克斯勒電氣弧光保護(hù)系統(tǒng)介紹及典型案例

變電站/配電室

弧光保護(hù)必要性及典型案例

——克斯勒電氣Ph1Ph2Ph3Earth單相對地短路-80%ofcasesPh1Ph2Ph3Earth三相短路-5%ofcasesPh1Ph2Ph3Earth相間短路-10%ofcasesPh1Ph2Ph3Earth兩相對地短路-5%ofcases電網(wǎng)故障分類Part1.弧光的知識普及Part2.弧光的危害及事例Part3.弧光導(dǎo)致設(shè)備損壞的原因——找到弧光，快速切除Part4.目前國內(nèi)中低壓母線保護(hù)現(xiàn)狀Part5.克斯勒電氣弧光保護(hù)的原理及系統(tǒng)Part6.西高所燃弧試驗過程Part7.克斯勒電氣弧光保護(hù)產(chǎn)品介紹Part8.弧光保護(hù)的行業(yè)氛圍Part9.項目操作流程弧光產(chǎn)生弧光的產(chǎn)生人為原因誤入帶電間隔隔離開關(guān)誤操作忘記在工作區(qū)接地忘記測量工作區(qū)內(nèi)的電壓弧光的產(chǎn)生技術(shù)原因設(shè)備故障和帶電設(shè)備的誤操作設(shè)備正常檢修后，遺漏工具在開關(guān)設(shè)備內(nèi)錯誤的接線和母線連接絕緣老化和機械磨損、過電壓小動物（尤其是老鼠）、灰塵、溫度、濕度、腐蝕、等環(huán)境因素。容性接地電流擴大開關(guān)柜在運行中發(fā)生的大量電弧光故障事故，多是由于環(huán)境條件的影響，使絕緣材料受潮，設(shè)備絕緣表面產(chǎn)生凝露和附著污穢，因而設(shè)備絕緣水平下降造成事故?？諝饣」猱a(chǎn)生時候最大的瞬時功率可以達(dá)40MW內(nèi)部溫度可以升至10000-20000°C弧光產(chǎn)生時和結(jié)束時的溫度可以達(dá)到4500°C，中壓范圍內(nèi)弧光的最大電壓可達(dá)500-1000V弧光的光強可以超過正常的照明光強2000倍有效降低故障危害是弧光保護(hù)系統(tǒng)必須解決的問題，而解決問題的關(guān)鍵在于盡快切斷電源，熄滅電弧弧光的物理參數(shù)弧光都在毫秒時間級別發(fā)生消失.釋放的能量卻很驚人

~I2xt.0100200400msCablefireCopperfireSteelfireI2t,kA2sTotalbreakingtimewitharcprotection7+(35..80)msSource:Empiricaldatafromswitchgearmanufacturers弧光巨大破壞性電弧溫度相當(dāng)太陽溫度的2倍，大約為10000℃，由于過熱將導(dǎo)致銅排、鋁排熔毀，氣化；電纜熔毀，電纜包覆層的著火；過熱導(dǎo)致壓力上升，使開關(guān)設(shè)備爆炸；開關(guān)設(shè)備強烈振動，使固定元件松脫；高溫?zé)破つw，強光刺傷眼睛；產(chǎn)生大量的有害氣體，傷害呼吸系統(tǒng)；爆破音震損耳膜、肺臟；碎片飛射，造成人員傷害，甚至死亡。電弧故障的危害程度取決于電弧電流及切除時間，電弧產(chǎn)生的能量與I2t成指數(shù)規(guī)律快速上升。只有總切除時間小于85ms，才能使設(shè)備不遭受損害，總切除時間大于100ms，將會對設(shè)備造成不同程度的損害。案例一2003年7月21日，北京北土城站10kV5號母線發(fā)生單相接地，在查找故障線路的操作過程中，把5號母線單相接地故障接到了3號母線上，引起211開關(guān)爆炸，并造成一臺進(jìn)口全密封110kV、31.5MVA主變壓器因出口短路而損壞。案例二2006年4月，廣東某供電局在一變電站進(jìn)行檢修對某10kV出線進(jìn)行切換操作時，由于違章操作和開關(guān)柜內(nèi)聯(lián)鎖功能失效，在帶負(fù)荷拉開該帶電線路的線路側(cè)刀閘時產(chǎn)生弧光短路故障，故障電弧效應(yīng)將該線路柜后門沖開，將拿地線到停電線路柜后面的一位檢修人員灼傷。案例三2007年9月，河南某供電局在220KV變電站在進(jìn)行檢修時，配電房進(jìn)線柜內(nèi)部故障發(fā)生爆炸，在附近的6名工作人員被電弧火球燒傷，配電房外一變壓器因短路燒毀，變電站停電，事故造成該市部分地區(qū)大面積停電1小時。

