一．電弧光的危害

電弧光對設(shè)備及人員會造成極大的危害。電弧光的危害程度取決于電弧電流和切除時間。開關(guān)柜即使能將電弧光發(fā)生時隔絕在柜體內(nèi)，及有疏漏之外。例如，人員在保養(yǎng)、操作時未必將開關(guān)柜的門板鎖上。即使上鎖，電弧光將嚴(yán)重?fù)p毀柜內(nèi)器件，亦使柜體變形。降低電弧光傷害的方法是以的速度切斷故障電流。電弧光保護(hù)正是因為這個需求而設(shè)計。一般電流保護(hù)繼電器與KJ-HB電弧光保護(hù)的跳閘指令延時比較。

電弧光對人員的傷害

電弧光對設(shè)備的傷害

開關(guān)柜內(nèi)部燃弧耐受時間及變壓器動穩(wěn)定時間指標(biāo)

開關(guān)柜內(nèi)部電燃弧耐受時間

IEC298標(biāo)準(zhǔn)附錄AA中規(guī)定的內(nèi)部燃弧時間是100ms，目前市場上銷售的開關(guān)柜基本上是按照IEC298標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的，也就是說，開關(guān)柜可以承受的電弧燃燒時間為100ms。由于發(fā)生弧光故障在斷路器動作前，故障短路電弧是一直在燃燒的，即從保護(hù)開關(guān)柜方面考慮，保護(hù)動作時間應(yīng)在小于100ms切除故障以防止弧光短路故障進(jìn)一步擴(kuò)大造成更大的危害。

變壓器的動穩(wěn)定時間

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，一些地區(qū)110kV及以上等級的變壓器遭受短路故障電流沖擊直接導(dǎo)致?lián)p壞的事故，約占全部事故的50%以上，與前幾年統(tǒng)計相比呈大幅度上升的趨勢。這類故障的案例很多，特別是變壓器低壓側(cè)出口（低壓母線）短路時形成的故障一般需要更換繞組，嚴(yán)重時可能要更換全部繞組，從而造成十分嚴(yán)重的后果和損失。

國標(biāo)規(guī)定的110kV及以上電壓等級的變壓器的熱穩(wěn)定允許時間為2秒，動穩(wěn)定時間為0.25秒。但實際上，在低壓側(cè)出口短路故障靠過流后備保護(hù)切除的動作時間往往在2秒以上，離0.25秒的變壓器的動穩(wěn)定時間相差甚遠(yuǎn)。所以，可以說，繼電保護(hù)的不完善也是造成變壓器損壞的重要原因。

目前針對近區(qū)（低壓母線）短路故障引起變壓器損壞的保護(hù)的動作時間太長，遠(yuǎn)大于變壓器允許承受的短路電流持續(xù)時間，顯然不能滿足保護(hù)變壓器的要求，迫切需要改善變壓器保護(hù)，使其保護(hù)動作滿足小于變壓器允許動穩(wěn)定時間0.25秒的要求。

開關(guān)柜弧光短路故障的防護(hù)措施

消極性防護(hù)措施

采用這種措施的目的是限制故障電弧產(chǎn)生的各種效應(yīng)，如加強(qiáng)開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)，密封隔離各單元室、設(shè)置釋放板和泄壓通道等。采用這種措施在一定程度上能減少損壞程度；另一方面，如果要采用通過加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的方式來較大地提高開關(guān)柜的燃弧耐受時間的話，則需要增加很大的設(shè)備費用。

積極性防護(hù)措施

采用高速專用中壓母線保護(hù)切除故障以限制故障電弧的持續(xù)時間，從根本上限制故障電弧，消除其各種效應(yīng)對設(shè)備和人員的危害。如果中低壓母線保護(hù)能在開關(guān)柜耐受燃弧時間以內(nèi)切除故障的話，將限度地限制弧光故障對開關(guān)設(shè)備的損壞；從另一方面看，限制開關(guān)設(shè)備的損壞，即阻斷了故障發(fā)展的可能性，從而可避免主變壓器長時間遭受短路電流的沖擊而損壞。這也是目前迫切需要的的限制弧光短路故障損壞開關(guān)設(shè)備及變壓器的防護(hù)措施。

現(xiàn)有的中壓母線保護(hù)方案及存在的問題

目前普遍采用的中壓母線保護(hù)方案如下:

變壓器后備過流保護(hù)方案:

這是目前國內(nèi)應(yīng)用泛的中壓母線保護(hù)方案。由于考慮到與饋線和母線分段開關(guān)的配合，保護(hù)跳閘時間一般整定為1.0-1.4秒，有的甚至更長，達(dá)2.0秒以上。這一動作速度很顯然是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足快速切除中壓母線故障要求的。

饋線過流保護(hù)閉鎖變壓器過流保護(hù)方案:

這是近年來微機(jī)過流保護(hù)在中壓饋線廣泛應(yīng)用，國外提出的利用饋線過流元件閉鎖變壓器過流保護(hù)的應(yīng)用較為廣泛的過流閉鎖式保護(hù)方案。這一方案與變壓器后備過流保護(hù)方案相比其動作速度有了一定的提高，典型動作時間為300-400ms。但對于要求100ms以內(nèi)切除故障顯然也是不能滿足要求。

