1.装设电弧光保护的必要性
电弧保护在国外已有近二十年的历史,第一套保护装置在1995年就已经投运,中国以前的进口机组在引进时由国外成套配有电弧光保护(如国华天津盘山电厂),国产机组2000年第一套装置开始运行,为保护设备的安全运行起到了重要作用。电弧光的发生是多方面的,引起的后果也是非常严重。开关设备内电弧光产生的人为原因有:误入带电间隔;隔离开关误操作;忘记在工作区接地;忘记测量工作区内的电压。
开关设备内电弧光产生的技术原因有:设备故障和带电设备的误操作;设备正常检修后,遗漏工具在开关设备内;错误的接线和母线连接;绝缘老化和机械磨损、过电压、小动物(尤其是老鼠)、灰尘、温度、湿度、腐蚀、等环境因素。
开关设备运行中电弧光产生的技术原因有:开关柜在运行中发生的大量电弧光故障事故,多是由于环境条件的影响,使绝缘材料受潮,设备绝缘表面产生凝露和附着污秽,因而设备绝缘水平下降造成事故
2.电弧光的危害
开关设备电缆间隔发生故障产生的电弧使开关设备中的压力和温度迅速增加,如不及时切除,将造成以下几个方面的重大损害:
①电弧温度相当太阳温度的2倍,大约为10000℃,由于过热将导致铜排、铝排熔毁,气化;
②电缆熔毁,电缆包覆层的着火;
③过热导致压力上升,使开关设备爆炸;
④开关设备强烈振动,使固定元件松脱;
⑤高温烧灼皮肤,强光刺伤眼睛;
⑥产生大量的有害气体,伤害呼吸系统;
⑦爆破音震损耳膜、肺脏;
⑧碎片飞射,造成人员伤害,甚至死亡。
电弧故障的危害程度取决于电弧电流及切除时间,电弧产生的能量与I2t成指数规律快速上升。只有总切除时间小于85ms,才能使设备不遭受损害,总切除时间大于100ms,将会对设备造成不同程度的损害。
3.电弧光故障实例
1982年8月,北京供电局大郊亭变电所,由于连续下雨,导致配电室电缆沟进水,开关柜绝缘受潮,造成开关柜相间弧光故障,烧毁开关柜1台,烧损8台,烧毁电流互感器4只,支柱绝缘子40多支,隔离开关7组,致使全部连续停电数天。
1986年2~10月,湖南金竹山电厂连续六次发生厂用电6kV开关柜内电弧光故障起火,烧毁、烧损开关柜9台、支柱绝缘子近百个,其他设备数十件、造成机组甩负荷,机炉停运。
1985年天津变电所合闸送电时,开关柜发生弧光故障,引起避雷器爆炸、配电室起火,烧毁开关柜8台。
1986年唐山某变电所开关柜运行中误操作,绝缘隔板烧焦起火。
1987年6~7月河南焦作东郊变电所,分别发生两起由于开关触头绝缘板放电,烧毁断路器,以及开关柜母线支柱绝缘子闪络、炸裂,造成三相短路的事故。
2001年2月13日9:35分,上海华阳桥大江肉食品厂高压配电室4#柜,A相支持白料绝缘击穿而爆裂,相邻B相母排上有明显放电、被灼伤痕迹。
2000年11月4日,安徽省某化肥厂合成氨车间碳化工段发生了一起维修人员被电弧灼伤的事故。
4.目前用于中、低压母线的保护及其局限性
目前在中、低压母线系统中常用的保护有以下三种:
①变压器后备过流保护(典型的保护动作时间为1.2s~1.4s)
②采用馈线速断保护闭锁的变压器后备过流保护(典型的保护动作时间为300ms~400ms)
③高阻抗保护(典型的保护动作时间为35ms~60ms)
①和②两种保护对总切除时间小于100ms的要求来讲,时间太长;而③保护的保护范围受CT安装位置的限制,且价格昂贵。电弧光保护提供了15ms的跳闸输出,所以总切除时间为80ms~100ms,且在开关设备外观上无明显损坏。表1为电弧光保护与过流保护的时间对照。
表1电弧光保护与过流保护的时间对照
电弧光保护
一般过流保护
测量
1ms
20ms
计算