程瑜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著能源需求的不斷擴大，對于電力系統中的用電保護受到越來越多人的關注。目前的電廠廠用電的保護模式較為單一，特別在母線發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、弧光產生的原因以及對于電廠的危害并介紹了弧光保護系統，在實際生產過程中有一定的指導意義。

關鍵詞：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定情況，傳統的廠電保護系統均沒有安裝母線保護裝置。文章提出弧光保護系統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，在一定的時間內會造成弧光發出大量的熱量，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，將弧光信號同步轉發至另外一個主單元，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，則判為本段母線發生故障，發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弧光產生的原因及危害

沿海電廠弧光的產生原因主要分為以下幾點：母線的絕緣層出現破損及老化現象；沿海電廠的電網結構發生改變導致電壓發生變化；有物品碰到電網中帶電的地方；操作人員的操作流程不合規范以及環境惡劣等幾點都有可能造成弧光的產生。

弧光對于人體以及設備都有較大的危害。在產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千度的高溫可以造成人體大范圍的，同時被弧光放電產生的高溫融化的金屬在發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，電弧在產生弧光會產生高壓氣體，這些氣體沖擊可能會造成電力設備的損壞，在開關柜中發生弧光故障時會釋放出大量的熱量會燒壞開關柜中高額的設備，弧光還能沖擊變壓器造成電網出現斷電的現象，同時弧光產生的高溫會嚴重破壞電力系統中的各種線路從而威脅電廠的正常運行。

3弧光保護系統

3.1主要控制單元

弧光保護系統的主要控制單元是整個系統的核心部分，它的工作原理主要是在電力系統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，主控單元在經過分析處理后會發出相應的命令，如果主控單元判斷會產生弧光時發出的是切斷故障點的命令，反之則不會發出命令。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節。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，以保證數據的安全可靠性。

4安科瑞ARB5-M弧光保護產品選型說明

ARB5-弧光主控單元

（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，請特別注明。

5安科瑞ARB5-M弧光保護產品功能和技術參數

型號	主要功能	技術參數
ARB5-M弧光保護主控單元	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
	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）
ARB5-E弧光保護擴展單元	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。
	模擬狀態傳輸
	需要配合ARB5-M主控單元使用
ARB5-S弧光探頭	弧光信號監測	點式弧光傳感器，可安裝于 母線室、電纜室或斷路器室。
現場調試及工程服務費		視項目情況核價

6安科瑞ARB5-M弧光保護產品現場安裝

弧光保護主控單元、探頭安裝圖如下。

7結束語

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，雖然電弧出現的幾率不很很高，但是一旦發生電弧時會造成巨大的損失，因此在廠用電電力保護系統中安裝電弧保護系統在很大程度上減少了弧光對于電網系統的影響，保護了人員以及電力設備的安全，提高了電廠的經濟效益。

參考文獻：

[1]黃寧．RHDHG型弧光保護系統及其在永福電廠二期工程中的應用[J]．企業科技與發展，2008，No．24018：120—124．

[2]劉亞鋒．淺談電弧光保護在6kV廠用系統母線保護的應用硼．科技創新與應用，2014，No．9721：161-162．

[3]晉建廠．弧光保護裝置在船舶電力系統中的應用探討[J]．電器與能效管理技術，

2015，No．47106：66—69．

[4]薛媛，陳哲照，等．新能源發電并網系統的控制策略[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．科技創新與應用，2016．

[6]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5（版）.

審核編輯 黃宇