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新型保护体贴又周到,弧光保护作中低压系统母线主保护

电圈3602019-09-12 14:56:19

一、弧光保护产生的背景


1. 什么是弧光放电?


当两电极间电压升高时,在电极最近处空气中的正负离子被电场加速,在移动的过程中与其它空气分子碰撞产生新的离子,这种离子大量增加的现象称为“电离”。空气被电离的同时,温度随之急剧上升产生电弧,这种放电称为弧光放电。弧光放电一般不需要很高的电压,属于低电压大电流放电。

弧光放电产生的条件是小间隙和大电流,如果增加间隙或减小电流,电弧将会消失。



2. 电弧光是怎样形成的?


电弧性短路起火:如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。按电弧发生的不同部分可分为带电导体间的电弧、带电导体与地之间的电弧和绝缘表面的爬电。


3. 开关柜电弧光的危害


开关设备内部间隔发生故障而产生的电弧光会造成开关设备中的压力和温度迅速增加,如不及时切除、将可能造成以下重大危害:


电弧光中心温度(相当于太阳表面温度的2~4倍,约为10000~20000°C)过高导致铜排、铝排熔毁气化;
电缆熔毁,电缆护套着火;
开关设备剧烈振动,使固定元件松脱;
使上一级变压器承受近距离短路冲击,故障电流产生的电动力可能导致变压器绕组变形引起匝间短路;
故障产生的弧光冲击波以300m/s的速度爆发,可摧毁途中的任何物质,若波及站内直流系统导致全站直流失电,将造成无法弥补的重大损失;
燃烧产生的有毒气体被人吸入会产生生命危险;
高温灼伤皮肤,强光刺伤眼睛
爆破音振损伤耳膜,肺脏;
爆炸碎片飞射,造成人员伤亡。


在中低压配电柜中,弧光保护系统的发展和使用始于上世纪80年代末或90年代初。近年来,在欧美一些国家,越来越多的用户采用电弧光保护作为中、低压开关柜内部故障保护,并且在一些国家该保护装置已成为中,低压开关柜的标准配置。


电弧光保护技术于2004年作为一种独立的保护被引入中国市场,随着应用的逐渐增多。


二、弧光保护有关标准


欧美国家关于弧光保护的相关标准

IEC298 – 1981; 

IEC62271-200

IEEE C37.20.7 -2001

NFPA 70E 2004 as Part of NEC

中国关于弧光保护的相关标准

DL/T 1504-2016《弧光保护装置通用技术条件》

GB/T 14598.302-2016 《弧光保护装置技术要求》

NB/T42076-2016《弧光保护装置选用导则》



三、弧光保护原理


 开关柜内由于元件损坏;没有良好的维修和保养设备

  绝缘材料的损坏(包括:裂痕,进水,老化等)
 
◆人体或其他物品意外地接触到带电的物品 
 
◆操作过程中的失误或者设计或安装错误
 
过电压
 
◆电网结构的改变(系统容量增大、电缆应用增多)


由于以上原因会产生电弧光,电弧光发生时会产生大量气体,并带来局部高温,这些气体产生的压力和高温,有可能使开关柜发生起火甚至爆炸,不仅会造成巨大的经济损失,还可能会发生人员伤亡。因此,在短时间内监测到电弧光的产生并尽快切断故障电源,可以免于危害的发生。


开关柜可以承受的电弧燃烧时间为100ms,而传统微机继电保护出口动作时间(20 ms~30ms ),加上断路器固定动作时间(50~80ms)均无法保证在100ms内完成整组动作,而弧光保护的出口动作时间不大于10ms,其速动性完全可以在 100mS 内切除故障电源,保证将故障控制在较小损坏程度内。

弧光保护工作原理

针对所有相间故障的电弧光保护逻辑图



根据DL/T 1504-2016弧光保护装置通用技术条件:

NB/T 42076-2016弧光保护装置选用导则:

四、应用弧光保护的必要性


与母差保护的比较

弧光保护配置(一)

双进线单母分段(双主控)


双进线单母分段(单主控)


弧光保护配置(二)

双进线单母线(无分段)


单进线单母线(无分段)


弧光保护配置(三)

单母分段(三段或多段母线)

奥德威特公司DVP系列电弧光保护产品特性


u全光纤连接及通讯,可靠性高且便于安装;

u每个弧光输入口均可单独设置光灵敏度;

u保护逻辑丰富,可根据现场实际情况调整保护逻辑组合;

u具有断路器失灵保护功能;

u故障定位准确、安装调试方便;

u具有事件记录及自检功能;

u可测量零序电流和零序电压,选配过流接地保护功能;

u具有就地和远方复位功能;

u具有通讯功能,通讯协议为Modbus或IEC61850标准;

u跳闸时间≤3ms。

安装实例


电弧光保护能够最大程度降低或避免弧光故障对人身安全的伤害和对中低压开关柜的损害。


由于简单,灵敏,快速,可靠等特点,无论在国内还是国外,作为中低压开关柜中的母线主保护,电弧光母线保护设计具有明显的优势,尤其适用于加装母线保护的技改项目。


随着国家标准、电力行业标准和能源行业标准相继出台,建议在今后中低压母线主保护的设计中采用电弧光保护作为母线主保护。




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