【摘要】：中低壓開關柜作為電能生產(chǎn)與分配的基礎設施之一,，使用量逐年增加,，并且使用場合的復雜性也在增加,。成套開關設備中母線故障產(chǎn)生的弧光將燒壞其元器件,從而導致事故擴大,往往造成較大的經(jīng)濟損失,而母線弧光保護正好解決了這個難題，能夠很好的保護開關設備并降低損失,。

【關鍵詞】：中低壓開關柜,；母線故障；弧光保護

引言

弧光放電不僅會造成停電事故,，還會造成設備性損壞和人身傷害,，帶來不可估量的損失?；」夥烹娛鹿适侵械蛪洪_關柜內嚴重的事故之一,，本文就幾個方面來探討中低壓母線裝設弧光保護的必要性,。

1重視中低壓母線故障的原因

我國電力發(fā)展建設已經(jīng)進入大電網(wǎng)、大機組,、壓輸電階段,，并且對發(fā)電機組的容量要求越來越高，這對電力系統(tǒng)運行提出了更高的要求,，因為單臺大機組的運行情況,，會直接影響到整個電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性、性以及經(jīng)濟性,。同時,，發(fā)電廠的用電系統(tǒng)與運行，對發(fā)電機組的影響也越來越大,。由此可以看出,，如果中低壓母線出現(xiàn)故障，它會產(chǎn)生弧光,，所產(chǎn)生的弧光對電力設備及人本身的影響大,，會造成不同程度的損傷，有時還會引發(fā)“鏈式反應",。

現(xiàn)行的繼電保護設計標準,，是采用借助于上元件的后備過流的方法來保護，從而切除中低壓系統(tǒng)母線短路的問題,，這樣的做法存在弊端,。電路故障應該在盡可能短的時間得到維修，而這類保護方法會導致維修時間增長,，對設備也有一定的損傷,。這些問題如果沒有及時解決，還會引起不同程度的事故,，輕則會發(fā)展為輸電網(wǎng)故障,，重則會使電力系統(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、設備表面產(chǎn)生凝露和附著污穢,，從而使設備絕緣水平下降引發(fā)事故,。

（1）弧光產(chǎn)生的技術原因

設備故障和帶電設備的誤操作，檢修工具遺漏在開關設備內,，錯誤的接線和母線連接，絕緣老化和機械磨損,、過電壓,，小動物,、灰塵、溫度,、濕度,、腐蝕等環(huán)境因素，容性接地電流擴大等,。

（2）弧光產(chǎn)生的人為原因

誤入帶電間隔,，隔離開關誤操作，忘記在工作區(qū)接地,，忘記測量工作區(qū)內的高壓等,。

除此之外，電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展,，電網(wǎng)的結構總是在不停地改變,，用電負載在增多，從而導致電纜增多,，電量超負荷,，也容易導致故障發(fā)生。

3弧光故障事故的危害

弧光產(chǎn)生的溫度可達4500℃,，內部溫度甚至有10000～20000℃,。弧光產(chǎn)生時大瞬時功率可達到40MW，弧光光強可超過正常照明光強2000多倍,。因此中低壓開關柜內因故障而產(chǎn)生電弧時若不能及時采取合理措施,，則會產(chǎn)生諸多危害。

（1）對設備的危害：電弧發(fā)生時產(chǎn)生大量高溫高壓氣體,，氣體瞬時沖擊波可造成開關柜體變形,、破碎；沖擊波爆破震動可造成開關柜劇烈震動,，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,，甚至將開關柜外殼金屬融化、元器件嚴重損壞并引起火災,。

（2）對人的危害：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，還與燃弧時間有關,。根據(jù)故障點的不同,，通常情況下故障短路電流會在幾千安至幾萬安，故障若不能及時切除以熄滅電弧,，則會產(chǎn)生巨大能量,。總之,，開關柜發(fā)生內部電弧故障,，不論是對開發(fā)設備還是對附近的工作人員，其危險性不可謂不嚴重,。

圖1 電弧能量-時間曲線

4弧光保護與傳統(tǒng)保護之間的比較

傳統(tǒng)母線保護方案有如下幾種,。

（1）進線過流保護方案

利用微機過流保護實現(xiàn)中低壓開關柜及其母線保護方案。過流保護動作時間需與各饋線過流保護時間配合,，至少在300 ms 以上,，動作時間不能滿足快速切除弧光短路故障的要求。

（2）變壓器后備過流保護方案:

該方案是目前應用廣泛的中低壓母線保護方案,，保護跳閘時間一般整定為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方案:

該方案是專用的母線保護方案,，保護動作時間一般為35 ～ 60 ms,。但是這種方案接線復雜、對CT 要求高,，安裝在中低壓開關柜有很多困難,，也不經(jīng)濟。此外,，由于其保護范圍受到CT 安裝位置的限制,，不能保護發(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,，因此其實用性差,。

弧光保護專門用于來保護中低壓開關柜母線，它的動作時間快,，相比于傳統(tǒng)的保護系統(tǒng),，更具*性，它采用弧光和電流閉鎖的方法來進行雙重判斷，增加了可靠性和性,。它在發(fā)生故障時,，能準確地定位，可減少維修人員查找故障點的時間,，大大減短了維修時間，從而保障事故檢修之后快速恢復供電,。

5安科瑞ARB5系列弧光保護裝置

安科瑞ARB5系列弧光保護裝置具有原理簡單,、動作可靠迅速、對變電站一次設備無特殊要求,、適應于各種運行方式,、且在各種運行方式下保護不需要切換等優(yōu)點，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中低壓母線保護理想的解決方案。它通過弧光+電流雙重判據(jù)或弧光單判據(jù)啟動保護,，其弧光單判據(jù)動作時間≤7ms,；弧光+電流雙判據(jù)動作時間≤20ms，為快速切除中低壓弧光故障提供了技術支持,。