電力和工業(yè)系統(tǒng)中的6-35KV中壓開關(guān)設(shè)備是一種數(shù)量大、事故范圍廣的開關(guān)設(shè)備。根據(jù)《高壓開關(guān)技術(shù)通訊》，某年全電力系統(tǒng)燒毀機(jī)柜200多臺(tái)。開關(guān)設(shè)備的電弧短路故障往往因不及時(shí)清除而發(fā)展為中壓母線故障，其危害非常嚴(yán)重，如電廠廠用電崩潰、重要用戶停電、更嚴(yán)重的“燒合運(yùn)行”事故等。近年來(lái)，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(jì)損失，有的甚至造成人身傷亡事故。導(dǎo)致中壓開關(guān)設(shè)備故障的因素很多，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、制造質(zhì)量差、絕緣老化和機(jī)械磨損、運(yùn)行閾值差(高溫、潮濕、污染、化學(xué)腐蝕)、用戶維護(hù)和操作不當(dāng)、外力(小動(dòng)物進(jìn)入、開關(guān)設(shè)備中缺少物體)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化(系統(tǒng)容量增加和電纜應(yīng)用)。因此，開關(guān)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(shí)排除，故障發(fā)展擴(kuò)大，較終造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。中壓開關(guān)柜經(jīng)過(guò)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(guān)柜因?yàn)楦鞣N原因電弧短路燒毀，甚至造成中壓母線故障，遭受嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失？較根本的原因是開關(guān)柜本身承受電弧短路故障的能力有限，如加強(qiáng)絕緣、密封隔離各單元室、設(shè)置釋放板和泄壓通道等。它們只是被動(dòng)保護(hù)，而不是采取主動(dòng)保護(hù)措施快速清除故障，使故障得到發(fā)展和擴(kuò)大。本帖子的目的是希望大家能夠認(rèn)識(shí)到開關(guān)柜電弧短路故障的嚴(yán)重性和中壓母線故障的危害，但是目前的中壓母線保護(hù)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(hù)。此外，向用戶推薦一種新的專用中壓母線保護(hù)方案——弧光中低壓母線保護(hù)系統(tǒng)。

問(wèn)題1:現(xiàn)有開關(guān)柜能容忍的內(nèi)弧時(shí)間是多少？在討論開關(guān)設(shè)備內(nèi)部電弧短路故障時(shí)，必須提到開關(guān)設(shè)備內(nèi)部電弧時(shí)間指標(biāo)。在IEC298，規(guī)定的內(nèi)部電弧時(shí)間是100ms，目前市場(chǎng)上的開關(guān)柜基本都是按照IEC298標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的，其內(nèi)部電弧耐受時(shí)間是100 ms，也就是說(shuō)開關(guān)柜所能承受的燃弧時(shí)間，也就是保護(hù)動(dòng)作和斷路器故障切除時(shí)間之和，應(yīng)該小于100 ms才能達(dá)到保護(hù)炕柜的目的，因?yàn)楣收隙搪冯娀】偸窃跀嗦菲鲃?dòng)作之前燃弧。以下是外資料介紹的各種電弧時(shí)間對(duì)設(shè)備的損壞程度：-35ms:無(wú)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(guān)柜才能再次投入運(yùn)行。-500ms:設(shè)備損壞嚴(yán)重，現(xiàn)場(chǎng)人員也受重傷，必須更換部分設(shè)備才能重新投入運(yùn)行。當(dāng)然，如果加強(qiáng)開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)，可以增加開關(guān)柜的內(nèi)部耐弧時(shí)間。在外，如果需要內(nèi)部電弧時(shí)間指標(biāo)較高的開關(guān)柜，需要用戶和廠家協(xié)商，必然會(huì)增加開關(guān)柜的生產(chǎn)成本。根據(jù)外某配電網(wǎng)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，如果將內(nèi)部耐弧時(shí)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(huì)增加100。 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

