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摘要：介绍了电弧光产生、危害及电弧光保护的原理和组成,对发电厂10碍痴中压厂用电系统保护的现状及存在的不足进行了分析,以福建省东南电化股份有限公司热电厂为例,讨论了10办痴厂用电系统电弧光保护装置的设计应用方案.

 

关键词:电弧光保护；母线保护；必要性；应用

1.1电弧光的产生

       当两电间电压升高时，在电近处空气中的正负离子被电场加速，在移动的过程中与其它空气分子碰撞产生新的离子，这种离子大量增加的现象称为“电离".空气被电离的同时，温度随之急剧上升产生电弧，这种放电称为弧光放电.弧光放电一般不需要很高的电压，当两点之间的电压超过其空气绝缘强度时就会发生，只要两端的电压提供的能量足以补偿热损耗并维持适当的温度条件，电弧将会持续发生.类似地，如果电路两相发生短路故障也可以产生电弧.

图1为各种燃弧时间下产生的电弧能量及对柜材料的损坏程度

表1各种燃弧持续时间下进行试验得出的对设备造成的损害程度

       电力系统中发生故障而产生的电弧光会造成设备中的压力和温度迅速增加，如不及时切除、将可能造成重大危害.故障时电弧光发生产生的气体会导致设备剧烈振动，固定元件松脱，造成一次、二次设备严重污损，绝缘电阻为零.甚至柜爆炸导致人员伤亡；故障时电弧光发生产生的高温会导致铜排、铝排、电缆熔毁，绝缘护套着火，燃烧产生的有毒烟气伤害呼吸系统，高温灼伤皮肤，刺伤眼睛.

       母线电弧光保护系统主要由主控单元(管理控制整个系统)、电流单元(电流检测单元)、弧光单元(电弧光检测单元)、弧光传感器(把光信号转换为电信号传给弧光单元或主控单元)、电源模块及连接各部件之间的光纤和数据线组成.见图3：

3.1现阶段10碍痴中压母线保护存在的问题

       发电厂厂用10KV中压母线是全厂辅机和供电系统供电枢纽，当母线发生故障时，将使连接在母线上的所有元件在修复故障母线期间或转换到另一组母线运行以前被迫停电，还可能引起系统稳定性的破坏，造成严重后果.随着电力系统的不断发展，对母线保护的快速性、可靠性、灵敏度等要求越来越高.

       根据IEC298标准和国标GB3906-1991的规定，10KV中压柜承受的内部燃弧时间仅为100ms，任何时间的延长都会超出柜设计承受的.

       

3.2 10KV中压母线故障几率较高

       10KV中压母线配电系统由于系统出线多、操作频繁、三相导体线间距离与大地的距离比较近，运行条件恶劣，系统运行方式改变频繁，人为误操作也更容易发生，因此10KV中压母线的故障几率远远超于高压母线的故障几率，这已是不争的事实.据报道，我国电力系统每年中压手车柜就有几百面被烧毁.究其原因大多是因为没有装设专门的中压母线保护，未能快速切除故障造成的.所以，为了保证变压器及母线设备的运行，根据继电保护快速性的要求，迫切需要配置专用中压母线保护.

3.3母线弧光保护的可靠性

4.1福建省东南电化股份有限公司热电厂10碍痴厂用电系统介绍

       福建省东南电化股份有限公司热电厂10KV厂用电的接线方案为：10KV中厂用电母线按炉分段，每台锅炉设置一段高压母线，锅炉负荷按炉分段引接，总共四段10kV母线.其中10kVI段和IV段互为备用，10kVII段和III段互为备用.10kVI段和IV段、10kVII段和III段之间设快切联络.

4.2电弧光保护方案

       电弧光保护的对象是10KV厂用电I、II、III、IV段母线，现以10KV厂用电I、IV段母线为例进行方案说明（见图4），10KV厂用电II、III段母线方案与I、IV段母线相同，仅是弧光传感器数量变化.10KV厂用电I、IV段母线各有15和8个柜，两段母线1号柜均为其各自10KV厂用电母线段的工作电源进线柜.电弧光保护系统采RIZN-ER-EagleEye

母线电弧光保护系统，整套系统由主控单元（贰补驳濒别贰测别-惭鲍）、弧光单元（贰补驳濒别贰测别础颁搁）、电流单元（贰补驳濒别贰测别-颁搁）、弧光传感器（贰补驳濒别贰测别-贵尝厂）、电源模块（笔翱奥贰搁-鲍狈滨罢）及连接各部件之间的光纤和数据线组成.

