安科瑞 劉秋霞
摘要：隨著能源需求的不斷擴大，對于電力系統(tǒng)中的用電保護受到越來越多人的關(guān)注。目前的電廠廠用電的保護模式較為單一，特別在母線發(fā)生弧光路的時候無法及時采取相應的措施，從而擴大了因路造成的損失。文章簡要分析了弧光保護的原理、弧光產(chǎn)生的原因以及對于電廠的危害并介紹了弧光保護系統(tǒng)，在實際生產(chǎn)過程中有一定的指導意義。
關(guān)鍵詞：弧光保護；電廠；用電保護
0引言
電廠的用電保護中一般存在母線的不穩(wěn)定情況，傳統(tǒng)的廠電保護系統(tǒng)均沒有安裝母線保護裝置。文章提出弧光保護系統(tǒng)對于電廠廠用電的保護。弧光保護一般是以一段母線作為一個控制單元，每個單元進行單獨保護，弧光保護的主要問題是弧光路，弧光路是電廠廠用電為常見的故障之一，在電弧電阻的影響下路電流無法達到過流的狀態(tài)從而導致弧光傳感器無法的獲得光信號主控單元也不能及時作出相應的切斷故障點的命令，在一定的時間內(nèi)會造成弧光發(fā)出大量的熱量，長此以往會造成較大的安全隱患，從而導致人員傷亡以及設(shè)備的損壞。
1弧光保護原理
弧光保護的配置以每段母線為一個單元，一個單元即為一套保護。原理是通過裝設(shè)在母線連接間隔上的弧光傳感器進行相應母線室弧光檢測，由擴展單元和總線電纜將弧光信號上傳到對應的主單元，若為分段母線接線，主單元在收到弧光信號的同時，將弧光信號同步轉(zhuǎn)發(fā)至另外一個主單元，然后比較自身采集到的電流信號，若弧光和電流均滿足判據(jù)，則判為本段母線發(fā)生故障，發(fā)出跳閘令跳開主變進線斷路器。其主要原理圖如圖1所示。
2弧光產(chǎn)生的原因及危害
沿海電廠弧光的產(chǎn)生原因主要分為以下幾點：母線的絕緣層出現(xiàn)破損及老化現(xiàn)象；沿海電廠的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變導致電壓發(fā)生變化；有物品碰到電網(wǎng)中帶電的地方；操作人員的操作流程不合規(guī)范以及環(huán)境惡劣等幾點都有可能造成弧光的產(chǎn)生。
弧光對于人體以及設(shè)備都有較大的危害。在產(chǎn)生弧光后放電的電流值較大，此時電弧的溫度可能會達到數(shù)千度的高溫可以造成人體大范圍的，同時被弧光放電產(chǎn)生的高溫融化的金屬在發(fā)生一系列物理反應后，會滲入人體的皮膚從而嚴重威脅人體的健康。同時，電弧在產(chǎn)生弧光會產(chǎn)生高壓氣體，這些氣體沖擊可能會造成電力設(shè)備的損壞，在開關(guān)柜中發(fā)生弧光故障時會釋放出大量的熱量會燒壞開關(guān)柜中高額的設(shè)備，弧光還能沖擊變壓器造成電網(wǎng)出現(xiàn)斷電的現(xiàn)象，同時弧光產(chǎn)生的高溫會嚴重破壞電力系統(tǒng)中的各種線路從而威脅電廠的正常運行。
3弧光保護系統(tǒng)
3.1主要控制單元
弧光保護系統(tǒng)的主要控制單元是整個系統(tǒng)的核心部分，它的工作原理主要是在電力系統(tǒng)中對電流進行不斷的檢測同時對于弧光傳感器反饋的信息進行分析處理，在識別危險源時及時對于故障點進行切斷。主要控制單元一般安裝在進線柜的控制門板上，主控單元能夠結(jié)合弧光傳感器反饋的信息進行準備得定位，同時使用者還可以根據(jù)不同的運行模式選擇不同的切斷方式和信號反饋。
3.2電源模塊
在電廠廠用電的弧光保護系統(tǒng)中有一個單獨的電源，此電源的主要供電目標是弧光保護系統(tǒng)的核心主要控制單元，在主要控制單元得到供電后會輸出電流給電流元件以及弧光單元，電源模塊與主控單元安裝在同一位置。
3.3弧光傳感器
弧光傳感器的主要作用是對母線進行保護，是一種光感應的器件，當出現(xiàn)弧光危害時，光信號會隨之大，此時弧光傳感器會捕捉光信號并把它反饋到主控單元。
3.4電流元件
電流元件主要是用來檢測電流信號的一種元件，由于電流元件具有多樣性因此弧光保護系統(tǒng)中的故障切入模式也有多種選擇性，電流元件可以搭配不同種類的電流互感器。電流元件在檢測到電流信息后會及時通過光纖反饋到主控單元中，主控單元在經(jīng)過分析處理后會發(fā)出相應的命令，如果主控單元判斷會產(chǎn)生弧光時發(fā)出的是切斷故障點的命令，反之則不會發(fā)出命令。電流元件為了用的距離采集到電流信息一般安裝在電源的進線柜中。
3.5弧光單元
弧光單元的出現(xiàn)時為了彌補主控單元中弧光檢測接口不足的情況，一個弧光單元具有十個弧光檢測接口，每個接口均通過光纖將光信號傳遞給弧光傳感器，同時弧光傳感器的感光強度可以通過主控面板進行一定程度的調(diào)節(jié)。弧光單元的安裝原則是保證弧光單元與主控單元的距離不能太遠，以保證數(shù)據(jù)的安全可靠性。
