口，用于连接弧光传感器。通过主控单元中的现实，可以准确判断电弧光产生的位置。

一个主控单元能同时?；ぜ父龆懒⒌目毓?，因此，电弧光?；は低车幕」獾ピ偷缌鞯ピ梢苑稚⒌讲煌目毓衲?，把检测到的弧光或电流信号传送到主控单元，主控单元收集到这些必要的数据，根据实际情况输出跳闸信号到断路器。

4.2弧光单元。

弧光单元用于检测弧光，具有10个弧光检测光纤接口，用于连接弧光传感器?；」獾ピ姘迳系牡缥患朴美吹髡泄獾那慷?，校准好后，把信息传递到下一个电流或弧光单元，或者传到主控单元。通过弧光单元，?；は低呈贾漳茏既返厥侗鸪ǖ墓飧卸ㄖ档幕」獯衅魉诘?。

4.3电流单元。

传送至主控单元。电流单元可匹配1A 、2A 、5A的电流互感器，电流的整定可以从面板上的电位计来调节。电流单元检测到的电流数据通过光纤或数据线传送到主控单元，主控单元依据设定的逻辑判据决定是否输出跳闸信号。

4.4弧光传感器。

弧光传感器安装在开关柜内，是探测弧光的光感应元件。发生电弧光故障时，光的强度会大幅度增加，弧光传感器内的感光元件就会把光信号转换为电信号传给弧光单元或者主控单元。电弧光?；は低车母泄?范围灵敏度可在弧光单元和主控单元进行调整。

封闭式母线系统中，在每个开关柜装设一个弧光传感器。在开放式母线系统中，弧光传感器的间隔约为5~6m。

4.5数据线和光纤。

在主控单元和弧光单元或电流单元间的数据传送是靠光纤和数据传输线来完成的。光纤传输触发信号至主控单元，工作电源，报警信号，自控数据信息流的传送则通过数据传输线来完成。

5新型电弧光?；は低彻钩?/span>

这种新型电弧光?；は低呈且恢衷砑虻?、动作快速可靠、?；じ哺欠段Ч?、安装维护方便的装置，目前已有超过数百套该型电弧光?；は低吃诎ㄎ夜谀诘慕龉业?00V~20kV 中低压开关柜中投运，用户遍及发电厂、变电站以及工业商业用户等领域。产品运行情况及用户反馈意见表明，该种电弧光?；は低澄榷煽?，能可靠地显示故障位置、发出跳闸指令。

6安科瑞ARB6产品功能

型号和主要功能			ARB6-A6	ARB6-A12	ARB6-A18	ARB6-A24	ARB6-A30
硬 件 资 源	弧光探头信号采集		6	12	18	24	30
	电流采集		4组3相电流，共12路电流通道
	电压采集		3路零序电压，共3路电压通道
	开入量采集		5	22	5	22	5
	继电器输出		14路?？隹冢ㄆ渲?路高速出口）和2路常闭出口
	2路RS485接口		√
	1路以太网接口		√
	2、3路以太网接口		■
	GPS对时		√
	USB接口		√
保 护 功 能	弧光?；?/span>	弧光单判据	√
		弧光与电流双判据	√
		弧光与零序电压双判据	√
	弧光监测及故障点定位		√
	弧光探头及光纤链路实时自检		√
	失灵?；?/span>		√
	CT断线监测		√
	非电量?；?/span>		√
	装置异常告警		√
	检修状态闭锁		√
	故障录波		√
通信规约	Modbus		√
	IEC101		√
	IEC103		√
	IRIG-B		√
	LoopBack		√

注：√表示具备此功能，■表示可选功能。

6.1产品选型指标配置

外形		型号	指标	配置
		ARB6-A6	动作时间： 弧光单判据≤3.8ms 弧光电流双判据≤7.8ms	0.4kV~35kV：每段母线配置1台主机。
		ARB6-A12
		ARB6-A18
		ARB6-A24
		ARB6-A30
		选配	第2、3路以太网接口
		ARB-S0	无源型广角宽光谱探头 （不含电池、免维护） 自带滤光功能 全绝缘、不含金属成分 （没有电气安全隐患） 配套双股阻燃光纤（20米）	高压柜：母线室配置1个弧光探头，手车室和电缆室可按需各配置1个弧光探头。 低压柜：正对主母排处配置1个弧光探头。
		ARB-S1	无源型广角紫外光探头 （不含电池、免维护） 自带滤光功能 ST标准接口 （国网应用） 配套双股阻燃光纤（20米）

6.2开孔尺寸

6.2.1 ARB6弧光?；ぷ爸冒沧拔恢煤涂壮叽?。

ARB6弧光?；ぷ爸冒沧笆毙杩悸强毓癜沧翱占?，与?；し段诘缭唇呋芈返腡A回路连接、?；ぬ⒒芈妨?，原则上采用就近安装方式，避免TA采集回路、跳闸回路连线过长，一般安装于主变压器中、低压侧进线柜或 TV 柜柜门上，建议采用面板开孔安装。

ARB6弧光?；ぷ爸猛庑魏涂壮叽缛缦?。（尺寸单位：mm）

左视图 正视图 开孔图

6.2.2 ARB-S弧光探头固定方式和开孔尺寸

ARB-S弧光探头固定在卡扣支架上，卡扣支架需要开孔安装?？壑Ъ艿目壮叽缥?0mm（直径）。

 

6.3 探头安装位置

6.3.1母线室弧光探头安装

6.3.2手车室弧光探头安装

6.3.3电缆室弧光探头安装

7结论

随着现代微机和光电子技术的发展，各种新型母线?；ぴ砗妥爸貌欢铣鱿?，为实现中低压专用母线?；ぬ峁┝烁髦纸饩龇桨?。电弧光?；ぷ魑恢终攵灾醒箍毓窆收咸匦钥⒌哪赶弑；は低?，具有原理简单、动作可靠迅速、对变电站一次设备无特殊要求、适应于各种运行方式、且在各种运行方式下不需要?；で谢坏扔诺?，为用户提供了一个理想的中低压母线 ?；そ饩龇桨?。

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