10kV厂用电系统电弧光保护应用及运行分析
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【摘要】本文主要介绍了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。
在文章从背景介绍、研究意义和研究目的三个方面入手，引出电弧光保护的研究背景和意义。
接着在详细介绍了电弧光保护的原理，以及在中低压开关柜和母线保护中的具体应用情况。
之后从优势分析和案例分析两个角度对电弧光保护进行了深入探讨。
结论部分分析了电弧光保护的应用前景，并进行了总结和展望。
通过本文的阐述，读者可以更加全面深入地了解电弧光保护技术在中低压开关柜和母线保护中的重要性和应用情况，为相关领域的研究和实践提供参考。
【关键词】关键词：电弧光保护、中低压开关柜、母线保护、原理、应用、优势分析、案例分析、应用前景、总结、展望。
1. 引言1.1 背景介绍在传统的电弧故障保护技术中，主要采用电流和电压等参数进行检测并进行干预，但是这种方法存在着响应速度慢、误报率高等问题。
而电弧光保护技术则是一种基于检测电弧光的光谱特征来实现故障检测和保护的新技术。
它通过检测电弧光的频谱特征来实时判断电弧故障的发生，并迅速断开故障电路，有效避免了事故的扩大。
电弧光保护技术具有响应速度快、误报率低、保护效果好等优点，在工业生产和电力系统中具有广阔的应用前景。
1.2 研究意义电弧光保护技术是一种新型的电气安全保护技术，可以有效地对电气设备中的电弧故障进行监测和保护。
在现代工业生产中，电气设备的电弧故障不仅会造成设备的损坏，还可能引发火灾和安全事故，对生产和人员造成巨大的危害和损失。
研究和应用电弧光保护技术具有重要的意义。
电弧光保护技术可以提高电气设备的安全性和可靠性，有效地减少因电弧故障引发的事故。
采用电弧光保护技术可以提高电气设备的运行效率和稳定性，减少设备的维护和维修成本，延长设备的使用寿命。
电弧光保护技术还可以提高生产效率，降低生产成本，提高企业的竞争力。
研究和应用电弧光保护技术对促进工业生产的安全、高效、可持续发展具有重要的意义。
某厂10kV系统弧光短路事故的分析
本 次事 故 中， 电抗器 差 动保护 １时 ３分 ５９秒 ３６８毫 秒动 作 ，差动速 断 ６．６Ａ，差动动 作 电流整 定 值 ０．３３Ａ，动作 电流 ８．６８８Ａ；发 电机过 流保护 １时 ４分 １秒 ２５４毫 秒动 作 ，整定值 电流 值 ５．４９９Ａ，延 时 ０．７ｓ发 信 ，２．０ｓ停 机 ， 过 电流 保 护 动 作 电 流 １０．８１Ａ。 差 动 保 护 电 流 互 感 器 ， 中 性 点 侧 变 比 ５０００／５，机 端变 比 ５０００／１，５０００／５。发 电机保护 ＣＴ 变 比 ５０００／５。在 １０ｋＶ 母 线 电压互 感器柜 装 设的 消 弧及 过 电压保 护装 置 中检 查 发现 ，事 故发 生 时先后 依次报 出 ｃ相金属接 地 、ｃ相 弧光接 地 的事故报 文 。
６ｋＶ 母线 未设置 弧光 保护 等快速 保 护 ，为 了快 速 消除单 相接 地 引起 的弧光放 电，在 ６ｋＶ 母 线 ＰＴ 处 设置 了消 弧及 过 电压保 护装 置 。当 该装置 检 测到 某相 母 线对 地弧 光放 电时 ，装 置立 即通 过 分相 开关 将该 相母 线接地 ，消除 电弧 。
产 品 与 解 决 方 案
某 厂 １ ０ｋＶ 系 统 弧 光 短 路 事 故 的分 析
10 kv开关柜配置电压闭锁型弧光保护方案
10 kV 开关柜有必要配置一种新型的弧光保护。
quence of event）报文、现场录波数据、现场烧坏设备
1 案例分析
分析得出事故原因。根据一次设备检查情况及保 护、故障录波情况分析，3×14 开关柜烧损前发生开