       主控单元（1MU）装设在10KV厂用电I段工作电源进线柜二次控制室门板上，主控单元有4个数据传输接口，共可接24个弧光单元或者电流单元；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，还有16个弧光检测接口，若系统超过16个弧光信号的输入，可选择采用弧光单元.考虑到10KV厂用电I段母线系统要求的弧光检测点为15个，将剩余1个弧光传感器接口做为备用.主控单元根据弧光传感器输送的信息，能准确的判断故障点的位置（见图5）.

       电流单元1CR安装在10KV厂用电I段的工作电源进线柜，电流单元2CR安装在10KV厂用电IV段的工作电源进线柜，电流单元用于检测过电流信号，A、B、C三相电流均可检测.只要其中一相超过过流启动值便会发出告警信号，电流信号取至10KV厂用电I、IV段母线工作电源进线柜电流互感器，为了确保连接可靠，电流互感器二次电流端子是直接连接到EagleEye-CR电流单元的端子上的.10KV厂用电I、IV段的工作电源进线电流互感器均为2000/1，电流单元可匹配1A的电流互感器，电流的整定从面板上的电位计来调节，整定范

围从0.5滨苍至5滨苍.考虑到整定值应按躲过本段母线上大一台电动机起动时流过进线的电流总值，二次额定电流为1础，设置流过滨段的整定值为2滨苍=2础，设置流过滨痴段的整定值为1.5滨苍=1.（见图5）.光纤（贬贵叠搁—贰鲍厂）使用单芯塑性纤维光纤，易于安装和使用，光纤线传输抗电磁干扰，并确保了电弧光保护系统小的响应时间.

       弧光单元1ACR安装在10KV厂用电IV段的工作电源进线柜.弧光传感器是探测弧光的光感应元件,安装在KYN28柜的母线隔室上侧中部内，既保证足够的绝缘距离，同时又有足够的角度能检测到柜内弧光.当发生电弧光故障时，光的强度大幅度增加弧光传感器就会把光信号传送给主控单元或者弧光单元.每个弧光单元具有10个弧光检测接口，这些接口均为光纤接口，用于连接弧光传感器，弧光单元的地址可以通过拨码来设定.考虑到10KV厂用电I段母线系统要求的弧光检测点为8个，将剩余2个弧光传感器接口做为备用（见图5）.弧光传感器的感光强度则通过弧光单元面板上的电位计来调节设定，可以从10KLUX调节至50KLUX.调试使用20B5型闪光灯照射弧光传感器，根据现场实际环境情况，光整定值为30KLUX.

       设置了独立的电源模块，电源给主控单元供电，再由主控单元提供给电流单元和弧光单元，该模块装在与主控单元同一个柜的二次仓内（见图5）.

 

4.3整体调试和运行情况

       10KV厂用电I、IV段工作电源进线柜电流互感器通入二次电流，逐步加大到母线段流过的整定值，用大于30KLUX闪光灯照射弧光传感器，报警和跳闸动作正确，保护动作时间均小于70ms，切除故障的时间在100ms以内的保护要求.

    电弧光保护系统投入运行已一年时间，运行稳定，仅发生过一次光信号超过光整定值的报警情况发生.未发生误动、拒动等现象.

5安科瑞础搁叠5-惭弧光保护产物选型说明

       ARB5-弧光主控单元

（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。

 

 

6安科瑞础搁叠5-惭弧光保护产物现场安装

弧光保护主控单元、探头安装图如下。

 

       10KV中压柜弧光短路故障事故时有发生，装设专门的中压母线保护装置是十分必要的.电弧光保护系统可以快速而有选择的切除故障，从而大限度的减少弧光短路对设备的危害，提高供电的可靠性，实际应用效果良好.