電弧光保護

電弧光保護

電弧光是通過電離的氣體(空氣)在帶電體和地之間或帶電體之間的短路。高能量的電弧光故障表現為電氣爆炸。它們釋放了大量的能量,表現為輻射、熱、強光和高壓波的形式。

電弧光產生的原因

人為原因操作不當

設備正常時間的絕緣老化

小動物、灰塵、溫度、濕度、腐蝕等環境因素

電弧光特點

當至少一部分電流擊穿絕緣體時,例如空氣,就會產生電弧光(電弧光可以通過絕緣體傳播)

最大峰值功率可達40MW

電弧光內部溫度最高可達到太陽表溫的五倍(20000℃)

電弧光強度是普通辦公室照明的2000倍

電弧光的最大電壓可達500-1000V

電弧光的危害

電弧光保護 電弧光保護

生產安全事故 -人員死傷重大事件

爆炸燃燒導致設備的報廢導致財產損失

有毒氣體造成環境污染,傷害呼吸系統

電弧光故障的危害程度取決於電弧電流及切除時間,電弧產生的能量與I²t成指數規律快速攀升;只有總切除時間小100ms,將會對設備造成不同程度的損害。

傳統保護方法的缺陷

1) 變壓器後備過流保護方案:

保護跳閘一般整定為 1. 25 -2. 0s,不能滿足快速切除中壓母線故障的要求。

2) 饋線過流元件閉鎖進線過流保護方案:

保護動作時間為 300ms-400ms ,仍不能滿足85ms (弧光保護總切除時間)以內快速切除弧光短路故障的要求。

3) 採用環流原理的高阻抗母線保護方案:

保護動作時間一般為 35-60ms 。這種方案接線複雜、對 CT 的要求高,安裝在 380V -35KV 母線上有很多困難,也很不經濟。此外,這種由於其保護範圍由於受到 CT 安裝位置的限制,不能保護到發生故障幾率較高的電纜接頭處的故障,並且也不能提供故障定位。因此也不適合中壓母線保護套用。

電弧光保護原理

電弧光保護 電弧光保護

電弧光保護的原理如圖1所示,它的動作判斷據為故障時產生的兩個條件,即弧光和電流增量。當同時檢測到弧光和電流增量時系統發出跳閘指令,當僅檢測到弧光或者電流增量時發出報警信號,而不會發出跳閘指令。

電弧光保護系統組成

電弧光保護系統由主單元、電流單元、感測器單元、弧光感測器以及連線電纜組成。弧光感測器可放置在開關設備的任何位置(一般安裝在母線室內,以檢測母線故障),根據弧光感測器的實際物理位置可實現保護分區的功能,並在電弧光控制單元上顯示故障發生的位置,此功能可減少停電處理時間,以便快速恢復供電。

電弧光保護系統功能特點

1) 原理簡單: 通過檢測電弧光,經過流閉鎖把關,保護結構簡單。

2) 動作迅速可靠: 通過檢測電弧光信號,整套母線的保護動作時間為 5~7ms; 採用檢測弧光信號和過流閉鎖的雙重判據,可實現保護的可靠動作; 整套系統連續自檢,充分保證整套系統的安全性和可靠性。

3) 故障點定位: 控制部分可顯示弧光發生點的位置,便於快速查找和處理故障、恢復供電。

4) 具備斷路器失靈保護功能: 在主斷路器拒動時,可發出跳閘指令,跳開上一級斷路器,

提高保護系統的可靠性。

5) 通過弧光和電流判別,可對各段母線實施有選擇性的保護,適用於各種運行方式、且在各種運行方式下,保護不需作切換。

結論

綜上所述,基於檢測電弧光和過流的弧光保護系統,為限制開關櫃內部弧光短路提供了可行的解決方案。通過採用電弧光保護,可以在現有開關櫃的電弧耐受時間標準以內切除弧光短路故障,從而最大限度地保護了附近工作人員,使開關裝置等配電設備免受損壞,大大減少了設備維修費用及維修故障所需的停電時間,因而具有顯著的經濟效益。

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