电弧光保护装置发展状况综述

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浅析弧焊电源的现状与发展

浅析弧焊电源的现状与发展

浅析弧焊电源的现状与发展摘要阐述了目前国内国外弧焊电源发展历程、现状及未来发展的趋势,并对近年来出现的新技术在弧焊电源生产中的应用前景进行了论述。

关键词弧焊电源;现状;发展弧焊技术是现代焊接技术的重要组成部分,其应用范围几乎涵盖了所有的焊接生产领域。

电弧焊作为一种基本的金属处理方法,被广泛的运用于国民经济的各部门,为电弧焊提供能量的弧焊电源从诞生起已取得了很大的发展。

1弧焊电源发展历程[ 1 ] - [ 3 ]作为一种气体导电的物理现象,电弧是在19世纪初被发现的,直到1885年俄国人别那尔道斯发明碳极电弧可以看作是电弧作为热源应用的创始,而电弧真正运用于工业是在1892年发现金属极电弧后。

上世纪40年代研究成功埋弧焊,而随着航天与原子能的发展出现了氩弧焊。

上世纪50年代出现了CO2与各种气体保护焊并研究出等离子弧焊,到70 - 80年代,弧焊电源的发展更是出现飞跃:多种型式的弧焊整流器相继出现和完善,研制成功多种型式的脉冲弧焊电源,为进一步提高焊接质量和适应全位置焊接自动化提供了性能优良的弧焊电源。

此外,还先后研制成功高效节能,性能好,晶闸管式、晶体管式、场效应管式和IGBT弧焊逆变器。

随着新型弧焊技术的发展,弧焊电源也有了长足的进步。

2弧焊电源的分类、特点及运用2. 1 弧焊电源的分类弧焊电源的分类无论是国内还是国外都有不同的分类方法,因此其结果也不尽相同,本文采用陈祝年的分类方法,具体分类如图(1)所示。

[ 4 ]2. 2各种弧焊电源的特点及运用[ 2 ] [ 5 ] [ 6 ]弧焊变压器,它把网路电压的交流电变成适宜于弧焊的低压交流电,由主变压器及所需的调节部分和指示装置等组成. 它具有结构简单、易造易修、成本低、效率高等优点,但其电流波形为正弦波,输出为交流下降外特性,电弧稳定性较差,功率因数低,但磁偏吹现象很少产生,空载损耗小,一般应用于手弧焊埋、弧焊和钨极氩弧焊等方法。

矩形波交流弧焊电源,它采用半导体控制技术来获得矩形波交流电流,其电弧稳定性好,可调参数多,功率因数高。

望亭电厂6kV厂用母线弧光保护装置使用情况介绍

望亭电厂6kV厂用母线弧光保护装置使用情况介绍

望亭电厂6kV厂用母线弧光保护装置使用情况介绍摘要:望亭电厂在2013年投运了厦门ABB开关有限公司生产的快速灭弧器(UFES),本文主要是介绍快速灭弧器的原理和灭弧的功用和配备的必要性。

关键词:弧光;速断保护;过流保护在6kV中压系统中,由于6KV设备绝缘老化、设备安装工艺不到位等情况导致6kV母线发生电弧故障的概率还是很大的。

电弧故障产生的高温及巨大的电动力对设备的破坏性很大,如当检修或运行人员在操作6kV母线设备时发生弧光故障那将严重威胁到人员的生命安全。

2011年、2012年在南京某电厂连续发生了2起6kV母线弧光故障人身伤亡事故,因此电力系统技术人员已意识到加装6kV母线弧光保护装置实现快速抑制故障电弧、降低电弧故障造成的破坏十分重要,因此弧光保护产品也随之推出并不断得到应用。

电弧故障的危害程度取决于电弧电流及切除时间,电弧产生的能量与I2t成指数规律快速上升,只有当总切除时间小于10ms才能使人身和设备不遭受损害,当总切除时间大于80ms时必将会对人身安全、设备带来严重侵害。

