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中低壓母線裝設(shè)弧光保護(hù)裝置
弧光放電不僅會(huì)造成停電事故，還會(huì)造成設(shè)備性損壞和人身傷害，帶來(lái)不可估量的損失。弧光放電事故是中低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)嚴(yán)重的事故之一，本文就幾個(gè)方面來(lái)探討中低壓母線裝設(shè)弧光保護(hù)的必要性。
重視中低壓母線故障的原因
我國(guó)電力發(fā)展建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入大電網(wǎng)、大機(jī)組、壓輸電階段，并且對(duì)發(fā)電機(jī)組的容量要求越來(lái)越高，這對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行提出了更高的要求，因?yàn)閱闻_(tái)大機(jī)組的運(yùn)行情況，會(huì)直接影響到整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，發(fā)電廠的用電系統(tǒng)與運(yùn)行，對(duì)發(fā)電機(jī)組的影響也越來(lái)越大。由此可以看出，如果中低壓母線出現(xiàn)故障，它會(huì)產(chǎn)生弧光，所產(chǎn)生的弧光對(duì)電力設(shè)備及人本身的影響大，會(huì)造成不同程度的損傷，有時(shí)還會(huì)引發(fā)“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”。
現(xiàn)行的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，是采用借助于上元件的后備過(guò)流的方法來(lái)保護(hù)，從而切除中低壓系統(tǒng)母線短路的問(wèn)題，這樣的做法存在弊端。電路故障應(yīng)該在盡可能短的時(shí)間得到維修，而這類保護(hù)方法會(huì)導(dǎo)致維修時(shí)間增長(zhǎng)，對(duì)設(shè)備也有一定的損傷。這些問(wèn)題如果沒(méi)有及時(shí)解決，還會(huì)引起不同程度的事故，輕則會(huì)發(fā)展為輸電網(wǎng)故障，重則會(huì)使電力系統(tǒng)出現(xiàn)整體性故障。
產(chǎn)生中低壓弧光故障的因素
中低壓電力系統(tǒng)在運(yùn)行中發(fā)生的弧光故障事故，多是受到環(huán)境條件的影響，絕緣材料受潮、設(shè)備表面產(chǎn)生凝露和附著污穢，從而使設(shè)備絕緣水平下降引發(fā)事故。
1、弧光產(chǎn)生的技術(shù)原因
設(shè)備故障和帶電設(shè)備的誤操作，檢修工具遺漏在開(kāi)關(guān)設(shè)備內(nèi)，錯(cuò)誤的接線和母線連接，絕緣老化和機(jī)械磨損、過(guò)電壓，小動(dòng)物、灰塵、溫度、濕度、腐蝕等環(huán)境因素，容性接地電流擴(kuò)大等。
2、弧光產(chǎn)生的人為原因
誤入帶電間隔，隔離開(kāi)關(guān)誤操作，忘記在工作區(qū)接地，忘記測(cè)量工作區(qū)內(nèi)的高壓等。
除此之外，電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)總是在不停地改變，用電負(fù)載在增多，從而導(dǎo)致電纜增多，電量超負(fù)荷，也容易導(dǎo)致故障發(fā)生。
弧光故障事故的危害
弧光產(chǎn)生的溫度可達(dá)4500℃，內(nèi)部溫度甚至有10000～20000℃。弧光產(chǎn)生時(shí)大瞬時(shí)功率可達(dá)到40MW，弧光光強(qiáng)可超過(guò)正常照明光強(qiáng)2000多倍。因此中低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)因故障而產(chǎn)生電弧時(shí)若不能及時(shí)采取合理措施，則會(huì)產(chǎn)生諸多危害。
1、對(duì)設(shè)備的危害
電弧發(fā)生時(shí)產(chǎn)生大量高溫高壓氣體，氣體瞬時(shí)沖擊波可造成開(kāi)關(guān)柜體變形、破碎；沖擊波爆破震動(dòng)可造成開(kāi)關(guān)柜劇烈震動(dòng)，使各連接處緊固件松脫；產(chǎn)生的高溫可引起電纜燃燒、銅排融化、鋁排氣化，甚至將開(kāi)關(guān)柜外殼金屬融化、元器件嚴(yán)重?fù)p壞并引起火災(zāi)。
2、對(duì)人的危害
高溫灼傷皮膚；熔化的金屬蒸發(fā)并滲入人的皮膚表層造成皮膚金屬化；高強(qiáng)度弧光傷害眼睛，甚至造成角膜脫落；高溫燃燒產(chǎn)生的粉塵和有毒有害氣體損傷呼吸系統(tǒng)；弧光電流作用于人體可使肌肉產(chǎn)生非自主劇烈收縮，也可損傷肌腱、皮膚、血管、神經(jīng)組織等。
電弧產(chǎn)生的能量與I2t成指數(shù)規(guī)律快速上升，其不僅與故障電流的大小有關(guān)，還與燃弧時(shí)間有關(guān)。根據(jù)故障點(diǎn)的不同，通常情況下故障短路電流會(huì)在幾千安至幾萬(wàn)安，故障若不能及時(shí)切除以熄滅電弧，則會(huì)產(chǎn)生巨大能量。總之，開(kāi)關(guān)柜發(fā)生內(nèi)部電弧故障，不論是對(duì)開(kāi)發(fā)設(shè)備還是對(duì)附近的工作人員，其危險(xiǎn)性不可謂不嚴(yán)重。
圖1 電弧能量-時(shí)間曲線
弧光保護(hù)與傳統(tǒng)保護(hù)之間的比較
傳統(tǒng)母線保護(hù)方案有如下幾種。
1、進(jìn)線過(guò)流保護(hù)方案
利用微機(jī)過(guò)流保護(hù)實(shí)現(xiàn)中低壓開(kāi)關(guān)柜及其母線保護(hù)方案。過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間需與各饋線過(guò)流保護(hù)時(shí)間配合，至少在300ms以上，動(dòng)作時(shí)間不能滿足快速切除弧光短路故障的要求。
2、變壓器后備過(guò)流保護(hù)方案
