开关柜一次设备弧光预警及保护系统在电力系统中的应用

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1、开关柜一次设备弧光预警及保护系统在电力系统中的应用（国网江苏省淮安供电公司）在电力系统中，35kV及以下电压等级的母线由于没有稳定问题，一般未装设母线保护。中低压母线在发生短路故障时产生的弧光对设备及人员造成极大伤害，有的可能引发连锁事故。针对当前的现状，木文的主要工作如下：详细分析了开关柜弧光短路故障的原因、产生的危害。开关柜一次设备弧光预警及保护系统的组成及各部分功能，讨论了新型开关柜一次设备弧光预警及保护设备在电力系统的配置应用，力求最小成木和最简单接线达到保护配电装置安全运行的最大要求。关键词：弧

2、光保护；开关柜；母线；IEC618500引言近年来，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，其中开关柜内部弧光短路是一种频发性、灾难性故障，越来越严重地威胁着电力设备的安全运行。幵关柜内部的弧光短路故障，往往由于没有得到及时清除，发展成为中低压母线故障，造成供电系统失稳、大面积停电、开关设备严重烧毁等灾难性后果，甚至造成人身伤亡事故。所以，分析和研宄开关柜弧光短路故障引发的母线故障的原因及影响因素，进而采取有效的保护措施，具有非常重要的现实意义［1］。1弧光产生的原因及危害1.1引起开

3、关柜弧光短路故障的原因很多，一般分为以下五类1）绝缘故障：主要是柜中绝缘材料爬距不足，未满足加强绝缘要求，在脏污环境，天气潮湿下发生绝缘故障。另外，由于绝缘材料材质缺陷，运行年限较长的开关柜，在强电磁场作用下绝缘老化，也可能造成绝缘损坏而导致故障;2）载流冋路不良：由于一些接头截面不够，紧固螺栓松动，手车柜触头接触不良，在大电流流过时引起发热、冒火从而引起相间，相对地击穿等等；3）外来物体的进入：如小动物（老鼠等）进入开关枳内部，或维修人员在工作完成后将工具遗留在开关柜内；4）人为操作错误：如走错间隔、误

4、操作、未对工作区域进行接地、未对工作区域进行验电等；5）系统方面的原因：如系统容量增大、接地方式改变、电缆应用增多、保护及自控装置配置不当、系统谐振过电压等［2,3］。1.2弧光发生时的危害1）弧光的中心温度高（约为20000°C），所以弧光产生后可引爆幵关柜、引燃电缆；2）、使上一级变压器承受近距离短路故障冲击，故障电流产生的电动力可能使变压器绕组变形发生匝间短路；3）故障产生的弧光冲击波能以300m/s的速度爆发，若波及站内直流系统会使全站直流失电；4）爆破音损伤耳膜，肺脏；5）高温灼伤人体皮肤，强光

5、损伤眼晴。2弧光故障的分析研究电力系统中性点是三相绕组做星形连接的变压器或发电机的中性点，根据中性点接地方式的不同，分为大接地系统（中性点直接接地或经小阻抗接地）和小接地系统（中性点不接地或经消弧线圈接地），我国中低压电网大多采用小电流接地方式。在电力系统的运行过程中，时常会发生故障，苏中大多数是短路故障，而故障的大多数为单相接地故障［4】。在这一故障下，小电流接地电网线电压仍对称，当电网发生单相接地故障吋，三相线电压和相电流变化其小。由于不构成短路冋路，单相接地电流对用户供电影响不大。但是，必须在较短吋

6、间（一般2小吋）内迅速清除故障，以免故障扩大。若电网在单相接地故障下长期运行，因非故障的两相电压升高为线电压，可能造成绝缘的薄弱环节被击穿，引起两相短路甚至三相短路，使得故障扩大，造成巨大损失。所以，近几年来许多学者对其进行了研宄。许多小电流接地选线装置投入现场使用，并且探索利用单相接地故障时，零序电流中暂态分量的丰富信息判断故障线路的方法［5］。但还停留在仿真研宄和探索用何种算法来提取暂态信号特征上，很少奋对小电流接地系统单相弧光接地故障的暂态特性进行研宄的。以下为对中性点不接地系统中电流与弧光的关系的

7、研究：如图1所示的中性点不接地系统网络接线，图中采用集中参数忽略线路阻抗，各线路的各相对地分布电容分别相等。正常状态下，电源电压EA、EB和EC,是对称的。每相对地电容电流都超过前相电压90度，三相电容之和为零。假设在A相S点发生单相接地短路。Rd为接地电阻，当金属接地吋为零。正常情况下，由于三相对称，电网对地电容电流很小。当出现单相接地短路吋，将出项较大对地电流，由图2可得：通过对电网中中性点接地和单相接地两种形式的理论分析，可以得出当弧光事故发生吋，其相电流必然增大的结论。3一种新型的开关柜一次设备弧

8、光预警及保护系统3.1概述该开关柜一次设备弧光预警及保护系统是适用于供电、配电和用电系统的继电保护与测控装置。使用该系统，可以在100ms以内快速切除故障点以限制故障电弧的持续吋间，从根本上限制故障电弧，消除其各种效应对设备和人员的危害，并最大限度地降低弧光对开关设备的损坏程度。系统采用检测弧光和过流双判据原理，具有原理简单、动作可靠迅速、对变电站一次设备无特殊要求、适应于各种运行方式，且在各种运行方式下保护不需要切换等优点，