望亭电厂14号机组是1989年投运的,由于机组投产年代早,6kV母线开关柜等产品性能低下,6kV开关动作分闸时间长,母线继电保护功能只配有常规的过流、速断保护,如果6kV母线发生弧光故障,开关切除故障最短动作时间在300~500ms,不能实现快速灭弧,如果考虑母线故障由高厂变后备保护切除,动作时间将长达1.5~2.0s。

一旦发生母线故障,故障电弧将存在300ms~2.0s的时间,这将不可避免地对开关设备造成巨大的损坏,同时也严重危胁着人身安全。

图1 弧光保护原理图经过对弧光保护产品的市场调研,我厂选用了厦门ABB开关有限公司生产的快速灭弧器(UFES)。

UFES由一次主元件和检测控制装置组成,检测控制装置在2ms内能可靠地检测到故障弧光及故障电流信号,一次主元件收到动作指令后1.5ms内动作,即电弧故障出现后4ms内熄灭电弧,因此UFES是一款主动型电弧故障保护设备,与传统电流型继电保护相比,此设备能更快地检测到内部电弧故障,快速熄灭电弧,有效减轻电弧故障造成的破坏。

10kV厂用电系统电弧光保护应用及运行分析

10kV厂用电系统电弧光保护应用及运行分析

10kV厂用电系统电弧光保护应用及运行分析摘要:近年来,随着经济的发展,各行各业对电力的需求激增,电网容量持续增加。

应注意的是,10kV开关柜设备故障时,危及供电系统的稳定运行和安全,可能会出现母线绝缘部分损坏、设备老化等情况。

这可能导致设备起火,甚至可能严重危及工作人员的生命和安全。

传统的电流保护装置和接地故障设备动作时间比较长,很难快速切除电弧光,造成事故扩大。

电弧光保护会在发生故障时及时发出信号,并断开断路器。

目前电弧光保护动作时间大约小于10毫秒,比传统的继电器保护更为复杂。

关键词:10kV厂用电系统;电弧光保护;应用及运行引言中压开关柜是输电、配电和供电的转换装置。

电气系统中带电设备短路引起电弧光。

电弧光以一定的速度爆炸,破坏了电弧光辐射表面的所有物质,并扰乱了电力系统。

电弧是电气系统中的一个连续过程,当电气系统中两点之间的电压超过其工业频率强度限制时发生。

1问题的提出近年来,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,因开关柜弧光短路故障引发的中、低压母线故障也日益增多。

当出现弧光时,弧光以高速爆发,毁坏途中任何物质。

只要故障设备不断电,弧光就会一直存在。

要想最大限度减少弧光危害,我们需要一种安全、迅速而有效的电弧光保护系统,可在开关柜发生弧光故障时,迅速切除故障,保护操作人员不受伤害,降低财产损失。

2电弧光的特点及危害分析电力系统中压开关柜短路故障容易产生电弧光,电弧光产生时瞬时功率最大达40MW,设备内部最高温可达2×104℃,弧光产生和结束时最高温可达4.5×103℃,弧光最大电压可达1000V,光照强度达正常光照强度的2000倍。

电弧光在毫秒级时间内产生和消失,可释放巨大的能量,对供电设备、人身安全都有巨大的破坏性。

从历年电力系统电弧光故障的案例来看,主要产生以下几种危害:电弧光温度高,可损坏电网和电缆设备;电弧可引发火灾;温度过高会导致开关柜内设备发生爆炸;产生有毒气体,损害人员的呼吸系统。

