從“電流保護(hù)”到“設(shè)備守護(hù)”:SST場(chǎng)景下弧光保護(hù)的演進(jìn)與實(shí)踐
更新時(shí)間: 2026-08-06 點(diǎn)擊次數(shù): 80次
近年來(lái),隨著新能源、電動(dòng)汽車充電站、軌道交通、數(shù)據(jù)部門以及柔性配電等新型電力場(chǎng)景的發(fā)展,SST(Solid State Transformer,固態(tài)變壓器)開始逐漸走進(jìn)工程應(yīng)用。
相比傳統(tǒng)工頻變壓器,SST將電力電子技術(shù)、高頻變換技術(shù)和智能控制技術(shù)深度融合,在提升系統(tǒng)靈活性的同時(shí),也讓設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化。
很多工程人員發(fā)現(xiàn),同樣是保護(hù)一套配電系統(tǒng),過(guò)去成熟的保護(hù)思路,在SST系統(tǒng)中開始面臨新的挑戰(zhàn)。
這并不是傳統(tǒng)保護(hù)失去了作用,而是保護(hù)對(duì)象發(fā)生了變化,保護(hù)理念也需要隨之升級(jí)。
從"保護(hù)電流"到"保護(hù)設(shè)備",SST帶來(lái)了哪些變化?
過(guò)去,傳統(tǒng)配電系統(tǒng)中的保護(hù)主要圍繞電流展開。
無(wú)論是過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)還是接地保護(hù),本質(zhì)上都是在故障發(fā)生后,通過(guò)檢測(cè)電流變化來(lái)判斷是否需要切除故障。
這種方式適用于傳統(tǒng)工頻變壓器時(shí)代。
但SST不同。
SST內(nèi)部不僅包含高頻變壓器,還集成了整流器、逆變器、DC Link、高壓母線、SiC功率模塊等大量電力電子單元,設(shè)備內(nèi)部連接點(diǎn)數(shù)量明顯增加,功率密度更高,結(jié)構(gòu)也更加緊湊。
這意味著,設(shè)備運(yùn)行時(shí)需要關(guān)注的不只是"有沒(méi)有大電流",還需要關(guān)注連接狀態(tài)、絕緣狀態(tài)以及局部異常的發(fā)展過(guò)程。
換句話說(shuō),保護(hù)對(duì)象已經(jīng)從單純的電氣故障,逐漸擴(kuò)展到設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)本身。
在實(shí)際運(yùn)行中,一些故障往往經(jīng)歷一個(gè)逐漸發(fā)展的過(guò)程。
例如:
銅排連接松動(dòng);開關(guān)觸頭接觸不良;電纜端子壓接異常;柜內(nèi)絕緣下降;金屬異物進(jìn)入柜體。
這些問(wèn)題在初期未必會(huì)引起明顯的過(guò)流,但可能先出現(xiàn)局部放電、局部發(fā)熱,甚至形成電弧。
如果電弧持續(xù)存在,高溫會(huì)進(jìn)一步破壞絕緣、燒蝕導(dǎo)體,并可能引發(fā)相間短路,導(dǎo)致故障范圍擴(kuò)大。

對(duì)于內(nèi)部空間更加緊湊的SST而言,一旦電弧形成,其影響往往傳播更快,對(duì)功率模塊、母排及周邊器件都可能造成較大影響。
因此,越來(lái)越多的工程項(xiàng)目開始關(guān)注一個(gè)問(wèn)題:
能否在故障還沒(méi)有發(fā)展成嚴(yán)重短路之前,就及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取保護(hù)措施?
為什么弧光保護(hù)越來(lái)越受到關(guān)注?
電弧產(chǎn)生時(shí),會(huì)同時(shí)伴隨強(qiáng)烈光輻射、局部高溫以及電氣量變化。
相比單純等待故障電流升高,弧光保護(hù)增加了對(duì)光信號(hào)的監(jiān)測(cè),使保護(hù)系統(tǒng)能夠更早識(shí)別異常。
安科瑞ARB6系列弧光保護(hù)裝置,其保護(hù)邏輯支持弧光單判據(jù)、弧光與電流雙判據(jù)以及弧光與零序電壓雙判據(jù)等方式,可根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行配置。
安科瑞ARB6系列弧光保護(hù)裝置

在滿足動(dòng)作條件時(shí),弧光單判據(jù)動(dòng)作時(shí)間可達(dá)毫秒級(jí),弧光與電流雙判據(jù)也保持較快響應(yīng)速度。
對(duì)于SST這類對(duì)故障擴(kuò)散速度較為敏感的設(shè)備而言,更快識(shí)別異常意味著能夠縮短電弧持續(xù)時(shí)間,為降低故障影響提供更多時(shí)間窗口。
SST中的弧光保護(hù)應(yīng)該關(guān)注哪些位置?
