弧光保护的必要性
弧光保护的必要性
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弧光保护的必要性弧光保护的必要性安全生产建议书发布时间:[2014年11月17日]建议在厂用/配电6KV(10KV)开关柜增设母线电弧光保护系统母线电弧光故障时有发生在我国电力系统中母线电弧光故障时有发生。
例如1992年浙江某电厂由于小动物造成厂用电一段母线烧毁;2005年山西某电厂检修工误入开关间隔电弧光事故造成二人重伤;2008年江苏某电厂厂用电开关柜在运行中爆炸造成机组停机;2008年浙江某供电局110/10KV变电站10KV开关柜电弧光爆炸造成一人死亡;2009年安徽某供电局220/35KV变电站35KV开关柜误操作电弧光事故造成一人死亡;2009年重庆某电厂厂用电进线柜电流互感器绝缘电弧光故障造成停机及厂用变压器返厂维修;上海某电厂一期,湖南省某电厂,黑龙江某电厂,广东某供电局,甘肃某供电局都曾有过沉痛的教训。
母线电弧光保护新技术产生的背景由于多年运行表明中压开关柜内部弧光故障对人身及设备带来极大的损害,各国电力专家开始对电弧光故障进行研究及认识。
在世界上,大家公认的第一次对电弧光故障进行深入研究的人是Ralph Lee 先生。
在他的1982年美国电力电子工程师协会(IEEE)论文里Ralph Lee 先生第一次描述了电弧光故障现象及对人身的伤害。
1987年,Ralph Lee先生又发表了一篇IEEE文章讨论了电弧光故障产生的声音及压力的作用。
在1994年,美国劳工部重大工作事故统计显示全国范围内6588起由于电流引起的触电、火灾及爆炸事故导致548人死亡。
美国芝加哥的Capelli-Shellpfeffer, Inc.咨询公司报道过在美国每一天有5-10起由于电弧光致伤的人员需要住院疗伤。
不需要住院的伤病人员就无法统计了。
在1999年,美国电力科学研究院(EPRI)调查中指出在两年的统计里电力公司每一次电气设备故障除了其所造成的直接损失之外,产生的间接损失估计为1575万元美金。
美国电力科学研究院(EPRI)还报告了在过去的十年里,一家生产企业每年平均有两起电弧光事故。
电弧光保护及其在中低压开关柜和母线保护中的应用分析
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电弧光保护及其在中低压开关柜和母线保护中的应用分析【摘要】本文主要介绍了电弧光保护及其在中低压开关柜和母线保护中的应用分析。
在文章从背景介绍、研究意义和研究目的三个方面入手,引出电弧光保护的研究背景和意义。
接着在详细介绍了电弧光保护的原理,以及在中低压开关柜和母线保护中的具体应用情况。
之后从优势分析和案例分析两个角度对电弧光保护进行了深入探讨。
结论部分分析了电弧光保护的应用前景,并进行了总结和展望。
通过本文的阐述,读者可以更加全面深入地了解电弧光保护技术在中低压开关柜和母线保护中的重要性和应用情况,为相关领域的研究和实践提供参考。
【关键词】关键词:电弧光保护、中低压开关柜、母线保护、原理、应用、优势分析、案例分析、应用前景、总结、展望。
1. 引言1.1 背景介绍在传统的电弧故障保护技术中,主要采用电流和电压等参数进行检测并进行干预,但是这种方法存在着响应速度慢、误报率高等问题。
而电弧光保护技术则是一种基于检测电弧光的光谱特征来实现故障检测和保护的新技术。
它通过检测电弧光的频谱特征来实时判断电弧故障的发生,并迅速断开故障电路,有效避免了事故的扩大。
电弧光保护技术具有响应速度快、误报率低、保护效果好等优点,在工业生产和电力系统中具有广阔的应用前景。
1.2 研究意义电弧光保护技术是一种新型的电气安全保护技术,可以有效地对电气设备中的电弧故障进行监测和保护。
在现代工业生产中,电气设备的电弧故障不仅会造成设备的损坏,还可能引发火灾和安全事故,对生产和人员造成巨大的危害和损失。
研究和应用电弧光保护技术具有重要的意义。
电弧光保护技术可以提高电气设备的安全性和可靠性,有效地减少因电弧故障引发的事故。
采用电弧光保护技术可以提高电气设备的运行效率和稳定性,减少设备的维护和维修成本,延长设备的使用寿命。
电弧光保护技术还可以提高生产效率,降低生产成本,提高企业的竞争力。
研究和应用电弧光保护技术对促进工业生产的安全、高效、可持续发展具有重要的意义。
电弧光保护在中低压开关柜和母线保护中的应用
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电弧光保护在中低压开关柜和母线保护中的应用近几年来, 随着乌海电力工业的快速发展, 35kV 中低压开关柜的应用数量越来越多, 由于开关柜弧光短路故障引发的中低压母线故障时有发生, 并且也发生过主变压器由于遭受外部短路电流冲击损坏的事故, 经济损失严重; 另一方面, 用户对供电的可靠性要求也越来越高: 因此, 乌海电业局在35 kV开关柜装设了专用快速母线保护———电弧光保护。
1 装设电弧光保护的必要性1.1 开关柜内部燃弧耐受时间当开关柜内部弧光短路故障时, IEC298 标准附录AA 中规定的内部燃弧时间是100 ms, 也就是说,开关柜可以承受的电弧燃烧时间, 即保护动作和断路器切除故障的时间之和应小于100 ms 才能达到保护该开关柜的目的。
目前市场上销售的开关柜基本上是按照IEC298 标准生产的, 也就是说, 开关柜可以承受的电弧燃烧时间为100 ms。
表1 为国外对各种燃弧持续时间下进行试验得出的对设备造成的损害程度。
1.2 变压器动稳定时间及中低压母线保护动作时间的要求国标规定的110 kV 及以上电压等级的变压器的热稳定允许时间为2 s, 动稳定时间为0.25 s。
但实际上, 在低压侧出口短路故障时过流后备保护切除动作时间往往在2 s 以上, 距变压器的动稳定时间要求0.25 s 相差甚远, 这也是造成变压器损坏的重要原因。
1.3 现有的中低压母线保护方式及存在的问题1.3.1 变压器后备过流保护这是目前国内应用最广泛的中低压母线保护方式( 乌海电业局也是应用的这种保护方式) 。
由于考虑到与馈线和母线分段开关的配合, 保护跳闸时间一般整定为 1.0~1.4 s, 有的甚至更长, 达2.0 s 以上。
这一动作时间远远不能满足快速切除中低压母线故障的要求。
1.3.2 馈线过流保护闭锁变压器过流保护近年来利用馈线过流元件闭锁变压器过流保护的应用较为广泛, 与变压器后备过流保护方式相比其动作速度有了一定的提高, 典型动作时间为300~400 ms。
水电站电弧光保护系统的配置分析
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水电站电弧光保护系统的配置分析摘要:本文主要介绍了电弧光保护在水电站中的配置,电弧光保护的原理及其重要性,便于相关人员了解电弧光保护的工作机理,从而更加方便准确的利用电弧光保护系统来避免发生故障,对设备和人员造成伤害。