問(wèn)題2:現(xiàn)有中壓母線保護(hù)方案能否滿足開關(guān)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(hù)方案有：(1)干式變壓器后備過(guò)流保護(hù)方案。這是目前內(nèi)應(yīng)用較廣泛的中壓母線保護(hù)方案。保護(hù)的跳閘時(shí)間通常設(shè)置為1.2-1.4秒，有些甚至更長(zhǎng)，達(dá)到2.0秒以上。顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(guò)流保護(hù)方案。近年來(lái)，微機(jī)過(guò)流保護(hù)已廣泛應(yīng)用于中壓饋線，外提出了一種利用饋線過(guò)流元件阻斷干式變壓器過(guò)流保護(hù)的所謂過(guò)流阻斷中壓母線保護(hù)方案。該保護(hù)方案的動(dòng)作時(shí)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(hù)方案。這是一種特殊的電流差動(dòng)母線保護(hù)方案，在外的一些重要項(xiàng)目中有時(shí)會(huì)采用。動(dòng)作時(shí)間一般為3560 ms，比以上兩種方案都快。此外，斷路器的跳閘時(shí)間為3560 ms，在某些場(chǎng)合下勉強(qiáng)能滿足動(dòng)作速度的要求，但裕度肯定不夠。該保護(hù)方案接線復(fù)雜，對(duì)CT要求高。安裝在6-35KV母線上，難度大，不經(jīng)濟(jì)。另外，由于開關(guān)柜內(nèi)的故障大多發(fā)生在電纜室內(nèi)，本方案的保護(hù)范圍受到CT安裝位置的限制，因此電纜室內(nèi)的故障無(wú)法得到保護(hù)。因?yàn)樗贿m合中壓母線保護(hù)應(yīng)用。從以上兩個(gè)問(wèn)題的討論中，我們可以得出為什么，盡管對(duì)開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)采取了加強(qiáng)措施，但許多開關(guān)柜由于電弧短路故障而嚴(yán)重?fù)p壞，這是由于開關(guān)柜承受電弧的能力有限，缺乏特殊的高速中壓母線保護(hù)造成的。近年來(lái)，隨著工業(yè)，內(nèi)電力的快速發(fā)展，中壓開關(guān)設(shè)備的應(yīng)用數(shù)量越來(lái)越多，由開關(guān)設(shè)備電弧短路故障引起的中壓母線故障也越來(lái)越多；另一方面，用戶對(duì)供電可靠性的要求越來(lái)越高，內(nèi)一些專家一直強(qiáng)調(diào)安裝專用中低壓母線保護(hù)的重要性。用戶還希望提供一種成本低、原理簡(jiǎn)單、適用于6-35KV的母線保護(hù)，以較大限度地減少母線故障對(duì)設(shè)備的損害，提高供電的可靠性。

問(wèn)題3:有沒有原理簡(jiǎn)單，適用于中低壓母線的特殊保護(hù)系統(tǒng)？20世紀(jì)90年代初，外開始研究電弧故障的現(xiàn)象、機(jī)理和危害，并研究了各種保護(hù)措施和方案。我們推薦的專用中低壓母線保護(hù)——弧光母線保護(hù)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(hù)解決方案。是從外引進(jìn)的系統(tǒng)。目前，近2000套弧光保護(hù)系統(tǒng)正在使用中

廠、變電站以及工礦企業(yè)運(yùn)行，有近10年的成熟運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行中從未發(fā)生過(guò)不正確動(dòng)作的記錄。該系統(tǒng)具有以下主要特點(diǎn)：（1）動(dòng)作可靠–采用檢測(cè)弧光和過(guò)流雙判據(jù)原理。（2）高速動(dòng)作–保護(hù)動(dòng)作時(shí)間小于1ms，包括斷路器分閘的總故障切除時(shí)間可保證在100ms以內(nèi)。（3）配置靈活–通過(guò)弧光傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)分區(qū)的覆蓋。（4）故障定位–可顯示檢測(cè)到弧光短路點(diǎn)的位置。（5）可適應(yīng)各種中、低壓母線接線方式提供有選擇性的保護(hù)應(yīng)用。希望大家就開關(guān)柜弧光短路故障防護(hù)以及中、低壓母線保護(hù)方案進(jìn)行探討。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

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