弧光保护装置的作用

弧光保护装置的作用

可能会引起非常严重的后果。

所以,在实际的设计过程中,必须加强对供配电设计的重视。

参考文献:[1]曾海涟,何宗楚.低压供配电系统在高层建筑电气设计中的可靠性探讨[J].建材与装饰,2015,48:228-229.[2]赵建一.高层建筑高低压供配电系统的设计及应用[J].电气制造,2015,02:44-46.[3]梁子剑.针对高层建筑供配电技术方案及其可靠性分析[J].中国新技术新产品,2015,09:81-82.[4]刘祖斌.高层建筑电气中的低压配电设计分析[J].江西建材,2015,18:204+208.弧光保护装置的作用黄 超中煤科工集团武汉设计研究院有限公司新疆分公司新疆 830000摘 要:本文通过对弧光产生的原因、弧光保护现状及国内现有的中压母线保护方案的分析,揭示当前相关标准与保护方案对比过程中发现的问题,并经过试验得到35kV及以下中低压开关柜内部弧光与设备燃烧时间的函数关系和采用常规保护切除故障的效果,进而提出中低压开关柜加装电弧光保护的必要性和可行性。

关键词:过电压;弧光保护;接地故障;保护区域;原理中图分类号: TM773 文献标识码:A正文:弧光通常是由于电气设备在运行过程中由于过电压及绝缘配合不好引起空气击穿过程产生的的电弧光现象,以及由于电弧光现象产生的高温造成燃烧、爆炸性压力,如不及时切除或采取有效防护措施,小则可能引电气设备的绝缘损坏,设备无法正常运行,大则可能引发造成人身伤亡事故、因电气设备的弧光在可易燃易爆环境下引起爆炸事故、相邻设备烧毁事故。

1 弧光保护产生的原因在线路出现过电压过程中对电气设备进行操作时,就可能引发弧光现象。

过电压又分为工频过电压、谐振过电压、间歇性电弧接地过电压、铁磁谐振过电压、空载线路合闸过电压、空载线路空载过电压等多种类别,其发生形式、幅值大小等不尽相同,因而所引发的弧光也各有所异。

目前也没有那个单一的产品对不同形式过电压又能起到好的防护效果。

VAMP321电弧光保护系统概述及应用

VAMP321电弧光保护系统概述及应用

VAMP3‎21电弧光‎保护系统概‎述及应用1. 概述在电力系统‎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。

然而,由于中低压‎母线上的出‎线多,操作频繁,三相导体线‎间距离与大‎地的距离比‎较近,容易受小动‎物危害,设备制造质‎量比高压设‎备差,设备绝缘老‎化和机械磨‎损,运行条件恶‎劣,系统运行条‎件改变,人为和操作‎错误等原因‎,中低压母线‎的故障几率‎比高压、超高压母线‎高得多。

但长期以来‎,人们对中低‎压母线的保‎护一直不够‎重视,大多采用带‎有较大延时‎的后备保护‎来切除母线‎上的故障,往往使故障‎被发展、扩大,从而造成巨‎大的经济损‎失。

近年来,由于各种原‎因开关设备‎被严重烧毁‎,有的甚至发‎展成“火烧连营”的事故时有‎发生。

而主变压器‎由于遭受外‎部短路电流‎冲击损坏的‎事故也逐年‎增加,这些配网事‎故处理不当‎甚至被扩大‎发展为输电‎网事故,造成重大的‎经济损失,已引起电力‎部门的广泛‎关注。

究其原因大‎多是因为没‎有装设中低‎压母线保护‎,未能快速切‎除故障造成‎的。

所以,为了保证变‎压器及母线‎开关设备的‎安全运行,根据继电保‎护快速性的‎要求,迫切需要配‎置专用中低‎压母线保护‎。

本文首先介‎绍开关柜弧‎光短路故障‎以及变压器‎动稳定时间‎对中低压母‎线保护动作‎时间的要求‎;其次介绍开‎关柜弧光短‎路故障的防‎护措施及现‎有的中低压‎母线保护方‎案;最后介绍一‎新型的电弧‎光中低压母‎线保护系统‎。