关键词:水电站;开关柜;电弧光;安全引言伴随着我国对电力需求的增加以及国家大力发展电力的号召,水电开发业得到了飞速的发展,开关站的应用数量也越来越多,由于开关柜中的电弧光引发的短路故障也越来越多,而短路故障就会进而引发低压母线故障,烧毁开关站造成较大的损失。
开关柜的IEC298标准中对于开关柜内部燃弧耐受时间要求是100ms,那就是说开关柜能够承受的电弧燃烧时间是100ms。
若发生了弧光故障,在断路器跳闸切断线路之前,短路电弧就一直燃烧,电弧燃烧的时间为保护动作时间和断路器跳闸的时间之和。
因此按开关柜来考虑则要求保护动作时间小于100ms,以防止弧光短路引起故障进一步扩大。
因此,为了让主变、母线、开关等设备能够正常安全运行,在变电站低压开关柜安装快速可靠的保护装置是非常有必要的。
1.产生电弧光的原因电弧光是由于发生相间短路或者接地短路而引起空气电离而产生。
当两极的电压升高,电极最近处的空气中的正负离子被电场加速,在移动的过程中会和空气中的其他分子因碰撞而产生新离子,当这种离子量变得很大时就叫电离。
空气随着电离,会产生温度升高,就会产生电弧,这种电弧就称之为电弧光放电。
电弧光放电在低电压中就可以产生,属于低电压大电流放电。
产生的条件就是小间隙大电流,消除电弧的方法通常有增大间隔或者减小电流。
当线路的绝缘损坏、元器件老化、过电压、柜体的结构不合理、维护不佳以及人为误操作等等都会导致电弧光的产生。
当发生电弧光短路时会有两个明显的特征:电流增大、光强增大。
2.配置电弧光保护的必要性在电力系统中,由于35kv以下的电压等级的母线没有相对稳定的问题,因此没有装设母线保护。
但是,中低母线上的出现比较多而且操作频繁、三相导体线间距离和地面的距离相对较近,容易受到一些意外的损害,同时设备的质量相对高压设备要低得多,设备的绝缘老化和机械磨损较多,运行条件比较差等多种原因导致中低压母线的故障率要比高压、超高压母线高。
电弧光保护在中低压开关柜和母线保护中的应用
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电弧光保护在中低压开关柜和母线保护中的应用2008年第26卷第2期内蒙古电力技术INNERMONGOLIAELECTRICPOWER53电弧光保护在中低压开关柜和母线保护中的应用ApplicationofElectricArcProtectioninIntermediateandLowV oltage SwitchCabinetandBusBarProtections樊建军.张景玉,李硕(1.乌海电业局,内蒙古乌海016000;2.海勃湾发电厂,内蒙古乌海016034)[摘要]分析了现有的中低压母线保护方案及存在的问题,介绍了一种新型中低压母线保护装置电弧光保护的原理,特点及其在鸟海电网中的应用情况.该装置的应用,填补了鸟海电网中低压母线没有快速保护的空白,提高了系统安全运行水平.『关键词1中低压母线保护;开关柜;电弧光保护;应用分析f中图分类号】TM77[文献标识码】B『文章编号11008—6218(20o8)02—0o53—03近几年来,随着乌海电力工业的快速发展,35kV中低压开关柜的应用数量越来越多,由于开关柜弧光短路故障引发的中低压母线故障时有发生,并且也发生过主变压器由于遭受外部短路电流冲击损坏的事故,经济损失严重;另一方面,用户对供电的可靠性要求也越来越高:因此,乌海电业局在35kV开关柜装设了专用快速母线保护——电弧光保护.1装设电弧光保护的必要性1.1开关柜内部燃弧耐受时间当开关柜内部弧光短路故障时,IEC298标准附录AA中规定的内部燃弧时间是100ms,也就是说,开关柜可以承受的电弧燃烧时间,即保护动作和断路器切除故障的时间之和应小于100ms才能达到保护该开关柜的目的.目前市场上销售的开关柜基本上是按照IEC298标准生产的,也就是说,开关柜可以承受的电弧燃烧时间为100ms.表1为国外对各种燃弧持续时间下进行试验得出的对设备造成的损害程度.1.2变压器动稳定时间及中低压母线保护动作时间的要求国标规定的110kV及以上电压等级的变压器的热稳定允许时间为2S,动稳定时间为0.25s.但表1不同燃弧持续时间下对设备造成的损坏电弧燃烧时间/ms设备损坏程度351o0500没有明显的损坏,一般可以在检验绝缘电阻后投入使用.设备损坏较小,在开关柜再次投入运行以前仅需要进行清洁或可能的某些小的修理.设备损坏很严重,现场工作人员可能受到严重伤害,必须更换部分设备才可以再投入运行.实际上,在低压侧出口短路故障时过流后备保护切除动作时间往往在2S以上,距变压器的动稳定时间要求0.25S相差甚远,这也是造成变压器损坏的重要原因.1_3现有的中低压母线保护方式及存在的问题1.3.1变压器后备过流保护这是目前国内应用最广泛的中低压母线保护方式(乌海电业局也是应用的这种保护方式).由于考虑到与馈线和母线分段开关的配合,保护跳闸时间一般整定为1.0~1.4S,有的甚至更长,达2.0S以上.这一动作时间远远不能满足快速切除中低压母线故障的要求.1.3.2馈线过流保护闭锁变压器过流保护近年来利用馈线过流元件闭锁变压器过流保护的应用较为广泛,与变压器后备过流保护方式相比其动作速度有了一定的提高,典型动作时问为300~400ms.但对于要求100ms以内切除故障的,显然【收稿日期】2008—03—25【作者简介】樊建军(1977一),男,内蒙古人,毕业于内蒙古工业大学,在读工程硕士,助理工程师,现从事电网调度工作.54内蒙古电力技术2008年第26卷第2期不能满足要求.1-3.3采用环流原理的高阻抗母线保护这种保护方式典型的保护动作时间为35~60ms.考虑到断路器的分闸时间,这一动作速度对要求100ms以内切除故障来说也慢.并且这种保护方式的接线复杂,对TA的质量要求高,安装在有很多出线的6~35kV母线上非常困难,也不经济.此外,由于其保护范围受到TA安装位置的限制,不能保护到发生故障几率较高的电缆室电缆接头处的故障.因此并不适合应用于中低压母线保护.从实际应用情况来看.现有的保护方式显然不能满足快速切除母线故障或保护覆盖范围的要求, 因此,在中低压母线和开关柜装设一种快速的母线保护是必要的,也是迫切的.2V AMP221新型电弧光母线保护系统2.1V AMP221电弧光保护原理电弧光保护原理很简单,主要动作依据为故障产生的两个不同因素:弧光及电流增量.当同时检测到弧光和电流增量时发出跳闸命令.也就是说,当系统发生故障时,弧光传感器将弧光信号转化为电信号,通过I/0辅助单元传给主单元,主单元再通过检测电流信号并且达到启动值,即发出跳闸信号.保护原理见图1所示.来自弧光传感器厂_]L>I断塑Trio,塑≥1&路器l:l图1电弧光保护原理示意图2.2V AMP221电弧光保护系统结构V AMP221电弧光保护系统结构如图2所示,其主要部件组成如下.2.2.1主单元主单元包含有电流检测和断路器失灵保护,它通过检测短路电流和来自弧光传感器的动作信息, 并对收集的数据进行处理,判断,发出跳闸信号以切除故障.该系统在同时检测到弧光和过流时发出跳闸指令.在进线断路器未能动作切除故障时,它将启动断路器失灵保护逻辑,发出跳闸指令给上级断路器切除故障.