案例四2009年6月，湖北某電廠由于B磨開關(guān)中B相真空滅弧室破裂對合閘線圈放電，開關(guān)柜燒毀。高電壓竄入220V直流系統(tǒng)，220V動力回路電源保險熔斷；而開關(guān)二次插件端子的擊穿又將高壓引入直流110V系統(tǒng)，110V控制回路電源保險炸毀，最后導(dǎo)致發(fā)變組保護(hù)C屏的出口插件燒毀而引起停機。事故造成直接損失130萬元，少發(fā)電5025萬kWh。電弧光故障實例弧光故障對設(shè)備的損害弧光危害–中壓柜弧光危害害–低壓柜弧光危害害–斷路器小小室弧光危害害–斷路器弧光事故故產(chǎn)生危危害的根根本原因因-故障切除除時間GB1094規(guī)定變壓壓器的

據(jù)統(tǒng)計2011年國家電網(wǎng)公司共53臺次110kV以上電壓等級變壓器故障，其中11臺次是因為10kV或35kV近區(qū)短路故障造成的損壞；2012年國家電網(wǎng)公司共18臺次110kV以上電壓等級變壓器故障，其中7臺次是因為10kV或35kV近區(qū)短路故障造成的損壞。電弧故障障的危害害程度取取決于電電弧電流流及切除除時間，，電弧產(chǎn)產(chǎn)生的能能量與I2t成指數(shù)規(guī)規(guī)律快速速上升。。只有總總切除時時間小于于85ms，才能使使設(shè)備不不遭受損損害，總總切除時時間大于于100ms，將會對對設(shè)備造造成不同同程度的的損害。。（備注；；IEC298《交流流金屬封封閉開關(guān)關(guān)設(shè)備和和控制設(shè)設(shè)備》規(guī)定）國內(nèi)中低低壓母線線常用的的保護(hù)①變壓器器后備過過流保護(hù)護(hù)（典型型的保護(hù)護(hù)動作時時間為1.2s～1.4s）②采用饋饋線速斷斷保護(hù)閉閉鎖的變變壓器后后備過流流保護(hù)(典型的保保護(hù)動作作時間為為300ms～400ms)③高阻抗抗保護(hù)(典型的保保護(hù)動作作時間為為35ms～60ms)①和②兩兩種保護(hù)護(hù)對總切切除時間間小于100ms的要求來來講，時時間太長長；而③保護(hù)護(hù)的保護(hù)護(hù)范圍受受CT安裝位置置的限制制，且價價格昂貴貴。國內(nèi)目前前用于中中、低壓壓母線的的保護(hù)現(xiàn)現(xiàn)狀I(lǐng)preIpostIfault采樣15-30ms接點閉合合5ms整定延時時30-350ms斷路器分分閘50-80m整體故障切除時間:-出線15+5+30+80≥

