淺析6kV發電廠中用電系統弧光保護的應用方案

摘要：電弧光是發電廠中常見的帶電危害，中低壓母線中設置的保護方案對于電弧光危害防護作用是非常微小的，因而想要避免電弧光給運維人員和電氣設備帶來的損傷，需要借助于電弧光保護系統來減少電弧光帶來的危害。本文主要對6kV發電廠中用電系統電弧光保護的應用進行了分析，以期能夠為同類的保護應用提供一些經驗參考。

關鍵詞：發電廠；電弧光保護；母線保護

0前言

隨著電力行業的不斷發展，電力事業規模的不斷擴大，線路中所應用的中低壓開關也是越來越大，這就使得線路上的電流負荷越來越大，也使得開關柜中的電弧光發生也越來越頻繁，這不僅會影響變電站中的設備的正常運行，而且還有可能給電站內的運維人員帶來人身威脅，因而采取相應的保護措施來減少電弧光危害。

1電弧光及電弧光保護

電弧光的產生主要是由于兩電之間的電壓升高時周圍空氣中的正負離子在電壓的影響下形成高速轉動的電廠，且在移動的過程中不斷與其他分子碰撞出現新的離子，而這些電離子不斷增加，加上溫度的升高變化就會產生電弧，實質上是一種放電，這種放電對于電壓要求不是很高，只要兩個電之間的電壓能夠超過周圍空氣絕緣強度時就會出現電弧放電，這種放電會直接影響電弧周圍的電氣設備運行，而且電弧光的發生過程中溫度急劇上升，會給電氣設備造成較大的影響，放電時所產生的氣體會引起開關柜設備振動劇烈，在振動的過程中會使開關設備上的固定元件發生脫落，電弧光會直接對開關柜中的一次和二次設備造成嚴重損傷，并且會直接使絕緣電阻失去作用，甚至可能會引起開關柜爆炸，直接威脅電站中運維人員的人身，基于此要采取相應的電弧光保護措施，以便減少電弧光危害，保護發電廠中的電氣設備能夠正常運行。

電弧光對電氣設備造成的損傷是由其自身所特性決定的，電弧光對設備損壞的程度是隨著時間的增加而加劇的，因而如何在短時間內將故障排除，就能夠將電弧光帶來的危害降到低。電弧光保護系統就是利用了的電弧光和電流保護措施，打破原來常規保護，在檢測到電弧光后就立即執行跳閘指令，對故障部位進行排除，從而減少電弧光給電氣設備帶來的持續傷害。同時電弧光保護系統在檢測到電弧光之后會在時間發出報警信號，這時裝置會自動執行1ms內自動跳閘命令，對故障源進行快速切除，這樣能夠將電弧光帶來的危害控制在1ms之內，設備所受到的電弧光損壞是非常小的，這種保護模式比傳統的低壓母線保護速度更快，后期加上斷路器的跳閘時間，也能夠將開關柜的故障排除時間控制在100ms之內。由此可以看出，電弧光保護能夠很大程度上降低設備故障帶來的電弧光損壞，并且為運維人員的人身提供保障，因而在實際發電廠運維過程中電弧光保護系統的設置是非常重要的。

2電弧光保護系統在6kV發電廠中的應用

本次應用的發電廠為6kV發電廠，以330MW火電機組為準，發電組保護型號AM5SE，廠用保護系統為安科瑞AM5SE系列。6kV發電廠中的用電系統總共有四段母線，每一段母線上進線都是一回，母線發生側故障主要是由于進線過流保護導致的，在沒有電弧光保護時母線上的故障無法及時進行排除，就會給母線和電氣設備造成不可逆轉的損壞。針對于此，在發電廠中安裝電弧光保護系統，本次應用的設備主要包括AM5SE低壓變壓器綜合保護測控裝置和ARB5滅弧裝置，其中ARB5快速滅弧器屬于主動性電弧保護設備，能夠降低母線線路上發生故障電弧事故時所產生的高溫，也能夠減少電弧光給電氣設備帶來的損壞和影響，與傳統電流保護模式相比，ARB5設備能夠快速對線路上的電弧故障進行檢測確定，并且能夠對故障電弧進行快速，減少電弧故障給電路帶來的損壞。在結構上主要是有檢測控制裝置和一次主元件構成，其中檢測控制裝置的作用主要在于能夠在2ms之內對電弧光故障進行檢測，并且確定故障電流信號，然后將其傳遞給一次主元件，主元件在接受相關指令之后能夠在僅僅1.5ms之內發生動作，對故障電弧進行熄滅，由此可以看出，ARB5設備能夠快速在短時間內對故障電弧進行熄滅，且這種防護是屬于主動型防護的，也是目前比較先進的一種電弧保護設備，對于6kV的低電壓電廠來說非常適合。ARB5的應用能夠顯著提高運維人員自身的性，即使是在IAC防護要求不足的開關設備當中也能夠發揮保護作用，控制電弧光的損壞范圍，同時ARB5設備的使用還能夠整個用電系統使用效率的提升，能夠減輕電弧光給開關帶來的損壞，使開關設備在故障電弧之后能夠快速進行，從而保證用電系統運行的穩定性。而AM5SE保護測控裝置則是適用于低壓變壓器的綜合保護測控裝置，能夠對低壓變壓器電流、過負荷等進行監測，并且在出現故障或異常電流時發生保護動作，保證低壓變壓器的，這一裝置與ARB5設備的合用能夠提升6kV電廠用電系統的保護級別，阻斷電弧光給線路和設備帶來的損壞。對于低壓電廠來說，母線是全廠供電系統和用電系統的供電樞紐，一旦母線發生故障，那么連接在母線上的所有元件都會受到影響，同時還會轉換到另一組母線上，對另一組母線也造成損壞，從而導致被迫停電事故的發生，影響整個用電系統的穩定性，給電廠運營帶來較大的嚴重后果和威脅，因而加強對母線的保護是非常必要的，而其中電弧光對母線的影響程度也是的，需要電廠設置相應的電弧光保護系統來保護母線，減少電弧光給母線帶來的損壞。

3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。

4安科瑞ARB5-M弧光保護產品功能和技術參數

5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。

6結束語

加裝AM5SE型號低壓變壓器綜合保護測控裝置和ARB5滅弧保護裝置能夠減少電弧光給發電廠電氣設備和運維人員帶來的危害，且這兩種保護在低壓電廠當中的適用性比較強，能夠靈活運用在各個場合當中，從而能夠減少電廠中安裝保護設備的工作量，而且還能夠增加6kV發電廠用電系統的運行性，這對于發電廠來說是非常難得的。

參考文獻：

[1]韓繼成.發電廠6kV廠用電系統電弧光保護的應用研究．

[2]龔優華，安海光，李趙華.電弧光保護系統在風力發電場集電母線保護中的應用[J].內蒙古石油化工，2014，11（04）：112-113．

[3]劉亞鋒.淺談電弧光保護在6kV廠用系統母線保護的應用[J].科技創新與應用，2014，10（21）：161-162．

[4]陳曦，彭軍林，牛洪海，王言國.電弧光保護在熱電廠10kV廠用電系統的應用與分析[J].赤峰學院學報（自然科學版），2013，12（16）：45-47．

[5]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5（版）.