解析弧光保护的原理及其应用领域安科瑞盛桂萌

作者：安科瑞盛桂萌发布时间：2024-10-30

弧光简介

产生电弧光的原因

设备元件老化、绝缘损坏

过电压

误操作

污染、腐蚀

柜体结构不合理、维护不到位容性接地电流扩大

电弧光故障的危害

高温灼烧皮肤，强光刺伤眼睛

冲击上一级变压器，可能导致变压器绕组匝间短路

开关设备强烈振动，使固定元件松落

碎片飞射，造成身体伤害，甚至死亡

爆破音震损耳膜、内脏

过热导致压力上升，使开关设备爆炸

产生大量的有害气体，伤害呼吸系统

过热导致母排、电缆熔毁

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弧光故障事故的危害程度取决于弧光电流及切除时间，电弧产生的能量与I ²t成指数规律快速上升。当总切除时间大于100ms，将会对设备造成不同程度的损害，必须尽量缩短总切除时间。

GB/T 14598.302-2016弧光保护装置技术要求弧光单判据（2倍弧光动作门槛值）：≤10ms

弧光过流双判据（2倍弧光动作门槛值和2倍电流值）：≤20ms

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I 电弧光故障的特点

两个显著特征：

电流增大、光强增大

一般不需要很高的电压属于低电压大电流放电

发展迅速、破坏力大、极易传播

传统母线保护的不足

◆ 传统的中压开关柜母线保护方案由传统母线差动保护实现。母差保护由于需要安装额外的CT会变得昂贵，并且使工程接线变得复杂。

◆ 当使用传统时间梯度或基于保护配合闭锁的保护原理时，传统的保护系统不能给变电站故障提供足够快的保护。

◆ 高阻抗类型的接地故障能延长接地故障保护的动作时间，导致了弧光能量大量累积。这些能量释放出来会造成相当大的人身伤害和经济财产损失。

电弧光信号为主要判据，电流信号等其他故障量

为辅助判据，通过出口快速切除相应故障设备的保护装置。

◆ 弧光保护判据有弧光电流双判据和弧光单判据，并可依据项目实际自由选择。但弧光单判据受到其他光源影响时，易造成装置误动，实际应用多选择弧光电流双判据。

◆ 为提高不接地系统和消弧线圈接地系统单相接地弧光故障的灵敏度，弧光保护可引入弧光零序电压判据。

◆ NB/T 42076-2016 弧光保护装置选用导则中的4.3.3电流接入的选择：按保护范围内电源点就近接入原则，接入低压电源进线电流或馈线电流P级绕组。即母线室、手车室弧光关联进线或者母联电流，馈线柜电缆室弧光关联馈线电流，作为弧光保护电流判据。

I 保护动作

弧光传感器安装示意图

◆ 母线室弧光故障，属于母线侧故障，应立即跳开所在母线段进线或者分段开关;

◆ 开关室弧光故障，有可能是以下两种情况:若短路故障发生在开关机构的上触头，则属于母线侧故障，应立即跳开所在母线段的进线或者分段开关;若短路故障发生在开关机构的下触头，通过跳开本间隔的开关方可隔离故障，从而避免停电范围的扩大。但安装在开关室的弧光传感器无法区分弧光故障是发生在上触头还是下触头，为及时快速切除开关室弧光故障，建议跳开所在母线段的进线或者分段开关;

◆ 电缆室弧光故障，属于本间隔的故障，需跳开本间隔的开关来隔离故障，避免停电范围的扩大。