2. 开关柜内部‎燃弧耐受时‎间及变压器‎动稳定时间‎指标 2.1 开关柜内部‎电燃弧耐受‎时间IEC29‎8标准附录‎A A中规定‎的内部燃弧‎时间是10‎0ms,目前市场上‎销售的开关‎柜基本上是‎按照IEC‎298标准‎生产的,也就是说,开关柜可以‎承受的电弧‎燃烧时间为‎100ms‎。

由于发生弧‎光故障在断‎路器动作前‎,故障短路电‎弧是一直在‎燃烧的,即保护动作‎时间加上断‎路器分闸时‎间之和,即为电弧燃‎烧的持续时‎间。

电弧光保护及其在中低压开关柜和母线保护中的应用分析

电弧光保护及其在中低压开关柜和母线保护中的应用分析

电弧光保护及其在中低压开关柜和母线保护中的应用分析随着电力系统的不断发展和现代化的需求,对于电力设备的安全性和可靠性要求也越来越高。

而电弧光保护技术的应用,为中低压开关柜和母线保护提供了更为有效的手段。

本文将对电弧光保护及其在中低压开关柜和母线保护中的应用进行分析,以期更好地认识和理解这一技术的作用和价值。

一、电弧光保护技术的基本原理电弧是指电流在两个电极之间通过气体产生的放电现象。

电弧光保护技术是利用视觉传感器和电弧光检测器等设备,对电弧放电进行实时监测和检测,一旦检测到电弧光信号,即可触发相应的保护动作,将故障隔离,以避免事故的发生。

1. 电弧光特性:电弧放电会产生明显的光辐射,这种光辐射具有特定的光谱特性,对应不同的放电状态。

2. 视觉传感器:利用视觉传感器来监测电弧光辐射,识别电弧光信号;3. 电弧光检测器:通过光电传感器、滤波器和信号处理器等设备,对电弧光信号进行采集和处理。

4. 保护动作:一旦检测到电弧光信号,系统即可触发保护动作,进行故障隔离和处理。

二、电弧光保护技术在中低压开关柜中的应用1. 中低压开关柜的特点:中低压开关柜是电力系统中重要的配电设备,其主要功能是对电能进行配送和保护。

中低压开关柜在运行中,往往会面临诸多的故障和风险,而电弧光保护技术的应用,可为开关柜提供更为全面和有效的保护。

2. 应用场景:在中低压开关柜中,由于电气设备的运行,如断路器、隔离开关、接地开关等,容易产生电弧放电现象。

一旦发生电弧故障,将给电力设备和人员带来严重的安全隐患。

采用电弧光保护技术,对中低压开关柜进行实时监测和检测,一旦发现电弧光信号,即可触发相应的保护动作,切断电路,确保电气设备和人员的安全。

3. 优势和价值:中低压开关柜是电力系统中的重要设备,其安全性和可靠性直接关系到整个系统的稳定运行和人员的生命财产安全。

而采用电弧光保护技术,不仅可提高电弧故障的及时响应能力,降低故障风险,还可减少因电弧故障引发的事故和损失,具有非常重要的意义和价值。

浅析电解铝供电整流中的电弧光保护 董耀勤

浅析电解铝供电整流中的电弧光保护 董耀勤

浅析电解铝供电整流中的电弧光保护董耀勤发表时间:2018-05-14T09:23:40.657Z 来源:《电力设备》2017年第35期作者:董耀勤[导读] 摘要:伴随我国国民经济的不断攀升,我国对于金属铝的需求量在逐年增长,与之相关的电解铝行业正在蓬勃发展。

(山西华圣铝业有限公司山西运城 044500)摘要:伴随我国国民经济的不断攀升,我国对于金属铝的需求量在逐年增长,与之相关的电解铝行业正在蓬勃发展。

整流柜是电解铝行业中最为基础的设备,随着时代的发展也在不断进行改进完善,例如整流柜中整流机组数量与容量的增加,但这种改进在实际操作过程中存在一定问题,会产生电弧,造成短路现象,这给电解铝行业的发展造成严重影响。

