中压开关柜中的弧光保护

【摘要】:根据中压开关柜弧光故障的特点，对弧光保护进行选择和方案配置，并介绍其在开关柜内的安装位置。

【关键词】:中压开关柜；弧光保护；方案配置；安装位置

1前言

随着电力系统配电网容量的逐渐增加，低压设备故障对电力系统运行的影响越来越严重，近年来，由于绝缘损坏、操作错误、设备老化等因素，不仅影响供电系统的平稳运行，而且造成严重的人身伤害和财产损失。

图1 开关柜弧光故障图

弧光故障事故的危害取决于弧光电流和切除时间、电弧产生的能量和I 2t成指数规律快速上升。弧光产生初期(总切除时间不超过1000ms）由于检测周期长、动作时间慢，传统的电流保护和接地故障保护对设备损坏较小，无弧光故障的危害。因此，有必要引入快速切除弧光故障的保护系统。安科瑞ARB5系列弧光保护装置通过弧光 电流突变量双重判断或弧光单判断启动保护，弧光单判断动作时间≤7ms；弧光 双电流判断动作时间≤20ms，为快速切除中低压弧光故障提供技术支持。

2弧光保护选型

经过仔细分析，我们选择了安科瑞ARB5系列弧光保护进行研究。

ARB5系列弧光保护装置主要由ARB5-M主控单元、ARB5-S由弧形探头组成。

2.1 ARB5-M主控单元的特点

（1）启动条件可选弧光单判据或弧光 电流双判断。其中，电流突变启动系数为0.05~10In，电流常量启动系数的整定范围为0.05~10In。

(2)11路可编程跳闸出口。

(3)采集4组3相电流。

(4)支持采集20路弧光探头信号。

(5)弧光故障点定位。

(6)弧光纤链路自检及装置异常自检。

(7)4组故障保护。

（8）支持IEC61850，便于构建数字智能配电站系统。

2.2 ARB5-S弧形探头的特点

(1)自带滤光功能。

(2)无源弧光传感器。

(3)探测角度≥180°。

3弧光保护方案及动作逻辑

本文结合某水厂10kV介绍安科瑞供电系统工程ARB5系列弧光保护配置方案kV I、II 段母线共12个电路，其中01、12柜为进线柜，06柜为母联柜，07柜为母联隔离柜，05、08柜为PT出线柜为02、03、04、09、10、11柜。

图4 开关柜布局图

弧光保护配置方案分别在两段母线上配置一个ARB5-M主控单元安装在进线柜(或PT柜)仪表室柜门上；每个柜的母线室、手车室、电缆室(如有)安装一个ARB5-S弧光探头。

保护动作逻辑为跳闸进线和母联开关的母线室或手车室弧光故障，跳闸出线电路开关的电缆室弧光故障。

4弧光探头安装位置

弧形探头可安装面板开孔或支架式。

ARB5-S弧形探头有两种固定方法：卡扣式和螺钉式。

卡扣固定：

图6 卡扣式固定开口尺寸

螺丝固定：

图7 螺丝固定方法开口尺寸

安装探头时，应选择安装位置，避免检测盲区，并遵循以下原则。

弧光探头建议安装地包括（但不于）母线室、手车室、电缆室。

弧光传感器建议安装容易产生电弧的位置。在开关柜有断路器的情况下：在母线触头连接处、上或下隔离开关（2处）触头处、电流互感器触头处、电缆接头处。在开关柜无断路器的情况下：在母线触头连接处、上和下隔离开关触头处（1处）、电缆接头处。

封闭式母线桥架在桥架两端需要安装弧光传感器。若考虑实现开关柜的整体保护，可以在开关柜的断路器室和电缆室各安装1个弧光传感器。

母线室

      

 

图8 母线室开孔位置

 

 

 

 

           

5结束语

该水厂10kV开关柜弧光保护已投运两年。安科瑞ARB5系列弧光保护逻辑清晰、安装简单、动作迅速可靠，广泛应用于水务、电厂、医疗、工业、交通等行业项目。

 

参考文献

[1].安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版

[2].NB/T 42076-2016 弧光保护装置选用导则

[3].AFBR-S10PS01XZ-DS100 – April 3, 2017

[4].王良毅，卢睿，曾治安.弧光保护在10 kV 开关柜中的应用