某供电局近两年来发生了多起开关柜弧光放 关柜内单相接地故障，导致 B 相和 C 相电压抬高至
压闭锁原理的弧光保护比常规电流闭锁原理的弧光保护具有更高的灵敏度。
关键字：电压闭锁；弧光保护；绝缘放电；电流闭锁；单相接地；10 kV 开关柜；中性点不接地
中图分类号：TM771
文献标志码：A 文章编号：1003-8930（2019）12-0089-06
DOI：10.19635/ki.csu-epsa.000211
kVⅠ母三相电压不平衡，遥控拉开 318 线路，故障消 限正确动作。虽然主变保护在发生三相短路时也
除。因 318 线路有重要负荷又投入，三相电压不平衡 正确动作了，但是此时开关柜已起火燃烧了，错过
故障仍在，运行 1 h30 min 后，10 kVⅠ母 3×14 开关柜 了最佳灭弧跳闸时间。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
起火燃烧，#1 主变保护后备保护动作跳 310 开关柜，
电事故，导致开关柜烧坏，进而引起变压器保护和 线电压值，而避雷器绝缘降低了，电压值超过避雷
线路保护跳闸。下面列举两个案例以供分析。 1）案例 1
器的耐压水平，引起 3×14C 相避雷器爆炸导致三相 短路接地并起火燃烧，逐步向上发展将柜体内设备
2013 年 1 月 6 日 21：57 左右，山河变电站内报 10 烧损。#1 主变低压侧后备保护低压 1 分支过流 2 时
该事故造成 110 kV 平阳变 360 断路器上触头 及柜内部分设备损坏，10 kVⅠ、Ⅱ、Ⅲ母同时失压。
电弧光保护系统及应用分析
因此 ，为保证 主 变压器 及母 线 、开 关等设 备 的 安全 运行 ，有必 要 在变 电站 低 压 开关 柜 装设 快 速 、
收 稿 臼期 ：２ １ 一 ９ ２ ，修 回 日期 ：２ ｌ 一ｏ １ Ｏ Ｏ０ —Ｏ ０ Ｏ１－２
作 者 简 介 ：高 卫 东 （ ９ ９） １６ 一 ，男 ， 山 西 太 原 人 ， １９ １年 毕 业 于 华 ９ 北 电 力学 院 继 电保 护 及 阳动 化 远 动 专 业 ，高 级 Ｉ程 师 ， ‘ 从 事 电 力设 备 调 试 工 作 。ｌ 西 电 力技 术 院专 家 。 Ｉ Ｊ
可靠 的保护 装置 。
１ 电弧 光 产 生 的原 因及 特 点
当两 电极 问 电压升 高时 ，在 电极最 近处 空气 中
低 压母线 故 障 日益增 多 ，弧光 短路 严重烧 毁开关 设
备 的事故 时有 发生 ，主变 压器 由于遭 受外 部短路 电
的正负 离子被 电场 加速 ，在移 动 的过程 中与其 他空
・
护 系统 为例来 介绍 ，该 电弧 光保 护系统 使用光 纤检 测 电弧光 信 号 ，配 合过 流判 据 ，其 快速 继 电器 （ 采
８ ・
高 东： 弧 保 系 及 用 析 卫 电 光 护 统 应 分
用可控 硅开 关 ）出 口时 间 小 于 １ｍｓ ，而 常 规 继 电 器 出 口时 间小 于 ８ｍｓ ，如果加 上 断路 器 ３ ～６ ５ Ｏｍｓ 的跳 闸时 间 ，即能够有 效保 护 主变压 器 及母 线 、开 关 等设 备 。
第 ６期 （ 第 １ ３期 ） 总 ６
２１ ０ ０年 １ ２月
山 西 电 力
ＳＨ Ａ Ｎ Ｘ１ ＥＩＥＣＴＲＩ Ｃ Ｐ（ Ｗ ＥＲ ）
弧光保护的应用方案及优势
弧光保护的应用方案及优势摘要：在变电站、电厂、工业企业等场合的中低压母线及开关柜中产生弧光短路时，弧光保护可以在传感器气的覆盖区域内快速定位动作，切断故障电流，最大限度的降低弧光短路对人员及设备的伤害。
弧光保护具有速动性、可靠性、选择性、灵敏性要求。
关键字：弧光保护、速动、可靠、灵敏、降低危害引言弧光短路在中低压母线及开关柜断路器端常有发生，容易引发设备损坏、爆炸，严重的会导致人员受伤。
在变电站、电厂、工业企业这样的运行环境复杂、运行要求高的场所，弧光保护能带来更快速、可靠、灵敏的安全保障。