为此,本文就供电电流中的电弧光保护进行分析探究,并从电弧光保护的原理、措施以及应用三个方面进行阐述,希望能为电解铝行业的发展产生积极影响。

关键词:电解铝;供电整流;电弧光保护;措施随着我国物质生活水平的提高,各行各业对于金属铝的需求量也是日益增加,这使得电解铝行业的发展迅猛,而为了满足时代发展的需求,该领域的技术与设备需要不断的创新与发展。

而整流柜作为电解铝行业中的基础设备,增加整流机组的数量与容量是必须的,但这样的改进会导致电弧产生的概率,从而引发短路故障的发生。

尤其是近年来,我国电解铝行业时常发生整流柜爆炸的安全事故,不仅造成巨大的经济损失,同时还严重影响从事人员的生命财产安全,这给电解铝行业的发展带来严重的不良影响。

为了杜绝此类事故的发生,逆流保护及电弧光保护技术逐渐被应用至供电整流系统中,这在原有的保护机制上,有效的扩展了系统的保护范围,而电弧光保护所具有的优势,更是使得其备受电解铝行业从事人员的肯定。

一、电弧光保护的原理分析电弧光保护是为防止或降低电弧光危害而研发的一种技术,其运转机理是指利用弧光传感器捕捉光信号,将其转化为特殊电流并传输给电弧光的辅助单元,同时辅助单元会向主单元发出信号,并判断是否释放跳闸信号以降低电弧危害,从而避免短路故障的发生。

高压开关柜中电弧光保护装置的应用研究

高压开关柜中电弧光保护装置的应用研究

高压开关柜中电弧光保护装置的应用研究摘要:高压开关柜是电力系统中重要的电气设备之一,它通常用来分离电力系统中不同部分的电路,确保电气设备的安全运行。

在开关柜中,由于电路的切换和负载的变化,会产生大量的电弧光,这会对开关柜内部的设备和工作人员的安全造成威胁。

因此,为了适应电力系统的要求,高压开关柜中需要安装电弧光保护装置。

关键词:高压开关柜;电弧光保护装置;应用研究引言据调查数据显示,在我国供电系统中,每年都有200多面开关柜被烧毁,造成严重的电网事故,给企业带来严重的经济损失。

因此,研究高压开关柜中电弧光保护装置的应用非常必要。

本文阐述了电弧光的特点以及危害分析,电弧光保护装置的实际应用情况和存在的问题,并提出一些解决方案。

通过本文的研究,希望可以为高压开关柜的安全运行提供一些有益的参考。

一、电弧光的特点以及危害分析电弧光是在高压开关柜中产生的一种非常强烈的光辐射,具有以下特点;第一点,高亮度。

电弧光的亮度非常高,可以达到数千、数万流明,甚至比太阳还要亮。

第二点,高温度。

电弧光的温度可以达到几千度甚至更高,会对开关柜中的设备和元器件造成热损伤。

第三点,高压力。

电弧光会在开关柜中形成强大的气流,对设备和元器件产生压力作用,可能导致机械损坏。

第四点,高电压波动。

电弧光产生的电压波动频繁而剧烈,可能对电气设备产生干扰或损坏。

电弧光的危害主要包括以下几个方面;首先,是机械损坏。

电弧光会在开关柜中形成强大的气流,对设备和元器件产生压力作用,因此,可能导致机械损坏。

其次,是电磁干扰。

电弧光产生的电压波动频繁而剧烈,可能对电气设备产生干扰或损坏。

此外,是火灾风险。

电弧光会产生高温和火花,可能引起火灾。

最后,是工作人员安全问题。

电弧光的高亮度和高温度会对工作人员的眼睛和皮肤造成伤害,甚至可能引起爆炸,从而对工作人员的安全造成威胁。

因此,为了保证高压开关柜运行的安全和稳定,必须采取有效的电弧光保护措施。

[1]二、高压开关柜中电弧光保护装置的实际应用情况目前,电弧光保护装置已广泛应用于高压开关柜中,成为保护电力设备和维护人员安全的主要手段之一。

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电弧光保护装置发展状况综述发表时间:2016-07-18T15:30:57.443Z 来源:《电力设备》2016年第8期作者:陈波1 康真1 陈亮2 张军侠2 胡宇3 [导读] 期望为相关部门制定产品标准提供参考,也期望为电力同行全面了解内部电弧故障及电弧光保护产品提供帮助。

