高壓電弧對電網的危害

智能設備的特點

智能設備的推廣應用

一、電弧對電網的危害

配電網故障引起的停電事故中，間歇性電弧放電造成短路跳閘占事故總數的80%，而其中大部分由絕緣劣化后燃電弧引起的。一個絕緣劣化點的單相弧光放電可以引起多起變電站跳閘事故。配電網的安全薄弱環節在故障檢測和診斷。接地故障主要是單相間歇性弧光接地故障;

檢查的的故障性質后系統會自動報警

二、智能設備的特點

智能電網建設關鍵基礎是智能設備應用

智能環網柜自動化成套設備能夠實現故障定位、故障隔離、負荷監控、線路轉供、帶電合環轉供等技術流程。

實現配電網消除故障后線路自動復電自愈，最基本的就是要有高效的智能化設備。

三、智能設備的推廣應用

為了滿足智能化電氣控制設備的制造和使用要求，必須進行合理的電氣控制工藝設計。這些設計包括電氣控制柜的結構設計、電氣控制柜總體配置圖、總接線圖設計及各部分的電器裝配圖與接線圖設計。

控制器（controller）是智能化環網柜的核心單元。按照預定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來控制電動機的啟動、調速、制動和反向的主令裝置。

智能終端DTU （）

四、智能電網實現數字化轉型建設的意義

由于配電網建設對穩定性與可靠性要求的提高，以及對一體化解決方案的需求增大，智能開關設備配套維持快速發展。未來的配網設備投資肯定是朝著智能化方向發展，集安全、可靠、智能于一體，把城市電網的網架結構和電網智能設備融合成一個整體，提高電網系統架構的高可靠性。

智能化配電網自愈是指配電系統能夠及時檢測出系統故障、對系統不安全狀態進行預警，并進行相應的操作，使其不影響對用戶的正常供電或將其影響降至最小。

配網自動化建設需要大量的智能設備，智能設備的使用和制造離不開人，同時又是為了“解放”人，把操作人員從重復的繁重的勞動過程中解脫，用先進的電子設備靈敏的檢測電網線路故障，減少人工巡檢時間，提高快速復電效率。

五、成套智能電網設備設計方案

電氣控制柜的結構設計

1、根據操作需要及控制面板、箱、柜內各種電氣部件的尺寸確定電氣箱、柜的總體尺寸及結構型式，符合結構基本尺寸與系列；

2根據電氣控制柜總體尺寸及結構型式、安裝尺寸，設計箱內安裝支架，并標出安裝孔、安裝螺栓及接地螺栓尺寸，同時注明配作方式。

3根據現場安裝位置、操作、維修方便等要求，設計電氣控制柜的開門方式及型式；

六、智能環網柜故障檢測原理

智能終端設備DTU（）

1、電網智能裝備是具有感知、分析、推理、決策、控制功能的先進裝備，它是先進制造技術、信息技術和智能技術的集成和深度融合，而且是智能電網建設的必不可少的關鍵裝備。

2、裝置能夠根據采集的電流大小及設置的定值，判別故障電流（單相、相間、接地），據此得出故障信息，并把這些故障量送往配電網控制中心，為故障分析、判斷和負荷轉移提供依據，并配合配電控制中心，進行故障隔離和非故障區段的供電。故障信號能以遙信形式快速閉鎖裝置，以故障指示燈點亮報警。然后永久保存在DTU裝置內，通過隨機管理軟件隨時現場讀取。

（1）故障信息用于指示故障區段，特別的邏輯能夠判斷出是瞬時故障還是永久故障，故障指示器就是用信號燈直觀快速表明線路故障的類型，是故障信息的可視化標示。

（2）發生瞬時故障時，按恢復按鈕故障指示器信號解除。發生永久故障時，按恢復按鈕也無法解除故障信號。

（3）故障信息包括起始時間、故障電流大小、結束時間、過流的次數以及故障是瞬時的還是永久的。

（4）故障信息指示器能夠檢測故障發生在上級，從而給出正確的故障信息。

（5）檢測故障的回路有檢測電壓、電流的方式和只檢測電流的方式。

3、配電網三相電發生單相斷線的危害

（1）發生單線斷線時，線路電容與變壓器的空載阻抗也會諧波諧振，同樣會引起過電壓。變壓器輕負荷啟動時，涌入的勵磁電流包含一系列的諧波，其中的某次諧波會引起線路電容和變壓器電抗之間的諧振過電壓。使得電流過載，導致線路熱力損壞。

