胡強(qiáng) 陳德華

摘 ? 要：在實(shí)際電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，由于中低壓開(kāi)關(guān)柜以及母線饋線的自身容量有限，對(duì)較大電壓情況下的電力運(yùn)行造成極大的限制，從而出現(xiàn)電路短路故障等問(wèn)題。由于這樣的現(xiàn)象往往對(duì)電力問(wèn)題設(shè)備造成著較大的阻礙，所以根據(jù)電弧光以及中低壓開(kāi)關(guān)柜故障問(wèn)題等方面，對(duì)電弧光保護(hù)及其在中低壓開(kāi)關(guān)柜和母線保護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行研究分析是十分重要的。

關(guān)鍵詞：電弧光保護(hù) ?中低壓開(kāi)關(guān)柜 ?母線保護(hù) ?電弧光檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TM59 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）07（c）-0021-02

1 ?中低壓開(kāi)關(guān)柜故障問(wèn)題與原因分析

1.1 中低壓開(kāi)關(guān)柜電弧光短路故障原因分析

在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，中低壓開(kāi)關(guān)柜存在著很多常見(jiàn)的問(wèn)題，例如，絕緣故障、載流回路不良、外來(lái)物體的進(jìn)入等。首先，是絕緣故障問(wèn)題。由于中低壓開(kāi)關(guān)柜裝置的絕緣性能不佳或者由于中低壓開(kāi)關(guān)柜長(zhǎng)期處于臟污環(huán)境，在潮濕情況下很容易出現(xiàn)絕緣故障問(wèn)題。并且長(zhǎng)時(shí)間的使用的設(shè)備在外界因素下老化，也可能會(huì)造成絕緣故障。其次，是載流回路不良問(wèn)題。在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，很多接頭截面不足，例如部分螺絲松動(dòng)等。而當(dāng)處于較大電壓流的狀態(tài)時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜載流回路發(fā)熱甚至冒火等現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致故障問(wèn)題。除此之外，造成短路故障問(wèn)題的原因還可能是外來(lái)物體的進(jìn)入。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，可能會(huì)存在小動(dòng)物進(jìn)入開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部或者工作人員不小心把工具忘在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，從而導(dǎo)致中低壓開(kāi)關(guān)柜電弧光短路故障問(wèn)題[1]。

1.2 中低壓開(kāi)關(guān)柜電弧光短路故障特征與危害分析

中低壓開(kāi)關(guān)柜電弧光短路故障對(duì)工作人員以及配電系統(tǒng)設(shè)備等有著巨大的危害。首先，對(duì)工作人員來(lái)說(shuō)，當(dāng)工作人員感應(yīng)較強(qiáng)電擊時(shí)，電流會(huì)侵害其肌肉和神經(jīng);當(dāng)工作人員接觸強(qiáng)光和高溫時(shí)，會(huì)對(duì)其眼睛和皮膚造成傷害，當(dāng)工作人員受到爆破音的沖擊時(shí)，會(huì)對(duì)其耳膜和肺臟造成危害。其次，對(duì)配電系統(tǒng)設(shè)備來(lái)說(shuō)，當(dāng)配電設(shè)備處于高溫情況下，不僅會(huì)造成銅排和鋁排熔毀，還會(huì)造成電纜熔毀，并產(chǎn)生一定的有毒氣體。當(dāng)配電設(shè)備受到爆破音的危害時(shí)，可能會(huì)造成零件松動(dòng)，造成短路故障問(wèn)題。

2 ?開(kāi)關(guān)柜弧光短路故障的防護(hù)措施

2.1 消極性防護(hù)措施

為了解決開(kāi)關(guān)柜弧光短路故障問(wèn)題，可以采取一系列消極性防護(hù)措施，比如加強(qiáng)開(kāi)關(guān)柜的結(jié)構(gòu)，設(shè)置釋放板和泄壓通道等。雖然采取此類措施一定程度上限制電弧光短路故障出現(xiàn)的各種問(wèn)題，減少電力損害的程度，但是可能會(huì)大幅度提高設(shè)備的成本，對(duì)電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)影響。

2.2 積極性防護(hù)措施

相比消極性防護(hù)措施，積極性防護(hù)措施需要從根本上限制故障電弧，從根本上解決開(kāi)關(guān)柜弧光短路故障對(duì)工作人員和設(shè)備裝置的影響和危害。一方面，可以在開(kāi)關(guān)柜耐受燃弧時(shí)間內(nèi)采用高速專用中低壓母線保護(hù)系統(tǒng)切除故障，這樣的方式可以最大程度上地降低開(kāi)關(guān)設(shè)備的受損程度。另一方面，降低開(kāi)關(guān)設(shè)備的損壞程度能夠減少故障問(wèn)題的各種效應(yīng)，從而可以有效地防止變壓器由于短路電流而損害。因此，積極性防護(hù)措施可以保護(hù)附近工作人員免受電弧故障效應(yīng)的傷害并且大大減少開(kāi)關(guān)設(shè)備損壞的維修費(fèi)用，此外，還最大限度地減少用戶停電時(shí)間，可盡快恢復(fù)生產(chǎn)。對(duì)于使用年限很長(zhǎng)需要進(jìn)行改造的開(kāi)關(guān)柜，采用電弧光保護(hù)可有效延長(zhǎng)其使用壽命，從而減少對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備的投資費(fèi)用[2]。