陈波1 康真1 陈亮2 张军侠2 胡宇3(1.国网宁夏电力公司检修公司,宁夏银川 750011;2. 陕西德瑞森电气工程有限公司,陕西西安 710054;3.陕西省水利电力勘测设计研究院,陕西西安 710001)摘要:本文阐述了开关柜内部电弧故障的起因、危害、相关标准的具体要求以及电弧光保护在母线保护中的地位和积极作用,同时还介绍了国内外电弧光保护产品的基本状况,给出了电弧光保护产品的分类,分析了电弧光保护产品所涉及的关键技术,系统总结了电弧光保护产品自身及其市场推进中存在的问题,以期为相关部门制订产品标准提供参考、为电力同行全面了解这类产品提供帮助。

关键字:电弧光保护;母线保护;关键技术;快速识别;快速开断;故障预警1 概述在我国,40.5kV及以下电压等级的配电系统大多为中性点高阻接地系统,开关柜内部或外部单相弧光接地虽不会出现短路电流,但由此引发的弧光接地过电压可达3.5倍相电压,甚至更高[1],由此引发开关柜内部其它相的薄弱环节对地放电从而发展成相间电弧光短路事故的概率很大。

在国外,52kV及以下电压等级的配电系统也有中性点低阻接地或直接接地的,那么单相弧光接地直接就是单相短路,若在开关柜内,瞬间就会发展为相间短路或三相短路事故。

由于配电系统成本控制及继电保护配置的原因,在开关柜内部发生电弧短路这种小概率事件时往往需要1s以上才能完成故障识别及开断,这已经超出绝大多数开关柜内部电弧故障承受能力的极限。

在高能电弧及故障电流长时间的作用下,开关柜自身会损毁,变压器会受到严重冲击或损坏[2],相关的金属材料及绝缘材料会汽化,相邻开关柜也会被“火烧连营”,高温有毒气体、高亮度弧光或柜体高压燃爆会威胁到邻近人员的身体健康甚至生命安全,给企业带来重大的经济损失并可能造成不良的社会影响。

电弧光保护装置也称电弧光母线保护装置,就是针对开关柜内部电弧故障设计的,目的是实现对故障电流及内部电弧的快速识别,以便在最短时间内直接触发电源侧断路器动作从而切除故障,达到保护电力设备及人身安全、降低恢复供电的成本投入、缩短恢复供电的时间的效果,并由此给电力企业或电力用户带来安全效益、经济效益和社会效益。

但到目前为止,并没有关于电弧光保护装置的标准公布,所以这类产品呈现出千姿百态、五花八门的现象,其性能的确认还缺乏权威性,没有规范性的型式试验作为依据,一些性能指标都是厂家自我宣传,用户有些无所适从。

本文着重归纳和展现目前产品的类别及性能差异,期望为相关部门制定产品标准提供参考,也期望为电力同行全面了解内部电弧故障及电弧光保护产品提供帮助。

2 开关柜内部电弧故障GB3906-1991《3-35kV交流金属封闭开关设备》参照采用IEC298(1990)《1kV以上52kV及以下交流金属封闭开关设备和控制设备》在其“设计和结构”章节(6.16)对开关柜的内部电弧故障性能作出了规定:当引燃内部电弧时,不应伤及人,同时也不应该影响相邻的金属封闭开关设备的运行。

