電力和工業(yè)系統中的6-35KV中壓開(kāi)關(guān)設備是一種數量大、事故范圍廣的開(kāi)關(guān)設備。根據《高壓開(kāi)關(guān)技術(shù)通訊》，某年全電力系統燒毀機柜200多臺。開(kāi)關(guān)設備的電弧短路故障往往因不及時(shí)清除而發(fā)展為中壓母線(xiàn)故障，其危害非常嚴重，如電廠(chǎng)廠(chǎng)用電崩潰、重要用戶(hù)停電、更嚴重的“燒合運行”事故等。近年來(lái)，由于母線(xiàn)故障造成的巨大短路電流沖擊而損壞主變壓器的情況屢見(jiàn)不鮮，這些事故都造成了巨大的經(jīng)濟損失，有的甚至造成人身傷亡事故。導致中壓開(kāi)關(guān)設備故障的因素很多，如結構設計不合理、制造質(zhì)量差、絕緣老化和機械磨損、運行閾值差(高溫、潮濕、污染、化學(xué)腐蝕)、用戶(hù)維護和操作不當、外力(小動(dòng)物進(jìn)入、開(kāi)關(guān)設備中缺少物體)、電網(wǎng)結構變化(系統容量增加和電纜應用)。因此，開(kāi)關(guān)柜電弧短路造成中壓母線(xiàn)故障的概率也很高。由于母線(xiàn)故障未及時(shí)排除，故障發(fā)展擴大，較終造成巨大的經(jīng)濟損失。中壓開(kāi)關(guān)柜經(jīng)過(guò)近十年的整改和完善，事故率有所下降。但是現在為什么還是有那么多開(kāi)關(guān)柜因為各種原因電弧短路燒毀，甚至造成中壓母線(xiàn)故障，遭受?chē)乐氐慕?jīng)濟損失？較根本的原因是開(kāi)關(guān)柜本身承受電弧短路故障的能力有限，如加強絕緣、密封隔離各單元室、設置釋放板和泄壓通道等。它們只是被動(dòng)保護，而不是采取主動(dòng)保護措施快速清除故障，使故障得到發(fā)展和擴大。本帖子的目的是希望大家能夠認識到開(kāi)關(guān)柜電弧短路故障的嚴重性和中壓母線(xiàn)故障的危害，但是目前的中壓母線(xiàn)保護方案已經(jīng)不能滿(mǎn)足快速清除母線(xiàn)故障的要求，迫切需要安裝專(zhuān)門(mén)的中壓母線(xiàn)保護。此外，向用戶(hù)推薦一種新的專(zhuān)用中壓母線(xiàn)保護方案——弧光中低壓母線(xiàn)保護系統。

問(wèn)題1:現有開(kāi)關(guān)柜能容忍的內弧時(shí)間是多少？在討論開(kāi)關(guān)設備內部電弧短路故障時(shí)，必須提到開(kāi)關(guān)設備內部電弧時(shí)間指標。在IEC298，規定的內部電弧時(shí)間是100ms，目前市場(chǎng)上的開(kāi)關(guān)柜基本都是按照IEC298標準生產(chǎn)的，其內部電弧耐受時(shí)間是100 ms，也就是說(shuō)開(kāi)關(guān)柜所能承受的燃弧時(shí)間，也就是保護動(dòng)作和斷路器故障切除時(shí)間之和，應該小于100 ms才能達到保護炕柜的目的，因為故障短路電弧總是在斷路器動(dòng)作之前燃弧。以下是外資料介紹的各種電弧時(shí)間對設備的損壞程度：-35ms:無(wú)明顯損壞，檢查絕緣電阻后即可投入使用。-100ms:損壞較小，需要清洗或可能稍加修理后，開(kāi)關(guān)柜才能再次投入運行。-500ms:設備損壞嚴重，現場(chǎng)人員也受重傷，必須更換部分設備才能重新投入運行。當然，如果加強開(kāi)關(guān)柜的結構，可以增加開(kāi)關(guān)柜的內部耐弧時(shí)間。在外，如果需要內部電弧時(shí)間指標較高的開(kāi)關(guān)柜，需要用戶(hù)和廠(chǎng)家協(xié)商，必然會(huì )增加開(kāi)關(guān)柜的生產(chǎn)成本。根據外某配電網(wǎng)的應用經(jīng)驗，如果將內部耐弧時(shí)間提高到200ms，生產(chǎn)成本將增加10%；如果需要一秒鐘，生產(chǎn)成本會(huì )增加100。 #p#分頁(yè)標題#e#