一、一般容易引发弧光短路的主要原因有1.操作人员误操作行为：误入带点间隔、误操作隔离开关、带接地线合闸、误将工具遗漏在开关设备内等，人为失误造成的电气不规范操作，此类问题大面积存在。
2.电气因素：在施工接线或者后期维护的时候，电气连接错误、设备故障，引起的母线误接或者电气短路问题。
3.环境因素：随着设备运行时间的增加，绝缘老化、机械磨损、灰尘、温度、湿度及腐蚀，使得开关本体及辅助机械失去了原有的电气可靠性。
二、电弧光的危害1.弧光产生的瞬间，容易造成温度急升，导致铜牌等金属器件气化；严重的会导致压力上升过快，开关设备发生爆炸。
2.孤光故障出现后，瞬间提升的短路电流使上一级变压器承受近距离短路冲击，可能造成变压器绕组变形，进而造成变压器绕组的匝间短路。
3.并且瞬间高温、强光及爆炸会灼伤作业人员的皮肤、刺伤眼睛，泄露出有害气体也能直接对人体造成伤害。
三、传统方案及弧光保护方案的对比（一）传统的保护方案是采用中低压侧主变后备保护，线路保护设备的元件过流保护，有部分地区配置简易母差保护来实现。
1.各类元件保护动作的时间较长，主变后备一般在1S以上，线路间隔一般在200MS，母差保护在30~45ms。
当出现弧光短路时，主变后备和线路间隔动作明显缓慢，而母差保护在电网的10kV~35kV侧一般都不进行配置。
2.使用常规元件保护，施工接线复杂，需要接入模拟量、开入、开出，并且要配置公用设备采集设备信号。
弧光保护系统的应用
弧光保护系统的应用[摘要]由于开关柜弧光短政故障引发中压母线的故障增多，为了减少事故损失，发明了弧光保护系统，其可减少事故所造成的损失，更能避免人员伤亡。
[关键词]弧光短路弧光保护光纤传感器响应时间近年来，随着国内电力工业的高速发展，由于开关柜弧光短路故障引发的中压母线故障也日益增多。
弧光短路产生原因是什么呢？若将两电极接触后再拉开建立了电弧，则维持此10mm 长的电弧只需20V 的电压。
也就是说只要先接触，之后又分开，很可能产生局部温度很高的电弧而成为起火源。
众所周知，弧光短路是配电网中最严重的故障，尤其是发生在中、低压开关柜内部的情形。
由于电弧电阻的原因，短路电流往往达不到过流速断整定值而不能动作快速切断故障。
电弧持续燃烧的结果释放出巨大的能量，从而造成灾难性的后果：开关柜被严重烧毁。
开关柜的弧光短路故障，往往由于没有得到及时清除，发展为中压母线故障，而近年来由于母线故障巨大的短路电流冲击造成主变损坏也不少见，这些事故均造成重大的经济损失，有的甚至造成人身伤亡事故。
弧光事故的发生, 大多是在维护, 安装, 甚至是在简单的检修工作时人为的碰触所造成。
当电流穿透絶缘被导通接地或其它相极的瞬间, 会产生高达40 MW 的能量, 其电弧内部的温度可能达到20,000°C, 此将引起气爆, 产生危险有毒化学物质, 伤及人员甚至于死亡, 损害可谓是相当严重。
国内一些专家也一直强调装设专用中低压母线保护的重要性，以最大限度减少母线故障对设备的损害，提高供电可靠性。
在这种背景下，电弧光保护系统在我国电力系统中的应用开始加速发展。
在IEC298中，指定的内部燃弧时间是100ms，目前市场上的开关柜基本上是按照IEC298标准生产的，其内部燃弧耐受时间即采用100ms。
以下为各种燃弧时间下对设备造成的损坏程度：- 35 ms：没有显着的损坏，一般可以在检验绝缘电阻后投入使用。
- 100ms：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修理。
弧光保护的逻辑判断原理及实际应用分析
弧光保护的逻辑判断原理及实际应用分析作者：何杰来源：《决策探索·收藏天下（中旬刊）》 2020年第2期何杰摘要：近年来我国的继电保护技术不断取得进步，为保证电力系统的安全稳定运行发挥了重要的作用。