4安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品選型說明
ARB5-弧光主控單元
技術(shù)參數(shù)代碼 | 代碼說明 |
弧光主控板數(shù) | |
0 | 0塊主控板，可接0塊采集板信號 |
1 | 1塊主控板，可接6塊采集板信號 |
2 | 2塊主控板，可接12塊采集板信號 |
3 | 3塊主控板，可接18塊采集板信號 |
4 | 4塊主控板，可接24塊采集板信號 |
弧光采集板數(shù) | |
0 | 0塊采集板，可直接采集0個弧光探頭信號 |
1 | 1塊采集板，可直接采集5個弧光探頭信號 |
2 | 2塊采集板，可直接采集10個弧光探頭信號 |
3 | 3塊采集板，可直接采集15個弧光探頭信號 |
4 | 4塊采集板，可直接采集20個弧光探頭信號 |
電流輸入 | |
1 | 1A |
5 | |
電源 | |
1 | 裝置電源為DC110V，開入電源DC110V |
2 | 裝置電源為DC220V，開入電源DC220V |
3 | 裝置電源為AC110V，開入電源DC24V（裝置自帶） |
4 | 裝置電源為AC220V，開入電源DC24V（裝置自帶） |
電源 | |
0 | 不需要 |
1 | 支持MMS |
2 | 支持MMS，GOOSE |
（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(shù)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?zhí)貏e注明。
5安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)
型號 | 主要功能 | 技術(shù)參數(shù) |
| 8組弧光保護 | 可選配4塊采集板，1塊采集板可采集5路探頭，共支持20路弧光探頭直接采集。 亦可選配4塊主控板（即可接入4臺ARB5-E擴展單元）1塊主控板可接收6塊采集板的探頭，共支持120路弧光探頭采集。 |
4組失靈保護 | ||
4組電流回路TA監(jiān)測 | ||
4組三相電流采集 | ||
11路可編程跳閘出口 | ||
非電量保護 | ||
裝置故障告警 | ||
2路RS485 | ||
2路以太網(wǎng) | ||
1路打印接口 | ||
1路IRIG-B碼對時接口 | ||
支持IEC61850、modbusRTU、modbusTCP、IEC103 | ||
支持GOOSE輸入輸出（選配） | ||
| 弧光信號采集 | 可選配6塊采集板，1塊采集板可采集5路探頭，共支持30路弧光探頭直接采集。 |
模擬狀態(tài)傳輸 | ||
需要配合ARB5-M主控單元使用 | ||
| 弧光信號監(jiān)測 | 點式弧光傳感器，可安裝于 母線室、電纜室或斷路器室。 |
現(xiàn)場調(diào)試及工程服務(wù)費 | 視項目情況核價 |
6安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品現(xiàn)場安裝
弧光保護主控單元、探頭安裝圖如下。
7結(jié)束語
綜上所述，弧光保護的原理較為簡單，同時弧光保護機制反應迅速，能夠及時切斷危險源，雖然電弧出現(xiàn)的幾率不很很高，但是一旦發(fā)生電弧時會造成巨大的損失，因此在廠用電電力保護系統(tǒng)中安裝電弧保護系統(tǒng)在很大程度上減少了弧光對于電網(wǎng)系統(tǒng)的影響，保護了人員以及電力設(shè)備的安全，提高了電廠的經(jīng)濟效益。
參考文獻：
[1]黃寧．RHDHG型弧光保護系統(tǒng)及其在永福電廠二期工程中的應用[J]．企業(yè)科技與發(fā)展，2008，No．24018：120—124．
[2]劉亞鋒．淺談電弧光保護在6kV廠用系統(tǒng)母線保護的應用硼．科技創(chuàng)新與應用，2014，No．9721：161-162．
[3]晉建廠．弧光保護裝置在船舶電力系統(tǒng)中的應用探討[J]．電器與能效管理技術(shù)，
2015，No．47106：66—69．
[4]薛媛，陳哲照，等．新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的控制策略[J]．繼電器，2008，36(13)：ll-14．
[5]祖之弘．弧光保護在沿海電廠廠用電保護中的運用．科技創(chuàng)新與應用，2016．
[6]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應用手冊2022.5（版）.
