電力和工業(yè)系統(tǒng)中的6-35KV中壓開關設備是一種數(shù)量大、事故范圍廣的開關設備。根據(jù)《高壓開關技術通訊》，某年全電力系統(tǒng)燒毀機柜200多臺。開關設備的電弧短路故障往往因不及時清除而發(fā)展為中壓母線故障，其危害非常嚴重，如電廠廠用電崩潰、重要用戶停電、更嚴重的“燒合運行”事故等。近年來，由于母線故障造成的巨大短路電流沖擊而損壞主變壓器的情況屢見不鮮，這些事故都造成了巨大的經(jīng)濟損失，有的甚至造成人身傷亡事故。導致中壓開關設備故障的因素很多，如結(jié)構設計不合理、制造質(zhì)量差、絕緣老化和機械磨損、運行閾值差(高溫、潮濕、污染、化學腐蝕)、用戶維護和操作不當、外力(小動物進入、開關設備中缺少物體)、電網(wǎng)結(jié)構變化(系統(tǒng)容量增加和電纜應用)。因此，開關柜電弧短路造成中壓母線故障的概率也很高。由于母線故障未及時排除，故障發(fā)展擴大，較終造成巨大的經(jīng)濟損失。中壓開關柜經(jīng)過近十年的整改和完善，事故率有所下降。但是現(xiàn)在為什么還是有那么多開關柜因為各種原因電弧短路燒毀，甚至造成中壓母線故障，遭受嚴重的經(jīng)濟損失？較根本的原因是開關柜本身承受電弧短路故障的能力有限，如加強絕緣、密封隔離各單元室、設置釋放板和泄壓通道等。它們只是被動保護，而不是采取主動保護措施快速清除故障，使故障得到發(fā)展和擴大。本帖子的目的是希望大家能夠認識到開關柜電弧短路故障的嚴重性和中壓母線故障的危害，但是目前的中壓母線保護方案已經(jīng)不能滿足快速清除母線故障的要求，迫切需要安裝專門的中壓母線保護。此外，向用戶推薦一種新的專用中壓母線保護方案——弧光中低壓母線保護系統(tǒng)。

問題1:現(xiàn)有開關柜能容忍的內(nèi)弧時間是多少？在討論開關設備內(nèi)部電弧短路故障時，必須提到開關設備內(nèi)部電弧時間指標。在IEC298，規(guī)定的內(nèi)部電弧時間是100ms，目前市場上的開關柜基本都是按照IEC298標準生產(chǎn)的，其內(nèi)部電弧耐受時間是100 ms，也就是說開關柜所能承受的燃弧時間，也就是保護動作和斷路器故障切除時間之和，應該小于100 ms才能達到保護炕柜的目的，因為故障短路電弧總是在斷路器動作之前燃弧。以下是外資料介紹的各種電弧時間對設備的損壞程度：-35ms:無明顯損壞，檢查絕緣電阻后即可投入使用。-100ms:損壞較小，需要清洗或可能稍加修理后，開關柜才能再次投入運行。-500ms:設備損壞嚴重，現(xiàn)場人員也受重傷，必須更換部分設備才能重新投入運行。當然，如果加強開關柜的結(jié)構，可以增加開關柜的內(nèi)部耐弧時間。在外，如果需要內(nèi)部電弧時間指標較高的開關柜，需要用戶和廠家協(xié)商，必然會增加開關柜的生產(chǎn)成本。根據(jù)外某配電網(wǎng)的應用經(jīng)驗，如果將內(nèi)部耐弧時間提高到200ms，生產(chǎn)成本將增加10%；如果需要一秒鐘，生產(chǎn)成本會增加100。 #p#分頁標題#e#

問題2:現(xiàn)有中壓母線保護方案能否滿足開關柜快速切除電弧短路故障的要求？目前可用的中壓母線保護方案有：(1)干式變壓器后備過流保護方案。這是目前內(nèi)應用較廣泛的中壓母線保護方案。保護的跳閘時間通常設置為1.2-1.4秒，有些甚至更長，達到2.0秒以上。顯然遠遠不能滿足中壓母線故障快速切除的要求。(2)饋線閉鎖干式變壓器過流保護方案。近年來，微機過流保護已廣泛應用于中壓饋線，外提出了一種利用饋線過流元件阻斷干式變壓器過流保護的所謂過流阻斷中壓母線保護方案。該保護方案的動作時間一般為300-400毫秒，不能滿足100毫秒內(nèi)切除中壓母線故障的要求。(3)基于環(huán)流原理的高阻抗母線保護方案。這是一種特殊的電流差動母線保護方案，在外的一些重要項目中有時會采用。動作時間一般為3560 ms，比以上兩種方案都快。此外，斷路器的跳閘時間為3560 ms，在某些場合下勉強能滿足動作速度的要求，但裕度肯定不夠。該保護方案接線復雜，對CT要求高。安裝在6-35KV母線上，難度大，不經(jīng)濟。另外，由于開關柜內(nèi)的故障大多發(fā)生在電纜室內(nèi)，本方案的保護范圍受到CT安裝位置的限制，因此電纜室內(nèi)的故障無法得到保護。因為它不適合中壓母線保護應用。從以上兩個問題的討論中，我們可以得出為什么，盡管對開關柜的結(jié)構采取了加強措施，但許多開關柜由于電弧短路故障而嚴重損壞，這是由于開關柜承受電弧的能力有限，缺乏特殊的高速中壓母線保護造成的。近年來，隨著工業(yè)，內(nèi)電力的快速發(fā)展，中壓開關設備的應用數(shù)量越來越多，由開關設備電弧短路故障引起的中壓母線故障也越來越多；另一方面，用戶對供電可靠性的要求越來越高，內(nèi)一些專家一直強調(diào)安裝專用中低壓母線保護的重要性。用戶還希望提供一種成本低、原理簡單、適用于6-35KV的母線保護，以較大限度地減少母線故障對設備的損害，提高供電的可靠性。

問題3:有沒有原理簡單，適用于中低壓母線的特殊保護系統(tǒng)？20世紀90年代初，外開始研究電弧故障的現(xiàn)象、機理和危害，并研究了各種保護措施和方案。我們推薦的專用中低壓母線保護——弧光母線保護就是這些研究成果的綜合體現(xiàn)，是目前較為理想和成熟的中低壓母線保護解決方案。是從外引進的系統(tǒng)。目前，近2000套弧光保護系統(tǒng)正在使用中

廠、變電站以及工礦企業(yè)運行，有近10年的成熟運行經(jīng)驗，運行中從未發(fā)生過不正確動作的記錄。該系統(tǒng)具有以下主要特點：（1）動作可靠–采用檢測弧光和過流雙判據(jù)原理。（2）高速動作–保護動作時間小于1ms，包括斷路器分閘的總故障切除時間可保證在100ms以內(nèi)。（3）配置靈活–通過弧光傳感器實現(xiàn)對保護分區(qū)的覆蓋。（4）故障定位–可顯示檢測到弧光短路點的位置。（5）可適應各種中、低壓母線接線方式提供有選擇性的保護應用。希望大家就開關柜弧光短路故障防護以及中、低壓母線保護方案進行探討。#p#分頁標題#e#

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