采用環(huán)流原理的高阻抗母線保護(hù)方案:

這是國外某些重要項目曾采用的專用電流差動中壓母線保護(hù)方案，典型的保護(hù)動作時間為35-60ms?？紤]到斷路器的分閘時間，這一動作速度對要求100ms 以內(nèi)切除故障來說也嫌慢。采用這種方案的接線復(fù)雜，對CT的要求高，安裝在有很多出線的6-35kV母線上有很多困難，也很不經(jīng)濟(jì)。此外，由于其保護(hù)范圍由于受到CT安裝位置的限制，不能保護(hù)到發(fā)生故障幾率較高的電纜室電纜接頭處的故障。因此也不適合中壓母線保護(hù)應(yīng)用。

從實際應(yīng)用情況來看，現(xiàn)有的保護(hù)方案是顯然不能滿足快速切除母線故障或保護(hù)覆蓋范圍要求的，迫切需要采用一種新型中壓母線保護(hù)系統(tǒng)，以解決目前實際運行中由于中低壓母線發(fā)生故障幾率較高、延遲切除故障導(dǎo)致故障發(fā)展、擴(kuò)大，從而造成的巨大的經(jīng)濟(jì)損失的問題。

新型電弧光母線保護(hù)系統(tǒng)及應(yīng)用情況

KJ-HB裝置是一種快速可靠的專用中低壓母線保護(hù)系統(tǒng)，它采用檢測弧光和過流雙判據(jù)原理，具有原理簡單、動作可靠迅速、對變電站一次設(shè)備無特殊要求、適應(yīng)于各種運行方式、且在各種運行方式下保護(hù)不需要切換等優(yōu)點，為目前發(fā)電廠、變電站、工業(yè)及商業(yè)配電系統(tǒng)380V-35kV中低壓母線保護(hù)理想的解決方案。

KJ-HB組成部分:

1、KJ-HB主機(jī)

主機(jī)采用4U機(jī)箱，彩色液晶顯示，人機(jī)界面友好。

主機(jī)包含有電流檢測和斷路器快速跳閘保護(hù)，它通過檢測短路電流和來自弧光傳感器的動作信息，并對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、判斷，發(fā)出跳閘信號以切除故障。該系統(tǒng)只要在同時檢測到弧光和過流時才發(fā)出跳閘指令。

每個主機(jī)最多可接入24個傳感器，它采用RS485總線與計算機(jī)通信。主機(jī)中配有24路報警繼電器，實現(xiàn)24路傳感器實時報警功能，同時主機(jī)具有記錄故障電流的錄波功能。

主機(jī)具有配置功能，能設(shè)置24路傳感器的具體監(jiān)控位置，同時故障發(fā)生后，能顯示具體故障位置。

2、點式傳感器(HMT-HB1000)

點式傳感器安裝在開關(guān)柜各間隔室中，可實現(xiàn)對由簡單到各種復(fù)雜接線中、低壓開關(guān)柜提供有選擇性的保護(hù)。點式傳感器作為光感應(yīng)元件，將檢測在發(fā)生弧光故障時突然增加的光強(qiáng)，并將光信號轉(zhuǎn)換成電流信號傳送給主機(jī)。

3、光纖傳感器(HMT-HB2000)

采用高性能光纖做為傳感器，能實時監(jiān)測開關(guān)柜內(nèi)部弧光的產(chǎn)生，具有很高的靈敏度。

裝置主要特點

內(nèi)置的過電流保護(hù)

KJ-HB集成了2組3-相電流測量，能夠監(jiān)測短路電流和過電流，并且能夠在3毫秒時間內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。這使其可能減少由于像電閃或者焊接等所造成的意外觸發(fā)，沒有傳統(tǒng)的額外延遲和外部過電流繼電器所造成的費用。在短路或者沒有起弧的持久過負(fù)荷情況下，也可以用過電流功能觸發(fā)斷路器。

高可靠性和安全性

采用檢測弧光及過流雙判據(jù)原理，提供高度可靠和安全的動作性能。整個系統(tǒng)的連續(xù)綜合自檢充分保證系統(tǒng)運行的安全性。

高效率的自我檢測

KJ-HB系統(tǒng)提供了對整個系統(tǒng)的連續(xù)監(jiān)視，包括所連接的傳感器。通過一個閃爍的在線發(fā)光二極管可以監(jiān)測任何的系統(tǒng)故障，像傳感器電纜故障。

設(shè)置靈活

KJ-HB保護(hù)系統(tǒng)所有設(shè)置靈活，傳感器數(shù)量，傳感器位置，傳感器動作值等通過按鍵很直觀操作。

實時事件記錄

對于所有的事件都能夠提供詳細(xì)的診斷信息，包括事故故障和電流錄波。

裝置配置靈活

裝置可根據(jù)現(xiàn)場實際情況，任意組合傳感器，并不影響現(xiàn)場使用。