此外,主单元根据辅助单元传送来的弧图2V AMP221电弧光保护系统组成框图光传感器的动作信息和温度传感器测量的温度,提供弧光故障点的定位和温度报警信息.2.2.2辅助单元辅助单元安装在开关柜中,当系统发生弧光故障时,辅助单元收集来自弧光传感器的动作信息并传送给主单元,在主单元上显示辅助单元和弧光传感器的地址编号,有利于及时检修和排除故障. 2.2-3弧光传感器弧光传感器安装在开关柜各间隔室中,可实现对由简单到各种复杂接线中,低压开关柜提供有选择性的保护.弧光传感器作为光感应元件,将检测在发生弧光故障时突然增加的光强,并将光信号转换成电流信号传送给辅助单元.2.2.4便携式弧光传感器其功能和性能与前述弧光传感器相同,差别只是它可以在连接电缆允许的范围内随意移动.它可以临时连接到辅助单元上,通过安置在离工作地点较近的地方(比如挂在胸前口袋上)用于增强运行操作人员在带电维修开关时的安全性.2.2.5温度传感器温度传感器可用于监视开关柜内部的关键部件(比如母线接头)的温度,在超过其整定值时主单元可发出报警信号.3V AMP221电弧光保护系统在五福变电站35kV母线保护中的应用保护对象是该变电站的35kVI,II段母线.整套系统由主单元V AMP221,电流辅助单元V AM4C, 辅助单元V AM10L,弧光传感器V A1DA和连接电缆组成,接线原理见图3.在每个开关柜母线室内安装1个弧光传感器,在母联断路器和母联隔离车安2008年第26卷第2期内蒙古电力技术55V AVⅡ段夔囊囊囊囊编TV曩囊囊囊囊rrV图3乌海局五福变电站35kV弧光保护接线原理图装1个弧光传感器,在母线桥加装3个弧光传感器, 在TV柜内安装2个弧光传感器,通过辅助单元V AM10L把采到的弧光信号传送给主单元V AMP221.系统配置V AM4C用于提供过流判据.主单元V AMP221和辅助单元V AM4C可安装在进线柜上,辅助单元V AM10L可安装在馈线柜上.具体配置方案为:35kVI,II段母线采用1套电弧光保护系统.配置主单元V AMP2211台,电流辅助单元V AM4Cl台,共有20面开关柜,需配置26个探头式弧光传感器,4个辅助单元VAM10L. 当弧光传感器采集到弧光信号,主单元V AMP221或辅助单元V AM4C采集到进线过流信号时,将启动跳闸继电器跳开进线断路器,同时将动作信号(硬接点)传递给后台监控系统.系统拥有完善的自检功能,能实时在线自检,系统自检告警信息可以在装置上看到,也可通过主单元的告警继电器送到后台.当任意一段母线出现故障时,都只会跳开该段母线的进线断路器,其他段母线仍会正常运行在母联开关运行时,跳开故障母线进线断路器和母联断路器.其中弧光判据的启动条件为:光强度超过8000lx,电流超过最大负荷电流.V AMP221电弧光保护从开始投入运行至今,系统运行状况良好.其优点为:(1)系统调试稳定,实验合格.保护正确动作率100%.(2)系统运行稳定可靠,未出现过误动作现象,符合系统设计要求.(3)系统引进了芬兰V AMP公司生产的弧光保护装置,消化吸收好,原理简单明了,易于掌握.(4)系统结构设计合理,实现了与原有保护系统的无缝连接,很好地保证了该系统的可靠性和实用性4结语电弧光保护能快速切除中低压母线故障,保证输配电网的安全运行.目前,乌海电业局五福变电站,宝山变电站35kV母线已安装了V AMP221电弧光保护,运行效果良好,并可作为参考,广泛地应用在其他中低压母线上,发挥其应有的作用.[参考文献1[1]陈新.预防主变压器因外部短路引起损坏事故的对策【Jll 电力安全技术,2002,(12).[2]潘贞存,王葵,杜世双,等.中低压母线加装专用继电保护的必要性和几种方案的探讨[J1.电网技术,2002,(9).[3]A.deJongh.Re—V AMPYourBusBarProtection[M]. Transmission&DistributionW0dd.2001.编辑:郭昆。
高压 弧光保护 设置要求
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高压弧光保护设置要求
高压弧光保护是一种用于保护电力设备和人身安全的重要措施。
在高压电力系统中,弧光是一种可能导致设备损坏和人员伤亡的危险因素。
因此,设备的高压弧光保护设置要求十分重要。
高压弧光保护的设置要求包括设备的选择和安装。
在选择设备时,需要考虑设备的可靠性、灵敏度和适用范围。
设备应具备快速响应的能力,能够在弧光发生时迅速切断电路,以防止弧光的扩散和持续。
安装设备时,应考虑设备的位置和布线,以确保其能够及时发现和切断弧光。
高压弧光保护的设置要求还包括定期检测和维护。
弧光保护设备应定期进行检测和校准,以确保其正常工作。
检测内容包括设备的灵敏度、响应时间和动作准确性等。
维护包括设备的清洁、防尘和防潮等措施,以确保设备始终处于良好的工作状态。
高压弧光保护的设置要求还包括培训和操作规程。
操作人员应接受专业培训,了解高压弧光的危害性和保护设备的使用方法。
操作规程应明确设备的使用方法、操作步骤和安全注意事项,以确保操作人员能够正确使用和维护保护设备。
高压弧光保护的设置要求还包括与其他保护设备的配合。
高压电力系统通常还配备其他保护设备,如过流保护、过压保护和短路保护等。
这些保护设备与弧光保护设备应相互配合,形成一个完整的保
护系统,以确保电力设备和人身安全。
高压弧光保护的设置要求包括设备的选择和安装、定期检测和维护、培训和操作规程以及与其他保护设备的配合。
这些要求的目的是为了保护电力设备和人身安全,避免弧光带来的危害。
只有严格按照这些要求进行设置和操作,才能有效地防止和控制弧光的危害。
中低压系统母线装设弧光保护的必要性
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中低压系统母线装设弧光保护的必要性吴院生【摘要】中低压母线保护目前的现状一般不配置专用的快速母线保护是符合国内的典型设计做法.通过对2015年发生的两起事件进行比较,结合保护的原理及动作时间分析原因,说明中低压系统母线装设弧光保护的必要性.中低压系统母线装设弧光保护可使开关等主要设备损失降到最低,为变电站无人值守及坚强智能电网的建设提供必要的保障.【期刊名称】《贵州电力技术》【年(卷),期】2017(020)005【总页数】3页(P83-84,30)【关键词】中低压;母线;弧光保护【作者】吴院生【作者单位】贵州创星电力科学研究院有限责任公司,贵州贵阳550002【正文语种】中文【中图分类】TM772015年6月14日20时39分110 kV龙山变1、2号主变低复流T1动作,支柱瓷瓶损坏3个,三相母排不同程度受损,0102间隔柜门观察窗玻璃损坏。
2015 年07 月06 日20 时25 分,110 kV 小屯变10 kV 母线弧光保护动作,开关柜母线连接螺栓和隔离板均有被电弧灼伤的痕迹,开关柜间套管表面、A、B 相触头盒表面碳化,外观未见异常,各项电气试验合格。
通过比较这两起事件可以看出中低压系统母线装设弧光保护的必要性。
