【节能学院】浅谈中低压母线装设弧光保护的必要性-EW帮帮网

摘要作为电力生产和分配的基础设施之一，中低压开关柜的使用量逐年增加，使用场合的复杂性也在增加。成套开关设备中母线故障产生的弧会烧坏其部件，导致事故扩大，往往造成较大的经济损失。母线弧保护刚刚解决了这个问题，可以很好地保护开关设备，减少损失。
中低压开关柜，母线故障，弧光保护
引言
弧光放电不仅会造成停电事故，还会造成设备损坏和人身伤害，造成不可估量的损失。弧光放电事故是中低压开关柜内的严重事故之一。本文从几个方面探讨了中低压母线安装弧光保护的必要性。
注意中低压母线故障的原因
我国电力的发展和建设已进入大电网、大机组、压力传输阶段，对发电机组的容量要求越来越高，对电力系统的运行提出了更高的要求，因为单个大机组的运行将直接影响整个电网的运行稳定性和经济性。同时，发电厂的电力系统和运行对发电机组的影响也越来越大。可以看出，如果中低压母线出现故障，会产生弧光，对电力设备和人员本身的影响很大，会造成不同程度的损坏，有时会造成“链式反应”。
目前的继电保护设计标准是利用上部元件的备用过流进行保护，从而消除中低压系统母线短路的问题。电路故障应在尽可能短的时间内进行维护，这将导致维护时间的增加，并对设备造成一定的损坏。如果这些问题没有及时解决，它们也会造成不同程度的事故，从输电网故障到电力系统的完整性故障。
中低压弧光故障的因素
中低压电力系统运行中的弧光故障大多受环境条件的影响，绝缘材料潮湿，设备表面产生冷凝和附着污垢，导致设备绝缘水平下降。
(1)弧光的技术原因
设备故障及带电设备误操作、开关设备维护工具遗漏、接线错误、母线连接错误、绝缘老化、机械磨损、过电压、小动物、粉尘、温度、湿度、腐蚀等环境因素、容性接地电流扩大等。
(2)弧光的人为原因
误入带电间隔，隔离开关误操作，忘在工作区接地，忘在工作区测量高压等。
此外，随着电力系统的快速发展，电网的结构不断变化，电力负荷不断增加，导致电缆增加，电力过载，容易导致故障。
弧光故障事故的危害
弧光产生的温度可达4500℃，内部温度甚至为10000~20000℃。当弧光产生时，大瞬时功率可达40MW，弧光强度可超过正常照明强度的2000倍。因此，如果中低压开关柜因故障不能及时采取合理措施，会造成很多危害。
（1）对设备的危害：电弧产生大量高温高压气体，气体瞬时冲击波会导致开关柜变形和破碎；冲击波爆破振动会导致开关柜剧烈振动，松动连接处的紧固件；高温会导致电缆燃烧、铜排融化、铝排气，甚至开关柜外壳金属融化，部件严重损坏，引起火灾。
（2）对人体的危害：高温烧伤皮肤；熔化金属蒸发并渗入皮肤表面，导致皮肤金属化；高强度弧光损伤眼睛，甚至角膜脱落；高温燃烧产生的灰尘和有毒有害气体损伤呼吸系统；弧光电流作用于人体，可导致肌肉非自主剧烈收缩或肌腱、皮肤、血管、神经组织等。
电弧产生的能量和I?t成指数的快速上升不仅与故障电流的大小有关，还与电弧燃烧时间有关。根据故障点的不同，故障短路电流通常在数千安至数万安。如果故障不能及时切除以熄灭电弧，它将产生巨大的能量。简而言之，开关柜内部电弧故障，无论是开发设备还是附近人员，其风险都不严重。

图1电弧能量、时间曲线
弧光保护与传统保护的比较
传统的母线保护方案如下。
(1)进线过流保护方案
利用微机过流保护实现中低压开关柜及其母线保护方案。过流保护动作时间应与各馈线过流保护时间相匹配，至少300ms上述动作时间不能满足快速切除弧光短路故障的要求。
(2)变压器后备过流保护方案:
该方案是目前广泛使用的中低压母线保护方案，保护跳闸时间一般为1.2～2.0s，更不能满足快速切除中低压母线和线路故障的要求。
（3）环流原理高阻抗母线保护方案：
本方案为专用母线保护方案，保护动作时间一般为35~60ms。但该方案接线复杂，对CT要求高，安装在中低压开关柜内有很多困难，也不经济。此外，由于其保护范围受到影响。CT安装位置的限制不能保护电缆接头故障概率高，也不能提供故障定位，实用性差。
弧光保护专门用于保护中低压开关柜的母线。与传统的保护系统相比，它具有更多的优势。采用弧光和电流闭锁的方法进行双重判断，提高了可靠性和性能。当发生故障时，可以准确定位，减少维修人员发现故障点的时间，大大缩短维修时间，保证事故维修后电源的快速恢复。
安科瑞ARB5系列弧光保护装置
安科瑞ARB5系列弧光保护装置原理简单，动作可靠快捷，对变电站一次性设备无特殊要求，适用于各种运行方式，各种运行模式下无需切换保护，为当前发电厂、变电站、工商配电系统0.4kV-35kV理想的中低压母线保护解决方案。采用弧光。+电流双重判据或弧光单判据启动保护，弧光单判据动作时间≤7ms；弧光+电流双判证动作时间≤20ms，为快速切除中低压弧光故障提供技术支持。