淺談母線裝設(shè)弧光保護(hù)的必要性

【摘要】：中低壓開(kāi)關(guān)柜作為電能生產(chǎn)與分配的基礎(chǔ)設(shè)施之一，使用量逐年增加，并且使用場(chǎng)合的復(fù)雜性也在增加。成套開(kāi)關(guān)設(shè)備中母線故障產(chǎn)生的弧光將燒壞其元器件,從而導(dǎo)致事故擴(kuò)大,往往造成較大的經(jīng)濟(jì)損失,而母線弧光保護(hù)正好解決了這個(gè)難題，能夠很好的保護(hù)開(kāi)關(guān)設(shè)備并降低損失。

引言

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?；」夥烹娛鹿适侵械蛪洪_(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。

1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、性以及經(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。

2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。

3弧光故障事故的危害

開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的發(fā)生短路弧光的功率可高達(dá)100MW，電弧燃燒所產(chǎn)生的能量與電弧的燃燒時(shí)間及短路電流變化值呈指數(shù)倍增長(zhǎng)(如下圖所示)，燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓將會(huì)逐步摧毀元器件、銅排以及成列的開(kāi)關(guān)柜，高明亮的弧光和有毒氣體對(duì)人體也有巨大的傷害。

電弧產(chǎn)生的能量與I 2t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?？傊_(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。

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300 ms 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. 0 s，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 ～ 60 ms。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)生故障幾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。

RS-810系列母線弧光保護(hù)裝置弧光保護(hù)系統(tǒng)是我公司根據(jù)國(guó)內(nèi)實(shí)際情況，吸收國(guó)外電弧光保護(hù)的特點(diǎn)，結(jié)合行業(yè)檢測(cè)及保護(hù)配置相關(guān)規(guī)程，自主研發(fā)出具有獨(dú)特創(chuàng)新技術(shù)、具有廣泛實(shí)用性、高可靠性的新型電弧光保護(hù)系統(tǒng)。采用弧光檢測(cè)和過(guò)電流檢測(cè)雙判據(jù)原理，具有保護(hù)動(dòng)作速度快、可靠性高等特點(diǎn)。

RSH-810系列母線弧光保護(hù)裝置可以起到以下作用：

1)減少或降低電弧光對(duì)于人體的傷害;

2)減少或降低電弧光短路故障對(duì)于設(shè)備的損害;

3)避免變壓器因近距離母線故障造成動(dòng)穩(wěn)定破壞，延長(zhǎng)變壓器的使用壽命;

4)縮短電弧光故障切除時(shí)間，避免波及站內(nèi)直流系統(tǒng)造成重大損失;

5)減少因電弧光故障造成設(shè)備停運(yùn)的時(shí)間，更快地恢復(fù)供電;

電弧光保護(hù)系統(tǒng)，主要應(yīng)用于以下場(chǎng)合：

1)電力變電站

2)火電廠電氣段開(kāi)關(guān)柜母線室及饋線柜

3)風(fēng)電場(chǎng)升壓站集電線路開(kāi)關(guān)柜

4)箱式變電站

5)鋁鎂行業(yè)大型直流整流柜

6中低壓開(kāi)關(guān)柜母線弧光保護(hù)的應(yīng)用案例廣泛應(yīng)用于中低壓開(kāi)關(guān)柜母線保護(hù)。

(1) 某煤礦10kV開(kāi)關(guān)柜母線弧光保護(hù)

(2) 某加油站0.4kV開(kāi)關(guān)柜母線弧光保護(hù)

結(jié)語(yǔ)

中低壓系統(tǒng)母線的保護(hù)，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。

審核編輯：湯梓紅