厂用/配电系统的6 kV(10 kV)母线一般不配置专用的快速母线保护是目前国内的典型设计做法,是符合国标《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB50062-92)及现行的电力行业规程规范要求的。
这一设计规范导致了目前中压开关柜没有专用母线保护。
即专用母线保护可用可不用,究其原因是中压母线故障绝大部分情况下“没有系统稳定性的问题”。
目前中低压系统母线普片采用的保护方案大致有三种:1)变压器后备过流保护方案;2)馈线过流保护闭锁变压器过流保护方案;3)环流原理的高阻抗母线保护方案。
但三种方案基本难以在100 ms以内做到切除故障。
2015年6月14日20时39分110 kV龙山变1、2号主变低复流T1出口(动作电流I=17.63A,一次侧7052A),跳开10 kV分段010断路器跳闸。
配电系统中电弧保护的必要性
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配电系统中电弧保护的必要性摘要:配电网作为一种将电能配送给用户的终端电网,其供应的能力决定着每一位用户的安全。
而随着城市化建设的进一步发展,大部分用户都对其用电安全及电能的质量有了越来越高的要求。
因此,为了满足用户的要求,就需要对城市配电网进行合理的规划和建造,并提高电力运行的水平,让电力企业可以得到更多的效益,促进其发展。
电弧光保护装置的应用,改变了以往低压配电系统母线的保护方式,大幅度提高了故障处理速度,有效解决因短路故障弧光造成的危害。
基于此,本文主要分析了配电系统中电弧保护的必要性。
关键词:配电系统;电弧保护;必要性引言在我国科学技术不断发展的背景下,人们对用电质量的要求越来越高,配电系统是保证电能质量的关键内容,在提高电能质量治理效果的时候,可以通过完善中压配电系统设备等方式,对其中的数据信息进行整合,创新系统运行结构,保证人们的用电质量,从而进一步促进我国电力事业在社会中的稳定发展。
通过弧光传感器数据的采集、分析、判断,可以达到快速切除短路故障的目的,将停电事故发生后生产系统最短恢复时间确定为1h,经济价值巨大。
1电弧光保护的必要性弧光产生初期的100ms以内对电气设备损伤比较小;大于100ms时,会对电气设备造成严重甚至不可逆的破坏。
IEC298标准规定的开关柜内部燃弧时间是100ms,即需要保护在小于100ms内动作切除故障,以防止弧光短路故障进一步扩大造成设备的结构性损伤。
传统的电流保护方案检测和动作时间长,不能快速抑制弧光故障的扩散从而避免设备的严重损坏。
因此,在配电系统中采用能快速切除设备弧光故障的保护系统,对于保障配电系统的安全运行是必要且迫切的。
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,因弧光短路故障引发的中、低压母线故障也日益增多。
当出现弧光时,弧光以高速爆发,毁坏途中任何物质。
只要故障设备不断电,弧光就会一直存在。
要想最大限度减少弧光危害,我们需要一种安全、迅速而有效的电弧光保护系统,可在开关柜发生弧光故障时,保护操作人员不受伤害,降低财产损失。
弧光保护的应用方案及优势
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弧光保护的应用方案及优势摘要:在变电站、电厂、工业企业等场合的中低压母线及开关柜中产生弧光短路时,弧光保护可以在传感器气的覆盖区域内快速定位动作,切断故障电流,最大限度的降低弧光短路对人员及设备的伤害。
弧光保护具有速动性、可靠性、选择性、灵敏性要求。
关键字:弧光保护、速动、可靠、灵敏、降低危害引言弧光短路在中低压母线及开关柜断路器端常有发生,容易引发设备损坏、爆炸,严重的会导致人员受伤。
在变电站、电厂、工业企业这样的运行环境复杂、运行要求高的场所,弧光保护能带来更快速、可靠、灵敏的安全保障。
一、一般容易引发弧光短路的主要原因有1.操作人员误操作行为:误入带点间隔、误操作隔离开关、带接地线合闸、误将工具遗漏在开关设备内等,人为失误造成的电气不规范操作,此类问题大面积存在。
2.电气因素:在施工接线或者后期维护的时候,电气连接错误、设备故障,引起的母线误接或者电气短路问题。
3.环境因素:随着设备运行时间的增加,绝缘老化、机械磨损、灰尘、温度、湿度及腐蚀,使得开关本体及辅助机械失去了原有的电气可靠性。
二、电弧光的危害1.弧光产生的瞬间,容易造成温度急升,导致铜牌等金属器件气化;严重的会导致压力上升过快,开关设备发生爆炸。
2.孤光故障出现后,瞬间提升的短路电流使上一级变压器承受近距离短路冲击,可能造成变压器绕组变形,进而造成变压器绕组的匝间短路。
3.并且瞬间高温、强光及爆炸会灼伤作业人员的皮肤、刺伤眼睛,泄露出有害气体也能直接对人体造成伤害。
三、传统方案及弧光保护方案的对比(一)传统的保护方案是采用中低压侧主变后备保护,线路保护设备的元件过流保护,有部分地区配置简易母差保护来实现。
1.各类元件保护动作的时间较长,主变后备一般在1S以上,线路间隔一般在200MS,母差保护在30~45ms。
当出现弧光短路时,主变后备和线路间隔动作明显缓慢,而母差保护在电网的10kV~35kV侧一般都不进行配置。
2.使用常规元件保护,施工接线复杂,需要接入模拟量、开入、开出,并且要配置公用设备采集设备信号。
弧光保护标准(一)
![弧光保护标准(一)](https://img.taocdn.com/s3/m/8267925bcbaedd3383c4bb4cf7ec4afe05a1b14b.png)
弧光保护标准(一)弧光保护标准弧光保护标准的重要性•弧光是一种常见的电弧现象,可能会对人的生命安全造成严重威胁。
•弧光的产生与使用电器设备、工业生产、建筑施工等相关,经常发生在工作场所。
•弧光的危害包括电击、火灾、烧伤等,因此有必要制定弧光保护标准。
弧光保护标准的制定过程1.调研和数据分析–收集关于弧光事故和伤害的数据,并进行分析。
–调查现有的国际和行业标准,了解其优缺点。
2.制定标准草案–在数据和调研基础上,制定关于弧光保护的标准草案。
–考虑到不同行业和场所的差异,草案应具有灵活性。
3.各方讨论和修改–将草案与专家、从业者等各方进行讨论,收集他们的意见和建议。
–根据讨论结果,进行修改和完善。
4.最终标准发布–经过讨论和修改后,最终标准将由相关部门发布,并向社会公布。
弧光保护标准的主要内容•工作场所电器设备的安全要求–设备的选择、安装、维护等方面的要求。
–安全使用电器设备的操作规范。
•建筑施工和装修相关要求–施工现场的电器设备安全管理规定。
–施工人员的培训和个人防护要求。
•弧光事故应急处理措施–弧光事故发生时的紧急处理方法。
–针对不同类型的弧光事故,制定不同的应急措施。
弧光保护标准的实施和监督•强制性执行–弧光保护标准的执行应为强制性,由相关部门进行监督和检查。
–违反标准的个人或单位应承担相应的法律责任。
•定期检查和评估–相关部门应定期对工作场所和施工现场进行检查和评估。
–检查结果应及时公布,对存在问题的单位进行整改督促。