文章主要介绍弧光保护的原理，详细分析了弧光保护的逻辑判断原理，并对弧光保护的实际应用情况进行了阐述。
关键词：弧光保护；逻辑判断；原理；继电保护继电保护所包括的内容较多，各种不同的继电保护装置共同保障了电网的安全运行。
其中电弧光保护可弥补母线保护的缺陷，速度快，也可保护柜体。
电弧光保护系统利用弧光和电流双重判据，快速可靠地切除中、低压开关柜母线上及配电设备发生的弧光短路故障，弥补现有开关柜母线保护的空白。
一、弧光保护（一）设置弧光保护的意义继电保护系统中包括的保护类型较多，但大多数的保护装置大致可以分为输入信号、逻辑判断和输出信号等三个环节，不同的保护类型主要在保护动作逻辑判断方面具有一定的差异。
在我国电力系统的母线保护中，如果采用传统的快速母线保护，则智能化的程度较低，同时这种保护类型的动作速度也较慢，在需要快速切除保护装置的场合中不太适合，容易出现设备损坏的情况。
以配电开关柜为例，当配电开关柜出现电弧光时[1]，电弧光的功率较大，可以使得配电开关柜内的温度升高。
配电开关柜内产生的弧光和有毒气体对人体会造成一定的伤害，故有必要设置弧光保护。
（二）发生电弧光的原因分析以开光柜为例，开关柜内发生电弧光的原因较多，大致可以分为以下几种：一是开关柜的绝缘系统出现故障，当绝缘的强度不足时，或者绝缘系统遭到损坏时，则容易导致出现弧光现象；二是触头接触不良；三是开关柜操作人员误操作；四是保护接地方式改变，保护装置配置不当等。
这些原因都可能会导致开关柜内产生弧光的现象。
二、弧光保护的逻辑判断原理保护的动作逻辑是保护装置的核心，在分析弧光保护系统之前，需要先了解弧光保护装置的逻辑判断原理，这在弧光保护装置出现问题时，也能够解决相应的问题。
电弧光保护的应用及技术探讨
电弧光保护的应用及技术探讨摘要电弧光在供电系统中的危害已经越来越引起人们的重视，特别是严重威胁开关柜、变压器的安全运行，同时也对操作人员带来了较大伤害。
一种快速切断电弧光的保护就应运而生，为人们提供了解决电弧光的危害指明了一条道路，且这种保护也越来越多的应用于电力系统中。
关键词电弧光；保护；母线；开关柜目前开关柜馈线段保护切除故障时间最短为速断保护，但速断保护不能在电弧光故障发生后100 ms内切除电弧光故障（切除总故障典型动作时间为120 ms～150 ms），当馈线断路器完全断开时电弧光故障已经发展到母线室，导致母线保护动作而造成整段母线供电中断，达不到电弧光故障保护及供电可靠性的要求。
按我国现行的继电保护设计标准，在中低压母线系统中一般不配置专用的快速母线保护。
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，操作错误等原因影响，中低压母线的故障几率比高压、超高压母线高得多。
长期以来，人们对中低压母线的保护重视不够，大多是依赖上一级元件（如变压器）的后备过流保护来切除母线短路故障，导致了故障切除时间长，往往使故障被发展、扩大，从而造成巨大的经济损失。
据报道，我国电力系统中每年中压手车柜就有几百面被烧毁。
究其原因大多是因为没有装设专门的中低压母线保护，未能快速切除故障造成的。
1 电弧光概述电弧光产生的原因：近年来由于中低压段出线路数增加，负荷容量增大，操作频繁以及人为误操作等原因导致电缆绝缘性能日益下降，当系统发生过电压时就有可能彻底破坏绝缘，空气被电离的同时温度随之急剧上升而产生电弧，这种现象被称为弧光放电。
弧光放电一般不需要很高的电压，属于低电压大电流放电。
下列原因可能在开关设备内造成短路故障并产生电弧光，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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
