中低压开关柜因体积小、可标准化生产等特点,在电力系统中应用广泛,但也因设备间距小、操作频繁等原因,柜内弧光短路故障时有发生,往往造成设备烧毁、经济损失甚至人员伤亡。传统保护方案如主变中低压侧后备保护(动作时限1.0-1.4秒)、出线过流保护(300-1400ms)等,因动作迟缓难以快速切断故障,而高阻抗母线差动保护又存在对CT要求高、改造工程量大等问题。在此背景下,电弧光保护系统成为中低压母线安全防护的理想选择,其中安科瑞ARB5-M弧光保护系统凭借优异性能,为电力系统安全运行保驾护航。
电弧光保护系统的工作原理简洁而高效:通过安装在开关柜或电缆沟的光感探头检测弧光增量变化,同时监测CT中的二次电流增量,两者构成“与”门逻辑,只有当双信号同时满足时才发出跳闸命令,避免单一信号误触发。这种设计既保证了动作的精准性,又能在故障发生时快速响应。系统由主控单元、电流单元、弧光单元和弧光传感器组成,主控单元作为核心,接收并分析各单元传来的信号;电流单元分相检测过流信号;弧光单元通过光纤接口连接弧光传感器,汇总弧光信号;无源弧光传感器则负责探测弧光强度变化,各部分通过光纤连接,抗干扰能力极强。
相较于传统保护方案,电弧光保护系统优势显著:保护原理简单,组成简洁;动作迅速可靠,能在短时间内切断故障,减少设备损坏;可通过弧光传感器的安装位置实现故障点定位,便于快速检修;抗干扰能力强,适应复杂电磁环境;配置灵活,支持不同接线和运行方式,适用性广泛。
安科瑞ARB5-M弧光保护系统是该领域的代表性产品,其主控单元可根据需求选配附件(需额外付费),主控板和采集板数量之和不超过4,弧光探头到采集板的长度不超过20米,特殊要求可单独注明(具体选型说明可参考文档第5节的ARB5-弧光主控单元图片)。该系统功能丰富,包括8组弧光保护、4组失灵保护、4组电流回路TA监测等,支持多组三相电流采集和弧光探头接入,配备多种通信接口,兼容多种协议,技术参数严苛,能满足中低压母线保护的多样化需求(见图1)。
图1 ARB5-M弧光保护产品功能和技术参数
在安装方面,弧光保护主控单元和探头的安装有明确规范,可根据现场情况合理布局,确保监测的全面性和准确性(见图2、图3)。
图2 ARB5-M弧光保护产品选型
图3 ARB5-M弧光保护产品现场安装
目前,安科瑞电弧光保护系统已在斜卡水电站、撒多水电站等多个项目的10kV高压开关柜中成功应用。实践证明,在水电站35kV以下母线增设电弧光保护系统作为主保护,能有效弥补传统后备保护的不足,减少人身伤害和设备损失,为“无人值班、少人值守”的生产模式提供坚实保障。