弧光保护标准的效果评估和修订•效果评估–根据弧光事故和伤害的统计数据,进行标准实施效果的评估。
–发现问题和改进的地方,及时进行修订和完善。
•定期修订–随着技术的进步和相关行业的发展,弧光保护标准也需定期进行修订。
–修订时应进行公开征求意见,并充分考虑各方的反馈和建议。
结语•弧光保护标准的制定和执行对于保障工作场所和施工现场的安全至关重要。
•各方应共同努力,加强弧光保护标准的宣传和培训,提高大众的安全意识和应急处理能力。
弧光保护在中低压系统中的应用探究
![弧光保护在中低压系统中的应用探究](https://img.taocdn.com/s3/m/56e693c5f18583d0486459a0.png)
弧光保护在中低压系统中的应用探究第一章概述电弧光对供电系统的危害已经越来越受到人们的重视,特别是严重威胁开关柜、变压器的安全运行、同时也对操作人员带来了较大伤害的问题。
一种快速切断电弧光故障的保护应运而生,为人们指明了一条解决电弧光故障的道路,这种保护也越来越多的应用于电力系统中。
我国于2004年开始使用进口弧光保护,截至目前约70%~80%新建电厂采用了弧光保护;在企业配用电系统,也大量使用了弧光保护;一些省、市电力公司已下发专题文件,指出弧光保护的重要性,并强调必须安装。
可见,弧光保护的重要性已被人们逐渐认识和了解,不久的将来弧光保护将与传统常规保护并驾齐驱,在保障电力系统的安全和可靠性方面,发挥越来越重要的作用。
第二章弧光保护的用途及保护范围2.1.弧光保护的范围:弧光保护是向电气设备提供的保护装置,它具有多角度、多位置、大范围的监控功能和弧光定位功能。
其基本定位是当设备发生弧光短路故障时避免弧光对设备和人员造成伤害。
因此其覆盖的保护范围一般是在开关柜的母线室、断路器室和电缆室。
2.2.弧光保护的用途:目前弧光保护主要用于中压(6~35kV)母线系统和开关柜内作为母线或馈线的保护,其功能和作用完全满足并优于现有各种原理的母差保护,可保护整段母线;当用于馈线柜保护时,可与过流保护配合作为开关柜的主保护,区别于过流保护的是判据不同,但功能相似,且更为灵敏。
当前大量采用的铠装金属封闭高压开关柜和抽屉式低压开关柜,由于元器件紧凑、空间狭小、爬电距离不够、运行条件恶劣、容易受到灰尘的污染而更易引起弧光放电,可选用弧光保护并结合传统保护的方式提高可靠性,而且投资省、接线简单、维护方便、效果显著。
第三章采用弧光保护的原因3.1.现阶段采用光保护主要基于以下几方面考虑:3.1.1.国内设计和典型做法:我国目前的典型做法,是变电所6-10kV母线一般不配置专用的快速母线保护,这符合国标《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》及现行的电力行业规程规范要求。
弧光保护标准
![弧光保护标准](https://img.taocdn.com/s3/m/d79476f94128915f804d2b160b4e767f5acf80bb.png)
弧光保护标准弧光保护标准是一种为了保护工人在电弧作业中免受电弧辐射和热辐射伤害的安全标准。
这种标准重要性不言而喻,因为电弧事故可能会导致严重的伤害甚至死亡。
下面是一些与弧光保护标准相关的参考内容。
1. 弧光产生的原因和特性:弧光是由于电流在两电极之间穿过气体或真空时产生的电弧放电。
它具有高瞬时能量和温度,会产生明亮和强烈的光辐射、热辐射和紫外线辐射。
了解弧光的产生原因和特性,对正确选择和使用弧光保护设备至关重要。
2. 弧光保护设备的种类和功能:弧光保护设备有很多种类,包括面屏、护目镜、护目板等。
它们的功能是阻挡和减弱电弧产生的光辐射和热辐射,有效保护眼睛和面部皮肤不受伤害。
同时,这些设备还应具备防护紫外线辐射和防护眩光的功能。
3. 弧光保护设备的选用标准:选择适合的弧光保护设备非常重要。
能够根据工作环境和电弧作业特点选择正确的保护设备,同时要满足相关的国际、国家和行业标准。
标准规定了设备的防护等级、透光率、耐冲击性和防护紫外线等指标,确保设备的使用安全和有效。
4. 弧光保护设备的使用与维护:使用弧光保护设备需要遵循一些基本原则,比如正确佩戴保护设备,确保设备和眼睛之间没有间隙,以防止光线透射和减低防护效果。
此外,还需要进行定期的设备检查和维护,确保设备的防护性能和使用寿命。
5. 弧光保护标准的国际和国家法规:国际上有一些标准组织制定了相关的弧光保护标准,比如国际电工委员会(IEC)和国际标准化组织(ISO)。
同时各个国家也都有相应的法规和标准,比如美国的NFPA 70E标准和中国的《电焊机用品及弧光保护用品》国家标准等,这些标准对弧光保护设备的设计、选择和使用提供了具体的指导。
6. 弧光保护的培训和意识提高:除了标准和设备,工人对弧光保护的培训和意识提高也是至关重要的。
工人应该接受相关的培训,了解弧光的危害和防护措施,并养成正确佩戴和使用保护设备的习惯,以提高自身的安全意识和能力。
以上是与弧光保护标准相关的一些参考内容。
电弧光保护原理
![电弧光保护原理](https://img.taocdn.com/s3/m/726606ff9fc3d5bbfd0a79563c1ec5da50e2d6cc.png)
电弧光保护原理
电弧光保护原理是一种保护焊接过程中所使用的电弧光对人眼的伤害的技术。
在焊接时,电弧光会产生强烈的紫外线和红外线辐射,这些辐射会对焊工的眼睛造成不可逆的伤害。
因此,保护焊工的眼睛,保护他们的视力健康,成为焊接工作的必要措施。
电弧光保护原理是利用滤光片阻挡紫外线和红外线辐射,从而保护焊工的眼睛。
滤光片是一种特殊的光学材料,它能够把紫外线和红外线的辐射阻挡在外面,只让焊接过程中的可见光透过,从而保护焊工的眼睛免受损伤。
电弧光保护原理的实现需要一定的设备支持。
在焊接时,焊工需要佩戴特殊的焊接面罩或头盔,这些面罩或头盔内部安装了滤光片,能够有效地防止电弧光对焊工的眼睛造成伤害。
同时,焊接面罩或头盔也能提供足够的空间,让焊工在焊接过程中自由操作,确保焊接的质量。
电弧光保护原理的应用范围非常广泛,涵盖了各种类型的焊接工艺。
例如,手工电弧焊、气体保护焊、钨极惰性气体焊、等离子焊等等。
在这些焊接工艺中,电弧光保护原理都是必要的,它能够保障焊工的健康和安全,提高焊接的效率和质量。
除了保护焊工眼睛的作用,电弧光保护原理还有其他的应用。
例如,它也能够保护焊接过程中的电子设备和仪器不受电弧光的干扰,确
保焊接过程的稳定性和可靠性。
另外,电弧光保护原理还可以用于观测和检测焊接过程中的情况,帮助焊工掌握焊接的进展情况和质量。
电弧光保护原理是一项非常重要的技术,它在焊接过程中起到了保护焊工眼睛的作用,同时还有其他的应用。
在实际的焊接工作中,我们应该认真学习和掌握电弧光保护原理,遵循操作规程,确保焊接工作的质量和安全。
弧光保护介绍
![弧光保护介绍](https://img.taocdn.com/s3/m/ba4cb9bd915f804d2a16c121.png)
弧光巨大破坏性
弧光都在毫秒时间级别发生消失. 释放的能量却很惊人 ~ I²x t.
