AVAGO弧光傳感器在中低壓母線(xiàn)保護(hù)中的應(yīng)用
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時(shí)間：2016-12-19
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在電力系統(tǒng)中，35kV及以下電壓等級(jí)的母線(xiàn)由于沒(méi)有穩(wěn)定問(wèn)題，一般未裝設(shè)母線(xiàn)保護(hù)。然而，由于中低壓母線(xiàn)上的出線(xiàn)多，操作頻繁，三相導(dǎo)體線(xiàn)間距離與大地的距離比較近，容易受小動(dòng)物危害，設(shè)備制造質(zhì)量比高壓設(shè)備差，設(shè)備絕緣老化和機(jī)械磨損，運(yùn)行條件惡劣，系統(tǒng)運(yùn)行條件改變，人為和操作錯(cuò)誤等原因，中低壓母線(xiàn)的故障幾率比高壓、超高壓母線(xiàn)高得多。但長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)中低壓母線(xiàn)的保護(hù)一直不夠重視，大多采用帶有較大延時(shí)的后備保護(hù)來(lái)切除母線(xiàn)上的故障，往往使故障被發(fā)展、擴(kuò)大，從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
近年來(lái),由于各種原因開(kāi)關(guān)設(shè)備被嚴(yán)重?zé)龤?，有的甚至發(fā)展成“火燒連營(yíng)”的事故時(shí)有發(fā)生。而主變壓器由于遭受外部短路電流沖擊損壞的事故也逐年增加，這些配網(wǎng)事故處理不當(dāng)甚至被擴(kuò)大發(fā)展為輸電網(wǎng)事故，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，已引起電力部門(mén)的廣泛關(guān)注。究其原因大多是因?yàn)闆](méi)有裝設(shè)中低壓母線(xiàn)保護(hù)，未能快速切除故障造成的。所以，為了保證變壓器及母線(xiàn)開(kāi)關(guān)設(shè)備的安全運(yùn)行，根據(jù)繼電保護(hù)快速性的要求，迫切需要配置專(zhuān)用中低壓母線(xiàn)保護(hù)。
2.電弧光產(chǎn)生的原因
1）開(kāi)關(guān)設(shè)備內(nèi)電弧光產(chǎn)生的人為原因有：
? 誤入帶電間隔；
? 隔離開(kāi)關(guān)誤操作；
? 帶接地線(xiàn)合閘；
? 忘記測(cè)量工作區(qū)內(nèi)的電壓等。
2) 開(kāi)關(guān)設(shè)備內(nèi)電弧光產(chǎn)生的技術(shù)原因有 ：
? 設(shè)備故障和帶電設(shè)備的誤操作；
? 設(shè)備正常檢修后，遺漏工具在開(kāi)關(guān)設(shè)備內(nèi)；
? 錯(cuò)誤的接線(xiàn)和母線(xiàn)連接 ；
? 絕緣老化、機(jī)械磨損、過(guò)電壓、小動(dòng)物（尤其是老鼠）、灰塵、溫度、濕度及腐蝕等環(huán)境因素。
2.1電弧光的危害
? 開(kāi)關(guān)設(shè)備內(nèi)部間隔發(fā)生故障而產(chǎn)生的電弧光造成開(kāi)關(guān)設(shè)備中的壓力和溫度迅速增加，如不及時(shí)切除 將造成以下重大危害：
? 電弧光中心溫度相當(dāng)于太陽(yáng)表面溫度的 2 倍，約為 20000 ℃，由于過(guò)熱將導(dǎo)致銅排、鋁排熔毀氣化；
? 電纜熔毀，電纜護(hù)套著火；
? 過(guò)熱導(dǎo)致壓力上升，使開(kāi)關(guān)設(shè)備爆炸；
? 開(kāi)關(guān)設(shè)備劇烈振動(dòng)，使固定元件松脫；
? 使上一級(jí)變壓器承受近距離短路故障沖擊，故障電流產(chǎn)生的電動(dòng)力可能導(dǎo)致變壓器繞組變形發(fā)生匝間短路；
? 故障產(chǎn)生的弧光沖擊波以 300m/s 的速度爆發(fā)， 可摧毀途中的任何物質(zhì)， 若波及站內(nèi)直流系統(tǒng)造成全站直流失電，將造成無(wú)法彌補(bǔ)的重大損失；
? 高溫灼傷皮膚，強(qiáng)光刺傷眼睛；
? 爆破音振損傷耳膜，肺臟；
? 爆炸碎片飛射，造成人員傷亡。
電弧光故障的危害程度取決于電弧光電流的大小及切除時(shí)間長(zhǎng)短，電弧光產(chǎn)生的能量與切除時(shí)間 T成指數(shù)規(guī)律快速上升（見(jiàn)圖一） 。
IEC298標(biāo)準(zhǔn)附錄AA中規(guī)定的內(nèi)部燃弧時(shí)間是100ms，目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的開(kāi)關(guān)柜基本上是按照IEC298標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的，也就是說(shuō)，開(kāi)關(guān)柜可以承受的電弧燃燒時(shí)間為100ms。由于發(fā)生弧光故障在斷路器動(dòng)作前，故障短路電弧是一直在燃燒的，即保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加上斷路器分閘時(shí)間之和，即為電弧燃燒的持續(xù)時(shí)間。也就是說(shuō)，從保護(hù)開(kāi)關(guān)柜方面考慮，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間應(yīng)在小于100ms切除故障以防止弧光短路故障進(jìn)一步發(fā)展擴(kuò)大造成更大的危害。
據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，一些地區(qū)110kV及以上等級(jí)的變壓器遭受短路故障電流沖擊直接導(dǎo)致?lián)p壞的事故，約占全部事故的50%以上，與前幾年統(tǒng)計(jì)相比呈大幅度上升的趨勢(shì)。這類(lèi)故障的案例很多，特別是變壓器低壓側(cè)出口（低壓母線(xiàn)）短路時(shí)形成的故障一般需要更換繞組，嚴(yán)重時(shí)可能要更換全部繞組，從而造成十分嚴(yán)重的后果和損失。
國(guó)標(biāo)規(guī)定的110kV及以上電壓等級(jí)的變壓器的熱穩(wěn)定允許時(shí)間為2秒，動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間為0.25秒。但實(shí)際上，在低壓側(cè)出口短路故障靠過(guò)流后備保護(hù)切除的動(dòng)作時(shí)間往往在2秒以上，離 0.25秒的變壓器的動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間相差甚遠(yuǎn)。所以，可以說(shuō)，繼電保護(hù)的不完善也是造成變壓器損壞的重要原因。
評(píng)論