今日一學//線路產生弧光該怎么解決

 

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

1 電弧光

1.1產生

    電弧是放電過程中發生的一種現象，當兩點之間的電壓超過其工頻絕緣強度*限的時候就會發生。當適當的條件出現時，一個攜帶著電流的等離子產生，直到電源側的保護設備斷開才會消失。空氣在通常條件是很好的絕緣體，但由于溫度的升高或者其他外部因素的作用，其化學和物理特性發生改變時，它可能變成通電的導體。只要兩端的電壓提供的能量足以補償熱損耗并維持適當的溫度條件，電弧將會持續發生。如果電弧被拉長和冷卻，維持它的必要條件缺失進而熄滅。類似地，如果電路兩相發生短路也可以產生電弧。短路是兩個不同電壓的導體發生低阻抗的連接，形成低阻抗的導電體，（例如：金屬工具遺忘在柜子的母排上、錯誤的連接或動物闖入柜子內，這些都是各種潛在的可能）一旦形成短路，會引起很大的短路電流值，其大小取決于電路的特性。

1.2開關柜和控制柜內電弧的發生

   主配電柜或大型的電氣設備（如變壓器或發電機）附近短路能量高而且有故障產生時的電壓也很高。

在柜體內形成電弧的過程可分為四個階段：

1）壓縮階段：電弧占據了整個空氣空間，由于持續的釋放能量產生過熱，導致對流和輻射，保留在柜內的空氣被加熱，在整個初級階段不同區域的溫度和壓力值不一樣。

2） 擴展階段：從這一瞬間開始，內部壓力增加，由于過熱的空氣開始流動而形成一個空洞。在這個階段其壓力達到*大值，并因為熱空氣的釋放而開始減弱。

3）發射階段：由于電弧能量的持續釋放，幾乎所有的空氣均被一個緩和但恒定的壓力擠壓出去。

4）發熱階段：在驅逐出空氣后，柜內的溫度幾乎達到電弧的溫度。最后階段就由此開始，直至熄滅。此時，所有金屬和絕緣體在受到產生的氣體、煙霧和溶蝕物質顆粒的侵蝕后，已融為一體了。

   當電弧出現在非常封閉的設備環境時，可能不會出現上述某些階段或者只有較少的影響；然而，在電弧的周圍，會形成壓力波、并導致溫度的上升。以下數據表明了一個電弧所具有的危險性：

1）壓力：已估測，在一個相距60cm的20kA故障電弧，一個人所抵受到的壓力為225kg；這種突如其來的壓力會對耳朵造成的傷害。

2）溫度：電弧的溫度可以達到約為7000-8000°C

3）聲音：電弧發出的聲音強度高達160db（槍聲發出的爆破聲僅為130db）。

1.3 危害

9）爆炸碎片飛射，造成人員傷亡。

2 監測和防護

   ARB系列弧光保護裝置可很好的解決中低壓系統中出現的以上情況。

1）ARB5

（1）組網

（2）組成

RB5系列弧光保護解決方案，其主要器件有ARB5-M主控單元、ARB5-E擴展單元、ARB5-S弧光探頭、塑料光纖和尾纖。

（3）性能特點

 

*24路開入信號量的采集（通過增加開入板可擴展開入數量），除部分有特殊定義外，其余開入量可由用戶定義。開入信號有兩種接入方式可供選擇：一種有源接點，外接電源；另一種是無源接點，本裝置提供電源。具體見后面的示意圖，用戶在訂貨時需說明。

*測量數據

基本數據——電流1：IA1、IB1、IC1；電流2：IA2、IB2、IC2；電流3：IA3、IB3、IC3；電流4：IA4、IB4、IC4。

諧波數據——電流1：IA1、IB1、IC1；電流2：IA2、IB2、IC2；電流3：IA3、IB3、IC3；電流4：IA4、IB4、IC4的2、3、5次諧波。

對稱分量——電流1對稱分量:I1_1、I2_1、3I0_1；電流2對稱分量:I1_2、I2_2、3I0_2； 電流3對稱分量:I1_3、I2_3、3I0_3；電流4對稱分量:I1_4、I2_4、3I0_4。

*弧光保護解決方案由主控單元ARB5-M或擴展單元ARB5-E組成，一個主控單元可配4個擴展單元。

   每個主控單元可選配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個擴展單元），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。

   每個擴展單元可選配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。

 

2）ARB6

（1）案例

   ARB6系列弧光保護裝置硬件采用模塊化（包括電源模塊、CPU模塊、弧光采集模塊、模擬量采集模塊、開入開出模塊、通訊模塊、人機接口模塊等）設計，集保護、測量、監視、控制、通訊、故障錄波、事件記錄等多種功能于一體，實時監測弧光信號、保護電流或電壓信號，實現0.4kV~35kV中低壓配電系統的電弧光保護功能。裝置軟件配以專門的保護算法，抗干擾性能強，可靠性高，保護實現方式靈活，能與Acrel-2000電力監控系統配套使用，為電力系統的安全可靠運行提供保障。

   ARB6系列弧光保護裝置操作便捷、資源豐富、穩定可靠、維護方便，廣泛應用于電力、水利、交通、工業、礦產、新能源、艦船、建筑樓宇等行業。

（2）性能特點

*12路交流電流通道和3路交流電壓通道，測量4組三相電流和3組零序電壓；

*22路有源開關量輸入通道（可選）+1路裝置電源失電輸入通道；

*16路獨立無源開關量輸出通道（14路常開接點、2路常閉接點），其中4路快速繼電器出口；

*2路RS485串行通訊接口，支持IEC60870-5-103、Modbus-RTU規約；

*3路以太網接口（可選），支持TCP IEC60870-5-103、TCP Modbus-RTU規約；

*1路GPS對時接口，支持IRIG-B對時方式（RS485接口）；

*1個USB接口，可通過U盤升級裝置程序，也可導出裝置的定值、故障錄波數據，方便故障分析。

 

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為微電網能效管理和環保安全用電。