要采取必要的防护措施,保证人身安全,但最重要的是应该避免上述电弧的发生,就是万一发生也能够限制它的持续时间和后果。

在其“型式试验”章节(7.15)将内部故障电弧效应的试验列入了根据供需双方协议进行的试验项目[3]。

在其附录A中,规定了试验持续时间:电弧持续时间的选择与保护装置确定的电弧可能的持续时间有关,一般取0.8~1s。

在试验具有压力释放帘板的金属封闭开关设备时,仅就验证它对压力的释放阻力而论,电弧持续时间为0.1s一般已足够。

GB3906-2006《3.6kV-40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》,修改采用IEC62271-200:2003《额定电压1kV以上52kV及以下交流金属封闭开关设备和控制设备》(第一版、即IEC60298的第四版),取代GB3906-1991。

标准定义了内部电弧级开关设备和控制设备(IAC),即经过验证能满足在内部电弧情况下保护人员规定要求的金属封闭开关设备和控制设备(3.132)。

在其“设计和结构”章节(5.101)明确了内部故障性能要求:满足本标准要求设计和制造的金属封闭开关设备和控制设备,原则上能够防止内部故障的出现。

至少在其整个使用期间出现内部电弧的概率是很小的,但不应完全忽视。

因产品缺陷、异常的使用条件或者误操作引起的外壳内部的故障可能导致内部电弧,如果现场有人,会造成伤害。

并在其“型式试验”章节(6.106)将内部电弧试验列入IAC级开关设备和控制设备强制试验项目。

标准还列出了内部故障的部位、原因及降低内部故障概率的措施,具体如下:表1 内部故障的部位、原因及降低内部故障概率的措施举例除采取上表中的措施之外,也可采取其它措施来提高内部电弧情况下对人员更高的防护,这些措施是为了限制此类事件的外部影响。

下面是这些措施的例子:(1)通过光传感器、压力传感器、热传感器或母线差动保护触发的快速故障排除;(2)选用适当的熔断器与开关装置组合来限制允通电流和故障持续时间;(3)通过快速传感器及快速合闸装置(灭弧器)把电弧转移到金属短接回路上来消除电弧;(4)遥控;(5)压力释放装置;(6)仅当前门关闭时才允许可抽出部件移入和退出运行位置。

目前的情况是,第(5)和第(6)条已经在开关柜中普遍采用,第(2)条在熔断器-负荷开关组合电器中普遍采用,第(1)及第(3)条有少量采用。

在标准的附录A(规范性附录)中还给出了开关柜台内部故障试验方法,并规定了试验持续时间:制造厂应规定试验持续时间,标准推荐1s、0.5s、0.1s。

目前国内使用的开关柜一般都满足GB3906-1991,新上的变电站在设备采购时要求满足GB3906-2006,例如国家电网公司在设备招标技术条件上直接列出内部燃弧试验持续时间大于或等于0.5s的要求,有少数厂家按1s进行试验。

按GB3906-1991型式试验的产品基本未做内部燃弧试验,而按GB3906-2006型式试验的产品必须强制进行内部燃弧试验,由此可见时代发展对开关柜产品安全性提出了更高的要求。

但即便如此,型式试验是否按标准严格进行,厂家提供给用户的产品是否是型式试验确认的产品,我们有理由对此持怀疑态度。

理由是,在国内过度竞争的环境下用户要求厂家提供的产品价格足够低廉,而燃弧持续时间由0.1s提高到0.2s,设备成本将上升10%,提高到1s设备成本将上升100%[4],这显然存在矛盾。

另外,现场事故已经暴露了开关柜在内部故障方面的实际性能[5][6]。

用户不得不面对现实:仅依靠开关柜自身能力难以抵抗内部电弧故障破坏性的威胁,必须采取GB3906-2006给出的其它措施来提高内部电弧情况下对人员和设备更高的防护。

