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弧光短路发生的机理及影响

众所周知,弧光短路是配电网中严重的故障。尤其是发生在中、低压开关柜内部时,由于电弧电阻原因,短路电流往往无法达到过流速断整定值,因而不能动作决速切断故障,电弧持续燃烧释放巨大能量,将造成开关柜被严重烧毁的灾难性后果。开关柜的弧光短路故障,往往由于未得到及时消除,将发展为母线故障,其危害是非常严重的,可能造成发电厂厂用电瓦解、重要用户停电,严重时会导致多组开关柜同时烧毁的“火烧连营”事故等。近年来,因母线故障造成巨大短路电流冲击导致变压器损坏也不少见,造成了重大的经济损失。

1弧光短路发生的机理及影响

1.1弧光放电发生的机理当两电间电压升高时,电近处空气中的正负离子被电场加速,并在移动过程中与其他空气分子碰撞产生新的离子,这种离子大量增加的现象称为电离。当空气被电离时,温度随之急剧上升产生电弧,这种放电称为弧光放电。弧光放电一般不需要很高的电压,属于低电压大电流放电。

1.2中低压开关柜内发生弧光短路的主要因素

(1)使用了性能不良的导电体。

(2)绝缘损坏(包括老化、受潮、裂痕等)。

(3)人体或其他物品意外接触到带电部位。

(4)操作过程中的失误或者设计、安装错误。

(5)元件损坏,没有良好的维修和保养设备。

(6)过电压。

1.3不同燃弧时间与设备损坏程度的关系

根据搜集到的国外资料,不同燃弧时问对设备造成的损坏程度如下:

(1)35ms:没有显著的损坏,一般可在检验绝缘电阻合格后投入使用;

(2)1001TIS:损坏较小,在开关柜再次投入运行前需要进行清洁或小修;

(3)500Iris:设备损坏很严重,现场人员也受到严重伤害,更换部分设备才可再投入运行。因此,切断弧光短路故障的时间非常关键,只有速度更快的保护系统才能提供更有效的保护,在弧光短路故障时保护人和设备的。

2电弧光保护系统的发展及作用

2.1电弧光保护系统的发展

近年来,随着国内电力工业的高速发展,中、低压开关柜的应用数量越来越多,因开关柜弧光短路故障而引发的中、低压母线故障日益增多。鉴于用户对供电可靠性的要求越来越高,国内专家一直强调装设专用中、低压母线保护的重要性,用户也希望能提供一种造价较低、原理简单、适用于6—35kV的母线保护,以大地减少母线故障对设备及人员的危害,提高供电可靠性。在这种背景下,电弧光保护系统在我国电力系统中得到了广泛应用。

2.2电弧光保护的作用

(1)保护附近工作人员免受电弧短路故障造成的伤害。

(2)保护中、低压开关设备免受严重损坏,防止火灾事故的发生。

(3)保护昂贵的主变压器或厂用变压器免受短路电流冲击而损坏。

(4)防止波及站用直流系统,避免造成巨大的经济损失。

(5)大地减少用户的停电时间,将用户的停电恢复时问由原来的2天至3个星期减少到几个小时。

(6)延长现有开关设备的使用寿命,推迟更换开关设备的时间。

3电弧光保护系统及其实际应用

某厂6kV开关柜采用RIZNEREagleEye光电式电弧光保护系统,其工作原理是:采用电弧光传感器监测电弧光信号,配合过流判断故障,其可控硅出口小于lms,快速继电器出口小于8ms以及断路器3560ms的跳闸时间,从而有效保护开关设备。


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