I²t, kA²s
Total breaking time with arc protection 7 + (35 .. 80)ms
Steel fire Copper fire
Cable fire
• 硬件设计总是非常容易 添加集成的选项模块,
VAMP221装置结构
点传感器I/O单元
VAM I/O单元选型表
典型应用 – 中压系统
典型应用 – 低压系统
施耐德电气电力保护产品
Part1. 弧光小知识 Part2. 弧光保护研发起源 Part3. 施耐德电气产品
> Part4. 安装推荐方案
弧光保护系统组成部分
主单元
主单元包含有电流检测和断路器失灵保护, 它通过检测短路电流和来自电弧光传感器的 动作信息,并对收集的数据进行处理、判断, 在满足跳闸条件时,发出跳闸命令以切除故 障。在进线断路器不能切除故障时,它将启 动断路器失灵保护逻辑,发出跳闸命令给上 级断路器来切除故障。此外,主单元根据辅 助单元传送来的弧光传感器动作信息和温度 传感器测量的温度,提供弧光故障点的定位 和温度报警信息。
典型安装
L or Z type mounting plate
典型安装 – 柜内
典型安装 – 柜外
典型安装 – 低压母排
典型安装 – 小室
特殊安装 – 人身!!!
增强人身安全 即插即用 无需设定
VA1DP-5
施耐德电气弧光保护家族
VAMP 系列综合保护装置特点
• 人机界面: – 单线图大液晶显示,可任意编辑人机界面 内容 – 支持多语言显示,包括中文
弧光保护在中低压开关柜中的应用
![弧光保护在中低压开关柜中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/ef4ac399b8d528ea81c758f5f61fb7360b4c2b4f.png)
弧光保护在中低压开关柜中的应用雷晋摘要:近年来,中低压开关柜的使用越来越普遍。
在此过程中,确保开关柜平稳运行至关重要。
并在此基础上,阐述了由此产生的弧光和电弧事故的危险性,引入弧光保护及母线保护的特点必要性分析,阐述了弧光保护系统的原理和结构。
工程实例证明,弧光保护在中弧光中低压开关柜占主导地位。
关键词:弧光保护;开关柜;过流保护;光传感器低压和中压开关柜是一种配电基础设施,每年消耗大量电力。
中低压开关柜中弧光放电是最严重的事故。
由于电弧电阻过高,故障电流无法达到固定保护值,无法快速关闭电源。
在某些情况下,延迟可能导致无法快速切断故障,弧光故障电流即使达到保护起始值也是如此。
弧光放电不仅会导致断电,而且还会对许多设备造成永久和人身伤害,可能导致无法估量的损坏。
一、电弧的产生机理中低压开关柜是电力和配电的重要基础设施。
近年来,他们的使用逐渐增加。
这对于确保中低压开关柜的可靠性和安全运行以及减少电气事故的损坏至关重要。
对于许多类型的弧光放电来说,电气事故是中低压开关柜的严重事故。
如果使用了电弧电阻,则不需要调整限制电流来设置保护值,这是无法停切断故障。
在某些情况下,即使弧光法的电流与保护的初始值相符,延迟也会妨碍及时消除干扰,因此可能会弧光放电问题,在这种情况下,不仅会导致停电,而且还会对设备和员工造成严重影响,这可能会对企业造成严重影响。
由于放电过程中两点之间的电压大于介质的电阻电压,因此只要有足够的能量补偿热量损失和温度合适,电弧就会保持不变。
例如,10kvV系统的弧光放电过程如图1所示。
当导体之间的绝缘不足时,产生弧光是分子和原子在强力场中游离的过程。
附近的正负电子加速运动,并与其他空气分子和原子碰撞,同时产生电弧光和高热量。
图1 10kV弧光放电的物理机理图二、电弧事故危害弧光最高可达4500℃温度,内部最高可达10000-20000℃。
空气弧光功率为40mW,弧的强照明强度2000多倍以上。
中低压母线的快速保护
![中低压母线的快速保护](https://img.taocdn.com/s3/m/1c2c6d6ae518964bcf847cf0.png)
中低压母线的快速保护1.装设电弧光保护的必要性电弧保护在国外已有近二十年的历史,第一套保护装置在1995年就已经投运,中国以前的进口机组在引进时由国外成套配有电弧光保护(如国华天津盘山电厂),国产机组2000年第一套装置开始运行,为保护设备的安全运行起到了重要作用。
电弧光的发生是多方面的,引起的后果也是非常严重。
开关设备内电弧光产生的人为原因有:误入带电间隔;隔离开关误操作;忘记在工作区接地;忘记测量工作区内的电压。
开关设备内电弧光产生的技术原因有:设备故障和带电设备的误操作;设备正常检修后,遗漏工具在开关设备内;错误的接线和母线连接;绝缘老化和机械磨损、过电压、小动物(尤其是老鼠)、灰尘、温度、湿度、腐蚀、等环境因素。
开关设备运行中电弧光产生的技术原因有:开关柜在运行中发生的大量电弧光故障事故,多是由于环境条件的影响,使绝缘材料受潮,设备绝缘表面产生凝露和附着污秽,因而设备绝缘水平下降造成事故2.电弧光的危害开关设备电缆间隔发生故障产生的电弧使开关设备中的压力和温度迅速增加,如不及时切除,将造成以下几个方面的重大损害:①电弧温度相当太阳温度的2倍,大约为10000℃,由于过热将导致铜排、铝排熔毁,气化;②电缆熔毁,电缆包覆层的着火;③过热导致压力上升,使开关设备爆炸;④开关设备强烈振动,使固定元件松脱;⑤高温烧灼皮肤,强光刺伤眼睛;⑥产生大量的有害气体,伤害呼吸系统;⑦爆破音震损耳膜、肺脏;⑧碎片飞射,造成人员伤害,甚至死亡。
电弧故障的危害程度取决于电弧电流及切除时间,电弧产生的能量与I2t成指数规律快速上升。
只有总切除时间小于85ms,才能使设备不遭受损害,总切除时间大于100ms,将会对设备造成不同程度的损害。
3.电弧光故障实例1982年8月,北京供电局大郊亭变电所,由于连续下雨,导致配电室电缆沟进水,开关柜绝缘受潮,造成开关柜相间弧光故障,烧毁开关柜1台,烧损8台,烧毁电流互感器4只,支柱绝缘子40多支,隔离开关7组,致使全部连续停电数天。
新型电弧光保护与传统保护的应用及比较 (1)
![新型电弧光保护与传统保护的应用及比较 (1)](https://img.taocdn.com/s3/m/e6e43b3f453610661ed9f4dd.png)
冶金动力METALLURGICAL POWER 2013年第4期总第158期新型电弧光保护与传统保护的应用及比较潘村(合肥天海电气技术有限公司,安徽合肥230001)【摘要】简要介绍了电弧光保护的基本原理和构成,分析了在现阶段采用弧光保护及弧光保护的重要性,并与传统保护进行了比较,指出了它们之间的差异和作用。