（2）、（檢測計算難度）設一個定值（60%）為線接地額定電壓值的百分比。電壓上下限顯示也用于斷相檢測，當線壓降到下限時，其電源端和負荷端線路檢查為開斷。只有當線壓上升到上限的時，斷線檢測才被重新復位。

（3）單相接地故障的危害

10 kV配電線路在實際運行中，經常發生單相接地故障，特別是在雨季、大風和雪等惡劣天氣條件下，單相接地故障更是頻繁發生，單相接地故障更為頻繁。

當發生單相接地故障后，三相電路的對稱性受到破壞，故障點就出現明顯的不對稱，如當A相發生單相接地故障后，A相對地電壓變為零，其對地電容被短接，而B相和C相相對地電壓升高，對地電容電流相應增大，流過接地點F的電流為所有線路電容電流的總和。

金屬性接地：故障相電壓為零；非故障相電壓等于線電壓；

非金屬性接地：一相或兩相電壓低，但不為零；另二相或一相電壓高，接近并低于線電壓。

完全金屬性短路則中性點對地電壓上升為相電壓），而不接地相的對地電壓也會升高（金屬性短路升為線電壓），但是每相對中性點電壓以及相間的線電壓保持不變。

發生單相接地后，故障相對地電壓降低，非故障兩相的相電壓升高，但線電壓卻依然對稱，因而不影響對用戶的連續供電，系統可運行1～2 h，這也是小電流接地系統的最大優點；但是，若發生單相接地故障后電網長時間運行，會嚴重影響變電設備和配電網的安全經濟運行。

（4）、自動核相及相位檢測

在回路配網供電系統中會出現回路切換倒閘動作，對相同步檢測很有必要，當同步檢測失敗(相角不一致)系統自動閉鎖禁止倒閘操作。終端的檢測功能用于電源與負荷間的同步檢測。在徑向系統中同步失敗不是什么問題。當開關斷開時，負荷側斷電。所以同步檢測是不必要的。但是在回路系統中同步檢測必須在閉鎖開關前進行。如果電源側與負荷側的電壓相量有很大的差，大量的循環電流可以流經線路。設置范圍為00-80[度]每步10[度]。默認值為30[度]。

當電源側電壓(Va)和負荷側電壓(Vr)相差高于預設值時，此指示燈變亮。合閘控制前，與同期失敗信息和斷線診斷連鎖。如果是同期失敗，合閘控制命令被禁止。

七、電操安全控制器應用

控制器（controller）是智能化環網柜的核心單元。按照預定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來控制電動機的啟動、調速、制動和反向的主令裝置。

1 、控制器的主要功能和作用

（1）控制器需要接收和識別上級命令：控制中心的程序可以向控制器發送多種不同的命令，設備控制器應能接收并識別這些命令。控制器不斷向設備各種傳感器發送電子查詢，并且向上級回復執行結果。

（2）控制器就是控制部件，而外圍設備相對控制器來說就是執行部件。控制部件與執行部件的一種聯系就是通過控制線。

（3）控制部件通過控制線向執行部件發出各種控制命令。控制部件與執行部件之間的另一種聯系就是反饋信息。執行部件通過反饋線向控制部件反映操作情況，以便使得控制部件根據執行部件的狀態來下達新的動作命令，也叫做“狀態測試”。

（4）控制器根據每個驅動電動機的功能分為：單向控制器和雙向控制器。

控制器還需要配備電機恒流控制技術：電機啟動扭轉電流和動態運行電流匹配一致，提高電機的啟動轉矩均衡，在機械齒輪故障扭矩增大情況下能對電機和整體設備做安全保護。

所以控制器要具備電流控制元件的合適選擇，能夠適用于任何一款電機，并且具有相當安全的控制效果，不再需要匹配提高了電動車控制器的普遍適應性，使電動車電機和控制器，不再需要現場的設備匹配，方便安裝和使用。

（5）控制器只要自動檢測與之相關的接口狀態，如外部開關信號等等，一旦出現故障，控制器自動實施保護，充分保證設備的安全，當故障排除后控制器的保護狀態會自動恢復。

（6）控制器要具備自動/手動操作功能一體化，根據不同的使用環境進行靈活配置。自動轉換開關控制器是一種智能雙功能切換系統。控制器的電氣聯鎖配合機械聯鎖，確保控制器參數的自動調整。