該方案是目前應(yīng)用廣泛的中低壓母線保護(hù)方案，保護(hù)跳閘時(shí)間一般整定為1.2～2.0s，更加不能滿足快速切除中低壓母線和線路故障的要求。
3、環(huán)流原理的高阻抗母線保護(hù)方案
該方案是專用的母線保護(hù)方案，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間一般為35~60ms。但是這種方案接線復(fù)雜、對(duì)CT要求高，安裝在中低壓開(kāi)關(guān)柜有很多困難，也不經(jīng)濟(jì)。此外，由于其保護(hù)范圍受到CT安裝位置的限制，不能保護(hù)發(fā)生故障機(jī)率較高的電纜接頭處的故障，并且也不能提供故障定位，因此其實(shí)用性差。
弧光保護(hù)專門(mén)用于來(lái)保護(hù)中低壓開(kāi)關(guān)柜母線，它的動(dòng)作時(shí)間快，相比于傳統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)，更具優(yōu)越性，它采用弧光和電流閉鎖的方法來(lái)進(jìn)行雙重判斷，增加了可靠性和性。它在發(fā)生故障時(shí)，能準(zhǔn)確地定位，可減少維修人員查找故障點(diǎn)的時(shí)間，大大減短了維修時(shí)間，從而保障事故檢修之后快速恢復(fù)供電。
安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)裝置
安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)裝置具有原理簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠迅速、對(duì)變電站一次設(shè)備無(wú)特殊要求、適應(yīng)于各種運(yùn)行方式、且在各種運(yùn)行方式下保護(hù)不需要切換等優(yōu)點(diǎn)，為目前發(fā)電廠、變電站、工業(yè)及商業(yè)配電系統(tǒng)0.4kV-35kV中低壓母線保護(hù)理想的解決方案。它通過(guò)弧光+電流雙重判據(jù)或弧光單判據(jù)啟動(dòng)保護(hù)，其弧光單判據(jù)動(dòng)作時(shí)間≤7ms；弧光+電流雙判據(jù)動(dòng)作時(shí)間≤20ms，為快速切除中低壓弧光故障提供了技術(shù)支持。
圖2 ARB5弧光保護(hù)邏輯原理圖
ARB5弧光保護(hù)還具有失靈保護(hù)、CT監(jiān)測(cè)、弧光故障點(diǎn)定位、弧光光纖鏈路自檢及裝置異常自檢、支持包括IEC61850在內(nèi)的主要行業(yè)內(nèi)通訊協(xié)議等功能。
圖3 ARB5弧光保護(hù)典型配置圖
中低壓開(kāi)關(guān)柜母線弧光保護(hù)的應(yīng)用案例
安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)裝置廣泛應(yīng)用于中低壓開(kāi)關(guān)柜母線保護(hù)。
（1）某機(jī)場(chǎng)10kV開(kāi)關(guān)柜母線弧光保護(hù)
圖4 某機(jī)場(chǎng)10kV開(kāi)關(guān)柜ARB5弧光保護(hù)安裝圖
（2）某工廠0.4kV開(kāi)關(guān)柜母線弧光保護(hù)
圖5 某工廠0.4kV開(kāi)關(guān)柜ARB5弧光保護(hù)安裝圖
結(jié)語(yǔ)
中低壓系統(tǒng)母線的保護(hù)，1BZ-I73Z-O7O6不僅需要、熟練地掌握技術(shù)，還需要一些保護(hù)系統(tǒng)來(lái)協(xié)調(diào)配合完成，而弧光保護(hù)作為一個(gè)理想的解決方法，可以合理地解除故障，減少設(shè)備維護(hù)的次數(shù)，提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，提高電力系統(tǒng)的性和可靠性。
公司介紹：上海上繼科技有限公司是一家專業(yè)從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及智能電網(wǎng)電力自動(dòng)化產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售和服務(wù)為一體的高科技公司。擁有資深繼電保護(hù)專家團(tuán)隊(duì)和國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的檢測(cè)儀器及校驗(yàn)設(shè)備。同時(shí)還引用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，來(lái)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。本公司的產(chǎn)品廣泛用于電力、工礦、鐵路、建筑等國(guó)家重大工程輸配變電系統(tǒng)上，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷(xiāo)東南亞及中東地區(qū)。產(chǎn)品通過(guò)國(guó)家繼電保護(hù)及自動(dòng)化設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)，獲得ISO9001國(guó)際質(zhì)量體系認(rèn)證。“科技創(chuàng)新，誠(chéng)信務(wù)實(shí)”是公司的經(jīng)營(yíng)理念，本公司以高超的技術(shù)支持和對(duì)用戶高度負(fù)責(zé)的售后服務(wù)贏得了輸配電成套企業(yè)的信賴，且樹(shù)立了良好的信譽(yù)。
公司主營(yíng)：繼電器（時(shí)間繼電器，電壓繼電器，電流繼電器，中間繼電器，信號(hào)繼電器，閃光繼電器，沖擊繼電器，同步檢查繼電器，接地繼電器，差動(dòng)繼電器，重合閘繼電器，絕緣監(jiān)視繼電器，雙位置繼電器，模數(shù)化繼電器），微機(jī)保護(hù)裝置，電力儀表，智能操控裝置
上海上繼科技有限公司（專注電力保護(hù)繼電器生產(chǎn)廠家）銷(xiāo)售熱線：021-57233089 QQ：1932551438
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