电弧光保护装置发展状况综述

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1、电弧光保护装置发展状况综述陈波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:木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木状况，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

2、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⑴，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。由于配电系统成木控制及继电保护配置的原因，在开关柜内部发牛电弧短路这种小概率事件时往往需

3、要Is以上才能完成故障识别及开断，这己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牛命安全，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，以便在最短吋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

4、成本投入、缩短恢复供电的吋间的效果，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)《lkV以上52kV及以下交

5、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：电弧持续吋间的选择与保护装置确定的电弧可能的持续吋间有关，般取0.8-lSo在试验具有压力释放帘板的金属封闭开关设备吋，仅就验证它对压力的释放阻力而

6、论，电弧持续吋间为0.1s-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lkV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)o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

7、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，也可釆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、