2、安全控制器

SZLL-6160 配電網安全控制器產品，集高效、可靠、安全、靈活、緊湊于一身，能適應各種惡劣的環境。緊湊化、模塊化設計能可滿足未來開關柜升級改造、擴容的需要。產品其獨特的電子化和機械連鎖設計、扭矩驅動恒流保護系統，確保操作人員安全，也能及時處理機械傳動故障。

控制回路由:電源,熔斷器,控制按鈕,工作指示燈,控制繼電器線圈等控制主回路運行停止變換的設備及線路。控制輔助回路用來反饋回路信號，常見有行程開關觸點。主回路和輔助回路混合在一起時，線路就特別凌亂和復雜。如果能夠把主回路的強電流與輔助回路的弱電流區分開，線路會變得清晰簡單。開關電操控制器采用單回路反饋控制方法，每一個開關回路所組成的單回路閉合控制系統。特點：結構簡單抗擾動能力較強。

（2）方便檢修和運維

（3）通用性強適應美標、英標、歐標、國標不同的標準

3、控制器主要功能

（1）、首先將控制器的本地/遠程開關搬到本地位置上。

（2）、可以用搬桿/按鈕的進行分合閘操作。

（3）、人工分閘后，如果電纜上沒有帶電，控制器處在解鎖位置。

（4）、本回路仍然可以進行搬桿/按鈕的分合閘操作及接地刀操作。

（5）、合上接地刀后打開前蓋，可檢修電纜。

（6）、如果分閘后電纜頭上仍帶電，控制器上閉鎖開關會自動鎖定。

（7）、閉鎖鍵鎖定后，不能再進行電動分合和接地操作。仍可手工搬桿分合閘操作。

（8）、本間隔的接地刀合不上，前蓋鎖住不能被打開。

（9）、設備檢修完畢，將控制器的閉鎖按鈕搬回到解鎖位置。

（10）、這是就可以進行搬桿/按鈕的分合閘操作。

（11）、將控制器的本地遠程開關搬回到遠程。進入系統遠控程序。

八、電弧是怎么產生的？

電弧是一種氣體放電現象。當線路的絕緣劣化或電源分斷開時，線路之間還有電壓電流通過，產生電弧光就是氣體放電現象，這個電火花就是電弧。

配電網在長期連續供電的過程中，電流通過時會產生熱量導致線路絕緣層老化，也就是常說的絕緣劣化的過程，導電體遇到水蒸氣就產生游離電子放電。電弧是高溫高導電的游離氣體，對導電線路有很大的破壞作用，電弧對供配電系統的安全運行有很大的影響。

電弧放電

氣體放電中最強烈的一種自持電弧放電。

當電源提供較大功率的電能時，若極間電壓不高（約幾十伏），兩極間氣體或金屬蒸氣中可持續通過較強的電流（幾安至幾十安），并發出強烈的光輝,產生高溫（幾千至上萬度），這就是電弧放電。

電弧放電，當電壓升高在兩電極距離最近的底部空氣被擊穿發生電離，同時產生電弧。電弧光向上下擺動，隨著電極間距離的增大，電弧也隨之拉長，電極距離過大，電壓不足以擊穿空氣，電弧自動熄滅。只要保持兩電極間的距離，這種放電過程就會周而復始地進行，形成弧光放電。

電弧放電最顯著的外觀特征是明亮的弧光火焰。電弧的重要特點是電流增大時，極間電壓下降，火焰變長時電流減小。電弧是一束高溫電離氣體，在外力作用下， 電弧本身產生的磁場作用下會迅速移動拉長、卷曲形成十分復雜的形狀。電弧在電極上的孳生點也會快速移動或跳動。

電弧的危害

配電網采用三相交流電的供電方式，交聯電纜是將三根導線通過絕緣體束縛在一根里，電弧發生時往往是其中的一根先燃電弧，電弧的溫度在2000度以上，很快就燒穿防護層絕緣體，形成間歇性單相弧光接地故障。配電網電纜由于有絕緣層防護，極少發生穩定接地故障。在特殊情況下出現穩定接地時(如電纜被挖斷接地)，故障電流小于10安培，也不會對導線本體造成實質危害。但導線外皮一般為交聯聚乙烯材料，其軟化分解溫度在140℃左右，故障電流產生的熱量有可能造成外皮軟化分解甚至熔化。

