弧光短路發(fā)生的機理及影響

眾所周知，弧光短路是配電網(wǎng)中嚴重的故障。尤其是發(fā)生在中、低壓開關(guān)柜內(nèi)部時，由于電弧電阻原因，短路電流往往無法達到過流速斷整定值，因而不能動作決速切斷故障，電弧持續(xù)燃燒釋放巨大能量，將造成開關(guān)柜被嚴重?zé)龤У臑?zāi)難性后果。開關(guān)柜的弧光短路故障，往往由于未得到及時消除，將發(fā)展為母線故障，其危害是非常嚴重的，可能造成發(fā)電廠廠用電瓦解、重要用戶停電，嚴重時會導(dǎo)致多組開關(guān)柜同時燒毀的“火燒連營”事故等。近年來，因母線故障造成巨大短路電流沖擊導(dǎo)致變壓器損壞也不少見，造成了重大的經(jīng)濟損失。

1弧光短路發(fā)生的機理及影響

1.1弧光放電發(fā)生的機理當(dāng)兩電間電壓升高時，電近處空氣中的正負離子被電場加速，并在移動過程中與其他空氣分子碰撞產(chǎn)生新的離子，這種離子大量增加的現(xiàn)象稱為電離。當(dāng)空氣被電離時，溫度隨之急劇上升產(chǎn)生電弧，這種放電稱為弧光放電?；」夥烹娨话悴恍枰芨叩碾妷海瑢儆诘碗妷捍箅娏鞣烹?。

1.2中低壓開關(guān)柜內(nèi)發(fā)生弧光短路的主要因素

(1)使用了性能不良的導(dǎo)電體。

(2)絕緣損壞(包括老化、受潮、裂痕等)。

(3)人體或其他物品意外接觸到帶電部位。

(4)操作過程中的失誤或者設(shè)計、安裝錯誤。

(5)元件損壞，沒有良好的維修和保養(yǎng)設(shè)備。

(6)過電壓。

1.3不同燃弧時間與設(shè)備損壞程度的關(guān)系

根據(jù)搜集到的國外資料，不同燃弧時問對設(shè)備造成的損壞程度如下：

(1)35ms：沒有顯著的損壞，一般可在檢驗絕緣電阻合格后投入使用；

(2)1001TIS：損壞較小，在開關(guān)柜再次投入運行前需要進行清潔或小修；

(3)500Iris：設(shè)備損壞很嚴重，現(xiàn)場人員也受到嚴重傷害，更換部分設(shè)備才可再投入運行。因此，切斷弧光短路故障的時間非常關(guān)鍵，只有速度更快的保護系統(tǒng)才能提供更有效的保護，在弧光短路故障時保護人和設(shè)備的。

2電弧光保護系統(tǒng)的發(fā)展及作用

2.1電弧光保護系統(tǒng)的發(fā)展

近年來，隨著國內(nèi)電力工業(yè)的高速發(fā)展，中、低壓開關(guān)柜的應(yīng)用數(shù)量越來越多，因開關(guān)柜弧光短路故障而引發(fā)的中、低壓母線故障日益增多。鑒于用戶對供電可靠性的要求越來越高，國內(nèi)專家一直強調(diào)裝設(shè)專用中、低壓母線保護的重要性，用戶也希望能提供一種造價較低、原理簡單、適用于6—35kV的母線保護，以大地減少母線故障對設(shè)備及人員的危害，提高供電可靠性。在這種背景下，電弧光保護系統(tǒng)在我國電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

2.2電弧光保護的作用

(1)保護附近工作人員免受電弧短路故障造成的傷害。

(2)保護中、低壓開關(guān)設(shè)備免受嚴重損壞，防止火災(zāi)事故的發(fā)生。

(3)保護昂貴的主變壓器或廠用變壓器免受短路電流沖擊而損壞。

(4)防止波及站用直流系統(tǒng)，避免造成巨大的經(jīng)濟損失。

(5)大地減少用戶的停電時間，將用戶的停電恢復(fù)時問由原來的2天至3個星期減少到幾個小時。

(6)延長現(xiàn)有開關(guān)設(shè)備的使用壽命，推遲更換開關(guān)設(shè)備的時間。

3電弧光保護系統(tǒng)及其實際應(yīng)用

某廠6kV開關(guān)柜采用RIZNEREagleEye光電式電弧光保護系統(tǒng)，其工作原理是：采用電弧光傳感器監(jiān)測電弧光信號，配合過流判斷故障，其可控硅出口小于lms，快速繼電器出口小于8ms以及斷路器3560ms的跳閘時間，從而有效保護開關(guān)設(shè)備。