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电弧光保护装置

电弧光保护装置

电弧光的危害

燃弧带来的危害

1. 光能量巨大,破坏力惊人,造成一次设备损坏

2. “火烧连营”造成整个变电站的损坏

3. 事故后恢复供电时间长

4. 影响系统稳定运行

5. 造成人员伤亡,造成重大经济损失

弧光保护的意义

1. 在燃弧初期快速断开故障点

2. 使得快速恢复供电成为可能

3. 延长一次设备的使用寿命

4. 可以实现中低压母线保护功能

5. 避免人员伤亡

电弧光是怎样形成的?电弧光是怎样形成的?

1. 两电极间电压升高时,在电极最近处空气中的正负离子被电场加速,在移

动的过程中与其它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”。

2. 空气被电离的同时,温度随之急剧上升产生电弧,这种放电称为弧光放电。

3. 一旦发生弧光放电,在放电间隙间一般就不需要很高的电压,属于低电压

大电流放电。

4. 电弧性短路起火:如将两电极接触后再拉开建立了电弧,则维持 10mm 长的

电弧只需 20V 的电压。

5. 弧光放电产生的条件是小间隙和大电流,如果拉长放电间隙或减小放电电

流,电弧将会自行消失。

6. 将电弧发生在不同部位可分为以下三种:

带电导体间的电弧放电起火


带电导体与地之间的电弧起火

绝缘体表面的沿面放电(爬电)起火

开关柜内产生电弧光的因素

1. 人或者小动物误入带电间隔

2. 断路器或者隔离开关等误操作(带负荷拉刀闸)

3. 带接地线合闸或者带电误接接地线

4. 忘记检查工作区内的危险电压

5. 维护检修不规范,(遗留工具在开关室内)

6. 设备故障,没有良好的维修和保养检修设备;

7. 绝缘材料的老化和机械磨损;

8. 错误的接线、安装;

9. 电网结构的改变(负荷容量增大、系统过电压、接地方式改变、系统谐振

过电压、电缆过热等);

电弧光的能量与什么有关?电弧光的能量与什么有关?

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与“电压电流电弧燃弧时间”成正比

国内外中低压柜柜内母线故障率的统计

1. 据早期国外统计资料表明,每年每 1000 台开关柜就有 7 台遭到损坏,故

障率 0.7%

2. 农村配电网的概率更高,达 1.2%。据《高压开关技术通讯》报道,单是手

车柜,我国电力系统某年就有 200 多面柜烧毁。

弧光对设备的危害

1. 开关柜被严重烧毁;

2. 开关柜的弧光短路故障发展为母线故障,造成发电厂厂用电瓦解、重要用

户停电,更严重的导致多组开关柜同时烧毁的恶性事故等;

3. 由于母线故障的短路电流冲击引起主变压器损坏。

4. 电弧光不仅能引起绝缘物质燃烧,而且可以引起金属(铜排、铝排)熔化、

飞溅,构成火灾、爆炸的火源。

弧光对人体的伤害

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1. 弧光的光强在 9000Lux 以上,而人眼感受到的最大光强约 300Lux,因此弧

光很容易使人的眼睛刺伤,使角膜上皮脱落,出现怕光、流泪、异物感、

结膜充血等症状,严重的使人眼失明;

2. 电弧爆炸造成的烧伤是最严重的伤害,主要来自于电爆时散发出大量的热

能辐射和飞溅的熔化金属;

3. 电爆时产生的巨响对听觉的伤害和爆炸弹力对人体的伤害,热能和火焰对

人体具有致命的伤害。

4. 电弧周围的空气在弧光强烈辐射作用下,还会产生臭氧、氮氧化物等有毒

气体伤害呼吸系统。

开关柜电弧事故现场

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不同燃弧时间对设备造成的损坏程度不同燃弧时间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

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

100ms

修理

设备损坏很严重,在现场的人员也受到严重的伤害,必须更换部分设备后

500ms

才可以再投入运行

缩短电弧燃弧时间的关键是快速切断电弧故障!保护的目标是在电弧光故障

时保护人们的生命财产安全。

各种燃弧时间下对设备造成的损坏程度各种燃弧时间下对设备造成的损坏程度

目前柜内母线的保护原理

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1. 变压器后备过流保护方案

? 变压器后备保护延时跳闸时间一般整定为 1.2-2.0S

? 显然不能满足快速切除中压母线故障的要求。

2. 馈线过流元件闭锁进线过流保护方案

? 利用微机过流保护实现的中低压母线保护方案(如 SELSIEMENS 等公司)。

保护动作时间为 300-400ms ,仍不能满足 100ms 以内快速切除弧光短路故

障的要求。

3. 采用环流原理的高阻抗母线保护方案一些重要工程曾采用的专用中压母线

保护方案,保护动作时间一般为 35-60ms 。这种方案接线复杂、对 CT 

要求高,保护范围受到 CT 安装位置的限制,并且也不能提供故障定位。

因此也不适合中压母线保护应用。

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