弧光接地產生的火焰溫度很高但流過的電流很小，特別是地埋電纜發生弧光后檢測難度比較大，在單相接地弧光電流沒有達到保護跳閘定值時，已經對設備絕緣層造成嚴重損傷。

電弧的特點是溫度很高，電流相對很小，持續時間短，一旦出現擊穿點則會頻繁出現。電弧放電時會產生大量的熱，能引燃周圍的易燃易爆品，進而造成火災甚至爆炸。

九、電弧的檢測

1、超高頻檢測技術是通過超高頻天線傳感器來獲取電氣設備內部局部放電所產生的超高頻信號，可以達到對電氣設備的檢測目的，同時也能定位故障。因為超高頻檢測技術有較強的抗干擾能力，所以能有效的反映放電的本質特征。

2、高度精確傳感器終端檢測

現場設備運行狀態進行在線監測用電子終端設備獲取故障信息，再通過通訊系統，將信息傳輸到控制中心。

3、檢測難度

高壓放電是造成電力設備絕緣惡化的主要原因，根據統計，目前在所有電力系統的事故中，絕緣事故占第二位，事故影響范圍廣，停電時間長、經濟損失巨大，直接威脅著電力系統的安全穩定運行。

(1)、發生單項接地故障時，早期的接地故障電流比較小。而且受故障點接地電阻等多種因素的影響，接地電流無法精確的計算。

(2)、接地故障狀態不穩定。單項接地故障都為弧光接地和間歇性接地。故障電流信號不穩定，故障點難以維持穩定的故障零序電流故障信號難以監測和捕捉。

(3)、消弧線圈的作用破壞了接地故障特征，消弧線圈補償作用下產生感性電流 進入接地發生線路。變電站母線通往故障點，路徑上故障零序電流的特征會被破壞。

(4)、檢測設備受限制，現場互感器和傳感器，變比精度和信號噪聲的影響，難以檢測到有效的接地故障信號。數據檢測精度不高會誤報誤動信息不正確。

因此，對電力設備放電進行檢測有著非常重要的現實意義。目前國內在線監測系統和發達國家的技術含量還有一定的差距，因此我國電氣設備故障檢測技術的發展還是任重道遠。

十、熄滅電弧

1、斷電開關分閘切斷電源

2、安裝滅弧裝置

十一、2022年以前加快進行大灣區智能電網建設

1、隨著電網建設重心由主干網向配網側轉移，配電網建設在“十三五”期間也將迎來新高潮。廣東省居于粵港澳大灣區中心地帶，大灣區電網電力能源基礎設施大建設拉開帷幕。

2、城市配電網的自動化管理技術研究是一個長期的艱難的過程。首先，是因為近十年國內經濟的快速發展，用電量激增，電力系統的管理任務有所變化。其次，供電企業所承擔的社會責任成為企業的歷史使命。再次，隨著全球信息化進程的加快發展，不斷有新技術的出現，為配網的科學化管理提供了多種技術支持。

3、因此，配網的科學化管理趨向數字化、信息化、自動化方向發展。

數字化電網管理技術是用信息化技術監測開關（分）合閘條件，依據線路運行方式搭接適當聯絡線路，將分離地區的電網連接起來，間接地使得在不增加過多設備投入的情況下，進行自動化監測，通過“人-機決策系統”遠程控制操作，使該地區在運行方式輕微調整下供電容量增加。并且保障配網線路再經歷若干年的負荷增長，還能夠滿足需要，在安全性和可靠性方面仍然能夠得到有效的控制。

4、如何運用配網自動化技術有效提高配網的安全可靠性。所以從配網的安全可靠性分析入手，由淺入深的展開技術論證，把配網自動化的方案設計工作落實到每一個技術環節，使整個設計過程始終以安全可靠性設計為核心，利用先進的信息技術，提高廣州、深圳特大城市的配網運行管理水平。

5、南方電網公司宣布未來五年，投資1700多億元，加快粵港澳大灣區智能電網規劃建設。南方電網發布了26條具體措施。重點提高廣東電網抗風險的能力，加強大灣區11座城市的保底電網的建設，建設供電高可靠性供電示范區，做到年均停電時間低于5分鐘，達到國際同類城市領先水平。對接港澳地區的建設標準和建設模式，特別是在采用這種智慧化的手段，建設一種智慧的綜合能源系統，滿足在用能方面的個性化需求。”對于粵港澳大灣區城市多沿海，常常遭遇臺風的情況，沿海重要輸電設施建設提高了設防標準，從設防50年一遇，提升到100年一遇。根據規劃要求，到2022年粵港澳大灣區基本建成安全、可靠、綠色、高效的智能電網。到2030年，粵港澳大灣區將率先全面建成世界一流智能電網。

審核編輯：郭婷