130ms-進(jìn)線15+5+350+80=450ms備注；以以阻抗接接地系統(tǒng)統(tǒng)分析-即接地跳跳閘時間間很短50/51,50/51N50/51,50/51N50/51,50/51N50/51,50/51N87傳統(tǒng)過電電流型保保護(hù)和級級差配合合弧光信息息1ms過流判據(jù)據(jù)1ms接點閉合合5ms斷路器分分閘50-80ms整體故障障切除時時間:-出線1+1+5+80=87ms-進(jìn)線1+1+5+80=87ms備注；以以阻抗接接地系統(tǒng)統(tǒng)分析Overcurrentsetting50/51,50/51N50/51,50/51N50/51,50/51N50/51,50/51N87masterslave弧光非電電量型保保護(hù)和級級差配合電弧光保保護(hù)主要要動作依依據(jù)為故故障產(chǎn)生生的兩個個不同因因素：弧光及電電流增量量。當(dāng)同時時檢測到到弧光和和電流增增量時發(fā)發(fā)出跳閘閘命令。。電弧光光保護(hù)由由三部分分組成：：電弧光保保護(hù)主單單元、電電弧光保保護(hù)輔助助單元和和弧光傳傳感器。?；」鈧鞲懈衅骺煞欧胖迷陂_開關(guān)設(shè)備備的任何何位置，，根據(jù)弧弧光傳感感器的實實際物理理位置可可實現(xiàn)保保護(hù)分區(qū)區(qū)的功能能，并在在電弧光光保護(hù)主主單元上上顯示故故障發(fā)生生的位置置，此功功能可減減少斷電電的處理理時間，，使快速速恢復(fù)供供電成為為可能。?？怂估针婋姎饣」夤獗Ｗo(hù)動動作原理理主單元主單元包包含有電電流檢測測和斷路路器失靈靈保護(hù)，，它通過過檢測短短路電流流和來自自電弧光光傳感器器的動作作信息，，并對收收集的數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行行處理、、判斷，，在滿足足跳閘條條件時，，發(fā)出跳跳閘命令令以切除除故障。。在進(jìn)線線斷路器器不能切切除故障障時，它它將啟動動斷路器器失靈保保護(hù)邏輯輯，發(fā)出出跳閘命命令給上上級斷路路器來切切除故障障。此外外，主單單元根據(jù)據(jù)輔助單單元傳送送來的弧弧光傳感感器動作作信息和和溫度傳傳感器測測量的溫溫度，提提供弧光光故障點點的定位位和溫度度報警信信息。輔助單元元當(dāng)系統(tǒng)發(fā)發(fā)生弧光光故障時時，輔助助單元收收集來自自電弧光光傳感器器的動作作信息并并傳送給給主單元元，在主主單元上上顯示輔輔助單元元和弧光光傳感器器的地址址編號，，有利于于及時準(zhǔn)準(zhǔn)確故障障定位開開關(guān)柜，，為檢修修提供信信息。電弧光傳感感器專用于母線線保護(hù)的弧弧光傳感器器安裝在開開關(guān)柜的母母線室內(nèi)，，它作為光光感應(yīng)元件件，將檢測測在發(fā)生弧弧光故障中中突然增加加的光強，，并將光信信號轉(zhuǎn)換成成電流信號號傳送給輔輔助單元。。克斯勒電氣氣弧光保護(hù)護(hù)系統(tǒng)組成成部分試驗時間：：2014年3月實驗地點：：西安高壓電電器研究所所8＃試驗場。。試驗方法：：10kV電壓等級開開關(guān)柜，模模擬母線排排三相短路路，注入有有效值為40kA，峰值為100kA三相電流，，時間持續(xù)續(xù)1s。克斯勒電氣氣弧光保護(hù)護(hù)燃弧試驗驗前柜體經(jīng)過40kA短路電流1s實驗后，斷路器小室室結(jié)構(gòu)發(fā)生生損壞.注意此時銅銅排已經(jīng)出出現(xiàn)熔融開開始蒸發(fā).也要注意此此時母排內(nèi)內(nèi)部也出現(xiàn)現(xiàn)裂紋和熔熔融.未加裝弧光光保護(hù)后柜柜體弧光傳感器器安裝處加弧光保護(hù)護(hù)系統(tǒng)試驗驗后柜體47ms后已經(jīng)消除除短路故障障，斷路器器小室結(jié)構(gòu)構(gòu)未發(fā)生損損壞.