3 ?現(xiàn)有的中低壓母線保護(hù)方案及存在的問(wèn)題

3.1 變壓器后備過(guò)流保護(hù)方案及存在的問(wèn)題

變壓器后備過(guò)流保護(hù)方案是我國(guó)現(xiàn)有的中低壓母線保護(hù)方案中應(yīng)用最廣泛的方案，但是仍然存在著一些問(wèn)題。在中低壓母線保護(hù)過(guò)程中有著一個(gè)典型的保護(hù)動(dòng)作，就是在饋線和母線分段開(kāi)關(guān)的配合時(shí)，對(duì)跳閘進(jìn)行保護(hù)。而變壓器后備過(guò)流保護(hù)方案中保護(hù)跳閘時(shí)間一般整定為1～1.4s，部分甚至?xí)_(dá)到2s，而這種保護(hù)動(dòng)作遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了快速切除中低壓母線故障的時(shí)間要求。因此，需要新型的中低壓母線保護(hù)系統(tǒng)來(lái)滿足快速切除中低壓母線故障的時(shí)間要求，從而大幅度減低故障的發(fā)生幾率。

3.2 饋線過(guò)流保護(hù)閉鎖變壓器過(guò)流保護(hù)方案及存在的問(wèn)題

近幾年來(lái)，饋線過(guò)流保護(hù)閉鎖變壓器過(guò)流保護(hù)方案逐漸受到廣泛的關(guān)注，而這一方案與變壓器后備過(guò)流保護(hù)方案相比，其保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間變?yōu)?00～1400ms，雖然時(shí)間上有了大幅度的提升，但是對(duì)于快速切除中低壓母線故障的100ms的時(shí)間要求仍存在一定的距離。與變壓器后備過(guò)流保護(hù)方案相同，饋線過(guò)流保護(hù)閉鎖變壓器過(guò)流保護(hù)方案也需要一種新型保護(hù)系統(tǒng)來(lái)滿足快速切除故障的要求，來(lái)解決實(shí)際電力運(yùn)行過(guò)程中由于中低壓母線發(fā)生故障，從而造成經(jīng)濟(jì)損失的問(wèn)題。

3.3 采用環(huán)流原理的高阻抗母線保護(hù)方案及存在的問(wèn)題

采用環(huán)流原理的高阻抗母線保護(hù)方案將以往的典型保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間提升到了35～60ms，雖然保護(hù)動(dòng)作時(shí)間在100ms之內(nèi)，但是算入斷路器的分閘時(shí)間，仍然超出了快速切除故障的要求。除此之外，采用環(huán)流原理的高阻抗母線保護(hù)方案不僅對(duì)CT方面的要求程度高，還需要較高的費(fèi)用來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以對(duì)中低壓母線保護(hù)方面并不適用。從各種應(yīng)用情況分析，為了能夠更好的對(duì)中低壓開(kāi)關(guān)柜和母線保護(hù)，需要新型的電弧光保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，不僅能夠降低故障發(fā)生的概率，減少由于故障發(fā)生帶來(lái)的危害，還可以有效保障企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[3]。

4 ?電弧光保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用分析

4.1 電弧光保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電弧光保護(hù)系統(tǒng)主要由主單元結(jié)構(gòu)部分、電弧光檢測(cè)輔助單位部分、電弧光傳感器以及過(guò)流檢測(cè)輔助單元部分組成的。首先，作為電弧光保護(hù)系統(tǒng)的控制中心，主單元的主要是通過(guò)收集動(dòng)作信號(hào)并將收集的信號(hào)進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)發(fā)為跳閘信號(hào)，以此來(lái)切除故障。其次，弧光采集單元與主控單元配合使用，是弧光保護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，主要用于采集故障弧光，并將判斷后的結(jié)果通過(guò)光信號(hào)傳遞給主控單元。最后，弧光傳感器專門用于故障弧光采集，此外弧光傳感器起著開(kāi)關(guān)柜的母線室內(nèi)或饋線柜內(nèi)電氣元件的連接作用。

4.2 電弧光保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用

電弧光保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作具有快速性，一般控制故障的實(shí)踐可以控制在100ms以內(nèi)。因此，在電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)發(fā)生弧光故障等問(wèn)題時(shí)，電弧光保護(hù)系統(tǒng)就可以發(fā)出跳閘指令切除供給的短路電流，進(jìn)而有效降低設(shè)備的損壞程度。電弧光保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用于中低壓開(kāi)關(guān)柜和母線的保護(hù)中，其作用主要是保護(hù)主變壓器受損嚴(yán)重，避免事故擴(kuò)大而造成經(jīng)濟(jì)損失。

5 ?結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際應(yīng)用電弧光保護(hù)系統(tǒng)的過(guò)程中，由于其作用比較明顯，因而具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，由于自身電容量等因素的限制，需要對(duì)中低壓開(kāi)關(guān)柜與母線饋線進(jìn)行有效地保護(hù)，因此，需要從中低壓開(kāi)關(guān)柜電弧光短路故障原因和現(xiàn)有的中低壓母線保護(hù)方案存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，明確故障問(wèn)題帶了的嚴(yán)重危害，最后通過(guò)應(yīng)用電弧光保護(hù)系統(tǒng)，有效處理故障問(wèn)題，從而更好地保護(hù)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜與母線的保護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 周林，曹天怡.電弧光保護(hù)作為母線主保護(hù)在中低壓開(kāi)關(guān)柜的應(yīng)用和討論[J].供用電，2016（12）：47-53，57.

[2] 張申，趙東亮，李紅梅.電容柜在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)， 2018， 15（18）：56-58.

[3] 懷全，候小虎，何良策， 等. 一種含分布式電源的中低壓配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)方法研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制， 2018， 46（21）：75-83.