因此，对于电力系统中压开关柜，应当设置相应的电弧光保护措施，从而有效降低电弧故障对设备及人员造成的危害。
3开关柜弧光保护方法
当各开关柜设备工作时，电弧光会在开关柜的内部线路上引发巨大的涡流损耗，降低实际保护电弧光的值并增大开关柜中产生的温差，从而引出了一种中压开关柜故障分析方法、一种开关柜内部电弧缺陷防护方法：采用超快的接地开关快速传输开关柜的故障内部电弧电流，采用超快的接地开关进行闭合。
但是，这些方法都不能有效地切断开关柜的电弧光，因为电弧光保护值太小，开关柜中产生的温差值太大。
对此，本文提出了一种基于电子检测技术的固定式中压开关柜电弧光保护方法，用传统方法解决了该问题。
4电弧光保护在变电站中的实际应用分析
本文介绍了一种变电站用电弧光保护技术的案例研究和探讨。
变电站安装了某种类型的光电电弧保护系统，近年来一直稳定可靠地运行，特别是在母线保护方面。
该项目的布线包括两条电力线、一条钢筋段、总共14个开放式机柜和两条钢筋桥梁。
电弧光保护的主要配置是主控制单元、10个光学探测器和200米光纤。
将主控制单元安装在10kV开关柜面板上，光学探头应安装在14个打开的机柜和2个连接插槽中。
在本工程安装过程中，由于停电时间短，需要提前做好准备，以确保安装能够实现。
安装步骤如下：（1）电气安装方案应由电弧光设备厂人员根据变电站安装电弧光系统的实际情况设计。
然后将图纸交给变电站技术人员，由其根据变
电站的实际情况对图纸进行审查和改进，以确保图纸符合标准的要求；（2）准
备安装所需的附件和装置，变电站应按照设计人员提供的图纸准备打开和安装机
柜所需的设备和安装孔。
（3）变电站母线停电前，应通知制造商，安排现场专
业人员。
（4）在停电前一天安装主控制装置。
停电后，检修人员应安排电弧光
设备制造商人员打开关柜门，安装后关闭；（5）检修人员应协助在电源输入条
和通用控制单元线之间进行安装，电弧光保护输出也应由变电站进行；（6）保
护装置安装过程应由制造商人员进行；（7）所有设备投入使用后，制造商人员
将对变电站工作人员进行培训，并在培训后进行测试，直至测试结果符合和标准。
5电弧光保护的逻辑
（1）任一10kV开关柜的母线室产生电弧光(现场试验用手提强光灯模拟电
弧光故障)，弧光保护装置主机均可报警(绿灯变为红色闪烁)并显示相应的地址，但不输出跳闸出口。
（2）10kV段工作电源开关或备用电源开关三相电流的任一阶段过流条件(现
场试验通过继电保护测试仪输出电流来模拟)满足，主装置可以发出过流警报(绿
灯变为红色并闪烁)并显示相应的地址，但不输出跳闸出口。
（3）任一10kV段开关柜的母线室加入电弧光，同时在工作电源开关柜或备
用电源开关柜加入三相电流的任何一个阶段过流时，CPU可以发出光报警、过流
报警并跳闸出口、闭锁快切，同时装置显示相应的故障地址。
结束语
电弧光保护是作为电力系统中压开关柜母线的一个重要保护，能有效的防止
电弧光引起的短路故障。
本文提出的基于电子传感器技术的固定式中压开关柜电
弧光保护方法可以改进传统的保护方法，提高保护的速动性。
由于该方法具有太
多的线路连接接口，且安装过程复杂，导致操作时间较长，因此需要进一步研究
和改进后续工作。
参考文献
[1]王新恒.电弧光保护在变电站中的应用研究[J].四川水泥,2019(12):328.
[2]季灵剑.电弧光保护系统在中低压开关柜中的应用[J].湖北农机
化,2019(19):71.
[3]胡伟.电弧光保护在某南非冶炼厂中压系统的应用[J].有色冶金节
能,2019,35(04):44-46+59.
[4]胡强,陈德华.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[J].科技创新导报,2019,16(21):21+23.
[5]唐成静.电弧光保护在变电站中的应用[J].科技创新与应
用,2018(06):130-131.。