弧光保护在母线柜中的作用：

       故障电弧的特性及危害：开关柜发生内部弧光故障产生的短路功率可高达8一60MW,所产生的能量则主要与电弧的燃烧时间以及短路电流的平方值成正比,其他因素则包括柜体几何尺寸以及所使用的材料等等。 开关柜内部故障电弧燃烧所造成的故障效应包括压力效应、热效应、辐射效应、声响效应。中压开关柜在发生内部电弧故障时,电弧温度可达到20000℃,燃烧的电弧将周围的空气加热,引起空气膨胀,并在开关柜内部产生巨大的压力。开关柜的门可能被炸开了配电房建筑物的墙或天花板可能会倒塌。

       此外,压力也会使某些不牢固的部件从开关柜中抛出。电弧将使电极材料熔化和蒸发,这些热量通过辐射形式使可燃性材料着火,非可燃性材料热分解。同时高温高压气体,伴随电弧效应产生炽热非金属材料颗粒由柜体逸出,造成人身伤害,甚至引起火灾。发生弧光故障时产生的明亮弧光,还可能引起运行维护人员暂时性失明,巨大的声响效应可能引起休克,这都增加弧光故障伤害的危险性。总之,开关柜发生内部电弧故障,不论是对开关设备还是对附近的工作人员,其危险性都很大。

        开关柜内部故障电弧燃烧所产生的能量,主要与短路故障电流及电弧燃烧的时间有关,从保护设备的角度来说,目前所普遍采用的变压器后备过流保护长达1.2一2.05的动作时间,到保护动作、跳开断路器时,事故现场的开关柜往往已烧得面目全非,而事后故障电弧起始点已很难确定;如果在故障发生时附近有工作人员,特别是在开关柜门打开维修时,则电弧燃烧释放的巨大能量对人员的伤害也就不可避免了。

在实际运行中的中低压开关柜及母线故障保护方案主要有以下三种:

一、变压器后备过流保护方案这是目前国内应用最广泛的中压母线保护方案。由于主变后备保护的动作时限必须与出线及分段开关的过流保护按阶梯原则配合以提供选择性,因而采用这种保护方案的母线故障的切除时间较长,保护跳闸时间一般整定为1.5一2.05,有的甚至长达2.0一6.05。显然它远不能满足在100ms内快速切除中压母线故障的要求。

二、馈线过流保护闭锁变压器过流保护方案这是随着近年来微机过流保护在中压馈线的广泛应用,国外提出的利用馈线过流元件闭锁变压器过流保护的所谓过流闭锁式中压母线保护方案。这种保护方案的动作速度有了一定的提高,达到300-400mS,但它仍不能满足100ms切除中低压母线故障的要求。

三、采用环流原理的高阻抗母线保护方案这是一种专用电流差动中压母线保护方案,在国外某些重要项目中有时采用。该保护动作时间为35~60ms,比上述二种方案快,总的故障清除时间大约在100ms左右,基本上满足动作快速性的要求。但这种保护方案的保护范围由于受到CT安装位置的限制而使保护范围受到限制,不能保护到电缆室的电缆接头部分,而该处却是故障概率较高的地方。以上所述的三种中低压母线保护方案,均不能满足快速切除故障或保护覆盖范围的要求,迫切需要采用一种快速的、经济而适用性强的新型中低压母线保护系统,以解决中低压母线发生故障概率较高、延迟切除故障导致故障发展、扩大,从而造成巨大经济损失的问题。

       电弧的检测方法、电弧保护的目的,是在发生电弧故障时通过限制电弧燃烧时间来保护附近工作人员及设备。为此,电弧保护首先必须检测故障电弧,然后才能切断流过的故障电流。在中低压开关柜内部故障保护中,一般是通过跳开断路器来切除故障使故障电弧熄灭的。 电弧燃烧时伴随着光、声以及电磁波形式的辐射。通过分析可见光、声波、红外线或无线电频率的辐射可以检测到电弧的存在,甚至连由电弧产生的压力波也已经用来检测它的存在。然而,最广泛使用的方法还是通过检测可见光来实现的。

        弧光保护工作原理：电弧光保护系统通过检测开关柜内部发生故障，弧光是电弧的最明显且变化最快的特征物理量,因而电弧光保护具有超高速的动作性能,整套保护的动作时间可保证在几毫秒以内。对开关柜内部故障保护来说,这种超高速动作性能是最重要的。 为了避免外界光干扰可能引发系统的误跳闸,在实际应用中往往还引人过流闭锁信号,即只有同时检测到弧光信号及过流动作信号才发出跳闸指令切除故障,从而进一步提高保护系统动作的可靠性。

        弧光保护作用:电弧光保护系统具有非常快的动作速度,其整套保护的动作时间在几毫秒以内,远快于传统母线保护方案。所以,对开关柜各单元室的总故障清除时间可控制在100mS以内。因此,在发生弧光故障、柜内压力和温度急剧增加以前,电弧光保护系统就可以发出跳闸指令切除供给的短路电流,使设备损坏及人员伤害的损失减到最小。 对于中低压开关柜来说,以最快的速度切除故障意味着最大限度地限制电弧燃烧释放的能量,其益处是:保护附近工作人员免受电弧故障效应的伤害;开关柜内部部件的损坏限制到最小;大大减少开关设备损坏的维修费用;最大限度地减少用户的停电时间,可尽快恢复生产;对于使用年限很长需要进行改造的开关柜,采用电弧光保护可有效延长其使用寿命,从而减少对开关设备的投资费用。

        弧光保护作为中低压母线保护,对配电系统还将提供以下益处:保护昂贵的主变压器或厂用变压器免受巨大的短路电流冲击而损坏;防止波及站用直流系统,避免事故扩大而造成经济损失。

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