值得夸耀的的是，用于于實驗的短短接銅線還還有部分殘殘留下來.原理簡單：：通過檢測測電弧光，，結(jié)合過流流閉鎖，結(jié)構(gòu)簡單；；配置靈括括、適應(yīng)性性強：動作迅速可可靠：通過過檢測電弧弧光信號，，整套母線線的保護(hù)動動作時間可可達(dá)5～7ms故障點定位位：控制部部分可顯示示弧光發(fā)生生點位置，，方便快速速處理故障障、恢復(fù)供供電。斷路器失靈靈保護(hù)：在在主斷路器器拒動時發(fā)發(fā)出跳閘指指令跳上一一級斷路器器，提高保保護(hù)系統(tǒng)的的安全性。。總結(jié)電弧光保護(hù)護(hù)改進(jìn)了傳傳統(tǒng)母線保保護(hù)的概念念，提高故故障處理速速度，可以以有效解決決短路故障障弧光所造造成的危害害，減少設(shè)備維維護(hù)及人員員傷亡，提高電力力系統(tǒng)的安安全及經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益。電弧光保護(hù)護(hù)的特點KSL101ARC系列弧光保保護(hù)裝置KSL127ARC弧光傳感單單元及繼電電器LorZtypemountingplate典型安裝典型安裝–柜內(nèi)弧光保護(hù)的的行業(yè)氛圍圍南方電網(wǎng)2010年要求：電電力系統(tǒng)變變電所110kV、35kV變電所的10kV、6kV側(cè)必須加裝裝弧光保護(hù)護(hù)電廠的廠用用電部分，，10kV或者6kV柜子中已經(jīng)經(jīng)是必須品品，像電容容+電抗一樣國家電網(wǎng)公公司弧光保保護(hù)規(guī)范已已經(jīng)在起草草火災(zāi)報警系系統(tǒng)新的規(guī)規(guī)范2014年版，2015年6月開始強推推，要求在在系統(tǒng)里加加弧光傳感感器弧光的概念念已經(jīng)形成成市場操作電力系統(tǒng)先先行行業(yè)規(guī)范起起草中電廠廠用電電已成為標(biāo)標(biāo)配火災(zāi)報警系系統(tǒng)新規(guī)范范是推動力力合理的、用用戶接受的的定價一些重要行行業(yè)客戶率率先應(yīng)用中國移動淮淮南公司第第二通訊生生產(chǎn)樓10kV變電所改造造工程弧光事故及及事后改造造2014年12月，10kV母線發(fā)生相相間短路，，導(dǎo)致拉弧弧，由于普普通過流保保護(hù)整定時時間較長，，在200ms以未能及時時跳開進(jìn)線線開關(guān)斷電電，所以發(fā)發(fā)生弧光事事故，導(dǎo)致致10kV中置柜爆炸炸并斷電，，損失慘重重。改造方案：：每段母母線加裝一一套電弧光光保護(hù)，在在每面開關(guān)關(guān)柜內(nèi)加裝裝弧光傳感感器，弧光光主控單元元安放于監(jiān)監(jiān)控室備用用屏，在反反生母線弧弧光故障時時，出口至至進(jìn)線開關(guān)關(guān)或母聯(lián)開開關(guān)。所有有專用連接接線經(jīng)端子子排從電纜纜溝連接至至保護(hù)監(jiān)控控屏?，F(xiàn)場改造圖圖片中國移動中中國移動華華東大區(qū)物物流中心IDC機房改造項項目南京造幣廠廠有限公司司35kV變電站現(xiàn)場場改造南京造幣廠廠35kV變電站現(xiàn)狀狀南京造幣廠廠35KV變電站，，中壓系統(tǒng)統(tǒng)兩條進(jìn)線線兩段母線線分列運行行，4跳出出線，計14面中壓壓柜采用現(xiàn)現(xiàn)代重工HMS40.5柜型型。低壓采采用ABB原廠開關(guān)關(guān)柜。10kV柜2013年年發(fā)生一次次弧光事故故，10kV/0.4kV干干變柜子里里經(jīng)常發(fā)生生弧光放電電聲音。南京造幣廠廠改造方案案根據(jù)我司工工程技術(shù)人人員現(xiàn)場勘勘察，做出出改造方案案如下：中壓系統(tǒng)的的電弧光系系統(tǒng)改造每段母線加加裝一套電電弧光保護(hù)護(hù)，在每面