图1是开关柜内部燃弧试验的现场效果,可见即使是通过燃弧试验的开关柜,在现场运行过程中一旦出现长时间内部燃弧故障,破坏力将是不可估量的。

图1 开关柜进行内部燃弧试验3 中低压配电系统的母线保护方案开关柜内部电弧故障发生在开关柜内,等同于母线故障,所以也属于母线保护范畴。

而母线故障基本都表现为开关柜内部电弧故障的形式,所以两者的实质内容基本相同。

电弧光保护属于母线保护方案之一。

3.1 变压器后备过流保护方案这是目前国内应用最广泛的开关柜母线保护方案,由于考虑到与馈线和母线分段开关的阶梯时差配合原则,以致到进线开关时延已达1.0s~1.4s,甚至更长[4][7]。

显然,这个保护方案的突出问题就是快速性严重不够,不能达到开关柜内部电弧故障的有效保护。

不仅如此,持续的故障电流对变压器绕组将造成强大的热效应冲击,使配电系统的设备安全面临巨大风险。

3.2 简易母线保护方案(馈线电流闭锁式母线保护)利用微机继电保护采用传统方法识别进线故障电流及馈线故障电流,两者同时存在,则通过馈线继电保护输出信号闭锁进线继电保护,否则开放进线继电保护[8],这是近年来国内外应用较广泛的方案。

其典型动作时间300ms以上[4],与变压器后备过流保护方案相比有了很大进步。

3.3 基于GOOSE的母线保护方案智能数字化变电站是建立在“一次设备智能化,二次设备网络化,符合IEC61850标准”基础上的变电站[9] [10]。

基于GOOSE(通用面向变电站事件对象)网络[11],可以获得变电站包括开关量在内的所有信息,通过接口配置、光纤传输及逻辑运算就可以实现母线电流差动保护或简易母线保护方案的功能。

由于传统的故障电流识别技术、中间环节的时延,在网络通信正常的前提下此方案的典型动作时间在100ms以上。

3.4 电弧光母线保护方案利用电弧的光特性、热特性、超声波特性或周围气体压力特性来识别内部电弧的存在,作为第一判据;利用母线进线故障电流快速识别技术来判别故障电流的存在,作为第二判据。

将上述两个判据进行逻辑组合后直接触发进线开关或母线快速短接开关,达到快速切除或转移内部电弧故障的目的。

此方案不与其它继电保护装置发生关联,具有相对独立性,工程量小,典型动作时间约80ms~100ms,特殊的可以达到20ms以内。

3.5 其它母线保护方案包括电流差动保护、电流相位比较式母线保护、方向过流比较式母线保护,高阻抗保护等等[12],这些方案接线复杂、对CT要求高,对馈线较多的中压配电系统来说施工量很大,成本也很高。

这类方案的典型动作时间在100ms附近。

综上所述,从典型动作时间、成本投入及实施效果方面来看,电弧光母线保护方案在目前母线保护方案中占有一定的优势。

4 国内外电弧光保护产品基本状况4.1 国外状况上世纪60年代,欧美就开始了对电弧光短路故障的研究,80~90年代已经对这类故障有了深入了解,并提出各种弧光短路的防护措施[5]。

电弧光保护系统作为一种主动性保护措施在欧美国家的一些电力系统和工矿企业应用已有近20年的历史。

90年代ABB公司研发出REA10系列电弧光保护产品,芬兰UTU公司开发出UTU-Falcon电弧光保护产品,澳大利亚RIZNER公司开发出RIZNER-EagleEye电弧光保护产品。

2000年后芬兰VAMP公司推出VAMP220系列电弧光保护产品,ABB公司推出UFES+QRU1基于超快速接地开关的电弧光保护产品,德国TYSEN-KLD公司推出KLD-AP电弧光保护产品,德国Moeller公司推出Arcon电弧光保护产品。

电弧光保护在欧美国家得到了比较广泛的应用,在一些国家甚至已成为中低压开关柜的标准配置[13]。

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