【关键词】电弧光;传统;保护;差异;作用【中图分类号】TM77【文献标识码】B【文章编号】1006-6764(2013)04-0018-04Application and Comparison of New Arclight Protection and ConventionalProductionPANCun(Hefei Tianhai Electrical Technology Co.,Ltd.,Hefei,Anhui230001,China)【Abstract】Thebasicprincipleandstructureofarclightprotectionareintroducedbriefly.Theimportanceofusingarclightprotectionatthepresentstageisanalyzed.Thearclightpro-tectioniscomparedwiththeconventionalprotection.Thedifferencesandfunctionsbetweenthetwokindsofprotectionarepointedout.【Key words】arclight;tradition;protection;difference;function1简述随着现代电网结构的日趋复杂、系统容量不断增大,以及智能电网的普及和要求,对继电保护的要求越来越高。
为保障电力系统的安全可靠运行,一种新型的保护———弧光保护走上“岗位”,成为电力系统继电保护技术中重要的一环。
高压开关柜中电弧光保护装置的应用研究
![高压开关柜中电弧光保护装置的应用研究](https://img.taocdn.com/s3/m/c2f4c2b88662caaedd3383c4bb4cf7ec4afeb6ea.png)
高压开关柜中电弧光保护装置的应用研究摘要:高压开关柜是电力系统中重要的电气设备之一,它通常用来分离电力系统中不同部分的电路,确保电气设备的安全运行。
在开关柜中,由于电路的切换和负载的变化,会产生大量的电弧光,这会对开关柜内部的设备和工作人员的安全造成威胁。
因此,为了适应电力系统的要求,高压开关柜中需要安装电弧光保护装置。
关键词:高压开关柜;电弧光保护装置;应用研究引言据调查数据显示,在我国供电系统中,每年都有200多面开关柜被烧毁,造成严重的电网事故,给企业带来严重的经济损失。
因此,研究高压开关柜中电弧光保护装置的应用非常必要。
本文阐述了电弧光的特点以及危害分析,电弧光保护装置的实际应用情况和存在的问题,并提出一些解决方案。
通过本文的研究,希望可以为高压开关柜的安全运行提供一些有益的参考。
一、电弧光的特点以及危害分析电弧光是在高压开关柜中产生的一种非常强烈的光辐射,具有以下特点;第一点,高亮度。
电弧光的亮度非常高,可以达到数千、数万流明,甚至比太阳还要亮。
第二点,高温度。
电弧光的温度可以达到几千度甚至更高,会对开关柜中的设备和元器件造成热损伤。
第三点,高压力。
电弧光会在开关柜中形成强大的气流,对设备和元器件产生压力作用,可能导致机械损坏。
第四点,高电压波动。
电弧光产生的电压波动频繁而剧烈,可能对电气设备产生干扰或损坏。
电弧光的危害主要包括以下几个方面;首先,是机械损坏。
电弧光会在开关柜中形成强大的气流,对设备和元器件产生压力作用,因此,可能导致机械损坏。
其次,是电磁干扰。
电弧光产生的电压波动频繁而剧烈,可能对电气设备产生干扰或损坏。
此外,是火灾风险。
电弧光会产生高温和火花,可能引起火灾。
最后,是工作人员安全问题。
电弧光的高亮度和高温度会对工作人员的眼睛和皮肤造成伤害,甚至可能引起爆炸,从而对工作人员的安全造成威胁。
因此,为了保证高压开关柜运行的安全和稳定,必须采取有效的电弧光保护措施。
[1]二、高压开关柜中电弧光保护装置的实际应用情况目前,电弧光保护装置已广泛应用于高压开关柜中,成为保护电力设备和维护人员安全的主要手段之一。
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弧光保护的必要性安全生产建议书发布时间:[2014年11月17日]建议在厂用/配电6KV(10KV)开关柜增设母线电弧光保护系统母线电弧光故障时有发生在我国电力系统中母线电弧光故障时有发生。
例如1992年浙江某电厂由于小动物造成厂用电一段母线烧毁;2005年山西某电厂检修工误入开关间隔电弧光事故造成二人重伤;2008年江苏某电厂厂用电开关柜在运行中爆炸造成机组停机;2008年浙江某供电局110/10KV变电站10KV开关柜电弧光爆炸造成一人死亡;2009年安徽某供电局220/35KV变电站35KV开关柜误操作电弧光事故造成一人死亡;2009年重庆某电厂厂用电进线柜电流互感器绝缘电弧光故障造成停机及厂用变压器返厂维修;上海某电厂一期,湖南省某电厂,黑龙江某电厂,广东某供电局,甘肃某供电局都曾有过沉痛的教训。
母线电弧光保护新技术产生的背景由于多年运行表明中压开关柜内部弧光故障对人身及设备带来极大的损害,各国电力专家开始对电弧光故障进行研究及认识。
在世界上,大家公认的第一次对电弧光故障进行深入研究的人是Ralph Lee先生。
在他的1982年美国电力电子工程师协会(IEEE)论文里Ralph Lee 先生第一次描述了电弧光故障现象及对人身的伤害。
1987年,Ralph Lee先生又发表了一篇IEEE文章讨论了电弧光故障产生的声音及压力的作用。
在1994年,美国劳工部重大工作事故统计显示全国范围内6588起由于电流引起的触电、火灾及爆炸事故导致548人死亡。
美国芝加哥的Capelli-Shellpfeffer, Inc.咨询公司报道过在美国每一天有5-10起由于电弧光致伤的人员需要住院疗伤。
不需要住院的伤病人员就无法统计了。
在1999年,美国电力科学研究院(EPRI)调查中指出在两年的统计里电力公司每一次电气设备故障除了其所造成的直接损失之外,产生的间接损失估计为1575万元美金。
美国电力科学研究院(EPRI)还报告了在过去的十年里,一家生产企业每年平均有两起电弧光事故。
上个世纪80年代,在欧洲的国际电工委员会(IEC)修订了其IEC298-1981标准。
在附件AA中描述了中压开关柜内部电弧光故障产生的原因,解决方案及测试方法。
2003年11月,国际电工委员会(IEC)制定了新的中压开关柜标准IEC62271-200代替了其IEC298-1990标准,新的标准在防止开关柜内部弧光故障对人身及设备危害方面提出了更加严格的要求。
在北美,为了提高安全生产,加拿大电力和电子制造商协会(EEMAC)根据IEC298-1981的附件AA制定了EEMAC G14-1-1987在内部弧光故障的条件下金属铠装开关柜电阻的测试规则。
在IEC298-1981及EEMAC G14-1-1987标准基础之上,美国在2001年也出版了IEEE C37.20.7中压金属铠装开关柜内部弧光故障的测试导则。
此外,美国在电力职业安全生产方面针对电弧光弧闪事故建立了相关标准和要求。
美国国家防火协会(NFPA),作为美国国家电力规范(NEC)的一个补充,制定了NFPA 70E 2004 职业电力安全要求标准。
作为最快速度的专用母线电弧光保护应运而生。
它不仅能很好地应用于新装开关柜里也能方便地加装到已运行的开关柜中。
其目标就是在第一时间里切除弧光故障使人身伤亡及设备损害降到最低。
国内外中压专用母线保护的应用情况在国外由于各国政府的重视和指令性文件及规程规定,欧洲、北美、苏联及英联邦诸国中压开关配置各种专用母线保护的比率已超过95%。
近年来由于中压开关柜标准(IEC62271-200)对防弧光故障要求的提高,作为新技术的母线电弧光保护大量的在中压及低压开关柜配套使用。