問(wèn)題2:現有中壓母線(xiàn)保護方案能否滿(mǎn)足開(kāi)關(guān)柜快速切除電弧短路故障的要求？目前可用的中壓母線(xiàn)保護方案有：(1)干式變壓器后備過(guò)流保護方案。這是目前內應用較廣泛的中壓母線(xiàn)保護方案。保護的跳閘時(shí)間通常設置為1.2-1.4秒，有些甚至更長(cháng)，達到2.0秒以上。顯然遠遠不能滿(mǎn)足中壓母線(xiàn)故障快速切除的要求。(2)饋線(xiàn)閉鎖干式變壓器過(guò)流保護方案。近年來(lái)，微機過(guò)流保護已廣泛應用于中壓饋線(xiàn)，外提出了一種利用饋線(xiàn)過(guò)流元件阻斷干式變壓器過(guò)流保護的所謂過(guò)流阻斷中壓母線(xiàn)保護方案。該保護方案的動(dòng)作時(shí)間一般為300-400毫秒，不能滿(mǎn)足100毫秒內切除中壓母線(xiàn)故障的要求。(3)基于環(huán)流原理的高阻抗母線(xiàn)保護方案。這是一種特殊的電流差動(dòng)母線(xiàn)保護方案，在外的一些重要項目中有時(shí)會(huì )采用。動(dòng)作時(shí)間一般為3560 ms，比以上兩種方案都快。此外，斷路器的跳閘時(shí)間為3560 ms，在某些場(chǎng)合下勉強能滿(mǎn)足動(dòng)作速度的要求，但裕度肯定不夠。該保護方案接線(xiàn)復雜，對CT要求高。安裝在6-35KV母線(xiàn)上，難度大，不經(jīng)濟。另外，由于開(kāi)關(guān)柜內的故障大多發(fā)生在電纜室內，本方案的保護范圍受到CT安裝位置的限制，因此電纜室內的故障無(wú)法得到保護。因為它不適合中壓母線(xiàn)保護應用。從以上兩個(gè)問(wèn)題的討論中，我們可以得出為什么，盡管對開(kāi)關(guān)柜的結構采取了加強措施，但許多開(kāi)關(guān)柜由于電弧短路故障而嚴重損壞，這是由于開(kāi)關(guān)柜承受電弧的能力有限，缺乏特殊的高速中壓母線(xiàn)保護造成的。近年來(lái)，隨著(zhù)工業(yè)，內電力的快速發(fā)展，中壓開(kāi)關(guān)設備的應用數量越來(lái)越多，由開(kāi)關(guān)設備電弧短路故障引起的中壓母線(xiàn)故障也越來(lái)越多；另一方面，用戶(hù)對供電可靠性的要求越來(lái)越高，內一些專(zhuān)家一直強調安裝專(zhuān)用中低壓母線(xiàn)保護的重要性。用戶(hù)還希望提供一種成本低、原理簡(jiǎn)單、適用于6-35KV的母線(xiàn)保護，以較大限度地減少母線(xiàn)故障對設備的損害，提高供電的可靠性。

問(wèn)題3:有沒(méi)有原理簡(jiǎn)單，適用于中低壓母線(xiàn)的特殊保護系統？20世紀90年代初，外開(kāi)始研究電弧故障的現象、機理和危害，并研究了各種保護措施和方案。我們推薦的專(zhuān)用中低壓母線(xiàn)保護——弧光母線(xiàn)保護就是這些研究成果的綜合體現，是目前較為理想和成熟的中低壓母線(xiàn)保護解決方案。是從外引進(jìn)的系統。目前，近2000套弧光保護系統正在使用中

廠(chǎng)、變電站以及工礦企業(yè)運行，有近10年的成熟運行經(jīng)驗，運行中從未發(fā)生過(guò)不正確動(dòng)作的記錄。該系統具有以下主要特點(diǎn)：（1）動(dòng)作可靠–采用檢測弧光和過(guò)流雙判據原理。（2）高速動(dòng)作–保護動(dòng)作時(shí)間小于1ms，包括斷路器分閘的總故障切除時(shí)間可保證在100ms以?xún)?。?）配置靈活–通過(guò)弧光傳感器實(shí)現對保護分區的覆蓋。（4）故障定位–可顯示檢測到弧光短路點(diǎn)的位置。（5）可適應各種中、低壓母線(xiàn)接線(xiàn)方式提供有選擇性的保護應用。希望大家就開(kāi)關(guān)柜弧光短路故障防護以及中、低壓母線(xiàn)保護方案進(jìn)行探討。#p#分頁(yè)標題#e#

作者：來(lái)源：