弧光保護(hù)并不是覆蓋整個(gè)柜體,而是針對(duì)容易產(chǎn)生電弧的位置進(jìn)行著重監(jiān)測(cè)。
安科瑞ARB6弧光保護(hù)裝置配套的弧光傳感器可安裝于母線室、斷路器室、電纜室等區(qū)域,并著重覆蓋母排連接處、隔離開關(guān)觸頭、電流互感器連接位置以及電纜接頭等容易發(fā)生電弧的位置。
結(jié)合SST設(shè)備結(jié)構(gòu),可著重關(guān)注以下位置:
輸入交流配電區(qū)域;
主母排及銅排連接位置;
功率模塊連接區(qū)域;
高頻變壓器連接部位;
輸出饋線及電纜連接區(qū)域。
這些區(qū)域既是電流集中流經(jīng)的位置,也是連接件較多、運(yùn)行工況較復(fù)雜的部位,更適合作為弧光監(jiān)測(cè)的要點(diǎn)區(qū)域。
安科瑞SST弧光保護(hù)方案有哪些特點(diǎn)?
針對(duì)中低壓配電系統(tǒng)的弧光保護(hù)需求,安科瑞ARB6系列采用弧光傳感器、光纖鏈路與保護(hù)裝置協(xié)同工作的方式,對(duì)柜內(nèi)弧光進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明書,其方案具有以下幾個(gè)特點(diǎn):
第一,支持多種保護(hù)判據(jù)。
既可以采用弧光單判據(jù),也可以結(jié)合電流或零序電壓形成雙判據(jù),在響應(yīng)速度與抗干擾能力之間進(jìn)行平衡。
第二,具備故障定位能力。
裝置支持弧光監(jiān)測(cè)及故障點(diǎn)定位,可輔助運(yùn)維人員快速判斷故障區(qū)域,提高故障排查效率。
第三,支持傳感器及光纖鏈路在線自檢。
系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)檢查弧光傳感器及光纖鏈路狀態(tài),降低因檢測(cè)鏈路異常導(dǎo)致保護(hù)失效的風(fēng)險(xiǎn)。
第四,具備事件記錄與故障錄波功能。
裝置能夠記錄事件信息、操作日志及故障錄波,為事故分析和設(shè)備運(yùn)維提供參考依據(jù)。
如果將弧光保護(hù)與無(wú)線測(cè)溫、局部放電監(jiān)測(cè)等在線監(jiān)測(cè)技術(shù)結(jié)合,可從不同維度關(guān)注設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),為SST運(yùn)行維護(hù)提供更加完整的狀態(tài)信息。
SST的發(fā)展,不僅帶來(lái)了設(shè)備結(jié)構(gòu)和控制方式的變化,也推動(dòng)了配電保護(hù)理念的演進(jìn)。
傳統(tǒng)保護(hù)主要關(guān)注故障發(fā)生后的電氣量變化,而隨著電力電子設(shè)備的大量應(yīng)用,越來(lái)越多的工程實(shí)踐開始關(guān)注故障發(fā)展的早期階段,希望在局部異常剛剛出現(xiàn)時(shí)就能夠及時(shí)識(shí)別。
弧光保護(hù)正是在這樣的背景下受到越來(lái)越多關(guān)注。它并不是替代傳統(tǒng)保護(hù),而是作為配電保護(hù)體系的重要補(bǔ)充,與過(guò)流保護(hù)、溫度監(jiān)測(cè)、局部放電監(jiān)測(cè)等技術(shù)共同構(gòu)成更加設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)體系。
對(duì)于正在逐步推廣應(yīng)用的SST而言,如何根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)合理配置保護(hù)與監(jiān)測(cè)手段,也將成為未來(lái)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)維中值得持續(xù)關(guān)注的話題。