厂用/配电系统的6KV(10KV)母线一般不配置专用的快速母线保护是目前国内的典型设计做法,是符合国标《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB50062-92)及现行的电力行业规程规范要求的。
这一设计规范导致了目前中压开关柜没有专用母线保护。
即专用母线保护“可用可不用”“景上添花”的局面。
为什么35KV及以下的母线没有配置专用的快速母线保护?其中重要的原因之一是中压母线故障绝大部分情况下“没有系统稳定性的问题”。
因此,长期以来人们对中低压母线保护一直不够重视。
虽然国内外的中压开关柜的制造技术进步很快,6KV(10kV)母线发生故障的机率大为减少,但是由于厂用/配电的6KV(10kV)系统出线多、操作频繁、容易受小动物危害、设备绝缘老化和机械磨损等原因,6KV(10kV)开关柜故障时有发生。
在发生母线短路故障时由于没有配备快速母线保护而未能在最短的时间里切除故障以至严重的操作人员人身伤亡事故发生;个别开关柜引发整段开关柜“火烧联营”的事故发生,甚至波及到变压器,造成变压器的烧毁。
随着我国国民经济的发展,我国对运行和检修人员的人身安全、国家安全生产规范及职业保险要求的要求不断提高。
在以人为本的今天,我们绝不能因为“没有系统稳定性的问题”而忽略了安全生产。
我国于2004年开始使用进口专用母线电弧光保护,目前电力系统,尤其是发电系统,约70% - 80%的新建电厂均采用了专用母线电弧光保护,一些电网公司,例如广东、甘肃等也开始批量使用专用母线电弧光保护。
成功案例:2010年4月22日08:16(当日有雷雨),南方电网(广东茂名110kV变电站)10kV母线51PT 柜A相避雷器发生爆炸;弧光造成三相短路,随后弧光保护动作,在50ms内跳开#1主变低侧501开关,有效避免了开关柜“火烧连营”重大事故的发生。
近期,其他省电力公司也高度重视,并开始了对快速专用母线电弧光保护的试点、评估及应用工作。
必要性1: 国内中压开关柜保护的现状和存在的问题6KV(10KV)厂用/配电中压开关柜为全厂辅机/供电系统的供电枢纽。
在发生内部故障时,是否能迅速地切除故障,对全厂/配电系统的安全运行至关重要。
但是,按目前的保护方案:中压母线尚没有配置任何专门的保护;而是由进线开关的相关后备保护来兼顾的。
但是进线开关与出线开关的保护需要相互配合:一般速断保护延时的级差至少为300毫秒,甚至500毫秒;而过流保护的配合级差更是长达1-2秒。
所以,厂用/配电系统中压母线上所发生的任何故障都至少要延时切除。
换句话说,现有的厂用中压母线能在第一时间切除故障的保护还是个空白。
可是,我们只要稍加注意,就会不难发现不论是中压开关母线的上游还是下游的诸多电气设备无一没有配有快速保护。
相比之下,我们恐怕很难有充分的理由来说明,中压母线的安全性可靠性不应该受到不同样的重视。
鉴于中压母线的重要地位,任何故障的延时切除,都是我们极为不愿意看到的状况。
因为开关柜内的各种故障,其短路电流所产生的电弧及其大量的高温,使柜内气体急剧膨胀,可在极短的时间内达到顶峰,严重危及人身和设备安全。
必要性2:电弧光对人员及设备的伤害电弧光发生时产生的高温(弧光发生点的温度是19427℃)灼烧人员皮肤;强光刺伤眼睛;感电侵害肌肉、神经;爆破压力(爆破点压力为120kPa,而人体能承受的最大压力为7.5 kPa)造成人员的坠落及碎片飞射;爆破音造成人员的耳膜、内脏震动损伤;毒气伤害人员呼吸系统。
电弧光发生时产生的大量气体,其压力波可造成盘体变形、破碎;电弧可使铜排气化的体积膨胀,空气因高温而膨胀(压力为120kPa);爆破音造成盘内强烈震动,使固定元件松脱。
高温可造成电缆在100ms内燃烧、及所有绝缘材料的燃烧,造成铜排、铝在150ms内燃烧熔毁气化,并产生大量的浓黑有毒的烟气,这些含有大量碳黑烟气将以300M/s 迅速扩散至整段母线和开关柜,造成所有一次和二次设备表面的严重污染,使得绝缘电阻为零。
由于开关柜为刚性连接,结构紧凑,空间有限,使得任何方式的清理工作,都将是耗时,费力的。
更不用说受损设备的更换了。
最为重要的是整段母线的停役,给全厂带来的经济损失将是无法估量的。
同时要想使设备的绝缘完全恢复到原来的水平几乎是不可能的。
以下为国外的资料介绍的各种燃弧时间下对设备造成的损坏程度:35 ms没有显著的损坏,一般可以在检验绝缘电阻后投入使用100ms损坏较小,在开关柜再次投入运行以前需要进行清洁或可能的某些小的修理500ms设备损坏很严重,在现场的人员也受到严重的伤害,必须更换部分设备更换才可以再投入运行。
这里可能需要指出的是,电厂的厂用中压母线的短路水平,即使是300MW等级的电厂,也达近30KA-40KA。
这对于母线或开关柜内的故障点来说,任何延时的切除,都将是不能容忍的。
按照IEC62271-200规定,开关柜承受内部燃弧时间仅为100ms。
任何时间的延长,都将超出开关柜本身的设计承受极限。
这与开关的遮断容量完全不是一个概念。
必要性3:低压母线故障对变压器的冲击严重据有关资料统计,一些地区的110kV及以上等级的变压器在遭受穿越故障电流冲击而直接导致损坏的事故,约占全部事故的50%以上。
与前几年相比呈大幅上升的趋势。
特别是变压器低压侧出口(低压母线)短路时形成的故障一般需要更换绕组,严重时可能要更换全部绕组,其后果和损失是何等的惨重。
按国际规定,110KV及以上等级变压器的热稳定允许时间为2秒;动稳定时间为0.25秒,但实际上,在低压侧出口短路故障,靠过流后备保护切除的动作时间往往在1-2秒以上,远远大于变压器的动稳定时间. 所以, 可以说, 目前保护配置的不完善, 是造成变压器损坏的重要原因. 设备受损与否,或轻重与否,关键是能否在第一时间将故障电流切除。
所以,针对国内现有的厂用和配电中压母线保护配置的现状,非常有必要增设快速保护。
国内一些专家也一直强调装设专用中低压母线保护的重要性,用户也希望可以提供一种造价较低、原理简单、适用于6-35KV的母线保护,以最大限度减少母线故障对设备的损害,提高供电可靠性。
专用母线电弧光保护不仅动作速度快,可靠性高而且与其它专用母线保护相比有价格优势。
母线电弧光保护系统的可靠性由于光电式电弧光保护系统测量的光和电是两个完全不同物理性质的参数,采用光信号,故障电流信号双判据的动作原理决定了他的误动率要比系统中其他主保护(包括变压器、进线、馈线保护)误动概率要小。
采用专用母线电弧光保护的好处1. 保护附近工作人员免受电弧光对人身的伤害;2. 保护中低压设备免受严重破坏,防止火灾发生;3. 保护主变压器或者厂用变压器免受严重冲击而损坏;4. 防止波及站用直流系统,避免造成巨大的经济损失;5. 最大限度地减少用户的停电时间(用户停电恢复时间,由原来的2-3个星期减少到几个小时以内);6. 延长现有开关设备的使用寿命。
结束语:随着人们对电弧光故障的进一步研究和认识,在上个世纪八十年代末及九十年代初,欧洲、美国相关专业协会及政府相关部门针对电弧光故障及其危害开始增改或制定相应的政策措施、技术标准及安全规范。